2.3 精練劑
2. 3. 1 常用精練劑的生態性
織物的精練工序可去除棉纖維原有的雜質(如棉籽殼、蠟 狀物、果膠類物質、含氮物質以及色素等)和殘留的漿料,使棉 織物獲得良好的外觀和吸水性。合成纖維本身不需精練,但其 與棉的混紡織物需精練。精練劑的主要組分一般為無機堿,無 生態問題,但為了增強堿液對纖維的滲透作用、促進蠟狀物的 乳化而加入的助劑,主要是非離子型和陰離子型表面活性劑或 這兩種表面活性劑的復配物,其中不少品種含有烷基酚聚氧乙 烯醚,它們一般均以TX-10、OP-10為主體復配而成,如用OP-10 和十二烷基硫酸鈉、平平加O系列等。若耐堿性要求高,用TX- 10與P2O5反應制成烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯,再與一定的溶 劑和水復配;也有采用20% TX-10和5%烷基酚聚氧乙烯醚磺化物的組成。烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚 磺化物的毒性與烷基酚聚氧乙烯醚相似(見表1),它們也會降 解生成毒性更大的烷基酚,不過其生物降解性稍好。因此,國 際市場上禁用的烷基酚聚氧乙烯醚不僅指它們本身,還包括它 們的磷酸酯和磺化物。另外,有的精練劑中還含有線型烷基苯 磺酸鈉。除了堿精練外,印染企業還采用煮練酶、精練酶或果膠酶 等生物酶制劑來進行精練。為了提高對纖維的滲透性,有些酶 制劑中也加入了一定量的烷基酚聚氧乙烯醚。
2. 3. 2 替代用環保表面活性劑的種類
目前,能替代上述禁用和限用的表面活性劑品種有[4]:
(1)脂肪醇聚氧乙烯醚
包括AEO系列(主要是C12~C16脂肪醇聚氧乙烯醚)和平 平加O系列(主要是C18脂肪醇聚氧乙烯醚)。特別是近年來采 用堿土金屬氫氧化物替代氫氧化鉀作制備該類表面活劑的催 化劑,使得產品的分子量分布范圍比較窄,質量得到了一定的 改進,可用來取代烷基酚聚氧乙烯醚。
(2)仲醇聚氧乙烯醚
具有良好的生物降解性、優良的消泡性、超強的潤濕乳化 能力、良好的低泡洗滌性和增溶、分散、潤濕性,幾乎沒有凝膠 現象(粘度低、凍點低),產品包括:
JFC系列 主要是C8仲醇聚氧乙烯醚;
XL系列 主要是C10仲醇聚氧乙烯醚;
Softabol系列 主要是C12~C14仲醇聚氧乙烯醚;
TO系列 主要是C13仲醇聚氧乙烯醚。
(3)失水山梨醇酯及其聚氧乙烯醚
包括Span系列,即S-20、40、60、65、80等;以及Tween系列, 即T-20、40、60、80、85等。
(4)烷基或烷基聚氧乙烯醚硫酸鹽、磺酸鹽
如AES(十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉)、K12(十二烷基硫酸 鈉)、AOS(α-烯烴磺酸鈉)、SAS(仲烷基磺酸鈉)等。
(5)烷基多糖苷(APG)
屬多羧基結構,生物降解性很好,無毒性,乳化性能比表面 活性劑TX-10、平平加O、Span-60和Tween-20等好,但價格稍高。
(6)其它
如N-烷基葡萄糖酰胺(AGA)、脂肪酸聚氧乙烯甲醚(FMEE)和醇醚羧酸鹽(AEC)等,它們都具有很好的性能,但其 中部分還未產業化,價格也比較高,有待進一步改進。 用上述新型表面活性劑制造的高效精練劑具有優良的乳 化分散作用,在低溫下有強滲透力,耐濃堿,洗滌性較強,且適 用于短流程前處理工藝。具體產品有:
