松香酸鈉活性劑在紡織染整中有哪些作用？

紡織纖維加工成各種紡織品，在其加工的過程中,需要用到各種輔助的化學品,其中用量最多?品種變化最大的當數(shù)表面活性劑，而活性劑里面當數(shù)松香酸鈉。此外還有高分子表面活性劑及特殊類型的表面活性劑,如含氟?含硅類等,因其結構特殊而具有特殊性能。現(xiàn)在按照表面活性劑分類重點討論為適宜環(huán)保要求而開發(fā)出的綠色環(huán)保型表面活性劑及其在紡織染整中的應用。

一、陽離子表面活性劑

此類表面活性劑去污力差,通常不能與陰離子表面活性劑復配,但它具有良好的抗靜電性和柔軟性以及良好的殺菌和消毒能力,并能賦于纖維很好的柔軟效果,是目前最為重要,使用最廣泛的柔軟劑。常用類型有叔胺鹽類?季銨鹽類。其中叔胺鹽類只在酸性介質中呈陽離子性,而季銨鹽類在任何介質內均呈陽離子性,是應用最廣的一類。雙十八烷基二甲基季銨鹽是柔軟性能突出的織物柔軟劑,用量僅0.1%～0.2%就能獲得理想的效果,還有再潤濕和抗靜電作用,但存在毒性較大?生物降解困難;雙氫化牛油基二甲基氯化銨(DHTDMAC)作為柔軟劑,雖有優(yōu)良的柔軟效果,但存在抗靜電性差?生物降解性差,易在污水處理中被污泥吸收而污染農(nóng)田。20世紀90年代初已在德國?荷蘭等國家停止使用。代之的新一代綠色產(chǎn)品有:季銨酯?酰胺乙基咪唑啉季銨鹽?三乙醇胺季銨鹽和卵磷酯型季銨鹽等。

A、季銨酯

用谷氨酸或天冬氨酸與C12～14脂肪醇經(jīng)酯化?叔胺化和季銨化而得到雙酯基季銨鹽(結構如下),其對各種織物的柔軟效果等同于雙十八烷基二甲基季銨鹽,而且具有優(yōu)良的吸水性和抗靜電性能,及良好的生物降解性,幾乎不存在污染問題。將Me2N(CH2)3N(CH2CH2OH)2與月桂酸1∶1混合酯化后用芐基氯季銨化得到季銨單酯,可用作織物柔軟劑?潤滑劑。季銨酯型陽離子表面活性劑與聚對苯二甲酸乙二醇酯復配物可完全清洗掉織物上的機油油漬。

B、三乙醇胺季銨鹽

用三乙醇胺與天然油脂季銨化所得到的陽離子表面活性劑,可賦于織物很好的柔軟性。硬脂酸?油酸?棕櫚酸與三乙醇胺反應得到的胺基酯,再與聚氧乙二醇月桂酸酯混合后,經(jīng)硫酸甲酯化可得織物柔軟劑?？商娲?/span>DHTDMAC,此類表面活性劑毒性小,易降解。德國CHT R BreitlichGmbh開發(fā)的一種可生物降解的陽離子活性柔軟劑Tubimgal B,有很高的直接性,對熒光增白劑無影響,經(jīng)處理后的織物手感柔軟而膨松。

二、陰離子表面活性劑

傳統(tǒng)的類型為烷基苯磺酸鈉?烷基萘磺酸鈉和烷基硫酸鈉。這些陰離子表面活性劑中,疏水基團帶支鏈結構的及長碳鏈的生物降解性差,易造成江河水質污染。此外,親水基團磺酸鹽?硫酸鹽因需硫細菌參與,故降解時間長。相比之下,磷酸酯類相對容易,而羧酸鹽類最易降解。其中用作凈洗劑的十二烷基苯磺酸鈉(LAS)由于泡沫多,刺激大,有一定致畸性,且耐強堿性差,生物降解性能相對較差而逐步被脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)?仲烷基磺酸鹽(SAS)?α-烯烴磺酸鈉(AOS)?α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)?脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鹽(AEC),以及新型產(chǎn)品茶皂素?多肽基表面活性劑代替。

A松香酸鈉、烷基硫酸鈉、脂肪酸聚氧乙烯醚

這3種陰離子表面活性劑的生物降解性能好,去污力優(yōu)異,同時具有乳化?洗滌?溶解和潤濕作用。其中SAS,AOS耐堿?耐高溫(130℃不分解),且有良好的配伍性,是制造綠色前處理助劑的理想原料。AES產(chǎn)品中以天然月桂醇為原料合成的3EOAES與以合成醇為原料得到的產(chǎn)品相比,刺激性低?生物降解性好?毒性小。

