利用各種高新技術是開發高性能前處理劑的有效途徑之壹。近年來,突出的高新技術包括催化技術、綠色溶劑反應技術、復合增效技術、生物技術、循環利用技術、納米技術和微乳液技術。尤其是催化技術,是各國制造業關鍵技術中最具生命力的部分,具有高選擇性、高收率、高純度、低汙染的特點,屬於原子經濟反應技術,能產生顯著的節能減排效果。催化技術包括:酶催化、相轉移催化、分子篩催化、非晶態鎳催化、金屬化合物催化、骨架鎳催化等。復合增效技術,又稱組合增效技術或合金技術,是開發高性能前處理劑的又壹重要高新技術,具有顯著的節本、節能、節水、減排和成本效果。這項技術大致可以分為兩種方式:壹種是外復合,即將兩種或兩種以上不同性質的添加劑按照壹定的原理和比例進行復合,這是目前國內外添加劑生產廠家的主要制造方式;另壹種是內部復合,即將另壹種佐劑的功能基因導入壹種佐劑的分子結構中,使其具有新的功能。利用這些高新技術制造的新型高性能前處理劑,可以最大限度地提高紡織品加工質量,提高工作效率,節能減排,節約資金和消耗。
3.1高效預處理劑
提高預處理劑的處理能力和效率,有利於節能、節水、省時、降耗、降本、減排,也是當前發展高性能預處理劑的重要發展方向之壹。這類產品主要包括以下四種。
3.1.1高效乳化劑
氨綸因其獨特的彈性,被廣泛用於與其他纖維形成混紡織物,包括聚酯/氨混紡織物、尼龍/氨混紡織物和棉/氨混紡織物。滌氨混紡織物壹般采用氨綸包芯紗和並紗,主要用於內衣、服裝、襪類、運動服、家紡面料等領域。氨綸含量高達10%,甚至超過20%,氨綸紡絲困難。為了使纖維正常通過噴絲板,紡絲時要加入少量的潤滑劑,主要是矽油。氨綸和滌綸的混紡比越高,坯布中含有的矽油就越多。而坯布上的矽油很難乳化,必須在印染前或印染過程中最大程度地去除,否則印染過程中布面容易產生花、汙、斑,色牢度明顯下降。壹般來說,滌氨混紡坯布在染色前要進行精練,去除氨綸紗線上的矽油,精練時要加入精練劑,即氨綸專用的矽油去除劑。目前國內市場上氨綸的矽油去除劑有溶劑型和乳化劑型兩種。
溶劑型溶劑受精制溫度影響較小,但很多溶劑會造成危害人體健康和不同程度汙染生態環境的問題。但乳化劑類型不能用太高的煮練溫度,因為不同的乳化劑濁點不同。當溫度超過它們的濁點時,乳化劑的乳化能力明顯下降,大大削弱了矽油的去除效果。針對這種情況,國外公司主要開發乳化劑。
斯托克豪森公司的Sultafon D是壹種低泡高效的潤濕/精練劑和乳化劑,具有低泡性,特別適用於洗滌氨綸中難以乳化的矽油,如矽油、礦物油等。用這種添加劑配合Solopol ZF(高分子絡合劑)處理的棉織物質量穩定,可壹浴染色,可降低加工成本和時間60%以上,加工能力提高25% ~ 33%,並大大減少了汙染液的排放。德必可PC9是壹種高效乳化劑或環保型高性能洗滌劑,能有效去除氨綸含量高的織物上的油汙,尤其是矽油。與Setavin PAS(酸性染色用pH緩沖劑)和Depicol AY(染色後熱熔固色時防止返黃的助劑)配合使用時,尼龍/氨混紡織物(混紡比為80∶20)可精練、染色、固色壹浴。與常規工藝相比,該工藝可縮短加工時間50%,減少染浴用量80%,大大提高了設備的染色能力,降低了染色、用水和排水的費用,且不會影響染色產品的色牢度。此外,上述Tissocyl RC9也是壹種高效乳化劑,可以去除尼龍/氨混紡織物中含有的矽油。
