紡織纖維加工成各種紡織品，在其加工的過程中,需要用到各種輔助的化學(xué)品,其中用量最多?品種變化最大的當(dāng)數(shù)表面活性劑，而活性劑里面當(dāng)數(shù)松香酸鈉。此外還有高分子表面活性劑及特殊類型的表面活性劑,如含氟?含硅類等,因其結(jié)構(gòu)特殊而具有特殊性能。現(xiàn)在按照表面活性劑分類重點(diǎn)討論為適宜環(huán)保要求而開發(fā)出的綠色環(huán)保型表面活性劑及其在紡織染整中的應(yīng)用。

一、陽離子表面活性劑

此類表面活性劑去污力差,通常不能與陰離子表面活性劑復(fù)配,但它具有良好的抗靜電性和柔軟性以及良好的殺菌和消毒能力,并能賦于纖維很好的柔軟效果,是目前最為重要,使用最廣泛的柔軟劑。常用類型有叔胺鹽類?季銨鹽類。其中叔胺鹽類只在酸性介質(zhì)中呈陽離子性,而季銨鹽類在任何介質(zhì)內(nèi)均呈陽離子性,是應(yīng)用最廣的一類。雙十八烷基二甲基季銨鹽是柔軟性能突出的織物柔軟劑,用量僅0.1%～0.2%就能獲得理想的效果,還有再潤濕和抗靜電作用,但存在毒性較大?生物降解困難;雙氫化牛油基二甲基氯化銨(DHTDMAC)作為柔軟劑,雖有優(yōu)良的柔軟效果,但存在抗靜電性差?生物降解性差,易在污水處理中被污泥吸收而污染農(nóng)田。20世紀(jì)90年代初已在德國?荷蘭等國家停止使用。代之的新一代綠色產(chǎn)品有:季銨酯?酰胺乙基咪唑啉季銨鹽?三乙醇胺季銨鹽和卵磷酯型季銨鹽等。

A、季銨酯

用谷氨酸或天冬氨酸與C12～14脂肪醇經(jīng)酯化?叔胺化和季銨化而得到雙酯基季銨鹽(結(jié)構(gòu)如下),其對各種織物的柔軟效果等同于雙十八烷基二甲基季銨鹽,而且具有優(yōu)良的吸水性和抗靜電性能,及良好的生物降解性,幾乎不存在污染問題。將Me2N(CH2)3N(CH2CH2OH)2與月桂酸1∶1混合酯化后用芐基氯季銨化得到季銨單酯,可用作織物柔軟劑?潤滑劑。季銨酯型陽離子表面活性劑與聚對苯二甲酸乙二醇酯復(fù)配物可完全清洗掉織物上的機(jī)油油漬。

B、三乙醇胺季銨鹽

用三乙醇胺與天然油脂季銨化所得到的陽離子表面活性劑,可賦于織物很好的柔軟性。硬脂酸?油酸?棕櫚酸與三乙醇胺反應(yīng)得到的胺基酯,再與聚氧乙二醇月桂酸酯混合后,經(jīng)硫酸甲酯化可得織物柔軟劑?？商娲鶧HTDMAC,此類表面活性劑毒性小,易降解。德國CHT R BreitlichGmbh開發(fā)的一種可生物降解的陽離子活性柔軟劑Tubimgal B,有很高的直接性,對熒光增白劑無影響,經(jīng)處理后的織物手感柔軟而膨松。

二、陰離子表面活性劑

傳統(tǒng)的類型為烷基苯磺酸鈉?烷基萘磺酸鈉和烷基硫酸鈉。這些陰離子表面活性劑中,疏水基團(tuán)帶支鏈結(jié)構(gòu)的及長碳鏈的生物降解性差,易造成江河水質(zhì)污染。此外,親水基團(tuán)磺酸鹽?硫酸鹽因需硫細(xì)菌參與,故降解時(shí)間長。相比之下,磷酸酯類相對容易,而羧酸鹽類最易降解。其中用作凈洗劑的十二烷基苯磺酸鈉(LAS)由于泡沫多,刺激大,有一定致畸性,且耐強(qiáng)堿性差,生物降解性能相對較差而逐步被脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)?仲烷基磺酸鹽(SAS)?α-烯烴磺酸鈉(AOS)?α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)?脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鹽(AEC),以及新型產(chǎn)品茶皂素?多肽基表面活性劑代替。

