染整前处理绿色助剂及新型前处理工艺

染整前处理绿色助剂及新型前处理工艺 摘要: 在纺织品的染色前处理、染色、后处理阶段, 由于必须使用大量的助剂和洗涤工序, 产生大量的废水。在新世纪, 人们越来越关心环境保护, 因此, 有关纺织品的各个处理阶段的环保型助剂研发和采用环保型新工艺成为纺织印染行业的重要任务。同时, 还就染色前处理的绿色助剂和绿色工艺进行讨论。 关键词: 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面活性剂; 绿色助剂; 纺织品; 前处理; 绿色工艺 当今社会, 保护人类生存环境的呼声日益高涨,各国制定了日益严格的环境政策和法规, 使需要耗费大量化学品和水资源, 且会产生大量污染的印染行业面临巨大挑战。与此同时, 随着科技的进步, 染整产业已从传统粗放型的劳动密集型企业向集约化的资本密集型、技术密集型企业转变。我国“十一·五”规划也提出, 要以生态观念和符合绿色环保的要求开发新技术和新设备, 绿色染整已成为行业的发展趋势。从绿色染整前处理所用的绿色染整助剂及染整工艺两个方面, 论述我国纺织业的染整前处理的绿色化。 1 染整前处理助剂 在纺织印染加工过程中, 纺织助剂的使用可以提高操作效率、简化工艺过程、改善印染效果和高纺织品质量, 并可赋予纺织品优异的性能。随着各种新型纤维的开发和生产工艺的投入使用, 与此相适应的纺织助剂的开发成了迫切的需要。与此同时, 在环保问题日益严重的今天, 各国对纺织品及纺织助剂提出非常苛刻的规格要求, 这就使得研发和推广新型绿色染整助剂成为当务之急。在纺织品前处理工序中要用到大量纺织助剂, 应采用环保型优质表面活性剂和新的助剂制备技术制备优良的环保型前处理剂。 1.1 印染前处理中的环保型表面活性剂 1.1.1 烷基糖苷 烷基糖苷( APG) 是用葡萄糖为原料制得的非离子表面活性剂, 兼有阴离子和非离子表面活性剂特点。APG 不仅表面活性高( 表面张力可以降至22.5×10- 5N·cm- 1) 泡沫细腻稳定, 而且去污和配伍性好无毒、无刺激、易生物降解, 对环境友好, 在水中有很强的溶解能力, 即使在浓度很高的酸、碱和盐溶液中, 其溶解度仍然很高[1]。 APG 的泡沫细腻而稳定, 泡沫力属中上水平,优于醇醚型非离子表面活性剂[2], 而且没有浊点。这是因为烷基多糖苷的亲水基与醇醚类不同, 不是由醇醚反应中氧乙烯基所提供, 而是由糖环上多个羟基所形成的氢键产生的, 所以烷基多糖苷没有浊点[3]。因此, 烷基糖苷具有显著的洗涤乳化的性能, 可代替其他表面活性剂或与其他表面活性剂复配用于棉布的退浆和煮炼, 羊毛的脱脂和洗涤, 生丝的脱胶, 合成维的脱油, 织物染色和印花后清除未固色的染料等工序。比如用APG 替代AES 用于织物净洗, 可有效除去浮色和油污, 兼有柔软、抗静电及防缩功能, 在硬水中使用仍具有优良的洗涤力, 与醇醚相比, 配制液体洗涤剂不存在浊点和凝胶区, 适用于配制各种液体洗涤剂[4]。这些优良性能使得APG 可以作为精练剂、净洗剂、乳化剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂和分散剂等助剂中的重要成分应用于纺织品生产的各个环节。 1.1.2 α- 烯烃磺酸盐( AOS) [5] AOS 由α- 烯烃磺化而得, 化学结构为RCH=CHCH2SO3Na。AOS 的毒性低, 刺激性小, LD50 为3.25 g·kg- 1; 生物降解性很好, 5 天后就可以完全降解, 不污染环境; 表面张力≤40 mN·m- 1, 有较好的润湿性和去污力, 耐硬水; 与阴离子型和非离子型表面活性剂有良好的配伍性, 与酶有良好的协同效应。 