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绿色化学理念下的后整理技术进展

来源:印染在线 发布时间:2015年02月28日

我们最近的实验研究证明,使用的工艺条件简单,耐久性能较为理想。

部分交联的聚六亚甲基胍盐酸盐

壳聚糖及其衍生物的应用的研究,壳聚糖是可再生资源,具有抑制微生物生长的效果,目前研究的主要目的是解决壳聚糖耐久性的问题以及解决水溶性、提高抑菌性能等,大多采用BTCACA等整理剂将壳聚糖与纤维素纤维交链以提高其耐久性,效果明显。壳聚糖的衍生物比较引人注目的是N-(2-羟基)丙基-3-三甲基脱乙酰甲壳质氯化铵(HTCC),可提高其抑菌效果,其合成路线如下:

2.3.3除臭整理(odour impeding or odour stop)

聚氨酯交链的环糊精的应用:以环糊精为主要成分的产品用于后整理,可以使纺织品具有防臭性能。适当施加到纺织品上的环糊精分子的疏水空腔能够吸收和存储环境里的烟味、汗味等臭味。然而,一旦吸收储满,则不再有效。(见图)

环糊精活性物质被固着在织物表面耐久水洗,水洗可以使其吸收存储的防臭功能恢复。

2.3.4涂层整理(coating):所采用的涂层剂整理剂是高分子化合物,主要包括聚氯乙烯、聚氨酯、氯磺化聚乙烯、聚丙烯酸酯,以及合成橡胶与天然橡胶等,可能面临的问题主要是致癌芳香胺,对苯二甲酸二丁酯等禁用增塑剂,含有禁用APEO的乳化剂,甲醛释放及挥发性溶剂(VOC)等。

聚丙烯酸酯和聚氨酯涂层剂是目前用量最大的两类产品。

聚氨酯(PU)涂层剂易产生生态问题。因为聚氨酯涂层剂是一类高分子弹性体,其由软链段(软段)和刚性链段(硬段)组成网络结构的嵌段聚合物,软段由聚醚型或聚酯型多元醇组成,硬段由二异氰酸酯组成。常用的二异氰酸酯有2,4.2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)4,4-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)1,6-己烷基二异氰酸酯(HDI)等。其中TDIMDl分别用致癌芳香胺2,4-二氨基甲苯和4,4’-二氨基二苯甲烷作原料制得。反应时的转化率不高,约为70%80%,异氰酸酯中残留的未反应物2,4-二氨基甲苯和4,4’-二氨基二苯甲烷,如未除净,就会残留在聚氨酯涂层中,带来难以处理的生态问题,因此必须对TDIMDI进行纯化处理。要满足生态要求,技术上可以实现,作为染整企业涂层剂的选择至为重要。

对于聚丙烯酸酯(PA)涂层剂可能遇到的问题是自交链单体NMA导致的游离甲醛释放,以及使用了禁用的含有APEO的乳化剂。溶剂型产品则主要是溶剂的排放问题(VOC)。水性或水基乳液是涂层剂的发展方向,首先可以避免溶剂的排放,另外在此领域的两项技术进展值得重视,一是无皂乳液聚合,二是无甲醛常温交链技术。

无皂乳液聚合的一种重要途径是采用可聚合乳化剂(Sulfmers)替代普通乳化剂,可聚合乳化剂是指分子结构中含有双键,可参与聚合的反应性表面活性剂。可聚合乳化剂的种类很多,包括阴离子型、阳离子型、非离子型及两性可聚合表面活性剂。其中主要是烯丙醇的衍生物,苯乙烯的衍生物,马来酸、衣康酸和富马酸等的衍生物,丙烯酰胺的衍生物,(甲基)丙烯酸及其酯的衍生物和十一烯酸及其衍生物等。采用合适的可聚合乳化剂可制得稳定的高固含量无皂乳液。可聚合乳化剂应具有适当的聚合活性和亲水性,还应和聚合体系中的主要单体具有良好的共聚合性,从而制得的稳定的乳液。

普通涂层剂加工产品在使用过程中,表面活性剂会不断向表面迁移,从而使制品的耐水性、粘附性、光泽和耐擦洗性等一系列物化性能有着明显下降。在水洗或淋水过程中,普通表面活性剂会溶于水中,增加排放。采用可聚合乳化剂制得的乳液涂层剂,可聚合乳化剂以共价键的方式键合到乳液粒子上,不迁移,不形成弱边界层,减少了乳胶膜对水的敏感性等。无皂乳液技术也可用于印花粘合剂、硬挺剂等的生产。

