2.3 精练剂
2. 3. 1 常用精练剂的生态性
织物的精练工序可去除棉纤维原有的杂质(如棉籽壳、蜡 状物、果胶类物质、含氮物质以及色素等)和残留的浆料,使棉 织物获得良好的外观和吸水性。合成纤维本身不需精练,但其 与棉的混纺织物需精练。精练剂的主要组分一般为无机碱,无 生态问题,但为了增强碱液对纤维的渗透作用、促进蜡状物的 乳化而加入的助剂,主要是非离子型和阴离子型表面活性剂或 这两种表面活性剂的复配物,其中不少品种含有烷基酚聚氧乙 烯醚,它们一般均以TX-10、OP-10为主体复配而成,如用OP-10 和十二烷基硫酸钠、平平加O系列等。若耐碱性要求高,用TX- 10与P2O5反应制成烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯,再与一定的溶 剂和水复配;也有采用20% TX-10和5%烷基酚聚氧乙烯醚磺化物的组成。烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚 磺化物的毒性与烷基酚聚氧乙烯醚相似(见表1),它们也会降 解生成毒性更大的烷基酚,不过其生物降解性稍好。因此,国 际市场上禁用的烷基酚聚氧乙烯醚不仅指它们本身,还包括它 们的磷酸酯和磺化物。另外,有的精练剂中还含有线型烷基苯 磺酸钠。除了碱精练外,印染企业还采用煮练酶、精练酶或果胶酶 等生物酶制剂来进行精练。为了提高对纤维的渗透性,有些酶 制剂中也加入了一定量的烷基酚聚氧乙烯醚。
2. 3. 2 替代用环保表面活性剂的种类
目前,能替代上述禁用和限用的表面活性剂品种有[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)。特别是近年来采 用碱土金属氢氧化物替代氢氧化钾作制备该类表面活剂的催 化剂,使得产品的分子量分布范围比较窄,质量得到了一定的 改进,可用来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、优良的消泡性、超强的润湿乳化 能力、良好的低泡洗涤性和增溶、分散、润湿性,几乎没有凝胶 现象(粘度低、冻点低),产品包括:
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盐、磺酸盐
如AES(十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠)、K12(十二烷基硫酸 钠)、AOS(α-烯烃磺酸钠)、SAS(仲烷基磺酸钠)等。
(5)烷基多糖苷(APG)
属多羧基结构,生物降解性很好,无毒性,乳化性能比表面 活性剂TX-10、平平加O、Span-60和Tween-20等好,但价格稍高。
(6)其它
如N-烷基葡萄糖酰胺(AGA)、脂肪酸聚氧乙烯甲醚(FMEE)和醇醚羧酸盐(AEC)等,它们都具有很好的性能,但其 中部分还未产业化,价格也比较高,有待进一步改进。 用上述新型表面活性剂制造的高效精练剂具有优良的乳 化分散作用,在低温下有强渗透力,耐浓碱,洗涤性较强,且适 用于短流程前处理工艺。具体产品有:
①三合一精练剂NC-601(苏州诺瓦公司)[3]
以烷基多糖苷为主体原料组成,不含磷、硅和烷基酚聚氧 乙烯醚,所有组分及降解产物均为无毒或低毒物。该精练剂对 双氧水的稳定性好,耐碱性好,对铁离子的螯合能力强。
②三合一精练剂TL(常州纺大等)[3]
由多种新型阴离子、非离子表面活性剂及多种螯合分散剂 组成,能加速织物润湿、渗透以及棉蜡杂质的乳化、分散、皂化、 螯合、增溶萃取和膨化,也能有效地控制双氧水的分解,具有良 好的生物降解性,污染排放较少。
③高效精练剂TF 125B(杭州传化)、精练剂FK-03(北京中 纺)、精练剂JA-680(石家庄联邦科特)、高效精练剂HDK(广东 中山汉科)和精练剂980J(常州金源)等[3]均为阴离子、非离子 表面活性剂的复配物,具有良好的润湿、渗透、分散、乳化性能 和优良的生物降解性。
④Sandoclean T10 liq. (Clariant公司)[5]
是集煮练、润湿和净洗为一体的三合一环保型精练剂,由 脂肪醇、聚乙二醇醚和芳香族磺酸盐混合组成。
⑤Sultafon D(Stockhousen公司)[6] 是一种专用的高效润湿/精练剂,具有低起泡性,对弹性纤 维中不易乳化的硅酮油和矿物油的乳化去除,特别有效。