1.1.3 脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐( AEC) [6] AEC 是以羧基与一定比例EO 链合成, 化学结构式为RO ( CH2CH2) nCH COONa。具有低泡、耐酸、碱、电解质和增溶、去污、分散、润湿和鳌合等多种功能, 无毒、无刺激和易生物降解。在净洗剂、渗透剂、匀染剂和柔软剂等印染助剂中加入AEC, 能改进这些助剂的性能。 1.1.4 Gemini 表面活性剂[8] Gemini 表面活性剂具有优异的性能, 已经成为当今研究的热点。Gemini 表面活性剂是带有两个疏水基、两个亲水基和一个连接基的化合物, 类似于将两个普通的单链表面活性剂通过一个桥连接在一起。因Gemini 表面活性剂的结构阻抑了表面活性剂有序聚集过程中亲水基团间的排斥力, 大大提高了表面活性。同传统的表面活性剂相比, 它具有很高的表面活性, 很低的Kraft 点和良好的钙皂分散性, 并且在生物安全性、低刺激性、生物降解性等方面的表现都很出色。Gemini 表面活性剂性能优良, 有望在纺织工业特别是净洗剂方面起到很重要的作用。 1.1.5 甲酯乙氧基化物( FMEE) FMEE 是近年来发展起来的一类新型的非离子表面活性剂。FMEE 是脂肪酸在特殊的粉状氧化物催化剂存在下与环氧乙烷进行加成反应, 实现嵌入式聚合。FMEE 是一类绿色环保产品, 在自然界很快能被生物降解, 无毒性, 对人体刺激性低于醇醚, 对鱼类也很安全, 且具有杰出的渗透、润湿性, 尤其有优良的乳化性和洗涤作用。它的分子结构为: RCO( CH2CH2O) nOCH3, 其中R 与n 均可变化而获得不同的HLB 值的品种。 1.1.6 生物酶前处理剂 生物酶也称生物催化剂, 是一类天然的高分子量蛋白质, 常用于催化生化反应, 相对于普通催化剂,酶具有独特的性质, 最显著的特征是专一性、高效性和温和性。酶制剂作为一种生物制剂, 无毒性, 污水排放少, 有利于生态环保, 加工工艺也比较简单, 在印染工业上展示了良好的前景。目前应用于印染加工的生物酶见表1[8]。 表1 纤维加工用酶 纤维 加工用途 酶纤维素纤维 退浆 α- 淀粉酶 精练 脂肪酶、果胶酶、纤维素酶 纤维素纤维 漂白 葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶 沤麻 半纤维素酶、木质酶、果胶酶 光洁整理 纤维素酶 牛仔服酶洗 纤维素酶、漆酶、蛋白酶 真丝精练 蛋白酶 蛋白质纤维 羊毛炭化 纤维素酶、果胶酶 羊毛改性 蛋白酶 聚酯纤维 改性处理 聚酯酶 比如棉在煮练时利用果胶酶来去除棉纤维中的果胶质, 使纤维表面的纤维素大分子分解, 同时果胶呈游离状态, 达到去除棉纤维表皮杂质的效果。酶退浆利用酶催化的高度专一性, 可以将淀粉催化水解变成可溶状态, 易于洗去, 达到高效的退浆目的, 而又不会损伤纤维素纤维。棉纺织品或其他纤维的纺织品经过氧化氢漂白后, 部分纺织品要进行染色或印花。如果残留有过氧化氢, 在染色和印花时会破坏染料或使染色不匀, 或降低上染率。为了除尽残留的过氧化氢, 在漂白后用过氧化氢酶处理纺织品, 将残留过氧化氢分解成水和氧而提高水洗效率, 改善纺织品的染色性能[9]。还可用生物酶对纺织品进行整理, 比如牛仔服装的生物酶洗整理、纺织品的生物酶表面整理和生物酶风格整理、生物酶羊毛防毡缩整理等[10]。酶制剂作为一种生物制剂, 无毒无害, 它的开发应用顺应了绿色生产加工和可持续发展的要求, 现代生物工程__究和开发的高效多功能环保型印染前处理剂是当前纺织助剂研发的重点。 1.2.1 微乳化技术 微乳液是两种不相溶的液体形成的热力学稳定、各向同性、分散相质点很小、外观透明或半透明的分散体系, 即使用高速离心分离也不发生分层现象。