水和表面活性劑

1、 紡紗 纖維織造裁剪縫制服裝設(shè)計(jì)成衣前處理前處理染色后整理34q qFINISHING 后后整理整理5坯布準(zhǔn)備：坯布準(zhǔn)備：檢驗(yàn)、翻布、打印、縫頭檢驗(yàn)、翻布、打印、縫頭z燒毛燒毛(Singeing)z退漿退漿(Desizing)、精練、精練(Scouring)、漂白、漂白(Bleaching)z絲光絲光(Mercerization)z熱定型熱定型(Heat setting) 目的：目的：。6坯布準(zhǔn)備：檢驗(yàn)、翻布、打印、縫頭坯布準(zhǔn)備：檢驗(yàn)、翻布、打印、縫頭z原布檢驗(yàn)原布檢驗(yàn) 規(guī)格、品質(zhì)，規(guī)格、品質(zhì)，10%z翻布翻布 分批，分箱分批，分箱z打印打印 原布品種、加工工藝、批號(hào)、發(fā)布日期原布品種、加工工

2、藝、批號(hào)、發(fā)布日期z縫頭縫頭。7漂白、染色和印花織物漂白、染色和印花織物目的：目的：8主要分類主要分類：本課程的研究對(duì)象：本課程的研究對(duì)象： 第一章第一章 水和表面活性劑水和表面活性劑Water and surface active agentWater and surface active agent內(nèi)容：內(nèi)容：l水的硬度水的硬度(water hardness)(water hardness)l水質(zhì)對(duì)染整加工的影響水質(zhì)對(duì)染整加工的影響l水的軟化方法（水的軟化方法（intenerate)intenerate) 第一節(jié)第一節(jié) 染整加工用水及水的軟化處理染整加工用水及水的軟化處理背景：背景：l用水

3、量大用水量大l水質(zhì)要求高水質(zhì)要求高 l印染廠對(duì)水質(zhì)的要求印染廠對(duì)水質(zhì)的要求u無色、無臭、透明無色、無臭、透明upH 6.3pH 6.37.27.2u鐵含量鐵含量0.05mg/L0.05mg/Lu氯含量氯含量10mg/L10mg/Lu有機(jī)物含量有機(jī)物含量6mg/L6mg/Lu灰分含量灰分含量40 40 60mg/L60mg/Lu總含固量總含固量100mg/L100mg/Lu水的硬度水的硬度 0 060mg/L mg/L 一、水的硬度（一、水的硬度（water hardness)water hardness)l表示水中鈣、鎂離子的含量表示水中鈣、鎂離子的含量l單位：?jiǎn)挝唬簃g/Lmg/L，ppmp

4、pm 每升水中鈣、鎂鹽含量換算成碳酸鈣的毫克數(shù)每升水中鈣、鎂鹽含量換算成碳酸鈣的毫克數(shù)表示。表示。l水的硬度水的硬度= =暫時(shí)硬度暫時(shí)硬度+ +永久硬度永久硬度l暫時(shí)硬度（暫時(shí)硬度（temporary hardness)temporary hardness) 由于由于鈣、鎂重碳酸鹽鈣、鎂重碳酸鹽的存在而形成水的硬度的存在而形成水的硬度稱之稱之, ,經(jīng)加熱煮沸，可沉淀去除。經(jīng)加熱煮沸，可沉淀去除。 Ca(HCO Ca(HCO3 3) ) 2 2 CaCOCaCO3 3 + CO + CO2 2 + H + H2 2O O Mg(HCO Mg(HCO3 3) ) 2 2 MgCOMgCO3 3 +

5、 CO + CO2 2 + H + H2 2O O MgCO MgCO3 3 + H + H2 2O Mg(OH)O Mg(OH) 2 2 + CO+ CO2 2 l永久硬度（永久硬度（permanent hardness)permanent hardness) 由溶于水的由溶于水的鈣、鎂等氧化物、氯化物、硝酸鈣、鎂等氧化物、氯化物、硝酸鹽或硫酸鹽鹽或硫酸鹽的存在而形成的水硬度，的存在而形成的水硬度，非加熱煮沸非加熱煮沸可消除?？上６?、水質(zhì)對(duì)染整加工的影響二、水質(zhì)對(duì)染整加工的影響 ( (Harm by employed hard water) l前處理、染色、印花、后整理的品質(zhì)均可能產(chǎn)生影