B、MES,AEC

以棕櫚油為原料合成的MES可作織物凈洗劑,其用量僅為LAS的1/3,是首選的優(yōu)良表面活性劑。AEC去污力強,配伍性好,鈣皂分散力強,被發(fā)達國家譽為“21世紀綠色表面活性劑”。此外,還可做還原染料染色的勻染劑,與烷基硅氧烷復配用作織物柔軟劑。

C、茶皂素?多肽基表面活性劑茶

皂素與AES復配得到理想的環(huán)保型洗毛劑,而傳統(tǒng)凈洗劑LS雖可提高洗毛效果,但在制造過程時用到對氨基苯甲醚,后者中存在致癌性的鄰氨基苯甲醚而被列為禁用物質;多肽基表面活性劑的產(chǎn)品有Promios EMCP,PromoisEFLS,均有優(yōu)良的洗滌?乳化性能。

三、非離子表面活性劑

它是應用非常廣泛的一類表面活性劑,能與其他類型的表面活性劑復配而起到協(xié)同和增效作用,具有消泡?乳化?凈洗和分散作用。其中作為消泡劑的主要有脂肪酰胺,聚氧乙烯二烷基醚;乳化劑有3個系列:烷基酚聚氧乙烯醚(OP系列)?脂肪酸的失水山梨醇酯(S系列),聚氧乙烯脂肪酸失水山梨醇酯(T系列)。勻染劑如平平加O?平平加O-15等。其中壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)雖能生化處理,但生化后分解產(chǎn)物仍為酚類,有魚毒性,且能破壞人體的生殖系統(tǒng),歐洲部分國家已通過法律禁止使用,可用毒性小的天然脂肪醇聚氧乙烯醚或失水山梨醇酯替代。此外,糖基表面活性劑(烷基葡糖苷(APG)?蔗糖酯(SE)及烷醇酰胺,因其優(yōu)異的應用性能?低毒?生物降解性極佳而備受矚目。

A、APG

APG是由葡萄糖的半縮醛羥基和脂肪醇羥基,在酸的催化下失去一分子水而得到的產(chǎn)物。它具有優(yōu)良的表面張力,一般表面活性劑的最低表面張力都在30mN/m～40mN/m,而APG的最低表面張力低于30mN/m,有較好的去污力與泡沫力,無濁點,乳化能力優(yōu)于TX-10?平平加O?吐溫-20和司盤-60,可與其他表面活性劑有較好的協(xié)同效應。生物降解實驗表明可完全降解。各類產(chǎn)品均無致癌性。APG可用作絹纖維的精煉劑,適度地除去膠絲蛋白,得到絹所特有的柔軟?閃光及良好的染色性。此外有文獻報道棉布在C12～16APG1.25%?三聚氰胺樹脂1.25%和甲醇97.5%溶液中浸泡30min后取出,除去液體,在150℃烘箱中烘30s,布的干?濕防皺率均提高50%。APG與季銨酯配比為1∶3～1∶10,可用作棉織物的柔軟劑和抗靜電劑。美國專利報道,1.7份～8份C8～22脂肪胺與1份APG混合,能賦于織物一定的柔軟性,并防止其焦化。APG與烷基硫酸鹽混合,可用作纖維絲光前處理中的滲透劑。6%～94%APG與6%～94%烷氧基化醇?6%～94%氯代乙氧基異癸醇(泡沫抑制劑)?水混合后用于織物洗滌漂白處理,使得織物具有優(yōu)異的白度,混合物具有在高溫下穩(wěn)定?高攪拌下泡沫少及生物降解性好的特點。

B、烷醇酰胺

國外商品名為Ninoil6501, Ninoil 6502其通式為:RCON(CnHnOH)2,n=2～3；此類產(chǎn)品有良好的增稠作用,配方中含質量分數(shù)5%～10%,產(chǎn)品黏度可百倍增長,當AES-Na中加入氯化鈉時其增稠效果尤為顯著。此外在聚合物中加入少量烷醇酰胺,40d內的靜電荷積累遠小于3kV(3kV為吸塵現(xiàn)象開始的靜電荷累積電壓),同時抗氧化,耐機械磨損作用很穩(wěn)定,且兼有優(yōu)良的增泡?穩(wěn)泡?去污?鈣皂分散性及乳化性。

C、蔗糖酯(SE)