与普通助剂乳液相比, 微乳液助剂有许多优越性: 方法简单, 无需强烈的剪切力, 无需复杂的设备; 微乳体系的黏度低、易于稀释操作, 在容器上粘附也少; 使用微乳化技术制备的助剂功能急剧提高, 甚至获得特异功能,其中超低界面张力以及随之产生的强增溶和乳化能力是微乳应用的重要基础, 能增强助剂的各种功效[11]。 1.2.2 复配增效技术 单一结构的表面活性剂不能同时具有良好的渗透、净洗、乳化、分散及耐高温、耐碱和耐氧化等性能, 为满足实际生产的要求, 必须将结构、类型不同的表面活性剂进行复配, 通过调整其组分和类型达到上述的效果。黄燕萍等选择烷基磺酸钠和烷基磷酸酯为原料, 利用磷酸酯的耐碱、耐热性能和烷基磺酸钠优异的渗透性, 复配制备了耐碱渗透剂ND- 96, 具有优良的渗透性能, 经碱- 氧一浴处理后织物半成品毛效、白度等都比较好。除同类型的表面活性剂可以复配之外, 不同类型的表面活性剂也可在一定条件下复配。研究发现, 在一定条件下, 阴- 阳离子表面活性剂复配体系具有很高的表面活性, 显示出极大的增效作用[12]。李伟等[13]测定了十二烷基甜菜碱( C12BE) 与十二烷基硫酸钠( SDS) 组成的两性-阴离子表面活性剂复配体系的性质。 1.2.3 生物技术 生物技术已广泛用于制造酶制剂。酶催化具有专一性, 且对环境污染少, 国内外对此作了大量研究,发展迅速。目前已大量使用的有淀粉酶和纤维素酶,正在推广应用的有果胶酶、蛋白酶和过氧化酶。国外已在研究开发的有染色、印花后酶洗涤去除浮色, 提高牢度, 并可以达到降低皂洗温度、浮色洗除容易的目的, 适用于各种纤维和染料。还原染料和硫化染料隐色体的酶氧化, 以替代传统的氧化剂氧化为不溶性染料具有成本低、反应快、节能、节水和不损伤纤维和避免染色不匀, 提高给色量和染色牢度的优点。 1.2.4 纳米技术 利用纳米技术的小尺寸效应和宏观量子隧道效应进行抗菌、抗远红外线、抗紫外线、抗电磁波辐射等功能或用于制造纳米级乳液粘合剂等。张宝才等[15]选择合适的纳米材料与后整理助剂均匀混合制成纳米微乳液, 对精纺毛织物进行纳米整理, 确定了助剂用量及生产工艺。经纳米处理的精纺毛织物具有优良的拒水、拒油特性。 印染助剂的发展方向应在原有印染助剂品种和原料供应基础上, 适应国际纺织市场的需要, 把研究和开发环保型、创新型和节约型新印染助剂作为目标,以高新科学技术为手段, 开发高效、多功能、环保型印染前处理助剂[14]。 2 绿色染整技术与工艺 绿色染色工艺的主要特点在于应用无害染化料,用水量少、排放的染色污水量少且易于处理净化、耗能低, 染色产品成为无害的绿色产品。我国目前的印染企业普遍存在设备与工艺落后, 各种新型的染整技术、染整工艺得不到及时、合理和有效的应用等问题。为了促进染整业符合绿色化生产的需求, 必须立足于我国目前的实际情况, 采用新技术对传统的染整工艺进行改造, 并积极开发和推广高效率、低能耗和小污染的符合生态要求的新技术与工艺。下面对一些绿色染整技术与工艺进行概述。 2.1 超声波在染整前处理中的应用 2.1.1 超声波退浆 常见的织物退浆方式有热水、酸、碱、酶和氧化剂退浆等。传统的织物退浆工艺往往消耗大量蒸汽和水, 同时会产生大量的废水。与一般的淀粉上浆和退浆相比, 使用降解淀粉上浆后再用超声波退浆可以节约许多能量。使用超声波退浆可以减轻纤维的降解, 纺织物的白度与润湿性和传退浆方法相同。在退浆过程中, 超声波空化作用引起的分散作用使大分子之间产生分离, 促进浆料与纤维的黏着变松, 而超声波的乳化作用可以去除的浆料溶解性能提高, 使其具有较好的退浆效果[15]。超声波退浆比常规方法退浆的时间要短、温度要低, 而退浆率却可以达到或超过常规方法。