絡(luò)合劑性能選用及各印染工序中的的應(yīng)用探討

1、絡(luò)合劑性能選用及各印染工序中的的應(yīng)用探討摘要:介紹了各類(lèi)絡(luò)合劑的性能、合理選用絡(luò)合劑的要求,以及在印染工藝的水處理、退漿、煮練、漂白、滌綸堿減量、染色、皂洗、剝色、真絲漂白、羽絨清洗、復(fù)配助劑中的應(yīng)用。Abstract: This paper describes the performance of various complexing agents, rational use of complexing agent requirements, and water treatment in the dyeing process, desizing, scouring, bleaching, p

2、olyester base reduction, dyeing, soaping, stripping, silk bleaching, feather cleaning, compounding additives application.關(guān)鍵詞:絡(luò)合劑;印染;應(yīng)用1絡(luò)合劑絡(luò)合劑在印染行業(yè)又謂稱(chēng)螯合劑、螯合分散劑、金屬封鎖劑、水質(zhì)軟化劑等。絡(luò)合劑,特別是具有多功能團(tuán)的有機(jī)絡(luò)合劑,在印染行業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣,如軟化水質(zhì)、防止沉淀物、消除染整設(shè)備結(jié)垢、防止織物漂白破洞、保證染色鮮艷度1等。絡(luò)合劑與金屬離子結(jié)合只有配位鍵而無(wú)共價(jià)鍵形成的化合物稱(chēng)為絡(luò)合物,既有配位鍵又有共價(jià)鍵的化合物稱(chēng)螯合物。絡(luò)合物的絡(luò)

3、合穩(wěn)定常數(shù)是絡(luò)合與離解可逆反應(yīng)平衡的常數(shù)。穩(wěn)定常數(shù)越低,絡(luò)合物解離的金屬離子越多,穩(wěn)定常數(shù)越高,絡(luò)合物解離的金屬離子越少,甚至不解離,而且絡(luò)合物不會(huì)在氧化還原反應(yīng)中變價(jià)。絡(luò)合容量(絡(luò)合能力)是指每克絡(luò)合劑可絡(luò)合多少金屬離子的量,絡(luò)合容量越高,其絡(luò)合能力越強(qiáng)。絡(luò)合劑在不同pH值的穩(wěn)定性,即不同pH值時(shí)穩(wěn)定常數(shù)的變化,是絡(luò)合劑的另一重要性能。有些絡(luò)合劑的絡(luò)合能力在不同pH值變化很大,有的甚至?xí)?、分解或發(fā)生反應(yīng)而失去絡(luò)合力。如EDTA適宜于酸性與中性介質(zhì)而不適合于堿性介質(zhì),六偏磷酸鈉則在酸性介質(zhì)中有較好的絡(luò)合力2?？梢?jiàn),不同絡(luò)合劑性能各異,絡(luò)合能力也各不相同,因此使用時(shí)應(yīng)有選擇性。2印染行業(yè)對(duì)絡(luò)

4、合劑的要求2.1高效的絡(luò)合(螯合)、分散、懸浮作用絡(luò)合劑要有強(qiáng)的絡(luò)合能力,在較小用量甚至極小用量就能達(dá)到需要的絡(luò)合程度。本身還應(yīng)具有分散、懸浮作用,使絡(luò)合物能很好地分散、懸浮,不沾污紡織品和設(shè)備。2.2不同pH值下良好的絡(luò)合作用印染加工因加工工序、加工方法不同,使用環(huán)境的pH值均不相同,這就要求絡(luò)合劑在不同酸堿度下能保持良好的絡(luò)合能力。如雙氧水漂白中,工藝不同,氫氧化鈉用量在380g/L就不等,這就要求絡(luò)合劑能耐不同濃度的堿,在不同濃度堿液中均有良好的螯合能力。有些氧漂穩(wěn)定劑在濃堿液中發(fā)生渾濁、析出或穩(wěn)定效果下降,那是絡(luò)合劑選擇不當(dāng)引起的。2.3強(qiáng)的阻垢、化垢功能印染行業(yè)中利用絡(luò)合劑的分散、懸

