浅论染色用的防沾色皂洗剂.docx

浅论染色用的防沾色皂洗剂 浅论染色用的防沾色皂洗剂 一、染色用的防沾色皂洗剂 活性染料、直接染料、酸性染料、分散染料等染色后都要进行水洗、皂洗工艺，需要皂洗剂。染色后用的皂洗剂可分为单纤维织物染色后用的防沾色皂洗剂和混纺复合纤维交织物染色后用的防沾色皂洗剂二大类。 1.单纤维织物染色后用的防沾色皂洗剂单纤维织物染色后用的防沾色皂洗剂目前主要有纤维素纤维织物(棉、麻、粘胶、天丝等)用活性染料染色后用的皂洗剂和蛋白质纤维织物(羊毛、丝绸)用酸性染料染色后用的皂洗剂二类。 (1)活性染料染色后用防沾色皂洗剂活性染料色谱齐全、色泽鲜艳,广泛应用于纤维素纤维织物的染色,染色时一般需用碱剂和盐类等，且活性染料有一定的上染率，即使上染固着的染料同时也会发生水解，其水解染料吸附在纤维上形成浮色。这些浮色、水解染料，未与纤维键合的染料和其他助剂杂质必须经过水洗皂洗工艺，把它们去除掉，并且不再回沾到纤维上，从而达到一定的色牢度。经研究这些水解染料，未固着的染料和助剂杂质大部份残存在织物纤维间的毛细网络水溶液中，也有部份分布在纤维内的孔道网络中，由于这两种状态的染料洗除难易不同，因此洗涤方式和条件也不同。 活性染料水洗(皂洗)过程很复杂，不仅发生物理性交换和冲稀作用，而且还有物理化学作用。对于它的研究国内外都很活跃，技术人员通过摸拟装置，按正式生产流程进行皂洗处理后，测试脱落在各槽中的染料含量，来分析水解染料(浮色)的去除率。实践证实了皂洗工艺按其先后可分为洗涤初始期和洗涤期二个阶段，其洗涤对象和洗涤时工艺要求见表1。 表1 洗涤工艺的二个阶段的对象 洗涤主要洗涤对象 存在处 水洗要求 水流量要大。 无直接性的盐初始类物质 期 纤维表面：纤维间毛细网络 洗涤期 有直接性的水纤维内部: (纤维内孔道溶液水温和洗涤剂影响较小。 水温要高使纤维溶胀。 洗液流速要快，使稀释交换速度快。 要使用洗涤剂和螯合分散剂。 纤维表面 流速及机械作用要大。 解染料和碱剂 中; 孔道壁纤维素分子链上。) 从表1中可以看出，洗涤初始期主要是针对电解质，应该把织物上的电解质浓度降低到12g/L以下，然后再升温，并加入皂洗剂，如果皂洗时有较高的电解质浓度不利于水解染料解吸，也会引起染料的聚集，降低从纤维内扩散出来的速度。Luttringer研究认为，水解染料宜采用高温皂洗。Thomsen认为50%高亲和性水解染料在高温(95)时被洗掉。然而乙烯砜型活性染料就不宜在碱未洗净时采用高温洗涤，更不宜采用碱浴皂洗，碱剂应在洗涤初始期用大量流水快速去除。 皂洗剂在洗涤时可用关系式表示： 纤维·污垢+皂洗剂纤维·皂洗剂+污垢·皂洗剂 其中污垢包括水解染料、染色助剂和杂质，上述平衡式中的逆向符号表示存在的污垢再沉积于纤维表现的可能，皂洗剂如果没有防沾污效果，就会造成污垢再沉积于纤维表面，皂洗工艺不能很好完成。 从上述平衡中可以看到皂洗剂应与纤维有较强的亲和力，皂洗剂与污垢(染料杂质)也要有较强的亲和力。 活性染料染色后用的防沾污皂洗剂主要是去除未固着的染料和水解染料(俗称浮色)因此防沾污皂洗剂必须具有渗透、吸附、分散、络合和洗涤五大作用： 渗透作用：具有降低工作液界面张力、渗入浮色和纤维之间，削弱浮色在纤维上的附着力，达到去除浮色的效果。 