6、響。 如：uFe+ 織物泛黃，產(chǎn)生銹斑，影響白度；雙氧水漂白，促進(jìn)雙氧水分解，易使棉纖維脆損；uCL-：影響漂白織物白度uCa+ 、Mg+ 能與陰離子表面活性劑如肥皂形成沉淀，造成疵點(diǎn)；與某些染料、助劑形成沉淀，鮮艷度變差，色斑等。 如：u 硬水對(duì)鍋爐的安全形成隱患，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)爆炸；鍋垢對(duì)燃料的節(jié)約影響大。二、水質(zhì)對(duì)染整加工的影響二、水質(zhì)對(duì)染整加工的影響l印染廠對(duì)水質(zhì)的要求印染廠對(duì)水質(zhì)的要求u無色、無臭、透明無色、無臭、透明upH 6.3pH 6.37.27.2u鐵含量鐵含量0.05mg/L0.05mg/Lu氯含量氯含量10mg/L10mg/Lu有機(jī)物含量有機(jī)物含量6mg/L6mg/Lu灰分

7、含量灰分含量40 40 60mg/L60mg/Lu總含固量總含固量100mg/L100mg/Lu水的硬度水的硬度 0 060mg/L mg/L 三、水的軟化方法三、水的軟化方法 l石灰石灰純堿法純堿法l離子交換法離子交換法l軟水劑添加法軟水劑添加法l石灰石灰純堿法純堿法( (Calx-Soda procedure) Ca(HCOCa(HCO3 3) ) + +Ca(OH)Ca(OH) 2 2+ 2H+ 2H2 2O O2CaCO2CaCO3 3+ 2H+ 2H2 2O OMg(HCOMg(HCO3 3) ) 2 2+ +Ca(OH)Ca(OH) 2 22CaCO2CaCO3 3+ + MgCO

8、MgCO3 3 MgCOMgCO3 3 + + Ca(OH)Ca(OH) 2 2Mg(OH)Mg(OH) 2 2+ CaCO+ CaCO3 3 MgSOMgSO4 4 + +Ca(OH)Ca(OH) 2 2Mg(OH)Mg(OH) 2 2+ CaSO+ CaSO4 4 CaSOCaSO4 4 + + NaNa2 2COCO3 3 CaCOCaCO3 3 + Na+ Na2 2SOSO4 4 試劑：試劑： Ca(OH) Ca(OH) 2 2、NaNa2 2COCO3 3l離子交換法離子交換法( (Ion exchange technique) 普遍普遍采用采用uCation exchange r

9、esin ：如強(qiáng)酸性聚乙烯類如強(qiáng)酸性聚乙烯類類型：類型：H H型（最高使用溫度型（最高使用溫度100100） Na Na型（最高使用溫度型（最高使用溫度120120）l離子交換法離子交換法( (Ion exchange technique) uAnion exchange resinl離子交換法離子交換法( (Ion exchange technique) R R：交換樹脂主體交換樹脂主體u特點(diǎn)：特點(diǎn)： 樹脂能夠交換水中鈣、鎂等水溶性的離子；樹脂能夠交換水中鈣、鎂等水溶性的離子； 活性可再生活性可再生R R2-2- + 2Na+ 2Na+ + + + CaCa2+ 2+ + 2HCO+ 2HC

10、O3 3- -CaRCaR + 2Na+ 2Na+ + + 2HCO+ 2HCO3 3- -R R2- 2- + 2Na+ 2Na+ + + Ca+ Ca2+ 2+ + SO+ SO4 42-2-R R2- 2- + 2Na+ 2Na+ + + Ca+ Ca2+ 2+ + 2Cl+ 2Cl- -R R2-2- + 2Na+ 2Na+ + + + MgMg2+2+ + 2HCO+ 2HCO3 3- -R R2- 2- + 2Na+ 2Na+ + + Mg+ Mg2+ 2+ + 2Cl+ 2Cl- -CaRCaR + 2Na+ 2Na+ + + SO+ SO4 42-2-CaRCaR + 2Na+