超声波技术在纺织加工工艺中的应用, 不仅可以极大地节省能耗和减少对环境的污染, 而且还可以提高织物的品质[16~18]。 2.1.2 超声波煮练 超声波在煮练工艺中的作用主要是源于空化作用引起的弥散作用、乳化作用、洗涤作用以及解聚等作用。超声波空化作用使粘附在纤维上的污物表面张力降低, 因此在各个表面上和低凹处起着清洁作用, 同时空化作用使污物和油垢得以乳化, 协助清除油垢和污物[19]。超声波预处理的罗布麻脱胶工艺比预酸处理的脱胶工艺效果好, 具有时间短、胶质去除率高和纤维损伤小( 精干麻断裂强度较高) 等特点[20]。 2.1.3 超声波漂白 采用超声波对棉织物进行双氧水漂白, 漂白速度提高, 漂白时间缩短, 织物的白度也优于传统漂白法。超声波在羊毛漂白中的应用可降低过氧化氢的消耗, 节省药剂, 降低反应温度, 节省时间, 同时对羊毛的毡缩性有所改善, 有利于后续染色工艺[21]。 超声波的空化作用可以使药剂与纤维充分接触,一方面超声波作用于纤维, 使纤维内部的比表面积加大, 从而增大了纤维吸附学药剂的比表面积, 提高反应速率; 另一方面超声波的空化作用可有助于破坏发色体系, 从而起到消色的作用[19]。 2.2 低温等离子体技术 气态的物质在高压电场的作用下会发生电离, 被电离的带电微粒( 多种形式的混合物) 即等离子态。等离子态的理化特性与传统物质三态下的理化特性有着许多本质上的差异。当等离子态的物质与其他物体接触时, 会引起被作用物表面变化, 即等离子体处理。这些变化包括: 1) 能提高难润湿织物的润湿性,如: 涤纶纤维、羊毛纤维和玻璃纤维等( 原先需用腐蚀性的化学助剂或复杂的工艺来处理) ; 2) 能大大提高涂层处理、浸渍处理和胶合凝结处理织物的黏合力, 改进最终产品机械性能, 使织物耐洗、耐穿和耐磨; 3) 提高羊毛的防毡缩性能; 4) 提高天然纤维和花色纤维染色的色量、色牢度和印花质量。 2.3 冷轧堆前处理工艺 常规的前处理需要经过退浆、煮练、漂白和丝光等工序, 工序长, 耗能多, 加工时间长。采用高效前处理助剂可适当增加助剂的浓度。采用高效设备加工可以大大缩短处理时间, 并能减少助剂和水的用量。目前较为常用的是冷轧堆前处理工艺, 冷轧堆工艺是指在室温条件下, 将退浆煮练漂白合并成一道工艺的前处理工艺方法, 它解决了常规煮练工艺中经常产生的折子、卷边、擦伤和纬斜等疵点。在常温条件下,将碱和双氧水、稳定剂和精练剂等混合的处理浴对布进行浸轧, 上卷, 然后包裹密封在室温下堆置。特点是工艺流程短、设备少、结构简单、投资不大, 以及室温能源消耗少。采用此工艺可以节约1/3 以上的能源和时间, 减少2/3 的污水量[22]。 除以上新技术与工艺之外, 纺织品前处理还可采用高效短流程前处理, 如一步法处理工艺、无水或非水前处理、极小浴比或泡沫浴精练工艺和溶剂精练工艺等。由于我国纺织印染行业基础普遍薄弱, 为提高印染企业的整体水平, 各企业应采用高新技术对传统的染整工艺技术进行改造, 并研究低能耗、高效率和无污染的新工艺、新技术和新助剂, 如短流程、冷轧堆和涂料染色印花等在取代传统的染整加工工艺的研究, 并将此作为今后染整工艺研究的方向。国家集中力量和资金重点扶持一批大型出口企业染整设备的升级改造, 在引进设备上严格把关, 禁止达不到绿色环保要求的染整设备进入企业, 对国内生产的染整设备可实行绿色、环保 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 , 对设计生产绿色环保染整设备的科研生产单位应给予优惠政策鼓励, 使现有力量资金集中在染整上等。同时, 大力推广普及现染整设备上所采用的绿色环保新工艺、新技术和新原料的先进经验[23]。 