5、浮功能,阻止水中沉淀物的產(chǎn)生,使生產(chǎn)設(shè)備保持清潔,不產(chǎn)生硬垢。一旦設(shè)備已成垢,要求使用絡(luò)合劑一定時(shí)間(如幾天)后不加重硬垢程度,而且要利用絡(luò)合劑的特殊作用,溶解、分散已形成的鈣皂、氧化沉淀物等水垢,使硬垢成流態(tài)化而達(dá)到去除水垢、清潔設(shè)備的目的。絡(luò)合劑能阻垢、化垢的原因是:絡(luò)合劑與水中的鈣、鎂、鐵等離子發(fā)生螯合,被吸附在水垢結(jié)晶表面,不再繼續(xù)生長(zhǎng)而發(fā)生晶格畸變,從而阻止了傳熱表面、設(shè)備表面硬垢的生成;高效分散、懸浮水中的沉淀物及已產(chǎn)生的垢體使沉淀物變?yōu)榱鲬B(tài)化;溶限效應(yīng),十萬(wàn)分之一的多功能團(tuán)絡(luò)合劑就可以抑制幾千分之一甚至數(shù)萬(wàn)分之一的鈣鎂等金屬離子成垢,所以很少用量的螯合絡(luò)合劑就能充分發(fā)揮阻垢、化垢

6、功能。2.4不含表面活性劑絡(luò)合劑分散懸浮功能是本身就應(yīng)具有的,而不是復(fù)配了類(lèi)似分散劑之類(lèi)的表面活性劑。表面活性劑的加入雖然可能有利于分散,但會(huì)給加工帶來(lái)負(fù)面影響,如在絡(luò)合劑中加入陰離子表面活性劑后,軟化水質(zhì)時(shí)會(huì)造成水體帶陰離子表面活性劑,用于陽(yáng)離子染料染腈綸就會(huì)帶來(lái)麻煩。同時(shí)很多表面活性劑產(chǎn)品生物降解困難,使用會(huì)造成環(huán)境污染。2.5要耐溫,甚至到200不分解,而且化學(xué)性穩(wěn)定,耐各種化學(xué)物質(zhì),如對(duì)印染行業(yè)中常用的酸、堿、氧化劑、還原劑等能穩(wěn)定。使用時(shí)不損傷加工的紡織品。2.6能生物降解,不污染環(huán)境。對(duì)人體安全無(wú)毒。2.7與其它染化料相容性好,使用中不產(chǎn)生泡沫。不影響加工產(chǎn)品的白度、色光。2.8質(zhì)

7、量穩(wěn)定,價(jià)格適中,適用面廣。適用于各種天然纖維、化學(xué)纖維的加工及各種生產(chǎn)機(jī)器設(shè)備、各種新工藝、新技術(shù)。3絡(luò)合劑類(lèi)型及性能3.1磷酸鹽磷酸鹽類(lèi)如氨基三甲叉膦酸四鈉 ，HEDP.Na , 三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉等,多用于洗滌劑行業(yè),也用于印染行業(yè)。其絡(luò)合能力較弱,且受pH值影響大,本身有與鈣鎂等金屬離子結(jié)合成水垢的趨勢(shì),而且會(huì)造成水域富營(yíng)養(yǎng)化,促進(jìn)水藻繁殖,使水中含氧量下降而致水質(zhì)惡化?，F(xiàn)在國(guó)家對(duì)環(huán)保日益重視,用磷酸鹽作絡(luò)合劑,無(wú)論從性能和形勢(shì)看均不可取。3.2醇胺類(lèi)如單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等,有一定的絡(luò)合作用,但絡(luò)合能力較差,在堿性中較穩(wěn)定,常用作絡(luò)合輔助劑。意大利的MIROKA

8、L-54H螯合劑中就有三乙醇胺。3.3氨基羧酸鹽如氨三乙酸鈉(NTA)、乙二胺四乙酸鹽(EDTA二鈉或四鈉)、二乙烯三胺五羧酸鹽(DTPA)等。氨基羧酸鹽的絡(luò)合能力強(qiáng),但分散力較差,穩(wěn)定常數(shù)高,耐堿性尚好,但不耐濃堿。不少商品中含有這類(lèi)絡(luò)合劑,使用有一定局限性,而且EDTA、DTPA不易生物降解,選用時(shí)要慎重。3.4羥基羧酸鹽如酒石酸、庚糖酸鹽、葡萄糖酸鈉、海藻酸鈉等,絡(luò)合能力較強(qiáng),分散力較差,但容易生物降解。商品絡(luò)合劑中很少有這些組分,廣東的HP101、湖北的L40氧漂穩(wěn)定劑中有葡萄糖酸鈉成分。3.5有機(jī)膦酸鹽如乙二胺四甲叉磷酸鈉(EDTMPS)、二乙烯三胺五甲叉膦酸鹽(DETPMPS)、胺

