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活性染料皂洗工藝原理---活性防沾皂洗劑JYA100D應(yīng)用案例

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導(dǎo)讀簡單闡述活性染料染色后皂洗機(jī)理，分析浮色、堿劑、電解質(zhì)去除過程，分析影響皂洗效果的工藝條件。

活性染料是目前纖維素纖維及其混紡織物染色的主要染料品種，活性染料結(jié)構(gòu)中含有活性基團(tuán)，在堿性條件下能與纖維素纖維上的羥基反應(yīng)，通過親核加成或親核取代反應(yīng)形成共價鍵結(jié)合而上染。

固色反應(yīng)中纖維素結(jié)構(gòu)中的羥基電離成為親核試劑，染色介質(zhì)水的電離，形成另一個親核試劑氫氧根離子，與活性染料反應(yīng)形成水解染料。

水解染料和未固著染料是影響染色牢度的主要因素，必須通過皂洗去除。

染色后皂洗的目的就是為了去除紡織品上未固著的染料、水解染料、電解質(zhì)、堿等，提高染色產(chǎn)品的色牢度、鮮艷度、手感和其它服用性能。

1· 皂洗機(jī)理

皂洗機(jī)理，皂洗劑吸附到纖維表面，并滲透至纖維縫隙中；通過降低表面張力，降低未固著染料和水解染料與纖維的結(jié)合力，經(jīng)機(jī)械作用脫離纖維；通過皂洗劑對染料的潤濕、乳化、分散、增溶和絡(luò)合作用，形成穩(wěn)定體系，阻止染料沾染纖維。

水洗時存在 3 種洗除染料的過程：

1）纖維表面或纖維間毛細(xì)網(wǎng)絡(luò)染液中的染料，水洗時被水稀釋交換而去除；

2）纖維孔道中的染料先從纖維孔道染液中擴(kuò)散到纖維表面，經(jīng)解吸再被水洗稀釋交換去除；

3）纖維表面一些難溶的染料聚集體主要通過機(jī)械力脫離纖維，分散到洗液中。皂洗劑對未固著染料和水解染料的乳化、螯合、分散作用直接影響到洗滌效果。

水解染料對纖維具有一定的直接性，它不僅存在于纖維表面，更多的是在纖維內(nèi)部孔道中，洗滌時除纖維表面通過水的稀釋交換，多是通過解吸、擴(kuò)散，從纖維內(nèi)孔道壁上解吸，擴(kuò)散到纖維表面，然后再通過水的稀釋交換、皂洗劑的螯合分散去除。

電解質(zhì)對纖維基本沒有直接性，主要通過水洗液的稀釋交換作用去除。熱水洗可以溶脹纖維素纖維，使孔道中的電解質(zhì)快速向纖維表面擴(kuò)散，經(jīng)稀釋交換有效去除電解質(zhì)。

堿劑中氫氧根負(fù)離子對纖維素纖維有一定的直接性，在孔道中擴(kuò)散相對比較慢，一旦到達(dá)纖維表面，與水浴中酸中和而去除。大量流動水沖洗可快速去除；酸的滲透性好，將有助于快速中和纖維表面及孔道內(nèi)殘留的堿。

傳統(tǒng)的皂洗過程是通過酸中和染色后殘留的堿，95 ℃高溫皂洗去除未固著染料和水解染料，水洗去除電解質(zhì)，洗滌用水量大，洗滌時間長，能耗大。為提高效率，實(shí)現(xiàn)低溫皂洗，研究者們開發(fā)了表面活性劑類、螯合類、螯合分散類和復(fù)配類等多種皂洗劑，可有效去除電解質(zhì)、堿和浮色。

2· 皂洗劑種類

表面活性劑是皂洗劑配方中的核心部分，具有潤濕、分散、乳化和增溶等作用。常用的陰離子表面活性劑有磺酸鹽類、硫酸酯鹽、羧酸鹽和磷酸鹽等，非離子表面活性劑有聚乙二醇基、聚氧乙烯型、脂肪酸多元醇酯和聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯等。

近年來國內(nèi)外研發(fā)的皂洗劑有皂洗酶、低溫皂洗劑、天然高分子改性皂洗劑、酸性皂洗劑系列。例如使用活性防沾皂洗劑JYA100D效果就非常好。

2.1 皂洗酶

皂洗酶可破壞染料的發(fā)色團(tuán)，從而達(dá)到使染料脫色的目的，浮色去除更加充分。

荷蘭拓納公司的皂洗系統(tǒng)BERRP包含BaylaseRP（酶組分）和Baylase AssistRP（體系特殊過程調(diào)節(jié)劑），應(yīng)用于大豆纖維的活性染料染色后酶洗，室溫處理，達(dá)到常規(guī)皂洗的色牢度，浮色去除率視染料結(jié)構(gòu)不同有所不同。

EurolanRP皂洗酶在85 ～ 90 ℃條件下，能夠催化分解未固著染料和水解染料，分解產(chǎn)物的溶解度高，能使織物上的浮色更易充分去除，在確保色澤、色牢度的前提下，減少水洗次數(shù)、節(jié)約加工時間、降低水洗溫度。

將皂洗酶應(yīng)用于活性深藍(lán)B-ZGLN、活性藍(lán)K-3RL和活性艷蘭KN-R染色后水洗，75 ℃酶洗處理后染色織物皂洗沾色牢度和摩擦牢度均優(yōu)于傳統(tǒng)皂洗后處理，且織物表面色深略高于傳統(tǒng)工藝，色光與傳統(tǒng)工藝處理相比變化很小，色澤鮮艷度相同。

