棉織物低溫皂洗劑TF-2318的應(yīng)用

余云義，黃結(jié)娣，楊中新

（廣東傳化富聯(lián)精細(xì)化工有限公司，廣東佛山 528329）

目前，棉織物染色基本以活性染料染色為主，這主要是因?yàn)榻?jīng)過多年的發(fā)展，活性染料色譜齊全、顏色鮮艷、生產(chǎn)成本低，且染色工藝成熟，所以在棉織物染色中應(yīng)用廣泛。活性染料分子結(jié)構(gòu)中存在活性基團(tuán)，在染色過程中與纖維發(fā)生共價(jià)鍵結(jié)合，這也是其與其他染料最大的不同之處?；钚匀玖弦坏┥先纠w維，由于共價(jià)鍵的結(jié)合能（252～378 kJ/mol）較高，所以有很好的染色牢度?；钚匀玖系姆N類和結(jié)構(gòu)較多，包括均三嗪類、嘧啶類、乙烯砜類等，但在染色過程中，活性染料并不能與纖維素纖維完全反應(yīng)，織物上或多或少存在著未上染或未固著的染料以及水解染料［1-2］。這些未固著的染料必須從織物上皂洗去除，否則會(huì)嚴(yán)重影響織物的染色牢度，尤其是深濃色織物。因此，皂洗對(duì)織物色牢度的提高起著關(guān)鍵性的作用。

傳統(tǒng)皂洗工藝基本是在95 ℃以上進(jìn)行，而且要經(jīng)過多次皂洗、水洗才能達(dá)到客戶對(duì)織物色牢度的要求。這樣不僅耗費(fèi)很大，而且也加重了對(duì)環(huán)境的污染及水處理成本［3］。所以，制備一種在中低溫下就能提高織物色牢度的皂洗劑已經(jīng)成為染整行業(yè)的一大目標(biāo)。目前，生產(chǎn)中使用的大部分雙活性基活性染料染色溫度為60 ℃，因此，染料在纖維內(nèi)部的擴(kuò)散也是在60 ℃下完成的。當(dāng)吸附染料由纖維內(nèi)部向外擴(kuò)散時(shí)，對(duì)溫度的要求是大于等于60 ℃，如果皂洗溫度低于染色溫度，則纖維內(nèi)部的吸附染料不易擴(kuò)散出來，難以被洗除［4］。因此，在70～85 ℃下進(jìn)行低溫皂洗在理論上是可行的。

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外的研究結(jié)果表明，盡管低溫皂洗劑的研制取得了一定的成果，但許多品種有自身的局限性，適用范圍有限，而且有些產(chǎn)品生產(chǎn)成本較高，難以推廣應(yīng)用。要開發(fā)出一種環(huán)保、適用范圍廣且廉價(jià)的中低溫皂洗劑，需從幾個(gè)方面加以改進(jìn)和提高：（1）新型皂洗劑技術(shù)的應(yīng)用，比如新型生物酶皂洗工藝。與傳統(tǒng)皂洗工藝相比，生物酶皂洗工藝在很大程度上提高了皂洗效果，降低了能源消耗，減少了污水排放量，有利于環(huán)境保護(hù)和降低污水處理成本。（2）在結(jié)構(gòu)上引入酸性基團(tuán)，使產(chǎn)品具有免中和功能，可以省工時(shí)，提高生產(chǎn)效率，也可以減少化學(xué)品排放。（3）復(fù)配具有良好溶解性、相容性、高表面活性的高分子聚合物產(chǎn)生協(xié)同作用，從而有效地降低皂洗溫度，節(jié)約能耗。（4）部分表面活性劑對(duì)人體有較大的刺激性，而且不易生物降解，對(duì)環(huán)境影響較大，所以，低溫皂洗劑的研制必須注重產(chǎn)品的環(huán)保性，提高其生物降解性，最終實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。

本項(xiàng)目采用最新的生物酶技術(shù)，并綜合不同結(jié)構(gòu)類型的染料、改變酶的成分等方法，開發(fā)出一種外觀為無(wú)色或淡黃色透明液體的新型低溫皂洗劑TF-2318，重點(diǎn)研究TF-2318的皂洗效果。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

