测试分析
印染助剂的环保法规
佚名
2019/9/13
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印染助剂的环保法规

必须严格遵守国内外生态纺织品的各种法规的技术标准,但是应当充分利用一些技术标准有限量指标,有些标准还没有标准的检测方法或难以检测。因此,印染助剂的生产和应用在执行环保标准时,应具体情况具体分析。

1.甲醛

甲醛作为反应剂,能提高印染助剂在织物上的耐久性,因此广泛用于各种纺织印染助剂如免烫树脂整理剂、固色剂、柔软剂、粘合剂、阻燃剂等。这些印染助剂的游离甲醛及释放甲醛造成织物上含有超量的甲醛。以免烫整理剂为例,由于生成的N—羟甲基酰胺为半缩醛结构,在水溶液中易分解,为使酰胺与甲醛保持平衡,甲醛用量往往超过理论量很多,造成最终制品含有大量游离甲醛。2D树脂(40%-45%质量分数)≤1%,二羟甲基环乙烯脲(DMEU)0.5%-1%,六羟树脂(HMM,质量分数>32%)高达9%-11%。由于N—羟甲基酰胺是半缩醛,在高温高湿状态下,容易水解释放出甲醛。

世界大部分国家对纺织品服装上的甲醛含量限制在20(或不可检测)75300mgkg,个别国家如美国规定各类服装限量为500mgkg。我们可以充分利用这一限量,选用低甲醛或超低甲醛树脂整理剂,不必选用无甲醛树脂整理剂。因为用无甲醛树脂如DMeDHE整理的织物,其折绉回弹性大不如2D树脂。因为与纤维素羟基反应的活化能高(92.84KJmol),要用高效率催化剂如Zn(N03)2Zn(BF4)2或高温焙烘,致使织物强力损伤和泛黄。BTCA的折绉回弹性趋近于2D树脂,但强力保留率低,催化剂次磷酸钠(NaH2P02)高且不稳定。此外,无甲醛免烫树脂价格都较高。

目前低甲醛免烫树脂大都是醚化2D树脂,通过甲醚化,乙醚化或多元醇醚化。醚化反应的机理为:醇在酸催化剂存在下与质子生成锌盐,形成一个较好离去基团水分子,成为正碳离子,再与2D树脂分子中的羟基反应,脱去质子而得到醚。反应速率很大程度上取决于正碳离子R+的生成速度,由于醇分子中烷基的供电子效应影响ROH的氧原子电子云密度,烷基供电子能力愈强,愈易形成正碳离子,它的稳定性也愈大。按照醚化反应机理,醇的醚化速度次序为:乙二醇>乙醇>甲醇。甲乙二醇作为醚化剂,不但反应速度高,得到的醚化2D树脂的游离甲醛可保持在较低水平,处于20-100mgkg的中下游地位。

有些厂生产的2D醚化树脂,存在不稳定性,游离甲醛量时高时低。这在很大程度上是因为没有控制好第一步醚化反应,环上45位羟基尚未完全醚化就已经羟甲基化而开始第二步醚化反应,造成相邻两个羟基(45)发生转位等一系列反应。必须通过定量分析,确定45位羟基基本消失后再进一步反应。交联不充分,即使用低甲醛或超低甲醛醚化2D树脂整理剂,被整理织物也可能产生很高的甲醛释放量。

分散剂NNOMFCNFSS等是萘磺酸系列的甲醛缩聚物,两者摩尔比为10.5-0.8(10.7-0.8的分散性最佳)。从它的分子结构来看,不是半缩醛形式,而且缩聚物是C-C键结合,键能为354.8kJmol,比N-CH20HC-N304.7kJnmi高。(C-O357.9UmolC-P228kJmol)很难水解而释放出甲醛,所以游离甲醛和释放甲醛都很低,不存在甲醛过量的安全问题。但近年屡屡在分散染料和还原染料中检出甲醛且超过标准。究其原因,是分散剂MF的原料甲基萘供不应求,以不足30%的洗油充当α--甲基萘,其杂质没有与甲醛缩合,造成甲醛过量。

2APEO

APEO以壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO)最多,占APEO80%以上。其次是辛基酚聚氧乙烯醚(OPEO),占APEO15%以上,十二烷基聚氧乙烯醚(DPEO)和二壬基酚聚氧乙烯醚(DNPEO)各占APEO1%左右。

APEO具有良好的润湿、渗透、乳化、分散、增溶和洗涤作用,广泛用于洗涤剂、个人护理的日用化工、纺织、造纸、石油、冶金、农药、制药、印刷、合成橡胶、合成树脂、塑料等工业。主要是用于洗涤剂,其次是用于纺织助剂。

纺织印染助剂中的前处理助剂如精练剂、润湿剂、渗透剂,要求有良好的润湿和渗透性,早期的这些助剂因耐碱性要求不高,几乎都含有APEO。例如BAST公司的Leaphen U就是由APEOAEOAS等复配而成。酶制品中也有一定量的APEO,因为需要提高酶制品在应用中对纤维的渗透性。出于同样的原因,染色和印花工艺配方中也经常使用APEO。印花浆料、粘合剂、涂层胶、软片、氨基硅油、防水剂等产品使用量很大。但是,在制造这些产品或是使产品成为乳液状态,都要使用APEO作为乳化剂。例如,乳液聚合印花粘合剂,就要加入APEOAEO作为乳化剂;氨基硅油制成乳液,需从氨基硅油的50%量加入各种不同EO类的APEO作为混合乳化剂。最终经干燥固定在织物上后,APEO也随之沾污在织物上。净洗剂和皂洗剂是印染厂用量很大的一类助剂。这类助剂中大量使用十二烷基苯磺酸钠(LAS)APEO复配而成。染色所用匀染剂有时也会含有APEO作为染料分散剂。