蔗糖酯提供1～18的HLB值,并且在應用中所有等級都顯示出良好的表面活性的功能性,0.10%的蔗糖酯溶液表面張力大致為33mN/m～34mN/m,比吐溫和聚氧乙烯醚類?十二烷基苯磺酸鹽高;0.10%濃度的蔗糖單酯對碳酸鈣具有良好的分散力,可與聚氧乙烯系非離子表面活性劑媲美;在低濃度時,牛脂蔗糖酯的洗凈力比烷基苯磺酸鹽?高級醇硫酸鹽?肥皂?α-磺酸肉豆蔻酸鹽和聚氧乙烯壬基酚醚都好,因此是極好的表面活性劑和乳化劑;無嗅?無味?無毒和對皮膚無刺激性,具有卓越的生物可降解性,不會造成環(huán)境污染。日本明成公司開發(fā)的稱為“可食用”的蔗糖酯柔軟劑(?????-SS-15)安全性高,容易分解,對皮膚無刺激性。1.2%防水劑?0.001%SE與乙醇混合噴灑在羊毛織物上,可防塵,無異味。以7∶3混合蔗糖硬脂酸酯與蔗糖軟脂酸酯,用所得溶液處理滌/棉織物,織物具有良好的吸水性與柔軟性。

四、兩性表面活性劑

兩性表面活性劑結構復雜,成本高,但對皮膚刺激性低,殺菌力強,發(fā)泡力強,生物降解性強?？椢锵礈旌缶哂腥彳浀氖指?。用作織物洗滌劑的種類為甜菜堿型?氨基酸型,它們對棉的去污力遠高于LAS,與陰離子表面活性劑有很好的配伍性。其中N-烷基-β-氨基丙酸類是近年開發(fā)的?很溫和的?對眼睛無刺激作用及對各種纖維有很好洗滌效果的兩性表面活性劑。烷基胺內酯型結構的兩性表面活性劑結構如下:此類兩性型柔軟劑對合成纖維的親合力強,沒有泛黃和使染料變色或抑制熒光增白劑等弊病,能在廣泛的pH值介質中使用。以環(huán)氧丁二酸鈉鹽與己胺反應,得到一個氨基上聯(lián)有多個羧基的新型兩性表面活性劑,可作為織物的柔軟劑。

含有聚氧乙烯鏈的兩性表面活性劑：

C18H37(OCH2CH2)15OCH2CH(OH)CH2N+H(CH2CH2OH)CH2CO2-,C17H35CONH(CH2)3N+(Me2)CH2CO2-與石蠟?含硅消泡劑等成分復配用于纖維素纖維,可使其具有較好的柔軟性和親水性,且與熒光增白劑相容性良好。

五、新型表面活性劑

A、Gemini表面活性劑：此類表面活性劑是通過聯(lián)接基團,將兩個傳統(tǒng)表面活性劑的親水基團相連而得,此類表面活性劑能有效降低水溶液的表面張力,很低的Krafft點,更大的協(xié)同效應以及良好的鈣皂分散性和潤濕?乳化等特點。單烷基二苯醚二磺酸可耐高濃度的強酸和強堿,在50%硫酸中不失活,在40%氫氧化鈉中不凝聚,并有良好的抗氧化?抗還原?耐硬水和低泡性。

另有研究報道,用Gemini陽離子型表面活性劑DC3-12,DC6-12與傳統(tǒng)的庚基三甲基溴化銨對比,用分散染料1,4-DDA上染尼龍6和滌綸,發(fā)現(xiàn)上染率均優(yōu)于庚基三甲基溴化銨。

B、含氟表面活性劑：是以氟碳鍵代替?zhèn)鹘y(tǒng)碳氫鍵的一類特殊表面活性劑,因有著高表面活性(水溶液的表面張力可低于20mN/m以下),并有低的cmc?高熱穩(wěn)定性和高化學穩(wěn)定性。主要用作纖維的防水?防油及織物整理過程。

美國3M公司配制的Scotchgard(全氟羧酸鉻絡合物),及全氟烷基丙烯酸酯共聚體,具有優(yōu)異的防水?防油性能,且耐洗滌,織物手感柔軟。此外可作織物防污?滑爽及耐洗等整理劑。傳統(tǒng)織物凈洗劑為四氯乙烯,易對環(huán)境造成危害,以氟表面活性劑(結構如下)代之,除洗滌外,還可減少蛋白質纖維對水的吸收,從而避免了以往因過熱干燥而導致的纖維強度下降的缺點:C8F17(OC2H4)19OH;  C8F17-SO3Li;

C8F17-SO2NH-(CH2)2-N(C2H5)3

C、含硅及其他表面活性劑：它是隨著有機硅新型材料發(fā)展起來的一種新型表面活性劑,具有優(yōu)良的降低表面張力的性能,以及優(yōu)良的潤濕?消泡和穩(wěn)泡性。聚硅氧烷化合物的疏水性非常突出,不長的硅氧烷鏈能使整個表面活性劑具有很強的表面活性。德國專利報道,用聚硅氧烷與烷基糖苷配比為0.5∶1.0～10∶1.0的乳液對印染后的滌(或滌/棉?滌/毛)織物進行整理,在保持原來的柔軟度基礎上,進一步提高了耐洗牢度。至少含有一個羥苯基取代的聚二有機硅烷與等量苯酚混合可作紡織纖維的潤滑劑。硅表面活性劑Neodol23-3,silwetL 77與硅油等復配乳液可用于織物的防皺處理;一種新型的含銨基?環(huán)氧基的硅整理劑可賦于織物良好的手感,抑制泛黃以及提高織物的吸水性。

