非离子表面活性剂对分子质量较小的染料相对其他助剂有更好的选择性,表现为较强的亲和力和增溶性,其中典型的是多聚环氧乙烷型助剂常作为染色中的增溶性匀染剂被广泛使用。以下是结构或取代基团对此类助剂增溶性影响的总结:非离子表面活性剂对染料的增溶能力与非离子表面活性剂的类型有关,一般来说酯类的增溶能力要比醚类大。另外,非离子表面活性剂对染料的增溶能力也与它的官能团种类和分子结构有关,在聚氧乙烯醚类化合物中对染料的增溶能力符合如下大小关系:三苯基苯酚>苯乙烯苯酚>壬基苯酚>油醇。在聚氧乙烯醚酯化合物中增溶能力的顺序为:聚氧烷基醚油酸脂>聚氧乙烯醚山梨糖酐油酸脂。通过以上的分析和比较,可看出相对醚类而言酯类表面活性剂更符合做一个优良的匀染剂的标准。同时,酯类的起泡性也大大小于醚类,更有助于染料匀染纤维[6]。
亲水基团也对非离子型表面活性剂的性能有影响。非离子型表面活性剂上引入磺酸基后其增溶匀染性有所提升,这是由于磺酸基的加入改善了非离子型表面活性剂在高于浊点温度时凝聚失效的原因,同时含有磺酸基的分子分散能力和匀染性能都有一定程度的提高。
此外,还有些类似的观点。祝艳梅等认为对染料分子起分散作用的成分是苯酚,而起匀染作用的成分是烷基酚类聚氧乙烯醚,她用这两类物质作为试验原料,以不同比例进行共缩聚并对得到的产物进行分散匀染性能实验,发现共聚物分子中苯酚含量多时高温分散性能较好,烷基酚聚氧乙烯醚含量多时匀染性较好。一般来讲,分散染料最倾向于结合在疏水基和亲水基交界处的链段上。
4.3结构对净洗物质净洗性能的影响
一种可以投产的净洗剂即使拥有再好的浴中控制被洗脱染料的能力,如果其没有太好的染料净洗能力,一切都是空谈。一种净洗剂的净洗效果在不考虑表面活性剂类分子的水溶性情况和HLB值的情况下,可以说主要取决于表面活性剂分子的疏水基与分散染料粒子的亲和能力。不同结构的表面活性剂和染料的结合能力有很大不同,在结构对净洗剂分散性和增溶性的影响中已经涉及到,认定含有对分散染料有较强结合力的聚氧乙烯型基团的非离子表面活性剂有很大的应用空间。聚氧乙烯醚键可与分散染料分子中的氨基、羟基等极性基团结合形成氢键,增加结合方式进而提高牢固性。分散染料本身就属于分子偏小的染料,且水溶性差又不存在电离性,导致和多数的表面活性剂缺乏作用方式。聚氧乙烯醚型表面活性剂正好可以在此方面提高对分散染料的净洗力。我们在这方面做过一定的尝试,选取了表面活性剂中具有代表性结构的一些常见阴、非离子表面活性剂对用量为2%(owf)的分散红FB、分散翠蓝SG-L和分散黄S-G染色涤纶布进行净洗试验,聚氧乙烯醚非离子型AEO-9、AEO-13和平平加O的净洗效果明显高于其他类型的表面活性剂,除分子相对更小的分散黄S-G的摩擦和皂洗牢度较低外,分散红FB和分散翠蓝SG-L的牢度值基本接近4级。同时,有资料表明疏水基上含有芳环结构的非离子型表面活性剂对分散染料有较强的结合能力,这可能和相似相容有关,因为虽然分散染料分子小,但常含有一些具有芳香环的助色基团,他们会和同样具有芳环结构的分子有更多的结合点。
综上所述,不同结构的表面活性剂对分散染料具有不同的分散性、增溶性和亲和力。通过对特定结构和连接基团的表面活性剂的选择,或者定向的改性合成,可以获得不同净洗功能的表面活性剂,并应用到净洗剂的配制中。以下是一些纯表面活性剂性质的分散染料净洗剂成品。
5·免还原净洗剂产品
纯表面活性剂性质的净洗剂国内外均有过报道,一般称为免还原净洗剂,此类产品不多,虽在应用方面有一定推广,但还不能取代传统的还原净洗。
Texchem公司出产过一种多用途的防止纤维素纤维被分散染料沾色的新助剂DAC,这一产品的性能已广泛的应用在染色、洗涤和后清洗中。
Texassist DAC是透明、无色和自由流动的液体,它是阴离子和非离子混合性质的。当染涤纶织物时,不需要在上染聚酯混纺部分后为去除纤维素纤维上沾色的分散染料而进行还原清洗。另外Texassist DAC对分散染料具有很好的匀染作用,对低分子质量聚合物具有阻止其扩散的作用。