雖然生物酶皂洗可以在較低的溫度下有效去除織物上的浮色，但酶的專一性導(dǎo)致其不能適用于所有染料染色后的皂洗。

2.2 低溫皂洗劑

低溫皂洗劑是通過復(fù)配增效技術(shù)制得的高分子表面活性劑復(fù)配產(chǎn)品，在低溫下具有良好的潤濕滲透、乳化分散、防止染料再沾污性能。

磺酸型Gemini表面活性劑可降低皂洗溫度；聚乙烯吡絡(luò)烷酮（PVP）類是性能良好的防沾污劑；低粘度的聚丙烯酸酯鹽可作分散螯合劑，替代多膦酸鹽或膦酸酯。

復(fù)配產(chǎn)品可以與水解染料相互作用，形成絡(luò)合物，防止水解染料再吸附或沉積在纖維表面，降低了染料對纖維的直接性，易于洗除，因此提高了染色產(chǎn)品的色牢度。

目前，低溫皂洗劑的皂洗工藝溫度在60 ℃左右。

低溫皂洗劑JY-1103D是丙烯酸-乙烯吡絡(luò)烷酮-馬來酸酐三元共聚產(chǎn)物，產(chǎn)品具有膠體特性。在60 ～ 70℃條件下，聚乙烯吡絡(luò)烷酮結(jié)構(gòu)中的內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)使其與染料分子中的羥基、氨基和羧基有很強(qiáng)的結(jié)合力，與染料形成絡(luò)合物，防止染料反沾到織物上。

低溫低泡防沾色皂洗劑K-5，主要成分是特殊高分子聚合物的復(fù)配物，易溶于水，屬陰/非離子型表面活性劑。K-5能夠?qū)崿F(xiàn)60 ℃低溫皂洗，與常規(guī)90 ～ 95 ℃皂洗工藝相比，可節(jié)省蒸汽，減少 1 ～ 2 次熱水洗，節(jié)水省時，生產(chǎn)效率大幅提高。用于活性染料印花后的皂洗，能有效去除浮色及未反應(yīng)的水解染料，提高各項(xiàng)染色牢度，防止白底沾色，對色光影響微小。

2.3 天然高分子改性皂洗劑

溫和等應(yīng)用多種特殊的高活性聚合物復(fù)合而成的高效節(jié)能皂洗劑在針織染整產(chǎn)品中，發(fā)現(xiàn)其對染色殘液中水解染料具有分解、消色和乳化分散作用，不但可提升染色織物的皂洗牢度，還可直接減少印染污水的處理費(fèi)用。以天然鈣基膨潤土為原料，通過活化、陽離子改性制得一種生態(tài)型皂洗劑。在70 ℃處理，使染色織物具有優(yōu)良的色牢度，且皂洗殘液的CODCr值大幅降低。防沾劑DolecolCLY1973是對天然有機(jī)礦物質(zhì)改性的高分子表面活性劑，在70 ～ 90 ℃條件下可吸附染料形成穩(wěn)定體系，防止印花產(chǎn)品的白底沾色。

2.4 酸性皂洗劑

由高聚物復(fù)配的酸性皂洗劑，有極強(qiáng)的分散性和螯合力，對水解活性染料和未固著的活性染料有極強(qiáng)的親和力，能減少生產(chǎn)工序，明顯地降低用水量，同時可顯著提高織物的染色牢度，但其處理溫度為95 ℃

3· 皂洗工藝對皂洗效果的影響

皂洗溫度是影響皂洗效果的主要因素。

溫度高，纖維溶脹充分，染料的擴(kuò)散系數(shù)高，親和力低，有利于染料的解吸，并從溶脹的孔道中向纖維表面擴(kuò)散，高溫水洗液對染料、鹽的溶解性高，因此傳統(tǒng)皂洗溫度在95 ℃。

然而高溫使活性染料的斷鍵穩(wěn)定性下降，水解加劇，特別是在有殘留堿的情況下，高溫還會使表面活性劑乳化、分散能力下降，與水解染料形成的膠束穩(wěn)定性下降。

60 ℃及以下的低溫皂洗則可減少水解染料的產(chǎn)生，使水解染料與高分子表面活性劑形成穩(wěn)定的膠束，有利于染料浮色的洗脫，達(dá)到預(yù)期的色牢度和表面色度。皂洗酶的溫度則根據(jù)酶活性的**溫度而定。

機(jī)械作用是影響皂洗效果的另一重要因素。

機(jī)械作用促進(jìn)織物內(nèi)外溶液的交換，減少邊界層厚度，加速染料由內(nèi)向外擴(kuò)散。

如溢流染色機(jī)內(nèi)織物的運(yùn)轉(zhuǎn)速度高，織物與染液的相對運(yùn)動加劇，借助皂洗劑的作用，染料浮色與纖維的結(jié)合力減弱，浮色容易被洗脫。

浴比：浴比越大，越有利于稀釋溶解纖維表面染料，但耗水量增加。小浴比皂洗則遵循少量多次的原則，浴數(shù)較多，而耗水較少，是與小浴比染色配套的節(jié)能減排措施。

酸中和：染色后，殘留的堿使織物帶堿性，堿存在會導(dǎo)致染料的水解，因此皂洗前應(yīng)先用大量水沖洗或酸中和。有機(jī)復(fù)合酸具有良好的滲透性，不僅可中和纖維表面堿，還可滲透到纖維芯部中和殘堿，去堿效率更高。