低温皂洗剂JY-1103D
钟少锋1,傅越江2,王黎明2,吴仁妹2,黄小军3
摘 要:以丙烯酸-乙烯基吡咯烷酮-马来酸酐三元共聚物为主要原料,制备了低温无泡皂洗剂JY-1103D。将其应用于棉针织布活性染料染色中,分析了JY-1103D用量、皂洗温度、pH值、水硬度对皂洗效果的影响,并与其它皂洗剂的皂洗效果进行了比较。结果表明,在JY-1103D用量0. 8 g/L,时间20 min,温度60~70℃的条件下,皂洗效果优良。
关键词:皂洗;低温;皂洗剂;共聚物
Low temperature soaping agent JY-1103D
ZHONG Shao-feng1, FU Yue-jiang2, WANG Li-ming2, WU Ren-mei2, HUANG Xiao-jun3
Abstract:The low temperature soaping agentJY-1103D has been launchedw ith acrylic acid-vinylpyrrolidone-maleic anhydride copolymer as raw materials, and it is applied to soaping after reactive dyeing of cotton knitted fabrics. Effects of the dosage of JY1103D, soaping temperature, pH value, and hardness of water are analyzed, and soaping results are compared w ith those of commercialsoaping agents. The optmi ized soaping process is carried out at60~70℃for20m inutes w ith0.8g/L JY-1103D.
Key words:soaping; low temperature; soaping agent; copolym er
0 前言
纯棉织物经活性染料染色后,需要选择适当的皂洗剂进行皂洗,以提高产品质量并降低能耗[1-3]。目前市售的大多为含磷碱性皂洗剂,皂洗时,浴中布面pH值为9~10,温度高达98~100℃。该条件容易使活性染料发生断键,且洗液泡沫多,消耗大量的水,废液中还可能含有APEO或磷酸酯类表面活性剂,不利于环保[4-6]。开发不含APEO、不含磷和生物降解性良好的低温无泡皂洗剂是当前该领域的研发方向。近年来,国内外新产品中有采用高分子复配技术或生物酶技术开发的新型皂洗剂[7-10],皂洗效果虽好,但由于皂洗温度高、起泡,所以在节能减排方面不理想。
马来酸和丙烯酸有机高分子共聚物具有良好的胶体特性,能与染料形成络合物,防止洗下的染料反沾布面[4-7]。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分子中的内酰胺结构使其与染料分子中的有机官能团(如羟基、氨基、羧基)有很强的结合能力,因此能有效地去除浮色,提高皂洗效果[9-12]。基于该类高聚物的优良特性,本试验制备出新型低温无泡皂洗剂JY-1103D,其主要组分为丙烯酸-乙烯基吡咯烷酮-马来酸酐三元共聚物,在使用过程中不会产生泡沫,螯合分散能力强,使皂洗后的清洗更加容易;不含APEO,减少环境污染;在60~70℃有极佳的皂洗效果,大大节约能耗和时间,提高生产效率,降低企业的综合成本。
1 试验部分
1.1 试剂及仪器
试剂 乙烯基吡咯烷酮(AR,上海试剂总厂);丙烯酸(AR,华东医药有限公司);马来酸酐(CP,上海试剂总厂);过硫酸铵(AR,华东医药总公司);亚硫酸氢钠(AR,上海试剂总厂);氢氧化钠(AR,上海试剂总厂);活性红3BS,活性黄3RS(广州市荣庆化学制品有限公司)
仪器 HX-T型电子天平(慈溪天东仪器厂),RJ9412型常温染样机(上海双翼实业有限公司), Y(B)571型色牢度摩擦仪(温州大荣纺织标准仪器厂),DHG-9243B5-Ⅲ型烘箱(上海新苗医疗器械制造有限公司),Vector22型衰减全反射红外光谱仪(德国Bruker公司)
1. 2 JY-1103D的合成
马来酸酐、丙烯酸和适量的水经碱中和后,加入过硫酸铵-亚硫酸氢钠(氧化还原型引发剂),滴加乙烯基吡咯烷酮和胶体保护剂P,逐步升温至95℃共聚反应5 h,得无色或浅黄色透明水溶性高聚物,即为低温皂洗剂JY-1103D。合成反应式如下:
1.3 染色方法
染色处方
活性红3BS/% (owf) 4
活性黄3RS/% (owf) 3
氯化钠/(g/L) 60
纯碱/(g/L) 14
浴比 1∶50
1.4 测试方法
耐皂洗色牢度 按照GB/T 3921. 3—1997《纺织品色牢度试验耐洗色牢度:试验3》测定;
