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。近年比較突出的高新技術有催化技術、綠色溶劑反應技術、復配增效技術、生物技術、循環利用技術、納米技術和微乳化技術等。特別是催化技術,它是目前各國制造業關鍵技術中最富有生命力的組成部分,具有高選擇性、高收率、高純度、低汙染等特點,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:酶催化技術、相轉移催化技術、分子篩催化技術、非晶態鎳催化技術、金屬化合物催化技術、骨架鎳催化技術等。復配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,具有節資、節能、節水、減排、降本的顯著效果。該技術大致分為兩種方式:壹種是外復配方式,即用兩種或兩種以上具有不同性能的助劑按照壹定原理和比例進行復配,這是目前國內外助劑制造商的主要制造方式;另壹種是內復配方式,即在壹種助劑分子結構中引入另壹種助劑的功能基因,使之具有新的功能。運用這些高新技術制造出來的新型高性能前處理劑能最大程度地提高紡織品加工質量,提高工作效率,節能減排,節資降耗。
3.1高效前處理劑
提高前處理劑的處理能力和效率,有利於節能節水節時以及降耗降本減排,這也是當前開發高性能前處理劑的重要發展方向之壹。該類產品主要包括以下 4 種。
3.1.1高效乳化劑
氨綸由於具有獨特的彈性,大量地用來與其他纖維組成混紡織物,滌/氨混紡織物就是其中之壹,另外還有錦/氨混紡織物、棉/氨混紡織物等。滌/氨混紡織物壹般采用氨綸包心和並紗為主,這些紗主要用於內衣、服裝、襪業、體育運動服、家紡面料等領域。其中的氨綸含量高達 10% 以上,甚至超過 20%,使得氨綸紡絲產生了困難。為了使該纖維正常地通過噴絲孔,紡絲時需加入少量潤滑劑,潤滑劑主要是有機矽油類,氨綸與滌綸的混紡比越高,坯布上含有的有機矽油量就越多。然而,存在於坯布上的有機矽油難以乳化,必須在印染加工時或之前最大程度地去除,否則在印染加工時布面容易產生色花、色漬、色斑等情況,同時色牢度明顯下降。壹般情況下,滌/氨混紡坯布在染色前通過精練去除氨綸絲有機矽油,精練時需加入精練劑即氨綸專用除矽油劑。目前國內市場上的氨綸專用除矽油劑主要有兩種,即溶劑型和乳化劑型。
溶劑型受精練溫度影響較小,但許多溶劑不同程度地會產生危害人體健康和汙染生態環境的問題。而乳化劑型不能采用過高的精練溫度,因為不同的乳化劑有不同的濁點,當溫度超過其濁點時,乳化劑的乳化能力明顯下降,大大削弱了對有機矽油的去除效果。針對這種情況,國外公司以開發乳化劑型為主。
Stockhausen公司的Sultafon D是壹種低泡的高效潤 濕/精練劑、乳化劑,具有低氣泡性,特別適用於在氨綸中難乳化的有機矽油如矽酮油和礦物油的洗除。該助劑與Solopol ZF(聚合物絡合劑)組合處理的棉織物質量穩定且能同浴進行染色,這樣可使加工成本和時間減少 60% 以上、加工能力增加 25% ～ 33%,且大大減少排出的汙染液。Depicol PC9是壹種高效乳化劑或環保型高性能洗凈劑,它能從高氨綸含量的織物中有效地除油,特別是有機矽油,它與Setavin PAS(酸性染色的pH值緩沖劑)和Depicol AY(防止織物染色後熱熔固著時發黃的助劑)等組合能使錦/氨混紡織物(混紡比 80∶20)實現壹浴精練、染色和固著。這種技術與常規工藝相比,可減少 50% 的加工時間,降低 80% 的染浴量,大大地提高了設備的染色能力和降低了染色、用水與排水等的費用,且不會影響染色物的色牢度。另外,上述的Tissocyl RC9也是壹種能移除錦/氨混紡織物中含有的矽酮油的高效乳化劑。