此外,以磷酸酯表面活性劑為代表的含磷表面活性劑在化纖工業(yè)中已作為高效抗靜電劑?潤濕劑和乳化劑。其中烷基磷酸酯是很有前途的一種,可在前處理過程中用作精煉劑?滲透劑(辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯滲透效果很好,且在250mg/L堿液中不分層),且去污力優(yōu)于牛油醇硫酸鈉?十二烷基苯磺酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚。

有機硼表面活性劑是一種半極性的化合物,是由具有鄰羥基的多元醇?低碳醇的硼酸三酯和某些脂肪酸所合成的。通常為非離子型,堿性介質中重排為陰離子型。B-O鍵與高分子物質有很好的相溶性,熱穩(wěn)性優(yōu)良,特別適于作抗靜電劑。作為一種新型表面活性劑,其用途還在進一步研究中。

六、高分子表面活性劑

A、淀粉醚：淀粉醚以可再生資源淀粉為原料,紡織前處理過程中性能優(yōu)越,加之目前發(fā)展起來的干法?半干法生產(chǎn)工藝節(jié)能?清潔而使其備受矚目。

研究表明,高取代度羧甲基淀粉抗剪切力強,受酶的影響小,可在一定條件下代替價格較高的海藻酸鈉用于印花糊料。陽離子淀粉改性棉纖維后,用活性染料無鹽軋染,得到較高的固色率和吸附量,其中活性艷紅K-2BP,X-3B和活性嫩黃M-7G吸附量比傳統(tǒng)方法分別提高3.79倍?1.4倍和2.3倍,固色率分別達到90.5%?77%和97.7%,且與其他改性方法相比,耐洗牢度?耐摩擦牢度均在4級以上,耐日曬牢度也在3級以上。

C、聚醚：以聚氧丙烯為疏水基?聚氧乙烯為親水基的一種高分子型非離子表面活性劑,是一類低泡沫?無味?毒性小及易生物降解的產(chǎn)品。國外商品名為“Pluronic”,其結構通式為:

R(C2H4O)a(C3H6O)b(C2H4O)Cha+b+c=20～80

相對分子質量為2000L64～3000L64(L為液狀),去污性最好;F68(F表示片狀)分散性最好。當結構中末端是環(huán)氧乙烷時,去污力好,消泡性差;而當末端是環(huán)氧丙烷時,去污力變差,消泡性變好。此外,聚醚也是優(yōu)良的柔軟?平滑劑,但價格相對較高；

七、環(huán)境問題是工業(yè)發(fā)展的伴生問題,在全世界各主要紡織出口商紛紛推出了“綠色產(chǎn)品”和“環(huán)保產(chǎn)品”的今天,我們應當重視環(huán)保和生態(tài)指標,努力開發(fā)出具有環(huán)境相容性好?生態(tài)學優(yōu)良及性能優(yōu)良的綠色表面活性劑。此外,隨紡織?染整技術的進一步發(fā)展以及人們對于織物?環(huán)保的更高要求,今后還應注意開發(fā)的產(chǎn)品有:(1)新型纖維用表面活性劑：滌綸超細纖維?丙綸及Tecel纖維等新合纖形態(tài)結構復雜,織物所含油劑?漿料等成分復雜,需使用特殊的退漿劑?精煉劑及堿減量促進劑等;纖密度小?表面積大?上染速度快,染色易不勻?不深,須加特殊高溫分散劑?勻染劑和增深劑等,染后還需整理,從而賦于一定的柔軟性及光滑性等性能。此類表面活性劑應結合纖維種類配套開發(fā)。(2)新型染整技術用表面活性劑：新型染整技術如噴墨印花?微膠囊等技術對所使用的表面活性助劑提出了新的要求。如噴墨印花前處理要求助劑具有很好的防滲性?潤濕性,并能顯著提高染料的上染率與固色率;微膠囊技術則要求開發(fā)新型?實用的微膠囊芯材與壁材。(3)生物表面活性劑：是一類由生物體系新陳代謝產(chǎn)生的具有表面活性的兩親化合物,此類表面活性劑有優(yōu)異的織物處理性能與極好的環(huán)境相容性,市場潛在需求大。(4)新型功能性整理用表面活性劑社會環(huán)境的變化使得人們對紡織材料和服裝提出更多的需求,如具備防護性能,甚至醫(yī)療保健功能。應大力開發(fā)高檔柔軟劑及多功能柔軟劑(如經(jīng)改性的有機硅?有機氟類表面活性劑等)?抗皺劑及安全功能整理劑。

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