3 结 语 及时掌握国内外各类助剂的发展动态, 以环保型表面活性剂为原料, 采用高新技术研发环保型纺织印染前处理助剂是当前印染助剂研制和开发的重点。采用新型印染前处理工艺可以在提高前处理质量和能力的前提下, 极大地节省水电以及相关助剂的用量, 从而实现纺织印染前处理的绿色化。 参考文献: [ 1 ] 胡立红, 周永红, 宋湛谦. 绿色表面活性剂烷基糖苷的合成及应用[J]. 林产化工通讯, 2005, 39( 6) : 25- 28. [ 2 ] 邹君, 凌秀琴. 淀粉基表面活性剂烷基糖苷的合成与应用[J]. 广西化纤通讯, 2001,( 2) : 28- 31. [ 3 ] 钱国坻.几只“绿色”染整助剂[J].江苏丝绸, 1997,( 6) : 15- 17. [ 4 ] 纪俊玲, 汪媛. 烷基糖苷( APG) 及在纺织助剂的应用[J].印染助剂, 2006, 23( 6) : 1- 4. [ 5 ] 陈荣圻.环保型印染助剂发展方向探讨( 上) [J]. 染整技术,2006, 28( 8) : 30- 35. [ 6 ] 陈荣圻. 印染助剂发展回顾和发展方向探讨( I) [J]. 印染助剂, 2006, 23( 7) : 1- 7. [ 7 ] 刘旭峰. 表面活性剂在纺织工业中的应用[J].日用化学工业,2006, 32( 2) : 99- 102. [ 8 ] 陈颖. 生物酶在染整加工中的应用( 一) [J]. 印染.2003,( 11) : 29- 32. [ 9 ] 陈益人. 纺织品绿色染整加工技术[J].武汉科技学院学报,2006, 19( 1) : 39- 42. [10] 田伟. 纺织品的生物酶整理[J].陕西纺织, 2001,( 3) :50- 52. [11] 陈宗刚, 吴赞敏. 微乳化技术及其在纺织染整加工中的应用展望[J]. 北京纺织, 2003, 24( 6) : 39- 41. [12] 邹利宏, 方云, 吕栓锁. 阴/ 阳离子表面活性剂复配研究与应用[J].日用化学工业, 2001( 5) : 37- 40. [13] 李伟, 刘方方, 张向彬. C12BE- SDS- TX- 10 三元表面活性剂非理想溶液复配增效作用[J]. 应用化学, 2006, 23( 8) : 907- 912. [14] 张宝才, 王梅珍, 王昶, 等. 纳米技术在精纺毛织物上的应用[J]. 毛纺科技, 2004, ( 11) : 23- 25. [15] 宋晓峰, 唐淑娟, 陈东生. 超声波在印染前处理中的应用及现状[J]. 染整, 2003, ( 10) : 18- 19. [16] 刘涛, 郭建生. 超声波在退浆工艺中的应用[J]. 山东纺织科技, 2005,( 4) : 49- 51. [17] 殷佳敏, 王菊萍, 张峰, 等. 超声波在棉织物退浆工艺中的适用性[J]. 纺织学报, 2006, 27( 7) : 31- 33, 47. [18] 刘伟时, 刘维锦. 超声波在棉织物前处理中的应用[J].染整技术, 2005,( 5) : 97- 100. [19] 王爱兵, 杨斌. 超声波技术及其在纺织品前处理中的应用[J]. 中原工学院学报, 2003, 14( 1) : 73- 75. [20] 杨英贤, 宁福军, 陈言芳. 超声波在罗布麻脱胶预处理中的应用[J]. 纺织导报, 2005,( 5) : 11. [21] 高云玲, 唐淑娟, 王明, 等. 羊毛超声波氧漂研究[J].印染, 2001,( 8) : 5- 7. [22] 吴海婷. 绿色染整工艺[J]. 染整技术, 2005, 27( 2) : 25- 31. [23] 高亚宁. 探寻我国绿色纺织品发展之路[J]. 陕西纺织, 2006,( 1) : 60- 62.