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高效冷轧堆精练剂ZL-321的研制和应用

来源:世界印染网  发布时间:2014年02月20日
核心提示:冷轧堆前处理工艺与常规工艺相比,温度低,碱浓度高,碱氧液对棉坯布的渗透更加困难,特别是低温下对油脂、蜡质的乳化能力低.因此,对练漂助剂提出更高的要求.从目前现状看,冷轧堆前处理工艺具有诸多优点,但存在边中内外的白度、毛效不一致,导致难以克服的色差问题.为此,市场需进一步开发高效前处理剂,使得冷轧堆、短流程练漂工艺不断完善,以适应高效短流程工艺的需要和冷轧堆前处理工艺的推广与应用.

冷轧堆前处理工艺与常规工艺相比,温度低,碱浓度高,碱氧液对棉坯布的渗透更加困难,特别是低温下对油脂、蜡质的乳化能力低.因此,对练漂助剂提出更高的要求.从目前现状看,冷轧堆前处理工艺具有诸多优点,但存在边中内外的白度、毛效不一致,导致难以克服的色差问题.为此,市场需进一步开发高效前处理剂,使得冷轧堆、短流程练漂工艺不断完善,以适应高效短流程工艺的需要和冷轧堆前处理工艺的推广与应用.

1高效渗透精练剂的研制

1.1配方设计与作用机理

第一是耐碱性问题.普通磺酸型阴离子表面活性剂,超过50 g/L NaOH浓度就不能使用.而非离子表面活性剂在浓碱中有“盐析”效应,浊点和溶解度都大为降低,这两类都不适用.羧酸盐表面活性剂有较好的耐碱性和浓碱溶解度,可以解决溶解及稳定问题.

第二是HLB值的调节.精练剂的HLB值在8~17才能达到前处理的要求,在羧酸盐产品中。烷基聚氧乙烯醚羧酸盐的结构具有两性性质而且有(EO)n存在,耐碱性、水溶性、乳化性和净洗性比较优良.

第三是低温氧化活化助剂的应用.西欧和美国在90年代开始进行活化剂/H202体系前处理技术的研究,开发了一些有应用前景的新体系,其中有代表性的是酯类或酰胺类活化剂与H202组成的低温氧化体系.

通过对活化剂特性的深入研究,结合纺织染整工艺的实际需要,研究开发新的以酯或酰胺结构的双氧水活化物质,体系中不含甲醛等有害成分;基本无色无嗅.设想自主开发的活化剂结构:

,工作原理主要是:活化剂能与双氧水阴离子(H00-)反应生成漂白能力很强的过氧酸,使之在低温下就有很好的氧化漂白作用.该体系与欧洲体系相比,优点是:(1)活化剂具有较好的水溶性,使用较为方便;(2)活化剂分子中含有9个碳原子疏水链,对织物有较高的亲和力,活性较高;(3)活化剂具有表面活性剂的结构和性质,利于处理液的渗透,处理效果优.

第四是无磷金属络合剂的应用.冷轧堆练漂时使用的破洞防止剂主要是防止破洞的形成和避免重金属离子的催化分解,以及抑制高碱促进的离解效应.因此,冷轧堆使用的破洞防止剂以螯合剂为主.要选用能在高碱情况下保持良好螯合能力和高螯合容量的螯合剂,不少螯合剂在pH值10~11具有良好的螯合能力.可是在pH值14时,则螯合能力锐减,这样的螯合剂就不适用于冷轧堆练漂用.我们拟采用甲基丙烯酸、丙烯酰胺、顺酐在过硫酸铵的催化下合成了螯合剂,螯合重金属离子能力强,无磷,环保.

综上所述,我们借鉴国内外冷轧堆助剂的研究理论,设计合成多种中间体作为本项目冷轧堆高效渗透精练剂的主要成分,通过各种组分的协同作用,使产品表现出良好的综合性能,不但具有使练漂液快速渗透的能力,耐高浓碱液,有良好的乳化分散和增溶能力,而且在高浓碱液中使双氧水稳定.它既是渗透剂,又是稳定剂,使用方便,练漂后的织物有较好的毛效、白度以及对纤维的损伤程度.