2.4 漂白剂
漂白工艺大体上分成氯漂和氧漂两大类。常用的氯漂漂白剂有次氯酸钠、次氯酸钙(即漂白粉)及亚氯酸钠等,氧漂所 用的漂白剂主要是双氧水、过硼酸钠等。过去,国内外纺织厂 大多采用氯漂工艺,不管是使用次氯酸钠还是亚氯酸钠,漂白 流出液中存在的可吸附有机卤化物[Cl]都超过40 mg/kg,而对 亚麻与其它韧皮纤维,以及聚合度在1 800以下或供白色成品 用的棉来说, [Cl]则超过100 mg/kg,同时漂白后织物上还含有 含氯漂白剂,危害生态和人体健康。目前,大多数工厂改用氧 漂工艺,用双氧水作漂白剂,漂白流出液中的可吸附有机卤化 物以及漂白后纺织品上的含氯漂白剂等问题都迎刃而解了。 织物漂白时除了使用漂白剂外,还需添加一些助剂,如提 高漂白剂作用的活化剂,抑制漂白剂分解的稳定剂,以及渗透 剂和金属防腐蚀剂等。双氧水的活化剂有碱剂、重金属盐、有 机过酸(如过醋酸)和酰化物等多种,以碱剂为主。可根据漂白 纤维类别和漂白方法,选用合适的碱剂。例如,棉纤维的漂白 以烧碱溶液为活化剂,亚麻选用纯碱,粘胶纤维使用弱碱等,一 般无生态问题。另外,双氧水虽然对热相当稳定,但铁、铜、锰 等金属,以及污垢、霉菌和多种细菌等物质,都能使其剧烈分 解。为避免纤维损伤,还需加入稳定剂。过去,大多使用水玻 璃(即硅酸钠)作为双氧水的稳定剂,但它易产生“硅垢”,且很 难去除。后来采用有机螯合型稳定剂,例如乙二胺四乙酸(EDTA,商品名C-75)、二乙烯三胺五乙酸等,这类稳定剂能与 钙、镁离子结合生成不溶性金属螯合物,沉积在重金属离子表 面,使其失去催化作用,从而起到稳定双氧水的作用。但不溶 性的乙二胺四乙酸金属螯合物对人体有一定毒性,而且不易生 物降解,存在严重的生态问题,因此已被欧盟禁用。
目前,国内外市场上开发的不少稳定剂具有优良的吸附与 螯合能力,能耐不同浓度的碱液,对纤维损伤小,同时还具有防沾污性能,能有效控制双氧水分解率且易生物降解,举例如下:
(1)氧漂稳定剂AR 750(上海周鸿实业公司)[3]
呈大分子链上含有适量羟基和羧基的高聚物结构,具有较强的螯合力和渗透性,净洗力强,能有效防止织物再沾污,从而 提高成品的白度和匀染性。
(2)双氧水稳定剂JD-11(石家庄联邦科特)[3]
系多功能的有机物和无机物的混合物。
(3)氧漂稳定剂CTA-601(北京中纺化工)[3]
系非硅复合型混合物。
(4)双氧水稳定剂HD-804A(广东中山汉科)[3]
系有机化合物的复配物,能有效吸附和络合溶液中的金属 离子,并能去除棉籽壳和其它杂质。
(5)稳定剂SK(北京洁尔爽科技)[3]
系聚有机磷酸的高分子共聚物,能有效去除棉籽壳,手感 柔软且节能。
(6)Tinoclarite CBB (亨斯迈纺织染化)和Seriquest CA (Yorkshire)[5]
均耐120 g/L的强碱,对双氧水稳定性强,对钙、镁、铁离子 有优良的螯合作用,特别适用于棉及其混纺织物的连续高温蒸 煮漂白工艺,具有加工白度好、去杂效果显著和纤维损伤小等优点。
(7)Green Stone 9(东华大学)[7]
以纳米级天然矿石为主要原料,经纯化、活化和超微分散, 并加少量表面活性剂复配而成,具有优良的吸附性、分散性、膨 胀性、双氧水稳定性和耐硬水性等。不仅加工成本低,且处理 后的织物白度好、表面柔顺、手感佳,而且废水的COD值和BOD值很低,具有显著的环保效果。
(8)BeiquestAB(德国CHTR Breitich)
是丙烯酸与糖化合物的共聚物,有优良的螯合性能,以及 氧漂稳定性和生物降解性。
(9)TannexGEO(LanXess)
是以粘土为基质制成的氧漂稳定剂,具有防止金属离子催 化分解双氧水和提供镁源的作用,经处理的织物具有更高的白 度和DP值。该稳定剂具有良好的生物降解性。
(10)Solopo ZF(Stockhausen)[6]
是一种以糖为基础的可生物降解的聚合物,能与棉中钙和 镁等重金属结合,以提高双氧水的稳定性,有良好的生物降解 性,可替代目前使用的生物降解性差的络合剂。
至于漂白助剂中的渗透剂和柔软剂,包括阴离子型的脂肪 醇硫酸酯和磺酸盐类、蛋白质分解物与脂肪酸的缩合物等,非 离子型的脂肪酰胺与环氧乙烷缩合物和烷基酚聚氧乙烯醚等, 除了具有渗透、分散和柔软作用外,其镁盐或钙盐还具有稳定 双氧水的作用。在这些品种中,除了烷基酚聚氧乙烯醚被禁用 外,其它品种应注意生物降解性。