中國也開發了壹些乳化劑型矽油去除劑。杭州多恩紡織科技有限公司氨綸精練劑CPA?New是壹種去除天然和合成纖維各種油劑的專用乳化劑,特別是用於避免氨綸油劑中矽油成分去除不徹底導致的各種染色問題。上海康星化工有限公司生產的無泡矽油精練劑安美寶定,上海盛悅紡織材料有限公司生產的脫矽劑Symorl CS 88(也稱矽酮酏劑)也有此功能。至於溶劑型矽油除油劑,相對較少,如上海盛悅紡織材料有限公司的溶劑型強力除油劑賽莫爾BKH
3.1.2高效滲透劑
練漂液在織物中的滲透性和狀態直接關系到織物的練漂效果,對節能減排具有重要的作用和意義。浙江宏達化工制品有限公司的強力滲透劑D 1070滲透力強,能快速均勻地滲透到織物中,提高練漂效果,有利於織物質量的穩定高效。這種高效滲透劑通常采用堿性條件下滲透力強的表面活性劑。如KT 08是壹種陰離子型硫酸異醇酯表面活性劑,在中性條件下無表面活性,但在濃堿性溶液中有很強的滲透力。TEP也是壹種陰離子表面活性劑,在強堿和高溫條件下有很強的滲透力,具有乳化、除油、洗滌等優良功能。它們都是新型預處理表面活性劑。
3.1.3高效冷軋堆精練劑
與常規工藝相比,冷軋堆前處理工藝具有溫度低、堿濃度高、堿氧液更難滲入棉坯布的優點。特別是在低溫下,油和蠟的乳化能力差,容易造成織物邊緣和中間、內外的白度和毛效差異,從而導致染色疵點。因此,開發高效冷軋堆精練劑對拓展冷軋堆前處理工藝和短流程練漂工藝以及節能減排具有重要作用。
杭州多恩紡織科技有限公司強力精練劑CP?8是壹種高效冷軋堆精練劑,具有潤濕、精練、漂白等多種功能。經應用證明,在冷軋堆煮練中能達到良好的毛管效應(30 min毛管效應為9.1 cm)和白度,且壹步完成,冷軋堆效果極佳,無需再漂,節省工時,降低成本。冷軋堆配方為:強力精練劑CP?8 8 g/L,氧漂穩定劑HOP 6 g/L,萃取分散劑HB?新2 g/L,燒堿30 ~ 35g/L,雙氧水15 ~ 16g/L,若同時使用工藝優化劑PH 55,用於艷藍或翠藍、粘膠或絲光棉等染色時,可保證染色重現性,提高上染率,有效提高勻染性。義烏中利工貿有限公司與浙江紡織服裝職業技術學院聯合開發了高效冷軋堆精練劑ZL?321也有這個特點,由高效滲透劑、雙氧水低溫漂白活化劑、新型金屬絡合劑、環保型表面活性劑組成。
3.1.4高效螯合分散劑
棉麻織物前處理階段,退漿時作為上漿防腐劑的銅、鋅離子的存在不利於退漿,漿料和雜質容易再次沈積在纖維上,影響基布的白度。精練液中的鈣、鎂離子和果膠鹽會嚴重影響精練後織物的毛效、白度和手感。鐵等金屬離子在漂白過程中會加速雙氧水的分解,導致織物局部過氧化,強度下降,甚至出現破洞。另外,硬水中鈣鎂等金屬離子容易形成不溶性金屬鹽,沈澱在織物和設備上,影響產品質量,造成設備結垢。因此,有必要添加高效螯合分散劑來有效解決織物前處理中的缺陷。有效的螯合分散劑必須具有以下特性:
(1)對水不溶性物質或無機鹽具有優異的分散作用,能防止纖維再附著;
(2)對鈣、鎂等金屬離子具有優異的螯合屏蔽和分散能力;
(3)應用於棉、麻的精練中,可提高白度和手感;
(4)在退漿過程中能促進澱粉漿料的膨脹,分散水解漿料;
(5)它是氧漂過程中過氧化氫的良好穩定劑,還能防止矽斑的形成;
(6)能提高棉、麻的上染率,提高勻染性和亮度,防止褪色,增強摩擦牢度;
(7)無磷和禁用化學品;
(8)可生物降解。