吸附作用：对染色织物表面具有定向吸附作用，其吸附可能是相反电荷的离子基团产生的静电吸附作用，也可能是分子中形成氢链的吸附。 分散作用：把与浮色吸附后形成的胶体性质，从纤维上脱落下来分散在工作液中，并形成稳定的悬浮分散体系。 络合作用：通过螯合作用可以屏蔽染液中的金属离子达到防沾污效果。 洗涤作用：可通过螯合类，螯合分散类，表面活性剂类或复配类，达到它的洗涤作用。 因此防沾污皂洗剂一般都是多种助剂复配而成。防沾污皂洗剂除了上述必须具有的五大作用外，在应用过程中还必须具有以下四个性能： 使用中泡沫要少，最好是无泡或者成泡时间要短。 要能耐硬水，不受应用厂水质的影响。 织物经其皂洗后不会变褪色。 不受皂洗温度的影响，能在各种温度下有防沾污效果。 目前配制活性染料染色后用的防沾污皂洗剂的原料大都是这五大类：无机盐类；聚丙烯酸类；有机磷酸酯类；高分子聚合物类；表面活性剂类。推荐国内外几只用于活性染料染色后的防沾污皂洗剂，见表2。 表2 国内外九只防沾污皂洗剂 品名 上海PR-20 上海YH-206 外观 浅黄色透明液体 淡黄色液体 主要成份 高分子聚合物 高分子聚合物 PH值 67 67 离子型 阴离子性 阴离子性 上海TYR-900 浙江M-265 上海LYF-S350 上海LTF-S800 上海SBL-722 美 Mercosour DG 德 Dekol SN Lavan RF 浅黄色透明液体 浅黄色透明液体 淡黄色液体 淡黄色液体 无色透明稠厚液 聚丙烯酸类 高分子盐类聚合物 聚羧酸系化合物 聚羟基化合物 丙聚酸高聚物 无表面活性剂 聚丙烯酸酯 无表面活性剂 7 68 4 11.5±0.5 6.57.5 阴/非离子性 阴离子性 阴离子性 阴离子性 阴离子性 阴离子性 实践证明螯合分散剂能在活性染料染色后的皂洗中起到防沾色作用。表3为5只螯合分散剂对Ca2+、Mg2+的螯合值和防沾色效果(K/S值)。 表3 5只螯合分散剂的螯合值和沾色织物的K/S值 螯合分散剂 Ca2+/mg·g-1 Mg2+/mg·g-1 K/S值 MA-AA 178 12 0.245 PAAS 450 82.5 0.563 Na5P3O10 140 61.7 0.627 ATMP 350 70.8 0.855 DTPMP 435 63.6 0.852 空白 0.857 从上表中可以看出，马一丙共聚物的抗再沾污性能最好，聚丙烯酸钠盐次之，它们都是羧酸类聚合物在水中电离成阴离子后有强烈的吸附作用，吸附悬浮在水中的水解染料缔合体、低聚物和助剂杂质粒子，使粒子表面带有相同的负电荷，产生相互排斥，避免了颗粒间积聚沉积，起到了防沾色效果。 (2)酸性染料染色后用防沾污皂洗剂酸性染料品种多，色谱齐全、色泽鲜艳，它的分子中含有磺酸基团(-SO3H)，属于水溶性阴离子型染料，它在弱酸性、酸性或中性浴中能与丝绸、羊毛纤维分子上的酰胺基形成氢键结合，也能与锦纶纤维上的胺基和亚胺基生成离子键合，因此酸性染料广泛应用于丝绸、羊毛、锦纶等织物的染色和印花。 