夏建明等人研制的免还原净洗剂HK-8235,为涤棉染色一次性净洗剂,涤纶和棉染色过程中间省去还原清洗,在套染棉后用清洗剂HK-8235做一步净洗,达到应用要求,且节能减排。HK-8235为阴离子类型的净洗剂,它和阴、非离子型物质具有很好的相容性,能在酸性和硬水中使用,耐电解质性不好[7]。
上海德桑精细有机化工出产的高效免还原净洗剂Span-RT同样可以省掉涤棉染色中的还原净洗过程,为节能减排的环保助剂。它的主要成分为阴、非离子的混合型,并含有一定量的水溶性高分子防沾色剂,不仅对分散染料和活性染料起到净洗和增溶的作用,且对洗除到浴液中的浮色染料有很好的分散、悬浮和防沾色作用[8]。
除以上三种已经商品化的表面活性剂性质的分散染料净洗剂外,常用的分散染料的剥色法中的轻度剥色也体现了免还原清洗味道。染色涤纶轻度剥色时,用到的剥色剂多为阴、非离子混合型,温度在130℃左右,时间30~60 min。这种剥色方法是借助表面活性剂的缓染作用来剥色,剥色效果很小,但不会破坏染料,也不影响染色织物的手感[9]。
由上可见,对表面活性剂型分散染料净洗剂的研发虽然有一定的进展和成果,但产品种类并不丰富。从应用的角度来讲,这种新型的免还原净洗剂并不能实质性的替代常规的还原净洗工艺,在某些类型染料和较深染色织物的净洗方面还不够稳定。
6·展望
通过对涤纶上染用分散剂和匀染剂的机理分析,认为上染过程中的分散、增溶机理是和净洗中的分散、增溶原理相通的。结构对分散染料分散剂和匀染剂性能影响的结论同样可以被借鉴到分析分散染料净洗成分中的分散成分和增溶成分中来。
在纯表面活性剂性质的分散染料净洗剂开发方向方面,总体认为染整中用到的阴离子型分散剂同样可以很好的服务于净洗分散染料的过程,起到分散稳定浮色防止凝聚沉淀的作用,木质素磺酸钠类更适合做净洗分散成分。
聚氧乙烯非离子型表面活性剂的增溶效应可以被应用到净洗过程中,用来吸纳束缚染料粒子,降低溶液中的存在量,起到防沾色的作用。脂类的聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的增溶效果更好。分子中的聚氧乙烯链比重越大其对分散染料的结合趋势越大。另外,疏水基上加入芳环也会增加其对分散染料的增溶性能。
聚氧乙烯型非离子表面活性剂不仅对分散染料有很好的增溶性,且对分散染料有较强的结合力,是一个具有开发价值的净洗剂净洗成分的研发方向。它的结构对分散染料的亲和力的影响与对分散染料的增溶性的影响相同。
从出现的几类免还原净洗剂的应用看,有一定的净洗效果,但离广泛的应用还存在一定距离。纯表面活性剂性质的净洗剂的发展关键是寻找提升净洗组分对分散染料亲和力的方法或寻找替代性的高亲和力的物质,此方面有待新的进展。
参考文献
[1]王菊生.染整工艺原理(三)[M].北京:中国纺织出版社,1983.
[2]田月宏,李宗石,乔卫红.染料分散剂的研究现状及发展趋势[J].印染助剂,2006(11):13-15.
[3]宋心远,沈煜如.分散染料助剂增溶染色[J].染整技术,1994(4):5-9.
[4]张树彪,乔卫红.李宗石.木质素分散剂的分散性能研究[J].染料工业,1999,4(36):39-41.
[5]A.Datyner.The Solubiziation of Disperse Dyes by Dispersing Agents at 127℃[J].JSDC,1978 94(6):256-265.
[6]祁珍明,何晶馨.涤纶染色助剂及其作用原理探讨四[J].川纺织科技,2001(4):28-32.
[7]曹万里,顾志安,吕志阳.涤棉分散/活性免还原清洗染色[J].印染,2010,(35)22:23-25.
[8]夏建明,陈晓玉,吴爱莲.涤棉混纺针织物免还原清洗染整工艺[J].针织工业,2009(9):35-37.
[9]陈一飞.常用分散染料的剥色性能及回修技术[J].染整技术,2007,29(12):28-29.
<<上一页[1][2]