11、 2Na+ + + 2Cl+ 2Cl- -MgRMgR + 2Na+ 2Na+ + + 2HCO+ 2HCO3 3- -MgRMgR + 2Na+ 2Na+ + + 2Cl+ 2Cl- - - R R：交換樹脂主體交換樹脂主體NaClNaCl：活化劑活化劑R R2-2- + 2Na+ 2Na+ + + + CaCa2+ 2+ + 2Cl+ 2Cl- -CaRCaR + 2Na+ 2Na+ + + 2Cl+ 2Cl- -R R2-2- + 2Na+ 2Na+ + + + MgMg2+2+ + 2Cl+ 2Cl- -MgRMgR + 2Na+ 2Na+ + + 2Cl+ 2Cl- -l軟水劑添加法

12、軟水劑添加法加入能與鈣、鎂等金屬離子配合或螯合的化學(xué)試劑，加入能與鈣、鎂等金屬離子配合或螯合的化學(xué)試劑，如六偏磷酸鈉、氨三乙酸鈉和乙二胺四乙酸鈉。如六偏磷酸鈉、氨三乙酸鈉和乙二胺四乙酸鈉。NaNa4 4NaNa2 2(PO(PO3 3) ) 6 6 + Ca+ Ca2+2+ NaNa4 4Ca (POCa (PO3 3) ) 6 6 + 2Na+ 2Na+ + NaNa4 4NaNa2 2(PO(PO3 3) ) 6 6 + Mg+ Mg2+2+ NaNa4 4Mg(POMg(PO3 3) )6 6 + 2Na+ 2Na+ + 引言：引言：u染整助劑：染整助劑：染整加工中使用的輔助化學(xué)品或?qū)Ｓ?/p>

13、染整加工中使用的輔助化學(xué)品或?qū)Ｓ?化學(xué)品?；瘜W(xué)品。u50%50%以上都是表面活性劑以上都是表面活性劑 第二節(jié)第二節(jié) 表面活性劑表面活性劑 （Surface Active AgentSurface Active Agent）引言：引言：u表面活性劑發(fā)展史表面活性劑發(fā)展史 肥皂肥皂快速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域拓寬快速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域拓寬 第二節(jié)第二節(jié) 表面活性劑（表面活性劑（S.A.A)S.A.A)一、表面張力（一、表面張力（Surface tension） 液體表面分子受到的垂直于表面且指向液體內(nèi)部的合力使液體表面分子受到的垂直于表面且指向液體內(nèi)部的合力使表面分子有沿此力向內(nèi)收縮的自然趨勢(shì)，由此產(chǎn)生的與液面

14、相表面分子有沿此力向內(nèi)收縮的自然趨勢(shì)，由此產(chǎn)生的與液面相切的收縮液面的力就是液體的表面張力。切的收縮液面的力就是液體的表面張力。圖圖1 1 液體分子受力作用示意圖液體分子受力作用示意圖 圖圖2 2 液體的表面張力液體的表面張力圖圖1 1 液體分子受力作用示意圖液體分子受力作用示意圖 圖圖2 2 液體的表面張力液體的表面張力二、表面活性劑及其水溶液的特性二、表面活性劑及其水溶液的特性1 1、Surface Active Agent Surface Active Agent 定義定義 指在液體中，添加少量或極稀濃度、便能顯著降低液指在液體中，添加少量或極稀濃度、便能顯著降低液體表面張力的物質(zhì)。體表

15、面張力的物質(zhì)。圖圖2 S.A.A2 S.A.A濃度與濃度與的關(guān)系的關(guān)系 通常意義上的表面活性劑是指具有通常意義上的表面活性劑是指具有親油基親油基和和親水基親水基的的兩親分子兩親分子2 2、分類、分類 Hydrophilic groupoleophilic(or hydrophobic) group特點(diǎn)：兩親分子：特點(diǎn)：兩親分子：“AmphipathicAmphipathic” 陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑兩性離子表面活性劑兩性離子表面活性劑非離子表面活性劑非離子表面活性劑分類分類離離子子型型3 3、表面活性劑的、表面活性劑的表面吸附表面吸附（Phenomen