酸性染料按其染色性能可分为强酸性、弱酸性和中性染料三种，详见表4。 表4 各酸性染料的性能表 项 目 分子量 亲和力 直接性 匀染性 溶解度 在溶液中聚集体状态 色泽鲜艳度 色牢度 染浴PH值 PH值调节剂 和纤维结合形式 强酸性 低 低 较小 较好 较好 单分子 最佳 较差 34 醋酸、蚁酸 离子键 弱酸性 中等 中等 中等 中等 中等 基本聚集 中等 中等 46 醋酸 离子键、氢键、范德华引力 中 性 高 高 较大 较差 较差 聚集态胶体 较差 较好 67 醋酸、醋酸铵 氢键、范德华引力 强酸性酸性染料的分子量较小，与纤维的亲和力低，直接性也小，染色时在纤维中容易扩散和移染，故有良好的匀染性，但仅靠离子键与纤维键合，故色牢度不够理想。而弱酸性酸性染料的分子量较大，与纤维的亲和力较大，在染色时虽然较难扩散和移染，匀染性一般，但通过染色时添加助剂仍能达到良好的匀染效果，它与纤维不仅有离子键结合，还有氢键和范德华引力，因此色牢度较好，可染深色，是常采用的酸性染料染色。 酸性染料染色后，也必须经过水洗，把染色时的各种助剂和未与纤维反应的染料去除掉，达到一定色牢度。因为弱酸性染料其亲和力相对较大，在洗涤时洗液中的染料也容易再回沾到纤维上，从而影响色牢度，例如，酸性大红 F3GL，酸性红 10B，酸性蓝 6B，酸性艳蓝 G，酸性湖蓝5GMA，酸性黑 B，酸性黑 BGL等，较易沾色，尤其是红、蓝系列染料，沾色后难以回修，因此，洗涤时一定要用防沾污皂洗剂。 由于酸性染料染色后的防沾污性能与活性染料染色后的防沾污性能完全不一样，因此组成的防沾污皂洗剂也完全不一样，酸性染料是较强的阴离子性染料，只有利用阳离子表面活性剂较强的吸附作用，再复配高效分散剂，达到防沾污效果。经资料介绍，适用于酸性染料染色后的防沾污皂洗剂有以下几只，见表5。 表5 酸性染料染色用防沾污皂洗剂 产品名 上海 SK 浙江 JF-80 浙江 JM-102 国外 Lipotol 应用实例： 真丝色织条格布的皂洗 第一槽 皂洗 JF-80 2g/L 皂洗温度35 第二槽 皂洗 JF-80 3g/L 皂洗温度45 结果：白地条格未沾污，色牢度达到要求。 羊毛染色后的皂洗 用量：JF-80 25g/L 3545 洗10分钟 结果：有效去除未固着的染料，色牢度达到要求。 2.混纺、复合纤维、交织物染色后用的防沾污皂洗剂 外 观 主要成份 PH值 89 67 7 离子型 弱阳离子 阳离子性 弱阳离子 淡褐色透明液体 淡黄色透明液体 特殊阳离子活性复合物 黄色液体 特殊弱阳/ 非离子 随着新纤维的不断开发，多组份纤维的混纺、交织、复合织物层出不群，同时给我们印染工艺提出了更高的要求，不仅多组份的纤维要染得色泽一致鲜艳，而且色牢度也要好。由于是多种纤维多种染料进行染色，相互间沾色非常容易，特别是二浴法染色，在二浴染色(二种纤维染色)中间的水洗一定要用有效的防沾污皂洗剂，才能保证多种纤维织物的染色牢度，其中涤/棉混纺织物的染色、腈/棉混纺织物的染色、PTT/棉混纺织物的染色、棉/PLA纤维混纺织物的染色、锦/棉混纺织物的染色、涤/氨纶混纺织物染色、CDP/PET/棉/PA纬弹嵌条织物的染色等等。 (1)涤/棉交织针织物染色用防沾色皂洗剂涤/棉交织针织物要染得正反面均匀一致的色泽，并具有一定的染色牢度，常见的染色方法可以有以下五种，见表6。 表6 涤/棉交织针织物染色方法 染色方法 使用染料 分散染料与直接染料 一浴法 分散染料与活性染料 分散染料与活性染料 二浴法 分散染料与还原染料 分散染料与硫化染料 由于一浴法染色要选择活性染料具有耐高温、耐酸、耐水解的性能的染料，分散染料要选择耐碱性能的染料，并且升温速度工艺控制都要很严格。因此二浴法染色较普遍。二浴法染色一般先高温高压染涤轮，水洗后再用活性染料染棉。见下面染色工艺。 深、中色 深、中、浅各色 适宜色泽 从上述涤/棉交织针织物二浴法染色工艺曲线中可看到，先染涤，后套染棉。而分散染料在染涤纶的同时，由于电荷引力作用，也很容易沾污在棉纤维上，如果沾污在棉纤维上的分散染料不全部去除，在套染活性染料时，不仅影响活性染料的上染，即使上染的染料其色牢度大为降低。因此在套染棉之前一定要用防沾色皂洗剂在90还原清洗。这类防沾污皂洗剂对分散染料亲和力极大，能吸附沾污在棉纤维上的分散染料，并将其稳定在皂洗浴中，同时本身以氢键的引力与棉纤维相结合，防止染料再上染，起到了良好的防沾色效果，保证了色牢度，并获得涤/棉一致的色泽。 (2)涤/棉混纺筒子纱染色用的防沾色皂洗剂涤/棉混纺筒子纱二浴法染色，其防沾色机理与上述涤/棉交织针织物二浴法染色相同。实例：涤/棉混纺筒子纱212Kg，染藏青色，浴量2300L 工艺：精练染涤纶还原清洗棉染色皂洗固色出纱 其中还原清洗和皂洗都使用防沾色皂洗剂JF-100和都不使用JF-100比较如下： 加工条件： 工序 染色配方： 分散红玉 GGFS 0.538% 分散橙 S-4RL 0.2% 涤纶染色 分散深兰 S-2G 1.82% 醋酸 1% 扩散剂 0.5% 高温匀染剂 0.5% 配方与工艺 工艺条件：135×40分 还原清洗配方： 保险粉 3% 还原清洗 NaOH 2% JF-100 1% 保险粉 3% NaOH 2% 工艺条件：90×20分 套染配方： 活性红 HS-3B 0.77% 活性套棉 活性黑 KN-B 2.57% 元明粉 70g/L 活性黄 HS-3R 0.211% 棉匀染剂 1% 纯碱 20g/L 工艺条件：60×40分 皂洗配方： 皂洗剂 1% 皂 洗 JF-100 2% 工艺条件：98×20分 固色配方： 固 色 固色剂 2% 工艺条件：50×20分 加工织物色牢度比较 升华牢度160 使用防沾污皂洗剂JF-100 皂洗牢度 不使用防沾污皂洗剂JF-100 升华牢度160 4级 3级 4级 皂洗剂 2% 皂洗牢度 3.5级 (3)腈/棉混纺针织物染色用防沾色皂洗剂腈/棉混纺针织物可采用以下几种方式染色，见表7。 表7 腈/棉混纺针织物染色方式 色泽 浅色 浅色 深色 深色 腈纶纤维 分散染料 分散染料 阳离子染料 阳离子染料 棉纤维 直接染料 活性染料 活性染料 直接染料 染色方法 一浴法 二浴法 二浴法 二浴法 为了染得鲜艳和深色的色泽，一般采用阳离子染料和活性染料二浴法染色，其工艺如下： 经前处理坯布染腈纶纤维水洗染棉纤维水洗皂洗热洗冷洗柔软脱水烘干。 