9、三甲叉磷酸鹽等。這類(lèi)產(chǎn)品螯合力比EDTA類(lèi)、磷酸鹽類(lèi)等都要強(qiáng),絡(luò)合容量高,絡(luò)合穩(wěn)定常數(shù)大,金屬離子等被絡(luò)合后不容易解離,而且耐化學(xué)穩(wěn)定性好,易生物降解。它們有非常好的絡(luò)合增溶、溶限效應(yīng)(Thresholdeffect)、晶格畸變等性能,具有一定的分散、懸浮力,有阻垢、緩蝕、化垢功能,在較高溫度(如200)也不失活性,本身基本無(wú)毒,無(wú)公害污染。不僅在紡織印染行業(yè)用作螯合劑、軟水劑、H2O2穩(wěn)定劑、金屬封鎖劑等,而且在電鍍行業(yè)、水循環(huán)行業(yè)、石油行業(yè)等廣泛用作防垢劑、阻垢劑、緩蝕劑等,用途極廣。不少螯合劑含有有機(jī)膦酸鹽,如寧波興華化學(xué)公司的螯合劑S,是以有機(jī)膦酸鹽為主料,輔以特殊增效成分而成。螯合力

10、等性能達(dá)到,甚至超過(guò)進(jìn)口的同類(lèi)絡(luò)合劑產(chǎn)品。3.6聚丙烯酸類(lèi)螯合能力比羥基羧酸鹽、氨基羧酸鹽和有機(jī)膦酸鹽差得多,使用的品種有水解聚馬來(lái)酸酐(HPMA)、聚丙烯酸(PAA)、聚羥基丙烯酸、馬來(lái)酸丙烯酸共聚物以及聚丙烯酰胺等。這類(lèi)產(chǎn)品絡(luò)合容量較小,穩(wěn)定常數(shù)也不大,但阻垢性能較好,而且有吸附雜質(zhì)的功能,具有良好的膠體特性和分散作用。日本、瑞士Sandoz、德國(guó)Bayer等有這類(lèi)商品絡(luò)合劑。4絡(luò)合劑(螯合劑)螯合分散力的測(cè)試3稱(chēng)取0.2g螯合分散劑2份于170ml蒸餾水中,分別加入FeCl3溶液(使Fe3+為100×10-6600×10-6)和CaCl2溶液 (使Ca2+為100&#

11、215;10-6600×10-6),再各加入20mlNa2CO3(20%)溶液,加蒸餾水至200ml,室溫放置3h后觀察、記錄,并過(guò)濾。結(jié)果見(jiàn)表1。試驗(yàn)中,Fe3+、Ca2+一旦超過(guò)絡(luò)合劑的絡(luò)合容量,未被絡(luò)合的Fe3+、Ca2+就會(huì)與CO3結(jié)合而渾濁,進(jìn)而產(chǎn)生絮狀物甚至沉淀。如果該絡(luò)合劑能在高濃的Fe3+、Ca2+液中保持澄清,無(wú)渾蝕,無(wú)絮狀物或沉淀,說(shuō)明該絡(luò)合劑的螯合力強(qiáng),反之亦然。分散力主要看其絮狀物或沉淀的釋出速度,分散力越大,絮狀物或沉淀釋出速度越慢,由此可以判斷其分散力大小。分散力越大,越有利于螯合,有利于阻垢、化垢。從試驗(yàn)看出:(1)絡(luò)合劑對(duì)鐵離子的螯合分散優(yōu)劣效果7#&

12、gt;11#>6#>1#、2#>5#、10#>3#、4#>8#、9#,對(duì)鈣離子的螯合分散效果7#、2#>1#、3#、4#、5#、6#、10#>8#、11#、9#;(2)絮狀物或沉淀析出速度7#、1#、2#、6#很慢,說(shuō)明它們分散性很好,而其它樣品分散性均較差?？傮w效果7#、1#、2#、6#的螯合分散效果較好,是較理想的絡(luò)合劑。5絡(luò)合劑在印染行業(yè)的應(yīng)用5.1水處理眾所周知,印染行業(yè)除個(gè)別工序外均需使用軟水。在水的軟化處理中,可采用螯合劑去除水中的金屬離子。當(dāng)用六偏磷酸鈉軟化硬水時(shí),加入有機(jī)螯合劑可迅速分解絮狀物。5.2退漿紡織廠上漿的漿料中有時(shí)加入重金屬

13、化合物作為防腐劑,如CuSO4、有機(jī)含銅化合物、錫化合物、鋅鹽等。這些化合物不利于酶退漿,退漿時(shí)可加入絡(luò)合劑進(jìn)行處理?；瘜W(xué)纖維的退漿加工使用螯合劑,可使?jié){料更易膨化、脫離纖維并分散成膠體狀而去除。螯合劑的強(qiáng)分散力,可防止雜質(zhì)和漿料再次沉積在纖維上。退漿后在清洗液中加入螯合劑,可使底布更潔白,退漿更完全,也能使設(shè)備干凈。5.3煮練在棉布的煮練過(guò)程中加入螯合劑,可避免堿液和金屬離子形成水溶性絡(luò)合物,可以更徹底地去除纖維中含有和附著的金屬離子,同時(shí)能螯合、分散煮練液中的鈣鎂離子,利于果膠去除,防止不溶性鈣、鎂鹽沉積在織物上,從而提高煮練紡織品的潤(rùn)濕性,有助于改善手感和白度。5.4漂白纖維(如棉)上所