16、on of surface absorption） 圖圖3 S.A.A3 S.A.A在溶液中狀態(tài)在溶液中狀態(tài) l表面吸附功能：表面吸附功能：疏水基容易與非極性物質(zhì)吸附，親水疏水基容易與非極性物質(zhì)吸附，親水基則易與極性物質(zhì)吸附，該功能被稱為基則易與極性物質(zhì)吸附，該功能被稱為“表面吸附表面吸附”。l引起溶液的表面張力降低引起溶液的表面張力降低圖圖4 4 表面活性劑溶液的膠束化過程表面活性劑溶液的膠束化過程l膠束膠束兩親分子的表面活性劑溶解在水中達(dá)到一兩親分子的表面活性劑溶解在水中達(dá)到一定濃度時(shí)，其非極性部分自相結(jié)合，形成聚集體，定濃度時(shí)，其非極性部分自相結(jié)合，形成聚集體，使憎水基向里、親水基向外。

17、使憎水基向里、親水基向外。4 4、膠束與臨界膠束濃度、膠束與臨界膠束濃度(Micelle and (Micelle and Critical Micell ConcentrationCritical Micell Concentration) )單層單層定位定位吸附吸附l膠束或膠團(tuán)形狀膠束或膠團(tuán)形狀 棒狀、層狀或球狀等棒狀、層狀或球狀等疏水疏水內(nèi)核內(nèi)核極性基及水化層極性基及水化層（反離子固定層）（反離子固定層）反離子反離子擴(kuò)散層擴(kuò)散層l膠束或膠團(tuán)形狀膠束或膠團(tuán)形狀 棒狀、層狀或球狀等棒狀、層狀或球狀等l臨界膠束濃度臨界膠束濃度（Critical Micelle Concentration)Cr

18、itical Micelle Concentration) 表面活性劑在水溶液中形成膠束時(shí)需要的表面活性劑在水溶液中形成膠束時(shí)需要的最低濃度最低濃度，也是也是溶液的表面張力降低到最低的濃度溶液的表面張力降低到最低的濃度稱之，簡(jiǎn)稱稱之，簡(jiǎn)稱CMCCMC。 圖圖5 S.A.A5 S.A.A濃度與濃度與的關(guān)系的關(guān)系lCMCCMC時(shí)，性質(zhì)發(fā)生突變，如表面時(shí)，性質(zhì)發(fā)生突變，如表面張力、滲透壓和洗滌作用。張力、滲透壓和洗滌作用。 l表面活性劑在水溶液中濃度稍表面活性劑在水溶液中濃度稍 大于大于CMCCMC時(shí)，才能充分發(fā)揮作用。時(shí)，才能充分發(fā)揮作用。 1 1、潤(rùn)濕（、潤(rùn)濕（wetting)wetting)：

19、 固體表面上一種流體被另一種流體所取代的過程。固體表面上一種流體被另一種流體所取代的過程。三、表面活性劑的潤(rùn)濕和滲透作用三、表面活性劑的潤(rùn)濕和滲透作用 染整加工中，多為染整加工中，多為纖維（固體）纖維（固體）表面上的表面上的氣體氣體（一種（一種流體）被流體）被水水（另一種流體）所取代的過程。（另一種流體）所取代的過程。 l接觸角與楊氏方程接觸角與楊氏方程接觸角接觸角：在氣、液、固三相交界處，：在氣、液、固三相交界處，sl與與l之間的夾角。之間的夾角。平衡時(shí)，平衡時(shí)， s = = sl+ l cos 。（Contact angle） l接觸角與楊氏方程接觸角與楊氏方程加入潤(rùn)濕劑：加入潤(rùn)濕劑：接觸