我國也開發了壹些乳化劑型的除矽油劑。杭州多恩紡織科技有限公司的氨綸精練劑CPA ? New是壹種去除天然和合成纖維各種油劑的特效乳化劑,特別是可以避免因氨綸油劑中的矽油組分去除不凈而產生的各種染色問題。上海興康化工有限公司的無泡矽油精練去除劑安美寶丁和上海晟越紡織材料有限公司的有機矽去除劑Symorl CS ? 88(又稱除矽靈)也都有這種功能。至於溶劑型的除矽油劑則相對較少,如上海晟越紡織材料有限公司的溶劑型強力除油劑Symorl BKH等。
3.1.2高效滲透劑
練漂液在織物中的滲透力和滲透狀況直接關系到織物的練漂效果,並對節能減排具有重要的作用和意義。浙江宏達化學制品有限公司的強力滲透劑D 1070具有高滲透力,在織物中滲透快速、均勻,能提高練漂效果,有利於織物質量穩定和高效。這種高效滲透劑通常采用在堿性條件下具有極強滲透力的表面活性劑,例如KT 08是壹種陰離子型的異構醇硫酸酯表面活性劑,中性條件下無表面活性,但在濃堿溶液中具有極強的滲透力。TEP也是壹種陰離子表面活性劑,在強堿和高溫條件下具有極強滲透力,且具有卓越的乳化、脫油和洗滌等功能,它們都是壹些新型前處理表面活性劑。
3.1.3高效冷軋堆精練劑
冷軋堆前處理工藝與常規工藝相比,溫度低、堿濃度高、堿氧液對棉坯布的滲透更困難。特別是低溫下對油脂、蠟質的乳化能力差,容易造成織物邊與中、內與外的白度和毛效有差異從而出現染色疵病。因此開發高效冷軋堆精練劑對擴展冷軋堆前處理工藝和短流程練漂工藝以及節能減排的作用很大。
杭州多恩紡織科技有限公司的強力精練劑CP ? 8是壹種高效冷軋堆精練劑,它具有潤濕、煮練、漂白等多種功能,應用後證明在冷軋堆精練中能達到很好的毛效(30 min毛效為 9.1 cm)和白度、壹步完成、具有優異的冷堆效果、無需復漂工序、節約工時、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 ? New 2 g/L,苛性鈉 30 ～ 35 g/L,雙氧水 15 ～ 16 g/L。經上述處理的織物染色時若同時采用工藝優化劑PH 55,能確保染色重現性,提高上染率,使用於難染的艷藍色或翠藍色以及粘膠或絲光棉的染色等可有效地改進勻染性。義烏市中力工貿有限公司和浙江紡織服裝職業技術學院合作研制的高效冷軋堆精練劑ZL ? 321也具有這種特性,它是用高效滲透劑、雙氧水低溫漂白活化劑、新型金屬絡合劑和環保型表面活性劑等組成。
3.1.4高效螯合分散劑
在棉、麻織物前處理階段,退漿時用作上漿防腐劑的銅、鋅離子的存在不利於退漿,漿料與雜質易再次沈積在纖維上,影響底布的白度。煮練時煮練液中的鈣、鎂離子和果膠鹽會嚴重影響煮練後織物的毛效、白度和手感。漂白時鐵等金屬離子會加速雙氧水的分解,造成織物局部過氧化、強力下降甚至產生破洞。另外,硬水中的鈣、鎂等金屬離子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。因此必須加入高效螯合分散劑才能有效地解決織物在前處理中表現出來的疵病。高效螯合分散劑必須具備下列性能:
(1)對水不溶物或無機鹽類具有極佳的分散功能,可防止再附著纖維;
(2)對鈣、鎂等金屬離子有極佳的螯合屏蔽與分散 能力;
(3)應用於棉、麻的精練,可提高白度、改進手感;
(4)在退漿工藝中可促進澱粉漿料的膨化和分散已水解的漿料;
(5)在氧漂過程中是壹種很好的雙氧水穩定劑,還可以防止矽斑的形成;
(6)可提升棉、麻的染著率,提高勻染性和鮮艷度,防止色澤萎暗,增強摩擦牢度;
(7)不含磷和禁用化學物質;
(8)能生物降解。
這種高效螯合劑的單體壹般都含有氨基、羥基、羧基、不飽和鍵,如馬來酸酐、丙烯酰胺、丙烯酸等。石家莊市聯邦科特化工有限公司的新型螯合分散劑LD ? 330不僅對重金屬離子有極強的絡合作用和分散性,還能防止汙物與懸浮物的沾汙,而且耐酸、耐堿、耐鹽、不含磷等,不過它的生物降解性還有待提高。德國Stockhausen公司開發的高效金屬絡合劑Solopol ZF是壹種以糖為基礎的可生物降解的聚合物絡合劑,能與棉中的金屬、鈣和鎂等離子相結合,可用來取代目前使用的生物降解性比較差的金屬絡合劑。