①三合一精練劑NC-601(蘇州諾瓦公司)[3]
以烷基多糖苷為主體原料組成,不含磷、硅和烷基酚聚氧 乙烯醚,所有組分及降解產物均為無毒或低毒物。該精練劑對 雙氧水的穩定性好,耐堿性好,對鐵離子的螯合能力強。
②三合一精練劑TL(常州紡大等)[3]
由多種新型陰離子、非離子表面活性劑及多種螯合分散劑 組成,能加速織物潤濕、滲透以及棉蠟雜質的乳化、分散、皂化、 螯合、增溶萃取和膨化,也能有效地控制雙氧水的分解,具有良 好的生物降解性,污染排放較少。
③高效精練劑TF 125B(杭州傳化)、精練劑FK-03(北京中 紡)、精練劑JA-680(石家莊聯邦科特)、高效精練劑HDK(廣東 中山漢科)和精練劑980J(常州金源)等[3]均為陰離子、非離子 表面活性劑的復配物,具有良好的潤濕、滲透、分散、乳化性能 和優良的生物降解性。
④Sandoclean T10 liq. (Clariant公司)[5]
是集煮練、潤濕和凈洗為一體的三合一環保型精練劑,由 脂肪醇、聚乙二醇醚和芳香族磺酸鹽混合組成。
⑤Sultafon D(Stockhousen公司)[6] 是一種專用的高效潤濕/精練劑,具有低起泡性,對彈性纖 維中不易乳化的硅酮油和礦物油的乳化去除,特別有效。
2.4 漂白劑
漂白工藝大體上分成氯漂和氧漂兩大類。常用的氯漂漂白劑有次氯酸鈉、次氯酸鈣(即漂白粉)及亞氯酸鈉等,氧漂所 用的漂白劑主要是雙氧水、過硼酸鈉等。過去,國內外紡織廠 大多采用氯漂工藝,不管是使用次氯酸鈉還是亞氯酸鈉,漂白 流出液中存在的可吸附有機鹵化物[Cl]都超過40 mg/kg,而對 亞麻與其它韌皮纖維,以及聚合度在1 800以下或供白色成品 用的棉來說, [Cl]則超過100 mg/kg,同時漂白后織物上還含有 含氯漂白劑,危害生態和人體健康。目前,大多數工廠改用氧 漂工藝,用雙氧水作漂白劑,漂白流出液中的可吸附有機鹵化 物以及漂白后紡織品上的含氯漂白劑等問題都迎刃而解了。 織物漂白時除了使用漂白劑外,還需添加一些助劑,如提 高漂白劑作用的活化劑,抑制漂白劑分解的穩定劑,以及滲透 劑和金屬防腐蝕劑等。雙氧水的活化劑有堿劑、重金屬鹽、有 機過酸(如過醋酸)和酰化物等多種,以堿劑為主。可根據漂白 纖維類別和漂白方法,選用合適的堿劑。例如,棉纖維的漂白 以燒堿溶液為活化劑,亞麻選用純堿,粘膠纖維使用弱堿等,一 般無生態問題。另外,雙氧水雖然對熱相當穩定,但鐵、銅、錳 等金屬,以及污垢、霉菌和多種細菌等物質,都能使其劇烈分 解。為避免纖維損傷,還需加入穩定劑。過去,大多使用水玻 璃(即硅酸鈉)作為雙氧水的穩定劑,但它易產生“硅垢”,且很 難去除。后來采用有機螯合型穩定劑,例如乙二胺四乙酸(EDTA,商品名C-75)、二乙烯三胺五乙酸等,這類穩定劑能與 鈣、鎂離子結合生成不溶性金屬螯合物,沉積在重金屬離子表 面,使其失去催化作用,從而起到穩定雙氧水的作用。但不溶 性的乙二胺四乙酸金屬螯合物對人體有一定毒性,而且不易生 物降解,存在嚴重的生態問題,因此已被歐盟禁用。
目前,國內外市場上開發的不少穩定劑具有優良的吸附與 螯合能力,能耐不同濃度的堿液,對纖維損傷小,同時還具有防沾污性能,能有效控制雙氧水分解率且易生物降解,舉例如下:
(1)氧漂穩定劑AR 750(上海周鴻實業公司)[3]
呈大分子鏈上含有適量羥基和羧基的高聚物結構,具有較強的螯合力和滲透性,凈洗力強,能有效防止織物再沾污,從而 提高成品的白度和勻染性。