皂素與AES復(fù)配得到理想的環(huán)保型洗毛劑,而傳統(tǒng)凈洗劑LS雖可提高洗毛效果,但在制造過程時(shí)用到對氨基苯甲醚,后者中存在致癌性的鄰氨基苯甲醚而被列為禁用物質(zhì);多肽基表面活性劑的產(chǎn)品有Promios EMCP,PromoisEFLS,均有優(yōu)良的洗滌?乳化性能。

三、非離子表面活性劑

它是應(yīng)用非常廣泛的一類表面活性劑,能與其他類型的表面活性劑復(fù)配而起到協(xié)同和增效作用,具有消泡?乳化?凈洗和分散作用。其中作為消泡劑的主要有脂肪酰胺,聚氧乙烯二烷基醚;乳化劑有3個(gè)系列:烷基酚聚氧乙烯醚(OP系列)?脂肪酸的失水山梨醇酯(S系列),聚氧乙烯脂肪酸失水山梨醇酯(T系列)。勻染劑如平平加O?平平加O-15等。其中壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)雖能生化處理,但生化后分解產(chǎn)物仍為酚類,有魚毒性,且能破壞人體的生殖系統(tǒng),歐洲部分國家已通過法律禁止使用,可用毒性小的天然脂肪醇聚氧乙烯醚或失水山梨醇酯替代。此外,糖基表面活性劑(烷基葡糖苷(APG)?蔗糖酯(SE)及烷醇酰胺,因其優(yōu)異的應(yīng)用性能?低毒?生物降解性極佳而備受矚目。

四、兩性表面活性劑

兩性表面活性劑結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高,但對皮膚刺激性低,殺菌力強(qiáng),發(fā)泡力強(qiáng),生物降解性強(qiáng)?？椢锵礈旌缶哂腥彳浀氖指?。用作織物洗滌劑的種類為甜菜堿型?氨基酸型,它們對棉的去污力遠(yuǎn)高于LAS,與陰離子表面活性劑有很好的配伍性。其中N-烷基-β-氨基丙酸類是近年開發(fā)的?很溫和的?對眼睛無刺激作用及對各種纖維有很好洗滌效果的兩性表面活性劑。烷基胺內(nèi)酯型結(jié)構(gòu)的兩性表面活性劑結(jié)構(gòu)如下:此類兩性型柔軟劑對合成纖維的親合力強(qiáng),沒有泛黃和使染料變色或抑制熒光增白劑等弊病,能在廣泛的pH值介質(zhì)中使用。以環(huán)氧丁二酸鈉鹽與己胺反應(yīng),得到一個(gè)氨基上聯(lián)有多個(gè)羧基的新型兩性表面活性劑,可作為織物的柔軟劑。

五、新型表面活性劑

A、Gemini表面活性劑：此類表面活性劑是通過聯(lián)接基團(tuán),將兩個(gè)傳統(tǒng)表面活性劑的親水基團(tuán)相連而得,此類表面活性劑能有效降低水溶液的表面張力,很低的Krafft點(diǎn),更大的協(xié)同效應(yīng)以及良好的鈣皂分散性和潤濕?乳化等特點(diǎn)。單烷基二苯醚二磺酸可耐高濃度的強(qiáng)酸和強(qiáng)堿,在50%硫酸中不失活,在40%氫氧化鈉中不凝聚,并有良好的抗氧化?抗還原?耐硬水和低泡性。

另有研究報(bào)道,用Gemini陽離子型表面活性劑DC3-12,DC6-12與傳統(tǒng)的庚基三甲基溴化銨對比,用分散染料1,4-DDA上染尼龍6和滌綸,發(fā)現(xiàn)上染率均優(yōu)于庚基三甲基溴化銨。

B、含氟表面活性劑：是以氟碳鍵代替?zhèn)鹘y(tǒng)碳?xì)滏I的一類特殊表面活性劑,因有著高表面活性(水溶液的表面張力可低于20mN/m以下),并有低的cmc?高熱穩(wěn)定性和高化學(xué)穩(wěn)定性。主要用作纖維的防水?防油及織物整理過程。