APEO是用量很大的一类非离子表面活性剂。它在世界各类表面活性剂的消费量中占7.5%左右。其中,非离子表面活性剂占表面活性剂总消费量的25.5%-26.5%,而AEOAPEO总量为非离子表面活性剂的63%左右。1987APEO在世界各地区消费量的分布是:西欧15t,美国25而到1995年,分布情况则改变为:西欧7.5t,美国25t,亚洲20t,中国4.5t,其他地区13t。西欧下降了一半,美国维持不变。2000年后,西欧继续下降,亚洲持续上升(特别是中国)。从中可以看出,对于APEO的生态环保观点,各地区持不同看法。

APEO为低毒性化学物,LD50=1600mgkg,生物降解率为4%-80%,特别是它的低EO的降解代谢物毒性更大,最终代谢物壬基份为环境激素。因此,欧洲于20世纪80年代的东北大西洋海洋环境保护公约(OSPAR)中提出优先控制的15种化学物质中已有APEO,以后欧洲陆续出台非正式协议限制使用APEO,有些企业推出Free APEO的助剂。欧盟200353EC法规规定从2005117日起对进入欧盟国家的纺织品和服装都需提供APEO检测的有效证明,并规定APEO允许限量不得超过0.1%(1000mgkg),实际上有些企业标准对APEO的限量要低得多。这是继2002515日欧盟2002371EC法规对APEO更严格的规定。2002371EC法规是欧盟Eco-Label的生态纺织品新标准,规定禁止包括APEO在内的7种表面活性剂以及由它们组成的制剂或配方的助剂废水排放。

对于APEO限用的对策,首先是选用代用品。可以代用的非离子型表面活性剂很多,如窄分布的脂肪醇聚氧乙烯醚(FEO)、烷基葡萄糖苷(APG)N—烷基葡萄糖酰胺(NAGA)、脂肪酸聚氧乙烯甲醚(FMEE),都是一些最新的非离子表面活性剂。APEO受禁,促进了这些表面活性剂的快速发展,正象禁用染料的代用品,十年来的发展突飞猛进。

其次是利用APEO允许限量,限用量比较宽,有些助剂容易达标。例如,精练剂用量为4-8gL,高温染剂为0.5-2.0gL,经过印染湿处理加工过程,最终产品中残留物所存无几,正如农药杀虫剂限量非常严格,但棉制品上迄今从未检出残留杀虫剂。但作为后整理剂乳液剂型产品,因为是印染加工最终一道工序,例如有机硅乳液、氟硅防水防油乳液等,特别是氨基硅油微乳液中乳化剂量达到有机硅的40%-50%,就难逃厄运。

值得注意的是,欧盟200353EC法规中规定有些特定的情况,例如涂料印花粘合剂等,可以作为例外对待。为什么这一品种可以作为例外?可能有三个原因。其一,作为乳液聚合所施加的乳化剂量少,一般为4%-6%;其二是APEO的检测方法是用萃取液将纺织品上的助剂萃取下来,再经过预处理,也就是必须与其它化学品分离,然后与APEO标准品一起进行HPLC分析(包括定性和定量)。因此,作为粘合剂,通过印花焙烘后很难萃取下来,进一步与粘合剂的聚合物分离难度更高。其三,德国的BASFDyatar等公司近年开发的不用APEO作为乳化剂得到的粘合剂在稳定性和摩擦牢度等方面存在的问题没有解决。十余年来的实践证明,发达国家的绿色壁垒以保护本国利益为宗旨,并随本国技术进步而将壁垒筑高。因此可以预见,APEO的设限还将更为严格。

从世界APEO消费量来看,西欧用量不断减少,而美国基本保持不变,这与他们所持观点不同有关。由于APEO最终排放到河道中去,美国环境保护署(EPA)与美国化学制造业协会选出30条典型河流取样分析,结果证明NPAPEO及其代谢物的浓度均低于最敏感水生物和有机物中毒浓度极限,结论是安全的。因此,欧洲与美国及其他国家可能是不同的,应当区别对待。

3.AOX

AOX是指可吸附的有机卤素化合物(Ahaorha—he Qrganic Halogen),即有机氯化物、溴化物、碘化物,不包括无机卤素化合物,也不包括氟化物。实际上,印染助剂中只含有氯化物和溴化物。所谓可吸附性,要从AOX的检测方法说起。20世纪70年代初,德国建立了AOX的分析方法,将样品酸化到pH2时加入活性炭振荡吸附有机卤化物,过滤后洗去无机卤化物所吸附有机卤化物的活性炭,在石英容器中通入氧气,于1000℃高温下裂解,有机卤化物进入微库仑滴定池中跟离子进行定量分析。不是所有的有机卤化物都能全部被吸附。被活性炭吸附的那一部分是浓溶性的,小分子量的有机卤素化合物即为AOX


              

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