14、含的金屬離子(如Fe2+、Fe3+等)、未經(jīng)軟化的水中的金屬離子、設(shè)備管道中的Fe3+等,都會(huì)導(dǎo)致漂白溶液中鐵離子等含量的增加。而鐵離子等會(huì)加速雙氧水的分解,造成紡織品漂白過(guò)程中局部過(guò)度氧化,強(qiáng)力下降,甚至產(chǎn)生破洞。加入螯合劑可有效地封鎖金屬離子,間接控制雙氧水的分解速度,防止紡織品損傷。螯合劑用于漂白后洗滌,可促進(jìn)漂白中降解的雜質(zhì)從纖維表面去除。在雙氧水漂白時(shí)用硅酸鈉作氧漂穩(wěn)定劑或用含硅氧漂穩(wěn)定劑,長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生硅垢。如加入螯合劑,則可防止硅酸鹽結(jié)晶沉積于設(shè)備。利用螯合劑的分散、溶垢、懸浮能力,長(zhǎng)期使用還可使設(shè)備上已產(chǎn)生的硬垢得到清除。5.5滌綸堿減量加入螯合劑,可防止低聚物及其它雜質(zhì)污染設(shè)

15、備。5.6染色染浴中的Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金屬離子會(huì)造成染色疵點(diǎn),不溶性偶氮染料中的Cu2+、Mg2+等會(huì)造成不溶性金屬鹽沉淀,微量的Cu2+、Fe3+會(huì)催化破壞重氮鹽,加入螯合劑則可阻止這些金屬離子的作用。滌綸染色時(shí)加入螯合劑,可防止某些蒽醌型分散染料因螯合金屬離子而產(chǎn)生色變、色萎;許多直接染料也能與Cu2+、Fe3+等金屬離子螯合,造成色澤萎暗,使用螯合劑可消除這種影響;還原染料染色時(shí)加入螯合劑可適當(dāng)防止染料的過(guò)氧化,同時(shí)消除金屬離子對(duì)隱色體的影響,使隱色體經(jīng)氧化后有良好的分散作用, 減少色光差異;硫化染料染色時(shí)使用螯合劑能防止金屬離子造成的色光變化,如黑色中

16、的青、紅光現(xiàn)象;活性染料染色時(shí)使用螯合劑能保證色光較鮮艷,涂料染色時(shí)也一樣;螯合劑能適當(dāng)防止染、涂料相互吸引及凝聚,提高染浴穩(wěn)定性,提高勻染度及鮮艷度。但在金屬絡(luò)合型染料中使用螯合劑要小心,有時(shí)會(huì)造成色光變化。5.7皂洗皂洗時(shí)加入螯合劑可使印染品表面浮色徹底清除,得到更好的染色牢度。印花及色織產(chǎn)品皂洗時(shí)加入螯合劑可防止白底再沾污,使白地更白,色澤更鮮艷,并可避免導(dǎo)輥及蒸箱結(jié)垢,長(zhǎng)期使用還能防止烘筒表面結(jié)垢。印花產(chǎn)品皂洗時(shí),螯合劑能促使印花糊料快速洗除。5.8剝色4染品色不符樣或染花時(shí)需剝色,加入螯合劑有利剝色。如金屬絡(luò)合型活性染料,先在2g/L螯合劑中處理,然后進(jìn)行還原或氧化剝色,效果很好。硫化染料剝色先在6g/LNa2S中處理,然后加23ml/L螯合劑在保險(xiǎn)粉中,于9095處理,可去除大量的染料,再用聚乙烯吡咯烷酮?jiǎng)兩?基本可剝凈。分散染料剝色時(shí),加2g/L螯合劑于還原浴,效果相當(dāng)明顯。5.9真絲練白在真絲練白中,螯合劑起到封鎖金屬的作用,防止產(chǎn)生CaCO3、MgCO3或設(shè)備硬垢而引起的灰傷,同時(shí)還能防止產(chǎn)生皂斑等練白病疵,對(duì)真絲絲膠及雜質(zhì)起到分散作用,使練白質(zhì)量更佳。5.10羽絨清洗羽絨的清潔程度直接影響到出口,在羽絨清洗時(shí)加入螯合劑,能明顯提高羽絨的清洗效果,使羽絨的清潔度提高。5.11設(shè)備、容器的清洗、去銹去垢及防垢長(zhǎng)期