1.2研究开发的技术方法与流程

(1)高效渗透剂的制备


反应分三个步骤:

将特种EO/PO聚醚1 mol、A原料1—1.2 mol和催化剂(总投料量0.05%~1%)加入反应釜中.通过氮气保护,搅拌并加热到50~80℃,保温反应5 h,得到中间体1#.将预先配制好的B原料加入到反应釜中,进行第二步骤操作,在60~85℃保温反应4 h,得到中间体2#.然后降温至50℃以下,用碱中和至pH值6-8,即得到高效渗透剂.

(2)双氧水低温活化剂的制备


在洗净的反应釜中投入计量好

的原料A、原料B,原料A、原料B的量比为1.05:1~1.10:1,升温至60℃.每隔2 h分三次加入催化剂,加完后保温反应3 h,冷却出料至提纯釜,进行提纯,得到低温活化剂.

(3)新型余属络合剂的制备

在洗净的反应釜中加入单体A和单体B,用60℃的热水溶解后,升温至95~98℃,一次性加入1/5的催化剂a,反应0.5 h后,开始滴加剩余的催化剂a,控制滴加时问在2 h以内,继续保温反应2 h,得到中间产物I.然后降温至80℃,一次性加人单体c,搅拌溶解均匀以后,开始滴加催化剂b,控制滴加时间1 h以内,滴加完催化剂b以后继续保温反应2 h,得到中间产物Ⅱ.然后冷却至50℃以下,用液碱中和至pH值5~7.即得到新型结构的金属络合剂.

经过工艺优化,确定单体A、单体B、单体C的量比控制在1:1.5:0.5的比例时,合成的三元共聚物螯合分散能力最强应用于冷轧堆前处理可起到良好的协同作用.

(4)冷轧堆高效渗透精练剂ZL-321的制备



在洗净的反应釜中加入计量的水,开启搅拌,然后再加入配方量的高效渗透剂、双氧水活化剂、金属络合剂、环保表面活性剂等,混合均匀;然后用液碱中和pH值至6~8.即得到成品冷轧堆高效渗透精练剂.

1.3主要技术性能指标

外观:均匀液体,pH值(1%水溶液):6.0-8.0,相容性:可与非离子型、阴离子型产品并用,耐碱性:NaOH 60 g/L<15(s),NaOH 200 g/L不漂油.

2 ZL一321应用性能研究

2.1试验助剂

2.1.1工艺:本次试验采用常温冷轧堆法

精练剂:某国产A,某进口B,本厂ZL-321.

2.1.2测试方法

织物白度:采用WD一80型的色差白度仪,对样品进行三次测试,取平均值.

织物毛效:5 min、30 min后记录样品上液体上升的高度(cm).

织物强度:在恒温恒湿条件下,放置24 h以上.测试三次,取其平均值.

织物耐碱渗透性:采用帆布沉降

法.

双氧水分解速率:采用KMnO4标准溶液滴定法.

2.2试验结果与讨论

2.2.1精练剂基本性能的研究

2.2.1.1精练剂用量对织物白度的影响

H2O2用量为20 g/L,烧碱用量60 g/L,时间24 h.

由表1可知,在5-10 g/L之间,随着精练剂用量的增加,织物的白度有明显的增加,主要是棉纱线上的棉籽壳、灰分等杂质与精练剂发生反应变成水溶性的物质溶解在水中,浆料在精练剂的强渗透性下脱落,溶解到水中,而色素主要是被H202氧化,产生消色作用,从而提高织物的白度.精练剂用量为15 g/L白度与10 g/L很接近,相差不超过1%,精练剂用量达到20 g/L时,白度提高都不明显.

表1不同用量的精练剂对织物白度的影响


2.2.1.2精练剂用量对织物毛效的影响

从表2可以看出,随着精练剂用量的增加,织物的毛效有明显的增加,主要是棉纱线上的油脂、蜡质等杂质在强烧碱作用下与精练剂发生反应变成水溶性的物质溶解在水中,使得织物的吸水性能提高,所以毛效有了很大的提高.比较三种精练剂,ZL321和进口的B性能接近,毛效均能达到12 cm.

