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    絡合劑性能選用及各印染工序中的的應用探討

     

    摘要:介紹了各類絡合劑的性能、合理選用絡合劑的要求,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、復配助劑中的應用。
     
      關鍵詞:絡合劑;印染;應用
     
      1絡合劑
     
      絡合劑在印染行業又謂稱螯合劑、螯合分散劑、金屬封鎖劑、水質軟化劑等。絡合劑,特別是具有多功能團的有機絡合劑,在印染行業應用越來越廣,如軟化水質、防止沉淀物、消除染整設備結垢、防止織物漂白破洞、保證染色鮮艷度[1]等。
     
      絡合劑與金屬離子結合只有配位鍵而無共價鍵形成的化合物稱為絡合物,既有配位鍵又有共價鍵的化合物稱螯合物。絡合物的絡合穩定常數是絡合與離解可逆反應平衡的常數。穩定常數越低,絡合物解離的金屬離子越多,穩定常數越高,絡合物解離的金屬離子越少,甚至不解離,而且絡合物不會在氧化還原反應中變價。絡合容量(絡合能力)是指每克絡合劑可絡合多少金屬離子的量,絡合容量越高,其絡合能力越強。絡合劑在不同pH值的穩定性,即不同pH值時穩定常數的變化,是絡合劑的另一重要性能。有些絡合劑的絡合能力在不同pH值變化很大,有的甚至會水解、分解或發生反應而失去絡合力。如EDTA適宜于酸性與中性介質而不適合于堿性介質,六偏磷酸鈉則在酸性介質中有較好的絡合力[2]。可見,不同絡合劑性能各異,絡合能力也各不相同,因此使用時應有選擇性。
     
      2印染行業對絡合劑的要求
     
      2.1高效的絡合(螯合)、分散、懸浮作用
     
      絡合劑要有強的絡合能力,在較小用量甚至極小用量就能達到需要的絡合程度。本身還應具有分散、懸浮作用,使絡合物能很好地分散、懸浮,不沾污紡織品和設備。
     
      2.2不同pH值下良好的絡合作用
     
      印染加工因加工工序、加工方法不同,使用環境的pH值均不相同,這就要求絡合劑在不同酸堿度下能保持良好的絡合能力。如雙氧水漂白中,工藝不同,氫氧化鈉用量在3~80g/L就不等,這就要求絡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。有些氧漂穩定劑在濃堿液中發生渾濁、析出或穩定效果下降,那是絡合劑選擇不當引起的。
     
      2.3強的阻垢、化垢功能
     
      印染行業中利用絡合劑的分散、懸浮功能,阻止水中沉淀物的產生,使生產設備保持清潔,不產生硬垢。一旦設備已成垢,要求使用絡合劑一定時間(如幾天)后不加重硬垢程度,而且要利用絡合劑的特殊作用,溶解、分散已形成的鈣皂、氧化沉淀物等水垢,使硬垢成流態化而達到去除水垢、清潔設備的目的。
     
      絡合劑能阻垢、化垢的原因是:絡合劑與水中的鈣、鎂、鐵等離子發生螯合,被吸附在水垢結晶表面,不再繼續生長而發生晶格畸變,從而阻止了傳熱表面、設備表面硬垢的生成;高效分散、懸浮水中的沉淀物及已產生的垢體使沉淀物變為流態化;溶限效應,十萬分之一的多功能團絡合劑就可以抑制幾千分之一甚至數萬分之一的鈣鎂等金屬離子成垢,所以很少用量的螯合絡合劑就能充分發揮阻垢、化垢功能。
     
      2.4不含表面活性劑絡合劑分散懸浮功能是本身就應具有的,而不是復配了類似分散劑之類的表面活性劑。表面活性劑的加入雖然可能有利于分散,但會給加工帶來負面影響,如在絡合劑中加入陰離子表面活性劑后,軟化水質時會造成水體帶陰離子表面活性劑,用于陽離子染料染腈綸就會帶來麻煩。同時很多表面活性劑產品生物降解困難,使用會造成環境污染。
     
      2.5要耐溫,甚至到200℃不分解,而且化學性穩定,耐各種化學物質,如對印染行業中常用的酸、堿、氧化劑、還原劑等能穩定。使用時不損傷加工的紡織品。
     
      2.6能生物降解,不污染環境。對人體安全無毒。
     
      2.7與其它染化料相容性好,使用中不產生泡沫。不影響加工產品的白度、色光。
     
      2.8質量穩定,價格適中,適用面廣。適用于各種天然纖維、化學纖維的加工及各種生產機器設備、各種新工藝、新技術。
     
      3絡合劑類型及性能
     
      3.1磷酸鹽
     
      磷酸鹽類如三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉等,多用于洗滌劑行業,也用于印染行業。其絡合能力較弱,且受pH值影響大,本身有與鈣鎂等金屬離子結合成水垢的趨勢,而且會造成水域富營養化,促進水藻繁殖,使水中含氧量下降而致水質惡化。現在國家對環保日益重視,用磷酸鹽作絡合劑,無論從性能和形勢看均不可取。
     
      3.2醇胺類
     
      如單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等,有一定的絡合作用,但絡合能力較差,在堿性中較穩定,常用作絡合輔助劑。意大利的MIROKAL-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。氨基羧酸鹽的絡合能力強,但分散力較差,穩定常數高,耐堿性尚好,但不耐濃堿。不少商品中含有這類絡合劑,使用有一定局限性,而且EDTA、DTPA不易生物降解,選用時要慎重。
     
      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,絡合能力較強,分散力較差,但容易生物降解。商品絡合劑中很少有這些組分,廣東的HP101、湖北的L40氧漂穩定劑中有葡萄糖酸鈉成分。
     
      3.5有機膦酸鹽
     
      如乙二胺四甲叉磷酸鈉(EDTMPS)、二乙烯三胺五甲叉膦酸鹽(DETPMPS)、胺三甲叉磷酸鹽等。這類產品螯合力比EDTA類、磷酸鹽類等都要強,絡合容量高,絡合穩定常數大,金屬離子等被絡合后不容易解離,而且耐化學穩定性好,易生物降解。它們有非常好的絡合增溶、溶限效應(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,本身基本無毒,無公害污染。不僅在紡織印染行業用作螯合劑、軟水劑、H2O2穩定劑、金屬封鎖劑等,而且在電鍍行業、水循環行業、石油行業等廣泛用作防垢劑、阻垢劑、緩蝕劑等,用途極廣。不少螯合劑含有有機膦酸鹽,如寧波興華化學公司的螯合劑S,是以有機膦酸鹽為主料,輔以特殊增效成分而成。螯合力等性能達到,甚至超過進口的同類絡合劑產品。
     
      3.6聚丙烯酸類
     
      螯合能力比羥基羧酸鹽、氨基羧酸鹽和有機膦酸鹽差得多,使用的品種有水解聚馬來酸酐(HPMA)、聚丙烯酸(PAA)、聚羥基丙烯酸、馬來酸丙烯酸共聚物以及聚丙烯酰胺等。這類產品絡合容量較小,穩定常數也不大,但阻垢性能較好,而且有吸附雜質的功能,具有良好的膠體特性和分散作用。日本、瑞士Sandoz、德國Bayer等有這類商品絡合劑。
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