20、角接觸角潤(rùn)濕性潤(rùn)濕性2 2、滲透劑、滲透劑 對(duì)多孔體系固體的潤(rùn)濕對(duì)多孔體系固體的潤(rùn)濕潤(rùn)濕劑：潤(rùn)濕劑：能使液體迅速而均勻地潤(rùn)濕某種固體能使液體迅速而均勻地潤(rùn)濕某種固體表面表面的的SAASAA滲透劑：滲透劑：能使液體迅速而均勻地滲透某種固體能使液體迅速而均勻地滲透某種固體內(nèi)部?jī)?nèi)部的的SAASAA。注：實(shí)際上潤(rùn)濕和滲透作用同事發(fā)生，因此潤(rùn)濕劑又稱滲注：實(shí)際上潤(rùn)濕和滲透作用同事發(fā)生，因此潤(rùn)濕劑又稱滲透劑，一般透劑，一般SAASAA都有潤(rùn)濕作用都有潤(rùn)濕作用。1 1、乳化作用：、乳化作用：將兩種不相溶的液體（如油和水）放在一起，將兩種不相溶的液體（如油和水）放在一起，使一種使一種液體液體以極微小的液滴均勻

21、地以極微小的液滴均勻地分散在分散在另一種另一種液體中液體中，該體系稱為乳狀液或乳液，該作用稱為乳化作用。該體系稱為乳狀液或乳液，該作用稱為乳化作用。四、表面活性劑的乳化、分散和增溶作用四、表面活性劑的乳化、分散和增溶作用2 2、分散作用：將、分散作用：將一種一種固體固體物質(zhì)以極微小的顆粒均勻地物質(zhì)以極微小的顆粒均勻地分散分散在在另一種另一種液體中液體中所形成的體系稱為所形成的體系稱為分散液或懸浮液分散液或懸浮液，該，該作用稱為分散作用。作用稱為分散作用。本質(zhì)相同：本質(zhì)相同：乳化乳化液體液體對(duì)液體的混合對(duì)液體的混合分散分散固體固體在液體中的混合在液體中的混合差異：差異： 兩個(gè)不相溶的相在兩個(gè)不相

22、溶的相在SAASAA作用下以一定作用下以一定的形式相互混合與包含。的形式相互混合與包含。 Emulsification，Dispersal and Solubilization of SAAu乳化劑乳化劑u分散劑分散劑l乳液：乳液： 水是連續(xù)相（外相）水是連續(xù)相（外相） 油是不連續(xù)相（內(nèi)相）油是不連續(xù)相（內(nèi)相）u水包油型水包油型或油或油/ /水型水型(O/W(O/W型）型）u油包水型油包水型或水或水/ /油型油型(W/O(W/O型）型） 油是連續(xù)相（外相）油是連續(xù)相（外相） 水是不連續(xù)相（內(nèi)相）水是不連續(xù)相（內(nèi)相）染整加工中常用的乳化劑、分散劑多為油染整加工中常用的乳化劑、分散劑多為油/ /水

23、型居水型居多，如平平加多，如平平加0 0系列、擴(kuò)散劑系列、擴(kuò)散劑NNONNO、分散劑、分散劑CNFCNF等等u滌綸用分散染料不溶于水，易形成沉淀。滌綸用分散染料不溶于水，易形成沉淀。u加入擴(kuò)散劑后，充分?jǐn)嚢璩?xì)染料粒子后能加入擴(kuò)散劑后，充分?jǐn)嚢璩?xì)染料粒子后能“溶解溶解”于水，形成穩(wěn)定的懸浮液。于水，形成穩(wěn)定的懸浮液。l分散：分散：l增溶條件增溶條件3 3、增溶作用、增溶作用l當(dāng)水中當(dāng)水中SAASAA濃度超過濃度超過CMCCMC后，不溶或微溶于水的物質(zhì)在后，不溶或微溶于水的物質(zhì)在水中的表觀溶解度明顯提高，膠束的這種作用叫做水中的表觀溶解度明顯提高，膠束的這種作用叫做“增溶增溶”或或“加溶加溶”

