1·5 聚羧酸型螯合剂
丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、衣康酸等含有羧基的单体共聚后的高聚物,在一定条件下能发挥与螯合剂一样的作用,一般将它们称作螯合分散剂[3]。聚羧酸型螯合剂的最大的特点是具有良好的胶体性能和分散作用,耐碱,但其络合能力较弱,因此须将其进行共聚或改性以改善性能。
Debasish Kuila[4]等在未使用链转移剂的情况下,以过硫酸盐为引发剂,通过水溶液聚合制备聚丙烯酸,探讨影响螯合力和分散力的因素,确定了产品的最佳合成条件:反应温度95℃,滴加时间>1.5 h,丙烯酸21%(质量分数)。反应未使用异丙醇作为链转移剂,不仅解决了之前遇到的颜色和气味方面的问题,还改善了聚合物的分子量范围。制备的螯合分散剂具有优良的性能,钙离子螯合值达到680±104 CaCO3mg/g。
蒲宗耀[5]等利用自制α-羟基丙烯酸和α-烯烃磺酸盐、衣康酸、丙稀酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸等在链转移剂和催化剂等的作用下合成了一种特殊的聚合物,该聚合物的钙螯合值为:148.3 CaCO3mg/g ,分散值为103.6 mg/g,铁螯合值为489.6 mg/g。将该聚合物与其它助剂复配得到了一种无磷耐碱高效螯合分散稳定剂,该螯合分散剂具有螯合能力强(特别是对Fe3+、Fe2+具有很强的螯合能力)、分散性能优异、耐碱、耐高温、易生物降解,并且降解产物对环境无污染、对生态无影响等特点。
张英[6]等以马来酸酐和丙烯酸为单体,(NH4)2S2O8为引发剂,采用水溶液聚合法合成了马来酸酐-丙烯酸共聚物螯合分散剂。当m(AA)∶m(MA)=3∶1 ,引发剂的用量占单体质量的4%时,产品的性能最好,对CaCO3的螯合力达到599 mg·g-1。结果表明:增加马来酸酐的用量,共聚物的分散性能提高;增加丙烯酸的用量,共聚物的螯合性能提高。
高分子聚合时最重要的参数是聚合物的分子量,分子量的大小直接影响聚合物的性能。聚合物分子量过小,聚合物的分散性差;聚合物分子量增大,分散性提高。但分子量过大,容易发生桥联作用而引起絮凝,不利于分散;同时分子量过大时由于空间位阻效应,使得单位重量的聚合物的螯合值降低,因此聚合物的分子量必须适当。对聚合物分子量的控制可通过加入链转移剂,控制引发剂的用量,控制聚合温度,控制聚合时间等来达到[7]。
2 螯合剂在印染各阶段的应用
2·1 水处理
印染行业除个别工序外均需使用软水,因此可加入螯合剂螯合水中的金属离子,以达到软化水的目的。
2·2 退浆[8]
纺织厂在上浆时为了防腐而加入重金属化合物,这些化合物的加入不利于酶退浆,加入螯合剂可以螯合这些金属离子。另外,化学纤维在退浆时,使用螯合剂还可使浆料更易膨化,脱离纤维并分散成胶体状而去除,同时螯合剂的强分散力,还可防止杂质和浆料再次沉积在纤维上,这样使底布更洁白,退浆更完全,设备更干净。
2·3 煮练
在煮练工序中加入螯合剂,可以螯合和分散煮练液中的钙、镁离子,有利于果胶的去除,防止不溶性钙、镁盐沉积于织物上,从而提高毛效,消灭钙斑,大大提高煮练效果,改善染色的匀染性。
2·4 漂白
工厂织物漂白普遍采用氧漂,在双氧水漂白浴中,设备管道、水溶液带来的Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+、Ni2+等金属离子会加速双氧水的分解,造成纺织品在漂白过程中局部过度氧化,导致强力下降,甚至产生破洞。在纺织品漂白中加入螯合剂,可有效地封锁金属离子,间接控制双氧水的分解速度,防止纺织品损伤。螯合剂用于漂白后洗涤,可促使漂白过程中降解的杂质从纤维表面去除。在用双氧水漂白时常用硅酸钠作氧漂稳定剂,长期使用会产生硅垢,如果加入螯合剂,则可防止硅酸盐结晶沉积于设备,长期使用还可使设备上产生的硬垢得到清除[9]。
2·5 染色
螯合剂所具有的分散、络合、静电斥力作用,能帮助染料溶解,提高其扩散速率,使染料在更短的时间内充分、均匀地扩散,并溶解在染液中,从而上染纤维。在染色过程中,染浴中的Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金属离子的存在会使染料变性,影响染色性能,而螯合剂的加入则可阻止其作用,络合染液中的一些金属离子和杂质,形成稳定的络合物,减少染料的缔合,避免色斑等疵点的产生,间接地起到匀染的作用。
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