耐摩擦色牢度 按照GB/T 3920—1997《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测定。
2 结果与讨论
2.1 红外光谱分析
对合成的丙烯酸-乙烯基吡咯烷酮-马来酸酐三元共聚物Poly(AA-MA-VP)进行红外光谱分析,如图1。
从红外光谱图可知, 1 700 cm-1处的吸收峰是酸酐C=O键的对称和反对称伸缩振动吸收峰,这是马来酸酐的显著特征之一; 1 700 cm-1处同时也为羧基中的羰基伸缩振动峰, 3 400 cm-1处为羧基的羟基伸缩振动峰,1 130 cm-1为C—O的伸缩振动峰,此为丙烯酸的特征谱带;此外,在1 285 cm-1、1 420 cm-1和1 670 cm-1处出现的吸收峰,分别归属于乙烯基吡咯烷酮单元中C—N键的伸缩振动、吡咯环的C—H键变形振动和C =O的伸缩振动吸收峰。据此,推断该高分子化合物为AA-MA-VP的三元共聚物。
2. 2 JY-1103D的皂洗温度
皂洗剂在使用过程中受温度的影响很大,为测试皂洗温度对洗涤效果的影响,取JY-1103D用量1 g/L,皂洗时间20 min,浴比1∶15,其不同温度下的皂洗效果见表1。
由表1可知,低温皂洗剂JY-1103D在70℃皂洗就能达到98℃常规皂洗的效果,甚至可以根据客户对色牢度的要求选择60℃。皂洗剂JY-1103D吸附、分散浮色染料的能力强,因而其皂洗温度低。因此, JY-1103D的使用温度较常规皂洗剂可降低20~40℃,从而减少蒸汽用量,降低皂洗工艺成本。
2. 3 JY-1103D的皂洗pH值
取JY-1103D用量1 g/L,皂洗温度70℃,时间20 min,浴比1∶15,取不同pH值下的皂洗效果见表2。
由表2可知,皂洗效果受工作液pH值影响较大,pH值为7~9时有较好的皂洗效果,较常规皂洗剂(pH值为9~10)有明显的改善[4-6]。常规皂洗液碱性过高,会使织物上的活性染料发生断键而脱落[5, 6]。实际生产中, JY-1103D工作液的pH值一般控制在7~8,因而使用该皂洗剂无需调节pH值。
2. 4 JY-1103D的皂洗用量
皂洗工艺条件同上,不同JY-1103D用量下的皂洗效果见表3。
由表3可知,皂洗剂JY-1103D用量增加,对大红色织物的皂洗效果逐步增强。用量为0. 8 g/L时,皂洗效果达到最佳,实现对浮色染料分子的最佳吸附、分散作用,该用量大大低于目前1 ~3 g/L皂洗剂用量[5],故再提高用量对皂洗效果提升不大。因此,对深色织物推荐用量为0. 8~1 g/L。
2. 5 JY-1103D在不同水质条件下的皂洗效果
取JY-1103D用量为1 g/L,皂洗温度70℃,时间20 min,浴比1∶15,不同硬度水中的皂洗效果见表4。
从表4可知,水硬度对JY-1103D的皂洗效果影响较大,水硬度高于150 mg/kg对皂洗效果有不良影响。水中的Ca2+、Mg2+使浮色染料的水溶性基团形成沉淀,严重影响浮色染料的去除[11]。因此,在皂洗时应注意水质的变化。一般染厂自来水硬度在100 ~150 mg/kg,对皂洗效果影响不大。
2. 6 JY-1103D与其它产品比较
在pH值7~8,水硬度为100~150 mg/kg,皂洗剂用量1 g/L,皂洗温度70℃,时间20 min条件下,将JY-1103D与国内外同类产品进行比较,结果见表5。
由表5可知,在一般染厂条件下, JY-1103D与国内外同类产品相比具有良好的皂洗牢度和干湿摩擦牢度,尤其对色光影响小,具有很高的性价比。
3 生产实践
在某公司染色车间对全棉针织物进行JY-1103D皂洗试验。
浅中色产品水洗工艺 染色→冷水洗5 min→酸中和→皂洗60℃→冷水洗→柔软处理→出缸深色产品水洗工艺 染色→冷水洗→热水洗→酸中和→皂洗(65~75℃)→热水洗→冷水洗→固色、柔软处理→出缸
实际生产表明,各种颜色和深度的织物皂洗后,色牢度均能达到要求。JY-1103D能使传统的皂洗温度降低20~40℃,减少蒸汽用量3~4 t/t布,可缩短加工时间近60 min,节省能耗并提高工作效率。综合计算,每吨布可降低生产成本近千元,具有显著的经济效益。
4 结论
(1)低温皂洗剂JY-11103D建议应用工艺为:皂洗剂用量0. 8 g/L,皂洗温度60~70℃,时间20 min。
(2)低温皂洗剂JY-1103D能够使传统的皂洗温度降低20~40℃,产品的色光、色牢度等指标与常规皂洗剂效果一致,可取代目前广泛使用的常规高温皂洗剂。
(3)高温皂洗棉/氨纶、人造棉、大豆蛋白纤维等织物时,容易产生折皱,降低皂洗温度能够提高产品质量,省去在皂洗浴中添加抗皱剂。使用JY-1103D可降低蒸汽用量3~4 t/t布,省时近60 min,大大节约能源,进一步降低了成本,并提高生产效率。
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