2.5 净洗剂
织物在前处理过程中使用的净洗剂,主要由阴离子型和非 离子型表面活性剂组成。组成净洗剂的阴离子型表面活性剂 虽然有十多种,但较常用的是烷基磺酸钠(如601洗涤剂)、烷 基苯磺酸钠(ABS)、仲烷基硫酸钠(梯波)、油酰甲基牛磺酸钠(209洗涤剂)、油酰氨基酸钠(雷米邦A)等。其中,属于烷基 苯磺酸钠范畴的线型烷基苯磺酸盐(LAS)与烷基酚聚氧乙烯醚 相似,急性毒性、鱼毒性、水生细菌与藻类毒性较大,对人体的 刺激性大,有一定致畸性,且生物降解性较差,已被欧盟禁用或 严格限用。我国对应的品种有净洗剂ABS等。组成净洗剂的 非离子型表面活性剂也有10种左右,应用较多的是脂肪醇聚 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,属禁用范畴。我国对应的品种有乳化剂OP系列、 表面活性剂TX-9和TX-10等。其它单一结构的非离子型和阴 离子型表面活性剂组成的净洗剂,尚未见禁用或限用的报道, 选用时应注意它们的生物降解性。不过目前市场上的净洗剂 绝大多数是它们的复配物,特别是烷基酚聚氧乙烯醚和线型烷 基苯磺酸盐等1个或2个禁用的表面活性剂组成复配物,因此 涉及生态问题的净洗剂品种较多。例如净洗剂一般是采用十 二烷基苯磺酸钠、净洗剂6501和表面活性剂TX-10进行复配(pH值调至7~8)而成;化纤清洗剂7960是用脂肪醇聚氧乙烯 醚硫酸酯钠盐、脂肪醇聚氧乙烯醚(9)、烷基酰醇胺和乳化剂OP-10复配而成;YR-301净洗剂是用直链烷基苯磺酸钠和适量 柔软洗涤剂复配而成; 826净洗剂、净洗剂LD、毛纤清洗剂803、1050净洗剂等也都含有禁用的表面活性剂。因此,在织物前处 理过程中要谨慎选用净洗剂,避免可能产生的生态问题。 近年,国外专门开发了能充分洗除氨纶中难乳化的硅酮油 和矿物油的净洗/润湿剂[6],例如Stockhausen公司开发的 Sultafon D是一种低泡的净洗/润湿剂,特别适用于洗除氨纶中 难乳化的硅酮油和矿物油,并可使洗涤和染色同浴进行,不仅 大大减少了排出的废液,还可降低加工成本,节省60%以上时 间,提高25% ~33%加工能力; Zschimmer& Schwarz公司开发 的DepicolRC 9也是一只不含碳氢化合物的环保型高性能净洗 剂,具有乳化和分散作用,能有效去除高氨纶含量织物中的油 剂(特别是硅油),还能使锦纶/氨纶或涤纶/氨纶混纺织物的洗 涤和染色同浴进行。
3 结语
前处理是染整生产的基础工序,前处理剂的技术和生态性 能,对提高印花、染色和功能性整理等工序的产品质量,实现RFT染色,满足市场各种要求,特别是生态要求的影响较大。 近年,各国都在研究和开发高效低耗的短流程前处理新工艺, 且对前处理剂的生态和技术要求更高。这就要求纺织化学品 行业加速开发对环境无污染、对生态无害以及对人体健康安全 的新型高效环保型前处理剂;纺织印染企业则应正确选择和合 理应用环保型前处理剂,替代禁用和限用的前处理剂,以不断 提高我国纺织品的质量,增强国际市场竞争力。
参考文献:
[1] 章 杰.纺织品中新有害纺织助剂状况与对策[ J].印染助剂, 2006, 23(10): 1-6.
[2] 谭 凯.纺织上浆对印染工艺影响的探讨[ J].中国印染协会信息, 2005, (2): 37-39.
[3] 徐谷仓.关于我国染整前处理工艺、助剂和设备的现状与今后发展[C].第六届全国前处理学术讨论会论文集,中国纺织工程学会 染整专业委员会, 2004, 12-14.
[4] 章 杰.关于禁用和限用纺织印染助剂中几个热点问题[R].江苏省印染助剂情报站第22届年会, 2006, 10.
[5] 章 杰.世界纺织印染助剂发展动向[ J].印染助剂, 2005, 22 (11): 4.
[6] 章 杰,纺织品RFT染色技术及其相关纺织化学品的发展[C]. 第六届全国染色学术研讨会论文集,中国纺织工程学会染整事业 委员会, 2006, 33-36.
[7] 何瑾馨,等.生态型前处理剂Green StoneG应用性能研究[C].第六届全国前处理学术讨论会论文集,中国纺织工程学会染整专业 委员会, 2004, 57-61.
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