从上述腈/棉混纺针织物二浴法染色工艺曲线中可看到，先染腈后套染棉。阳离子染料在染腈纶的同时由于电荷引力作用，也很容易沾污在棉纤维上，如果沾污在棉纤维上的阳离子染料不全部去除，在套染活性染料时，不仅很大影响了活性染料的上染，即使上染的活性染料其色牢度也大为降低，而这些沾污在棉纤维上的阳离子染料，根本没有固着，在皂洗时再次沾污到其他纤维上(包括腈纶纤维)造成色牢度严重下降，特别是腈纶的白布沾色牢度很差因此一定要针对能吸附阳离子染料的防沾色皂洗剂。经试验适用于阳离子染料染色后的防沾污皂洗剂有以下几只，见表8。 表8 阳离子染料染色用防沾色皂洗剂 产品名 上海 TTP-1000 上海 A-900 上海 JM-101 外 观 黄色透明液体 茶褐色液体 主要成份 特殊表面活性剂 PH值 9-10 离子型 阴离子 阴/非离子 (4)锦纶/棉交织物一浴法染色用防沾色剂锦纶棉交织物制成的服装回弹性好，不易起皱，很受大家欢迎，其锦纶为经纱，棉为纬纱或者锦纶纬纱，棉为经纱都可以。它的染色可采用弱酸性染料/活性染料两浴法染色，但工艺流程长，耗能多。所以一般采用弱酸性/活性染料一浴法染色。在一浴法染色时，活性染料在弱酸性条件下会对锦纶产生沾色，不仅色牢度不能保证，还会对色泽产生影响。因此要解决锦纶/棉交织物一浴法染色中活性染料对锦纶的沾色。 首先对活性染料进行筛选，选用对锦纶轻微沾色的活性染料，经试验采用单活性基团的KN型和KE型活性染料对锦纶沾色较轻微。更主要在一浴法染色中加入防沾色剂，防止活性染料对锦纶的沾色。 经试验研究，采用阴离子表面活性剂的复配物，能有效防止活性染料对锦纶的沾色，这主要是阴离子表面活性剂在弱酸性条件下先与锦纶中的-NH3+以静电作用力相结合，先被锦纶所吸附，从而降低了对活性染料的吸附，达到防沾污效果。 (5)PTT/棉混纺织物一浴法染色用防沾污剂PTT纤维为聚对苯二甲酸丙二酯纤维，是新型聚酯纤维，有优良的回弹性、蓬松性、易染性、抗污性及抗静电性等特性，很有广阔前景。为了改善纺织品的服用性能，常与纤维素纤维(棉、麻、竹、Tencel等纤维)混纺。PTT/纤维素纤维混纺织物的染色一般采用两洛法，但由于工艺流程长、能耗多，目前一浴法已逐渐被采用。 PTT/棉混纺织物一浴法染色采用分散染料和活性染料共浴，其分散染料会对棉纤维产生沾色，经研究分散染料对棉纤维的沾色有二种形式：以单分子状态，经分子间色散力作用吸附到棉纤维上，沾到纤维表面再扩散到内部。分散染料以聚集态形式吸附到纤维上。 因此PTT/棉混纺织物一浴法染色一定要加防沾污剂。该防沾色剂具有2个作用：与染料颗料有良好的亲和力，吸附在染料颗粒表面，使染料颗粒分散后形成稳定的分散体系、阻止其沾污到棉纤维上。高温下能形成稳定的胶束，对分散染料具有较大的增溶能力，使沾污到棉纤维上的分散染料再剥下来。 经试验研究：阴离子表面活性剂在染浴中形成的胶束对分散染料有增溶作用，也有分散作用，同时在染浴中形成稳定的分散体系，具有防沾色效果。非离子表面活性剂虽然没有静电吸附，但其较长的亲水链可形成水化层，也能阻止分散染料对棉纤维的沾色。