這種高效螯合劑的單體壹般含有氨基、羥基、羧基和不飽和鍵,如馬來酸酐、丙烯酰胺和丙烯酸。石家莊聯邦科特化工有限公司新型螯合分散劑LD?330不僅對重金屬離子有很強的絡合和分散作用,還能防止汙垢和懸浮物的汙染,耐酸、耐堿、耐鹽、無磷,但生物降解性有待提高。Solopol ZF是德國Stockhausen公司開發的壹種高效金屬絡合劑,是壹種可生物降解的糖基高分子絡合劑,可與棉花中的金屬、鈣、鎂等離子體結合,可用於替代目前使用的生物降解性差的金屬絡合劑。
3.2耐堿預處理劑
在織物的前處理階段,很多工序都是在強堿介質中進行的,因此前處理劑的堿穩定性和耐堿滲透性都很高。近年來,國內外開發了許多耐堿前處理劑。
3.2.1過氧化氫穩定劑和耐強堿螯合劑
亨斯邁(Huntsman)的Tinoclarite CBB,約克郡(Yorkshire)的Serquest CA等。,兩者均能耐受濃度為1.20g/L的強堿,能使雙氧水漂白具有良好的穩定性和對鈣、鎂、鐵離子的優異螯合作用,特別適用於棉及其混紡織物的連續高溫煮漂工藝,白度和除雜效果好。
3.2.2耐堿精練劑
浙江華盛化工有限公司研制的精練劑HS?200具有優異的耐堿穩定性和耐堿滲透性,其精練效果優於同用量的市場同類產品。精練工藝用量為0.3 g/L,軋蒸工藝用量為3.0 g/L,均有較好的精練效果。
耐堿滲透劑
上海大祥化工有限公司的耐堿絲光滲透劑3300 DX,南京亞博科技有限公司的耐氯滲透劑SC?01,具有耐堿、耐氯等氧化劑的特性,滲透迅速均勻,用量少,是羊毛絲光的首選。
3.3快速預處理劑
為了提高織物前處理的節能減排效果,開發快速前處理劑也是途徑之壹。市場上的產品有高要寶石化工有限公司的快速氧漂劑stabrion BLG和Prote?Sol ATZ(奶酪專用前處理劑),金德夢化工(香港)有限公司快速滲透劑,南京亞博科技有限公司耐氯滲透劑SC?01等等。
多功能預處理劑
利用高新技術開發多功能前處理劑也是適應低碳經濟要求的新型前處理劑開發的熱點之壹。集多種功能於壹身,既縮短了工作時間,又節能減排,效果顯著。科萊恩(Colijn)有限公司研發的Sandoclean T10 lig是壹種多功能前處理劑,具有潤濕、清潔、穩定等多種功能,易於生物降解,適用於退漿、煮練、漂白三合壹工藝。它由脂肪醇、聚乙二醇醚和芳香族磺酸鹽組成。該公司的Sirrix DNA也是壹種環保型多功能前處理劑,在雙氧水漂白中具有軟化、脫色、分散、中和、抗催化作用。
近年來,我國也結合節能減排開發了許多多功能前處理劑。上海宜化工業化學品有限公司開發的多功能前處理劑YH?SC是壹種棉基織物的助劑,集精練、穩定、螯合分散、堿作用五大功能於壹體。寧波金紡精細化工有限公司的滌棉涼爽JF?99適用於T/C、T/R、CVC等混紡織物。是壹種多功能助劑,能使棉前處理和滌綸染色壹浴完成。使用時,將混紡織物浸泡在40℃和滌棉涼爽的JF?99、5分鐘後加入雙氧水,5分鐘後加入染料升溫至130℃染色。該工藝簡單易行。與混紡織物的傳統工藝,即堿漂→酸性染色→堿棉遮蓋相比,該添加劑可節省螯合劑、精練劑、堿劑、氧漂穩定劑、冰醋酸和高溫勻染劑,還可避免聚酯低聚物的出現,不存在斑點、色斑等疵點。以1 t/c針織面料為例,可節水50 t,節電150 kW。h,節約蒸汽50 t,節約時間3 ~ 4 h,減少汙水排放量50 t,提高設備利用率20%以上。另外還有山東陸金化工有限公司的五合壹速效精練劑和上海大象化工有限公司的精練漂白劑C的壹個劑型320、C?24、F?26、DN等。