24、與膠團(tuán)有關(guān)，即在與膠團(tuán)有關(guān)，即在CMCCMC以上，與表面張力無關(guān)。以上，與表面張力無關(guān)。非極性增溶：非極性增溶：極性增溶：極性增溶：吸附增溶：吸附增溶：l增溶機(jī)理增溶機(jī)理 油性物質(zhì)溶入膠束內(nèi)部親油基之間所引起。油性物質(zhì)溶入膠束內(nèi)部親油基之間所引起。 醇等分別與醇等分別與SAASAA的親水基和親油基相鄰，的親水基和親油基相鄰， 形成混合膠束形成混合膠束 增溶物如苯酚被吸附在膠束親水基和水增溶物如苯酚被吸附在膠束親水基和水 的界面。的界面。l增溶與乳化、分散的區(qū)別增溶與乳化、分散的區(qū)別增溶增溶乳化、分散乳化、分散前提：存在膠團(tuán)前提：存在膠團(tuán)類似透明的真溶液類似透明的真溶液乳化液乳化液-乳白色；分散

25、液乳白色；分散液-懸濁狀懸濁狀熱力學(xué)穩(wěn)定均相體系熱力學(xué)穩(wěn)定均相體系熱力學(xué)不穩(wěn)定多相分散體系熱力學(xué)不穩(wěn)定多相分散體系l增溶與乳化、分散的聯(lián)系增溶與乳化、分散的聯(lián)系增溶作用可視為乳化作用或分散作用的增溶作用可視為乳化作用或分散作用的極限階段極限階段、理想狀態(tài)，他們之間可相互轉(zhuǎn)化。理想狀態(tài)，他們之間可相互轉(zhuǎn)化。五、表面活性劑的去污作用五、表面活性劑的去污作用纖維纖維雜質(zhì)雜質(zhì) + + 表面活性劑表面活性劑 紡織纖維紡織纖維表面表面活性劑活性劑 + + 雜質(zhì)雜質(zhì)表面活性劑表面活性劑潤(rùn)濕、乳化、分散、增溶等共同作用的結(jié)果。潤(rùn)濕、乳化、分散、增溶等共同作用的結(jié)果。去污作用去污作用A.A.水的表面張力大，對(duì)油

26、污水的表面張力大，對(duì)油污潤(rùn)濕性能差，不容易去除油潤(rùn)濕性能差，不容易去除油污。污。B.B.SAASAA向纖維和污垢做定向界向纖維和污垢做定向界面吸附，并向纖維與污垢之間面吸附，并向纖維與污垢之間潤(rùn)濕、滲透。潤(rùn)濕、滲透。C.C.在在SAASAA分割、取代作用下，分割、取代作用下，污垢污垢與纖維間結(jié)合力減弱、與纖維間結(jié)合力減弱、在機(jī)械或水流作用下在機(jī)械或水流作用下脫離脫離纖維。纖維。D.D.污垢與污垢與SAASAA被水溶液被水溶液沖洗沖洗除去除去，吸附于織物表面的，吸附于織物表面的殘余殘余SAASAA一同被沖洗除去。一同被沖洗除去?；w和雜質(zhì)的分離過程可逆，逆過程為污垢再沉積?；w和雜質(zhì)的分離過程可

27、逆，逆過程為污垢再沉積。A.A.降低污垢與織物表面的結(jié)合力，具有使污垢脫降低污垢與織物表面的結(jié)合力，具有使污垢脫離織物表面的能力。離織物表面的能力。B.B.具有防止污垢再沉積的能力。具有防止污垢再沉積的能力。六、表面活性劑及其在染整加工中的應(yīng)用六、表面活性劑及其在染整加工中的應(yīng)用l高級(jí)脂肪酸鹽類高級(jí)脂肪酸鹽類1 1、陰離子表面活性劑、陰離子表面活性劑典型代表：肥皂典型代表：肥皂油脂油脂 燒堿燒堿 肥皂肥皂 甘油甘油l磺酸鹽類磺酸鹽類1 1、陰離子表面活性劑、陰離子表面活性劑烷基苯磺酸鹽類烷基苯磺酸鹽類良好的洗滌去污和發(fā)泡性能，用于精煉劑、洗滌劑和染色助劑用。良好的洗滌去污和發(fā)泡性能，用于精煉劑、洗滌劑和染色助劑用。烷基萘磺酸鹽類烷基萘磺酸鹽類如拉開粉如拉開粉BXBX，潤(rùn)濕、乳化和分散性能良好。，潤(rùn)濕、乳化和分散性能良好。烷基磺酸鹽類烷基磺酸鹽類可用于前處理作為滲透