C、含硅及其他表面活性劑：它是隨著有機(jī)硅新型材料發(fā)展起來的一種新型表面活性劑,具有優(yōu)良的降低表面張力的性能,以及優(yōu)良的潤濕?消泡和穩(wěn)泡性。聚硅氧烷化合物的疏水性非常突出,不長的硅氧烷鏈能使整個(gè)表面活性劑具有很強(qiáng)的表面活性。德國專利報(bào)道,用聚硅氧烷與烷基糖苷配比為0.5∶1.0～10∶1.0的乳液對印染后的滌(或滌/棉?滌/毛)織物進(jìn)行整理,在保持原來的柔軟度基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提高了耐洗牢度。至少含有一個(gè)羥苯基取代的聚二有機(jī)硅烷與等量苯酚混合可作紡織纖維的潤滑劑。硅表面活性劑Neodol23-3,silwetL 77與硅油等復(fù)配乳液可用于織物的防皺處理;一種新型的含銨基?環(huán)氧基的硅整理劑可賦于織物良好的手感,抑制泛黃以及提高織物的吸水性。

此外,以磷酸酯表面活性劑為代表的含磷表面活性劑在化纖工業(yè)中已作為高效抗靜電劑?潤濕劑和乳化劑。其中烷基磷酸酯是很有前途的一種,可在前處理過程中用作精煉劑?滲透劑(辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯滲透效果很好,且在250mg/L堿液中不分層),且去污力優(yōu)于牛油醇硫酸鈉?十二烷基苯磺酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚。

有機(jī)硼表面活性劑是一種半極性的化合物,是由具有鄰羥基的多元醇?低碳醇的硼酸三酯和某些脂肪酸所合成的。通常為非離子型,堿性介質(zhì)中重排為陰離子型。B-O鍵與高分子物質(zhì)有很好的相溶性,熱穩(wěn)性優(yōu)良,特別適于作抗靜電劑。作為一種新型表面活性劑,其用途還在進(jìn)一步研究中。

六、高分子表面活性劑

研究表明,高取代度羧甲基淀粉抗剪切力強(qiáng),受酶的影響小,可在一定條件下代替價(jià)格較高的海藻酸鈉用于印花糊料。陽離子淀粉改性棉纖維后,用活性染料無鹽軋染,得到較高的固色率和吸附量,其中活性艷紅K-2BP,X-3B和活性嫩黃M-7G吸附量比傳統(tǒng)方法分別提高3.79倍?1.4倍和2.3倍,固色率分別達(dá)到90.5%?77%和97.7%,且與其他改性方法相比,耐洗牢度?耐摩擦牢度均在4級以上,耐日曬牢度也在3級以上。

七、環(huán)境問題是工業(yè)發(fā)展的伴生問題,在全世界各主要紡織出口商紛紛推出了“綠色產(chǎn)品”和“環(huán)保產(chǎn)品”的今天,我們應(yīng)當(dāng)重視環(huán)保和生態(tài)指標(biāo),努力開發(fā)出具有環(huán)境相容性好?生態(tài)學(xué)優(yōu)良及性能優(yōu)良的綠色表面活性劑。此外,隨紡織?染整技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以及人們對于織物?環(huán)保的更高要求,今后還應(yīng)注意開發(fā)的產(chǎn)品有:

(1)新型纖維用表面活性劑：滌綸超細(xì)纖維?丙綸及Tecel纖維等新合纖形態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,織物所含油劑?漿料等成分復(fù)雜,需使用特殊的退漿劑?精煉劑及堿減量促進(jìn)劑等;纖密度小?表面積大?上染速度快,染色易不勻?不深,須加特殊高溫分散劑?勻染劑和增深劑等,染后還需整理,從而賦于一定的柔軟性及光滑性等性能。此類表面活性劑應(yīng)結(jié)合纖維種類配套開發(fā)。

(2)新型染整技術(shù)用表面活性劑：新型染整技術(shù)如噴墨印花?微膠囊等技術(shù)對所使用的表面活性助劑提出了新的要求。如噴墨印花前處理要求助劑具有很好的防滲性?潤濕性,并能顯著提高染料的上染率與固色率;微膠囊技術(shù)則要求開發(fā)新型?實(shí)用的微膠囊芯材與壁材。

(3)生物表面活性劑：是一類由生物體系新陳代謝產(chǎn)生的具有表面活性的兩親化合物,此類表面活性劑有優(yōu)異的織物處理性能與極好的環(huán)境相容性,市場潛在需求大。

(4)新型功能性整理用表面活性劑社會環(huán)境的變化使得人們對紡織材料和服裝提出更多的需求,如具備防護(hù)性能,甚至醫(yī)療保健功能。應(yīng)大力開發(fā)高檔柔軟劑及多功能柔軟劑(如經(jīng)改性的有機(jī)硅?有機(jī)氟類表面活性劑等)?抗皺劑及安全功能整理劑。

江蘇大堯化工材料有限公司