由於前處理的目的是去除纖維內外的雜質,保證織物獲得合適的白度和吸濕性,因此多功能前處理劑,尤其是多功能精練劑具有乳化力、潤濕滲透力、洗滌力、消泡能力等重要性能,因此需要選擇符合要求的原料,如表面活性劑等。
5特殊預處理劑
專用前處理劑是指壹種專用、高效、節能減排的新型前處理劑,其中最主要的是生物酶或生物技術制成的酶制劑。在染整加工過程中使用酶制劑或生物酶處理已被公認為綠色染整技術,具有專壹、高效、反應快、節能、節水、省時、不損傷纖維、避免後續染色不勻、改善色饋、環境汙染小等特點。目前,該技術已推廣到幾乎所有的紡織濕加工領域,廣泛應用於前處理工藝,如棉纖維退漿用澱粉酶、棉纖維拋光減量用纖維素酶、棉纖維精練用果膠酶、棉纖維漂白用過氧化物酶、壹步法(短流程)退漿漂白用多功能復合酶以及脫氧酶和脂肪酶。
近年來,壹些公司將織物前處理的新要求與低碳經濟的更高目標相結合,加強了酶化學的研究,開發了新壹代酶制劑,其特點是處理後的織物性能更好,節能減排效果更好。
拜耳公司的Baylase EVO是壹種新型生物酶制劑――果膠酶,可用於去除纖維壁上含有天然棉蠟的果膠。當它與Diavadine UN(壹種特殊的表面活性劑)結合時,可以溫和地去除蠟,使處理後的織物比傳統的燒堿處理質量損失小,手感柔軟,親水性高。同時還能改善產品外觀,總加工成本最高可節省25%。諾維信公司的Scourzyme NP(煮練酶)利用生物原理分解棉、麻纖維上的果膠,有利於纖維中脂肪、蠟質等雜質的去除。其應用條件更溫和,能更有效地對織物進行精練,織物手感更柔軟,能耗和耗水量更低,對環境的負面影響更小。德國AB公司的新壹代纖維素酶和果膠酶BIOTOUCH使純棉拋光織物的前處理壹浴或兩三步成為可能。即第壹、二步:生物沖刷+生物拋光(pH = 5.0,55℃,40 ~ 60min);第三步:輕煮或凈漂(可選與第壹步和第二步同浴進行),可最大限度縮短工時(省略傳統的拋光和滅活工序),最大限度節能節水,降低織物強力損失風險,適用性廣。
隨著酶制劑在我國紡織行業應用的加速,我國酶制劑的發展也在不斷加強。青島康迪恩生物科技有限公司的煮練酶KDN可應用於棉、麻及其交織或混紡纖維/紗線/織物的前處理工藝。由於降低了工藝溫度,縮短了處理時間,避免了高溫堿煮的苛刻處理條件,減少了纖維的化學損傷,處理後的織物手感柔軟、舒適、刺癢。同時提高了生產效率,降低了能耗和水耗,減少了廢水處理負荷。山東陸金化工有限公司的高效精練酶JL?90系列適用於間歇或連續預處理工藝,用量少,毛細效應高,白度好,失重低,可生物降解,大大降低了廢水中的COD值。無錫德冠生物科技有限公司的精練酶CBS也是。
6結論
當前,節能減排和環境保護被提升到了前所未有的高度。為了振興紡織行業,開發符合低碳經濟要求的新型前處理劑對於降低染整行業的能耗和汙染排放非常重要,也成為我國助劑行業發展的重點之壹。新型前處理劑的開發必須遵循國內外關於生態紡織品的各種法規和技術標準,采用各種高新技術,最大限度地展現節能減排、減少汙染的效果,提高織物的內在質量,保證後續染整工藝的穩定性和高效性,為振興紡織工業發揮重要的基礎作用。
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