(2)雙氧水穩定劑JD-11(石家莊聯邦科特)[3]
系多功能的有機物和無機物的混合物。
(3)氧漂穩定劑CTA-601(北京中紡化工)[3]
系非硅復合型混合物。
(4)雙氧水穩定劑HD-804A(廣東中山漢科)[3]
系有機化合物的復配物,能有效吸附和絡合溶液中的金屬 離子,并能去除棉籽殼和其它雜質。
(5)穩定劑SK(北京潔爾爽科技)[3]
系聚有機磷酸的高分子共聚物,能有效去除棉籽殼,手感 柔軟且節能。
(6)Tinoclarite CBB (亨斯邁紡織染化)和Seriquest CA (Yorkshire)[5]
均耐120 g/L的強堿,對雙氧水穩定性強,對鈣、鎂、鐵離子 有優良的螯合作用,特別適用于棉及其混紡織物的連續高溫蒸 煮漂白工藝,具有加工白度好、去雜效果顯著和纖維損傷小等優點。
(7)Green Stone 9(東華大學)[7]
以納米級天然礦石為主要原料,經純化、活化和超微分散, 并加少量表面活性劑復配而成,具有優良的吸附性、分散性、膨 脹性、雙氧水穩定性和耐硬水性等。不僅加工成本低,且處理 后的織物白度好、表面柔順、手感佳,而且廢水的COD值和BOD值很低,具有顯著的環保效果。
(8)BeiquestAB(德國CHTR Breitich)
是丙烯酸與糖化合物的共聚物,有優良的螯合性能,以及 氧漂穩定性和生物降解性。
(9)TannexGEO(LanXess)
是以粘土為基質制成的氧漂穩定劑,具有防止金屬離子催 化分解雙氧水和提供鎂源的作用,經處理的織物具有更高的白 度和DP值。該穩定劑具有良好的生物降解性。
(10)Solopo ZF(Stockhausen)[6]
是一種以糖為基礎的可生物降解的聚合物,能與棉中鈣和 鎂等重金屬結合,以提高雙氧水的穩定性,有良好的生物降解 性,可替代目前使用的生物降解性差的絡合劑。
至于漂白助劑中的滲透劑和柔軟劑,包括陰離子型的脂肪 醇硫酸酯和磺酸鹽類、蛋白質分解物與脂肪酸的縮合物等,非 離子型的脂肪酰胺與環氧乙烷縮合物和烷基酚聚氧乙烯醚等, 除了具有滲透、分散和柔軟作用外,其鎂鹽或鈣鹽還具有穩定 雙氧水的作用。在這些品種中,除了烷基酚聚氧乙烯醚被禁用 外,其它品種應注意生物降解性。
2.5 凈洗劑
織物在前處理過程中使用的凈洗劑,主要由陰離子型和非 離子型表面活性劑組成。組成凈洗劑的陰離子型表面活性劑 雖然有十多種,但較常用的是烷基磺酸鈉(如601洗滌劑)、烷 基苯磺酸鈉(ABS)、仲烷基硫酸鈉(梯波)、油酰甲基牛磺酸鈉(209洗滌劑)、油酰氨基酸鈉(雷米邦A)等。其中,屬于烷基 苯磺酸鈉范疇的線型烷基苯磺酸鹽(LAS)與烷基酚聚氧乙烯醚 相似,急性毒性、魚毒性、水生細菌與藻類毒性較大,對人體的 刺激性大,有一定致畸性,且生物降解性較差,已被歐盟禁用或 嚴格限用。我國對應的品種有凈洗劑ABS等。組成凈洗劑的 非離子型表面活性劑也有10種左右,應用較多的是脂肪醇聚 氧乙烯醚(AEO系列)、脂肪酸聚乙二醇酯、烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)、氧乙烯化脂肪酰胺等,其中APEO及其磷酸酯、磺化 物前已述及,屬禁用范疇。我國對應的品種有乳化劑OP系列、 表面活性劑TX-9和TX-10等。其它單一結構的非離子型和陰 離子型表面活性劑組成的凈洗劑,尚未見禁用或限用的報道, 選用時應注意它們的生物降解性。