表2不同用量的精练剂对毛效的影响


2.2.1.3精练剂用量对织物强度的影响

由表3可知,当双氧水和氧漂稳定剂浓度不变的情况下,改变精练剂浓度对强力的影响不是很大.测试产品强力值都在600 N以上,可见冷轧堆前处理对强力的损伤较小.

表3不同用量的精练剂对织物强度的影响


2.2.2精练剂的耐碱渗透性的测试结果

测试精练剂在浓度为100~200 g/L烧碱的渗透性能.测试以s为单位,用时越少则表明精练剂耐碱渗透性越好.这个实验可以同时测试精练剂的耐碱性能,测完渗透性后的工作液静止10 h观察结果,可以得到其耐碱性值.

由表4可知,在高浓度烧碱下,耐碱性ZL一321最好.精练剂的耐碱性能直接影响到其在工厂的使用性工厂一般是用1:3的浓度配料,所以耐碱性成为一个重要的指标.常规要求到

达150 g/L以上.

表4各个精练剂的耐碱渗透性能



2.2.3精练剂的稳定作用

根据生产调查,冷轧堆精练工艺中,会出现很多问题包括织物上易产生破洞,精练剂过高,应用成本大,织物白度提升性不好等问题.经过研究表明,这与精练过程中双氧水的稳定性有关,冷轧堆练漂时使用的稳定剂主要是防止破洞的形成和避免重金属的催化分解,以及抑制高碱促进的离解效应.为了防止这种问题的产生,通常会在精练剂中复配螯合剂、稳定剂、活化剂等.

为对比试验,我们配制了不含螯合稳定剂等的精练剂为ZL一320,仅含稳定剂等成分的为zL-03。即ZL—321为ZL一320和ZL一03的复配物.

2.2,3.1稳定剂对织物白度的影响

由表5可知,zL一03对白度的提高作用很大.在0—10 g/L之间,随着氧漂稳定剂用量的增加,织物的白度有所增加,但当稳定剂用量增加到一定量时,织物白度就呈下降趋势.这是因为氧漂稳定剂的作用是有效地络合工作液中的金属离子,控制双氧水的分解速率.但稳定剂浓度过高,可能会抑制双氧水的分解,使织物的白度不能明显提高,甚至有所下降.

表5不同氧漂稳定剂对白度的影晌


注.1、配方:烧碱60g/L,双氧水20 g/L,精练剂ZL一320 10 g/L;2、c为市售稳定剂.

2.2.3.2稳定剂对织物毛效的影响

表5和表6数据表明,稳定剂的加入对精练效果起到重要的作用.

表6不同用量的氧漂稳定剂对毛效的影响


注:烧碱60g/L,双氧水20 g/L,精练剂ZL一320 10g/L.

2.2.3.3双氧水分解速率

由图1可见,氧漂稳定剂对双氧水起稳定作用是明显的.而且随着时间的延长,双氧水的分解速率不会降低,保证了练漂的效果.在实际测试中发现,滴定中的KMnO4实际用量比理论用量要大,所以所测的H2O2残留量偏高,最终所测的H202分解率偏低.表明zL一03具有很好的双氧水活化作用.


图1双氧水分解速率图

2.3冷轧堆工艺大生产应用<

艺流程:烧毛→预浸轧(室温,轧余率80%)→浸轧练漂液(室温、轧余率100%~110%)→打卷转动堆置(用塑料薄膜包盖好,保湿转动堆置24 h)→退卷水洗(热水洗→热碱洗→热水洗→水洗)→烘干落布.

工艺配方:NaOH为40-60 g/L,双氧水20 g/L,精练剂ZL一321 15 g/L.处理结果见表7.

表7冷轧堆工艺大生产应用


3结论

(1)高效精练助剂ZL一321在冷轧堆精练应用中能达到较好的毛效和白度.

(2)ZL一321的各项性能均达到或优于进口的和目前市场上较好的精练剂水平,并且ZL一321还有稳定作用,冷轧堆时无须再加稳定剂,使用方便.



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