阴离子表面活性剂中的Tamol NNO，磺化农乳600，具有较好防沾色效果，如果复配非离子表面活性剂的Tween,Span起到更好的分散、增溶、氢键结合等协同作用，起到良好的防沾色效果。 (6)CDP/PET/棉/PA纬弹嵌条织物一浴法染色防沾污技术 该织物为四种纤维混纺交织物，要染成异色，并要保持弹性，一浴法染色有一定难度，CDP为改性涤纶纤维，应选用阳离子染料，PET和棉分别用分散染料和活性染料，考虑到纬向为PE弹力纤维，因此PET纤维选用低温型的分散染料。 CDP为改性涤纶纤维，应选用阳离子染料，而阳离子染料有较强的阳荷性，对棉纤维的吸附非常严重，引起沾色，同时染浴在高温时，有些阳离子染料结构会发生变化，一旦变化也易沾污到涤纶纤维。因此只有选用SD型阳离子染料，SD型阳离子染料在一浴法染色中既不沾污棉纤维，也不沾污涤纶纤维，并对CDP纤维有很好的上染性能。可采用一浴二步法染色：先分散染料+SD型阳离子染料在130中染色，染色完毕再降温到60，进活性染料、加盐、加碱再染色。 应用实例 防沾色皂洗剂在市场上有许多应用，配制活性染料染色后用的防沾污皂洗剂原料大都是无机盐类、聚丙烯酸类、有机磷酸酯类、高分子聚合物类、表面活性剂类，它们对活性染料染色织物具有较好的皂洗防沾污效果，但目前既有皂洗效果又对皂洗下来的染料起到脱色作用从而降低印染废水处理负担的皂洗剂的应用性能研究报道较少。环保皂洗粉ZJ-RH18含有特殊酶基团和特殊高分子聚合物协调组分，其作用原理是通过酶基团作用于残存溶液中水解染料结构上的发色官能团以及加速溶液中水解染料的氧化-分解反应，使皂洗残液脱色，而在纤维内部未固着的水解染料需要借助漆酶内含有的特殊高分子聚合物的协同效应，经过纤维细微结构孔道萃取、迁移、溶解或分散在洗液中,，经过漆酶组分中一种特殊的酵素系统作用于染料结构上的发色基团使其消色，达到去除残液中未固着水解染料的目的。 ZJ-RH18皂洗粉是最新研究制成的一种高效防沾色皂洗剂，由多种表面活性剂复配而成，具有很强的洗涤、分散、浮化和螯合能力，几乎无泡，可用于活性染料染色后织物的皂洗，可将纤 维中非结合的染料洗去，可以明显提高色牢度和水洗牢度。并且皂洗后的残液比常规皂洗剂明显要浅，减轻污水处理压力。 用量按染色后浮色程度及皂洗条件酌定，可根据纤维种类、加工方式、客户质量要求进行调整，印染厂家可自行试验以确定最经济用量。 该皂洗粉和常规高温皂洗处理工艺比较： A.传统高温皂洗后处理工艺：染色排液冷水洗加酸中和冷水洗皂洗皂洗热水洗冷洗； B.皂洗粉低温皂洗后处理工艺：染色排液冷水洗热水洗皂洗过酸0.3g/L热水洗。 特征 1）具有极佳的螯合、分散、悬浮、洗涤性能，可有效去除浮色，防止浮色沾污面料，保证色牢度，使色光更为鲜艳纯正，布面更为洁净。 2）具有优异的防沾色性能，可以实现低温皂洗，在60°C以下皂洗，也具有优异的防沾色性能，是一种低温皂洗剂。 3）用本品皂洗，对色光无不利的影响。 4）在皂洗时几乎无泡沫，无泡沫渍和皂渍等疵病，浮色和皂洗剂易于洗除，省时、省工、省水、省能源，降低生产成本。 来源：