不過目前市場上的凈洗劑 絕大多數是它們的復配物,特別是烷基酚聚氧乙烯醚和線型烷 基苯磺酸鹽等1個或2個禁用的表面活性劑組成復配物,因此 涉及生態問題的凈洗劑品種較多。例如凈洗劑一般是采用十 二烷基苯磺酸鈉、凈洗劑6501和表面活性劑TX-10進行復配(pH值調至7~8)而成;化纖清洗劑7960是用脂肪醇聚氧乙烯 醚硫酸酯鈉鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚(9)、烷基酰醇胺和乳化劑OP-10復配而成;YR-301凈洗劑是用直鏈烷基苯磺酸鈉和適量 柔軟洗滌劑復配而成; 826凈洗劑、凈洗劑LD、毛纖清洗劑803、1050凈洗劑等也都含有禁用的表面活性劑。因此,在織物前處 理過程中要謹慎選用凈洗劑,避免可能產生的生態問題。 近年,國外專門開發了能充分洗除氨綸中難乳化的硅酮油 和礦物油的凈洗/潤濕劑[6],例如Stockhausen公司開發的 Sultafon D是一種低泡的凈洗/潤濕劑,特別適用于洗除氨綸中 難乳化的硅酮油和礦物油,并可使洗滌和染色同浴進行,不僅 大大減少了排出的廢液,還可降低加工成本,節省60%以上時 間,提高25% ~33%加工能力; Zschimmer& Schwarz公司開發 的DepicolRC 9也是一只不含碳氫化合物的環保型高性能凈洗 劑,具有乳化和分散作用,能有效去除高氨綸含量織物中的油 劑(特別是硅油),還能使錦綸/氨綸或滌綸/氨綸混紡織物的洗 滌和染色同浴進行。
3 結語
前處理是染整生產的基礎工序,前處理劑的技術和生態性 能,對提高印花、染色和功能性整理等工序的產品質量,實現RFT染色,滿足市場各種要求,特別是生態要求的影響較大。 近年,各國都在研究和開發高效低耗的短流程前處理新工藝, 且對前處理劑的生態和技術要求更高。這就要求紡織化學品 行業加速開發對環境無污染、對生態無害以及對人體健康安全 的新型高效環保型前處理劑;紡織印染企業則應正確選擇和合 理應用環保型前處理劑,替代禁用和限用的前處理劑,以不斷 提高我國紡織品的質量,增強國際市場競爭力。
參考文獻:
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[2] 譚 凱.紡織上漿對印染工藝影響的探討[ J].中國印染協會信息, 2005, (2): 37-39.
[3] 徐谷倉.關于我國染整前處理工藝、助劑和設備的現狀與今后發展[C].第六屆全國前處理學術討論會論文集,中國紡織工程學會 染整專業委員會, 2004, 12-14.
[4] 章 杰.關于禁用和限用紡織印染助劑中幾個熱點問題[R].江蘇省印染助劑情報站第22屆年會, 2006, 10.
[5] 章 杰.世界紡織印染助劑發展動向[ J].印染助劑, 2005, 22 (11): 4.
[6] 章 杰,紡織品RFT染色技術及其相關紡織化學品的發展[C]. 第六屆全國染色學術研討會論文集,中國紡織工程學會染整事業 委員會, 2006, 33-36.
[7] 何瑾馨,等.生態型前處理劑Green StoneG應用性能研究[C].第六屆全國前處理學術討論會論文集,中國紡織工程學會染整專業 委員會, 2004, 57-61.
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