3.2耐堿前處理劑
織物在前處理階段有不少工序是在強堿介質中進行的,因此對前處理劑的耐堿穩定性和耐堿滲透性要求很高,近年國內外相繼開發了多種耐堿前處理劑。
3.2.1耐強堿的雙氧水穩定劑和螯合劑
Huntsman(亨斯邁)公司的Tinoclarite CBB和Yorkshire(約克夏)公司的Serquest CA等,它們都能耐濃度為 120 g/L的強堿,可使雙氧水漂白有好的穩定性並對鈣、鎂、鐵離子有優良的螯合作用,特別適用於棉及其混紡機織物的雙氧水連續高溫蒸煮漂白工藝,具有加工白度好、去雜效果顯著和纖維損傷小等優點。
3.2.2耐堿精練劑
浙江華晟化學制品有限公司開發的精練劑HS ? 200具有優良的耐堿穩定性和耐堿滲透性,在相同用量下其精練效果優於市場上的同類產品,煮練工藝的用量為 0.3 g/L,軋蒸工藝的用量為 3.0 g/L,均有良好的精練效果。
3.2.3耐堿滲透劑
上海大祥化學工業有限公司的耐堿絲光滲透劑3300 DX,還有南京雅博科技有限公司的耐氯滲透劑SC ? 01,它們都具有耐堿及耐氯等各種氧化劑的特性,滲透快速均勻,用量少,是羊毛絲光的首選滲透劑。
3.3快速前處理劑
為了提高織物前處理的節能減排效果,發展快速前處理劑也是途徑之壹,市場上的產品包括高要寶時化工有限公司的快速氧漂劑Stabiron BLG、快速除氯潤濕劑Prote ? sol ATZ(筒子紗專用前處理劑)、金德盟化學(香港)有限公司的快速滲透劑以及南京雅博科技有限公司的耐氯滲透劑 SC ? 01等。
4多功能前處理劑
采用高新技術開發多功能前處理劑,也是當前適應低碳經濟要求的新型前處理劑開發熱點之壹,它把多種功能集為壹體,不僅縮短了工時,而且節能減排,具有顯著的效果。Clariant(科萊恩)公司開發的Sandoclean T10 lig是壹種具有潤濕、凈洗、穩定等多種功能、易生物降解、適合退煮漂三合壹工藝的多功能型前處理劑,它由脂肪醇、聚乙二醇醚和芳香族磺酸鹽復配組成。該公司的Sirrix DNA也是壹種在雙氧水漂白中具有軟化、脫色、分散、中和以及反催化作用的環保多功能前處理劑。
近年我國結合節能減排也研制了不少多功能前處理劑。上海億華工業化學品有限公司開發的多功能前處理劑YH ? SC是壹種用於以棉為主的織物的助劑,它集精練、穩定、螯合分散和堿作用等 5 種功能為壹體。寧波金紡精細化工有限公司的滌棉爽JF ? 99適用於T/C、T/R、CVC等混紡織物,是壹種可使棉前處理和滌綸染色同浴進行的多功能助劑,使用時將混紡織物在 40 ℃入浴,加入滌棉爽JF ? 99, 5 min後加入雙氧水,再經過 5 min加入染料升到 130 ℃染色,工藝簡單、使用方便。與混紡布的傳統工藝,即:堿性漂白 → 酸性染滌 → 堿性套棉相比,該助劑可節省螯合劑、精練劑、堿劑、氧漂穩定劑、冰醋酸和高溫勻染劑,還能避免滌綸低聚物的出現,並且沒有染斑、色點等疵病。以 1 t T/C針織布為例,可節水 50 t、節電 150 kW?h、節汽 50 t、節時3 ～ 4 h、減少汙水排放 50 t,設備利用率提高 20% 以上。此外還有山東金魯化工有限公司的五合壹速效精練劑和上海大祥化學有限公司的壹劑型精練漂白劑C ? 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,保證織物獲得適當的白度和吸濕能力,因此多功能前處理劑特別是多功能精練劑兼有乳化力、潤濕滲透力、洗滌力、消泡能力強等重要性能,必須選擇符合要求的原料如表面活性劑等來組成。
5專用型前處理劑
專用型前處理劑是指專用的、高效、節能、減排的新型前處理劑,最主要的是采用生物技術制造的生物酶或酶制劑。在染整工藝中使用酶制劑或生物酶加工已被公認為壹種綠色染整技術,它具有專壹、效率高、反應快、節能、節水、節時、不損傷纖維、避免後續染色不勻與提高給色量、對環境汙染少等特點。目前,該技術已擴展到幾乎所有的紡織濕加工領域,廣泛地用於前處理各工序中,如用於棉纖維退漿處理的澱粉酶、用於棉纖維光潔與減量處理的纖維素酶、用於棉纖維精練的果膠酶、用於棉纖維漂白的過氧化酶、用於退煮漂壹步法(短流程)加工的多功能復合酶,還有脫氧酶、脂肪酶等。
