进人21世纪,“绿色、环保、低碳”已成为纺织印染行业清洁生产的主题。现今竞争激烈的纺织品市场要求印染厂通过改进和创新加工技术,以降低成本、减少能耗、提高产率、降低对环境的影响。泡沫整理带液量低,具有省水、降低烘燥能量、节约染化料、提高产品质量、减少染色废水排放和降低成本等优势,在纺织染整中可应用于上浆、丝光、染色、后整理等工艺,并有望在丝光、柔软、涂层等工艺中获得实际应用。
l泡沫整理的基本原理
1.1泡沫形成及稳定机理
泡沫是由大量气体分散在少量液体之中形成的微泡聚集体,并以液体薄膜相互隔离,且具有一定的几何形状,是一种微小多相、形态不稳定的体系。泡沫形成的过程是:在含有表面活性剂的水溶液中,气泡被一层表面活性剂的单分子膜包围;当该气泡中气体冲破表
面活性剂溶液与空气的界面时,第二层表面活性剂包围第一层表面活性剂膜而形成一种含有中间液层的泡沫薄膜层;当相邻的气泡聚集在一起时,就成为泡沫[1-2]。
泡沫稳定性是指泡沫保持其所含液体及维持自身存在的能力。发泡过程中需要扩大溶液表面积作功,所以,实际上泡沫是热力学不稳定体系。为使泡沫形成或使其稳定,就需加入表面活性剂降低溶液的表面张力,促成液膜生成,并使液膜不易收缩和破裂。由于气、液相对密度差以及界面两侧之间的压差,气泡间的液体会在压力和重力的作用下不断地被排出,液膜逐渐变薄。当排液至一定程度,即气泡液膜薄至一定程度时,气泡是否稳定,将取决于界面保护膜的黏度、膜强度、气体透过能力、界面上的分子密度及电荷密度等因素。体相黏度大的液体,排液速度慢,其泡沫较稳定。泡沫的稳定性用泡沫半衰期表示,半衰期越长,泡沫越稳定。另外,相同条件下发泡原液的发泡倍率越大,泡沫越均匀、越稳定。这是因为产生的泡沫中含空气量越多,液膜含液量少,排液较慢,半衰期较长。
1.2起泡剂的选择
由于纯液体很难起泡,即使形成泡沫也很短暂。为了获得具有一定亚稳定性的泡沫,就需要加入表面活性剂作为起泡剂。表面活性剂种类很多,有阳离子、阴离子、非离子,以及两性型四大类表面活性剂。阳离子型表面活性剂有烷基叔胺、季铵盐等;阴离子型有月桂醇硫酸酯钠盐、十二烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠等;非离子型主要有脂肪醇聚氧乙烯醚如AEO系列、壬基酚聚氧乙烯醚NP系列;两性型则主要是甜菜碱及其衍生物等。
各种表面活性剂的发泡能力及稳泡性能不同,为了获得良好的泡沫整理效果,实际应用过程中通常是几种类型表面活性剂的复配。
1.3泡沫整理的机理
纺织品泡沫整理技术是在常规的整理液中加入适量的发泡剂,通过一定的机械设备,将空气与整理液混合,并使之转化为具有一定稳定性和泡径分布的泡沫,在将该泡沫施加到被加工织物表面的同时,功能化学整理液也均匀分布在织物表面或渗透到织物内部。所以泡沫整理实质是以空气代替大部分水作为化学品施加的介质。
2牛仔布泡沫丝光
丝光牛仔面料光泽度高,制成牛仔服装后再经过特殊水洗加工可以获得独特的效果。泡沫丝光是在浓碱液中加入起泡剂,用机械方法注人空气使溶液发泡形成泡沫,再均匀施加到牛仔布上。含碱泡沫和纤维表面接触后,很快破裂变成强碱液并由毛细管效应被纤维吸收。此外,泡沫破裂时会产生较大的冲击力,也有助于碱液渗人纤维内部。纤维在浓碱作用下发生变化,获得耐久的光泽和良好的尺寸稳定性。
2.1丝光起泡剂
由于泡沫丝光是在特定的强碱环境下进行,这就要求起泡剂有良好的耐强碱稳定性和渗透性。在大量试验的基础上,最终选定表面活性剂为SAS60(仲烷基磺酸钠)、TO-9磷酸酯(异构十三碳醇聚氧乙烯醚磷酸单酯、双酯的混合物)、PT808(异辛醇硫酸钠)和BS一12(十二烷基二甲基甜菜碱)。
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