无甲醛常温交链,主要是利用含羰基的聚合物与酰肼基团在酸催化条件下发生脱水反应,实现涂料的室温交联固化。

含酰肼基的交联剂既可是小分子化合物(如己二酸二酰肼),也可是含酰肼的聚合物。含羰基的聚合物一般由含羰基的单体如甲基丙烯酸乙酰氧基乙酯(AAEM)N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺(DAAM)替代N羟甲基丙烯酰胺(NMA)与其他单体共聚而得。该体系一般用氨水调节乳液为弱碱性,密封保存。使用时氨随水挥发,体系呈酸性,交联反应得以发生。该技术一是保证了没有甲醛释放,二是降低了交链反应温度条件,节约能源,符合绿色.化学的原则。

采用该技术所生产水基涂层剂其涂膜性能:

可聚合型表面活性剂接枝到乳液粒子上,膜干燥时仍均匀的分布于膜中;它的不迁移,改善了乳液粒子的界面性能;降低了膜对水的敏感性;增加了膜在水中浸泡后的强度;提高了膜的表面光泽度。接枝到乳液粒子上,能提高涂膜的附着力等。烘干脱水即可交链成膜。

2.3.5层合整理(Laminating):层合整理是功能性面料的重要生产加工技术。主要采用膨体PTFE和聚氨酯薄膜,PTFE薄膜所面临的问题,即生产工艺中残存的PFOAPFOS,但

是,北卡罗来纳大学Chapel Hill分校的Joseph De Simone教授及其同事们另辟蹊径,改用超临界二氧化碳为合成介质进行生产,结果证明,其效果要好得多,无须使用PFOA了,杜邦公司已经采用该技术在北卡罗来纳州的一家工厂投资了2.75亿美元,用这种无PFOA的方法来生产。因为新的用于超临界二氧化碳的表面活性剂等而获得1997年的总统绿色化学挑战奖学术研究奖。

防水防油整理(Water and oil repellent)同上可采用超临界二氧化碳为介质的生产技术,不含APEO,PFOA,PFOS的全新合成工艺。

2.3.6免烫整理(easy care):面临的主要是甲醛问题。目前尽管进行了大量的无甲醛树脂的研究开发工作,但在甲醛释放量、强力损失及免烫性能的综合水平上尚不能满足市场要求。采用超低甲醛树脂,如醚化的2D树脂等并以轻树脂(较低的树脂用量)结合液氨整理,是目前较好的一种方案,而且具有较低化学品用量和较低排放的特点。

2.3.7柔软整理(Softening):柔软整理面临的主要问题是双长链烷基二甲基季铵盐的禁用,这类产品的替代技术已经很成熟。即双长链烷基酯基季铵盐的应用。酯基季铵盐,属于碱性不稳定表面活性剂,其酯键断裂后生成脂肪酸皂和高水溶性的季铵二醇或三醇。这些降解产物表现出较低的鱼毒性,并且能通过已建立的代谢路径进一步分解,其全部生态特性比传统的季铵盐要好得多。

2.3.8纳米技术:在纺织领域中,纳米技术或者是纳米材料的应用已有了长足的发展,为功能性整理展现了良好的前景。常用的纳米材料有:纳米Ti02ZnOSi02Fe203,、A1203Cr203、纳米云母等。通过一定的染整加工技术,将上述纳米材料处理到织物上后,可以赋予织物一定功能,如抗静电、防紫外线、远红外加工、抗电磁波辐射、抗菌除臭和防水防油防沾污等优良性能。然而,在纳米材料赋予纺织品功能化的同时,也存在着使用的安全隐患,国内外已经引起重视,英美等国家已由政府投资开展研究,美国且对部分使用纳米材料的化妆品停止销售。保证安全性前提下,赋予纺织品功能性是负责任的态度。

2.3.9螯合分散剂:欧洲禁用EDTADTPA。聚天冬氨酸的应用是最好的应对措施,聚天门冬氨酸是一种理想的替代品,是德国政府规定的唯一可以直接往江、海、湖中直接排放的水处理剂。易于生物降解,且降解产物无害,国内已经成功工业化生产,产品已经投放市场。

2.4其他相关化学品:

2.4.1新型表面活性剂:易断裂化学键表面活性剂的应用,包括两大类,一是碱性不稳定表面活性剂:如前面提到的酯基季铵盐及甜菜碱型表面活性剂,二是酸不稳定表面活性剂:如环缩醛、酮缩醇和原酸酯类表面活性剂。特点是:易于生物降解,也容易人为的使其失去表面活性。

2.4.2酶制剂的应用:退浆用淀粉酶、精练用果胶裂解酶、染色用脱氧酶,目前在后整理领域仅限于服装的水洗加工,如纤维素酶用于牛仔服的洗旧、生物抛光等。这些酶的使用其生态环保的特点非常突出。

3结束语

国际上新的标准与法规的实施的确对后整理技术有着很大的冲击,但我们不能仅仅简单视其为贸易壁垒,而是可持续发展的必由之路。绿色化学理念及其最新的进展将推动后整理技术的进步。


 

 

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