近年來壹些公司結合對織物前處理的新要求和低碳經濟的更高目標,加強對酶化學的研究,開發出了新壹代酶制劑,其特點是加工的織物有更好的性能、對節能減排有更好的效果。
Bayer(拜耳)公司的Baylase EVO是壹種新型生物酶制劑 ―― 果膠酶,它能用於移除纖維壁中含有天然棉蠟的果膠,與Diavadine UN(壹種專用的表面活性劑)組合後能溫和地移除蠟,使被處理的織物比傳統的苛性鈉處理經受較少的質量損失,並且有柔軟的手感和高親水性,同時也能改進產品外觀,全部加工成本最多可節省 25%。Novozymes(諾維信)公司的Scourzyme NP(精練酶)利用生物原理將棉、麻纖維上的果膠分解,有利於纖維中脂、蠟質和其他雜質的去除,其應用條件更溫和,能對織物進行更有效的精練,且織物手感更柔軟,能量和水的消耗更低,對環境的負面影響也更小。德國AB公司的BIOTOUCH全新壹代纖維素酶和果膠酶使棉拋光織物的前處理工藝壹浴兩步或壹浴三步成為可能。即第壹和第二步:生物精練+生物拋光(pH值= 5.0,55 ℃,40 ～ 60 min);第三步:輕煮或凈漂(可選擇性地與第壹步、第二步同浴進行),它能最大限度地縮短工時(省略了傳統的拋光和滅活工序),最大限度地節能節水,並降低織物強力損失風險,適用性廣泛。
隨著我國紡織行業酶制劑應用速度的加快,我國酶制劑的開發也在不斷強化。青島康地恩生物科技有限公司的精練酶KDN可應用於棉、麻及其交織或混紡纖維/紗線/織物的前處理工序中,由於降低了工藝溫度、減少了處理時間、避免了高溫堿煮的劇烈處理條件,因此纖維的化學損傷減少,處理後的織物手感柔軟、舒適性提高、刺癢感降低,同時提高了生產效率、降低了能耗水耗、減輕了廢水處理負荷。山東金魯化工有限公司的高效精練酶JL ? 90系列適用於前處理的間歇或連續工藝,用量少、毛效高、白度好、失重低、可生物降解,大大降低了廢水中的COD值。無錫市德冠生物科技有限公司的精練酶CBS亦是如此。
6結語
當前節能減排和環境保護被提到了前所未有的高度。為了振興紡織行業,開發適應低碳經濟要求的新型前處理劑對染整行業降低能耗、減少排汙等方面非常重要,並已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市場上關於生態紡織品的各種法規和技術標準,並采用各種高新技術,最大程度地顯示出節能減排降汙的效果和提高織物的內在質量,保證後續染色和整理等工序的穩定與高效,為振興紡織工業發揮重要的基礎作用。
參考文獻
[1] 全國印染科技信息中心. 新助劑[J]. 印染,2008,34(1 ～ 24).
[2] 全國印染科技信息中心. 新助劑[J]. 印染,2009,35(1 ～ 21).
[3] Ian Holme. New Auxiliaries[J]. Int.Dyer,2008(1 ～ 12).
[4] Ian Holme. New Auxiliaries[J]. Int.Dyer,2009(1 ～ 8).
[5] 中國紡織信息中心. 2008/2009中國紡織工業技術進步研究報告[M]. 北京:中國紡織出版社,2008:201,208 ? 209.
[6] Ian Holme. Dyes,Auxiliaries and Finishes Lift Value-Added[J]. Int.Dyer,2007(11):37 ? 40.
[7] 章傑. 紡織品壹次成功染色新理念及相關紡織化學品的發展[J]. 中國染協通訊,2008(2):1 ? 6.
[8] 宋愛國,劉魯民,呂家華,等. KDN精練酶[J]. 印染,2009,35(15):35 ? 37.