材料：半漂純棉針織布；活性紅3BS（C.I.活性紅195）、活性藍(lán)2GLN（C.I.活性藍(lán)194）、活性黃3RS（C.I.活性黃145）（湖北麗源科技股份有限公司），活性黑KN-B（C.I.活性黑5）、活性翠藍(lán)KN-G（C.I.活性藍(lán)211）、活性艷藍(lán)KN-R（C.I.活性藍(lán)19）（浙江閏土股份有限公司），常規(guī)皂洗劑TF-1307A、低溫皂洗劑TF-2318（廣東傳化富聯(lián)精細(xì)化工有限公司），元明粉、純堿、醋酸（市售）。

儀器：KG86 染色機(jī)（廣東中山永鳴機(jī)械廠），數(shù)顯式電熱恒溫干燥烘箱（上海滬越科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器廠），連續(xù)定型烘干機(jī)（Newave LAB Equipment Co.Ltd.），Color eye 3100分光測(cè)色儀（Gretagmacbeth公司），722-S 型分光光度計(jì)（上海棱光技術(shù)有限公司），摩擦牢度試驗(yàn)機(jī)（溫州大榮紡織儀器有限公司）。

1.2 染色工藝

配方：活性染料3%(omf)，元明粉60 g/L，純堿30 g/L，浴比1∶10。工藝流程如下：

1.3 皂洗工藝

常規(guī)皂洗配方：TF-1307A 1.0 g/L，95 ℃，10 min。工藝流程如下：

低溫皂洗配方：TF-2318 1.0～2.0 g/L，65～85 ℃，10～20 min。工藝流程如下：

1.4 測(cè)試

吸光度：收集皂洗殘液并稀釋到一定濃度，在分光光度計(jì)上測(cè)定最大吸收波長(zhǎng)處的吸光度。吸光度越大，皂洗液顏色越深，殘液染料濃度越大。

色差（ΔE）：采用分光測(cè)色儀測(cè)定，ΔE值越大，織物的顏色變化越大。

耐皂洗色牢度：按GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取窚y(cè)定，用評(píng)定沾色用灰色樣卡評(píng)級(jí)，以棉沾色為主。

水泡色牢度：將織物加入水?。ㄔ”?∶40）中，加熱到95 ℃以上，保溫5 min，期間攪拌3～4 次，取出織物，冷卻至室溫，測(cè)殘液吸光度，比較殘液的深淺［5］。

防沾性能：將待皂洗的布樣和貼襯織物分別放入皂洗液（浴比1∶15）中，采用常規(guī)皂洗工藝或者低溫皂洗工藝皂洗，取出皂洗試樣和襯布，用冷水洗一次，烘干，襯布按GB/T 3921—2008 用評(píng)定沾色用灰色樣卡評(píng)級(jí)。

2 結(jié)果與討論

2.1 TF-2318皂洗效果的影響因素

2.1.1 皂洗溫度和時(shí)間

純棉織物分別采用活性紅3BS、活性黃3RS、活性藍(lán)2GLN 組合染成3%的紅色，用活性黑KN-B 染成3%的黑色，活性翠藍(lán)KN-G、活性艷藍(lán)KN-R 組合染成3%的翠藍(lán)色。由表1 可知，TF-2318 的皂洗殘液色深受皂洗溫度的影響較大；在同一溫度下皂洗，皂洗時(shí)間越長(zhǎng)，殘液顏色越深，但增幅不大。為了充分去除浮色，皂洗溫度應(yīng)大于65 ℃，溫度太低浮色不能完全去除［3］。在85 ℃皂洗時(shí)，皂洗時(shí)間控制在15 min；在75 ℃皂洗時(shí)，皂洗時(shí)間可適當(dāng)延長(zhǎng)至20 min。

表1 不同溫度和時(shí)間皂洗后殘液的吸光度

由表2 可知，皂洗溫度升高，TF-2318 對(duì)織物的耐皂洗色牢度提升明顯，而且皂洗溫度越高，耐皂洗色牢度越好，皂洗時(shí)間越長(zhǎng)，耐皂洗色牢度越好。75、85 ℃皂洗15 min 以上，耐皂洗色牢度在3 級(jí)以上，達(dá)到普通皂洗劑TF-1307A 的皂洗效果。TF-2318 的水泡色牢度受皂洗溫度的影響較大，溫度升高，水泡色牢度明顯提升；在同一溫度下，皂洗時(shí)間越長(zhǎng)，水泡色牢度越好。85 ℃皂洗時(shí)，皂洗效果接近普通皂洗劑TF-1307A 的皂洗效果。經(jīng)TF-2318 在75、85 ℃皂洗后，織物的色變與普通皂洗劑TF-1307A 差別不大，65 ℃皂洗時(shí)色變最小。在同一溫度下皂洗，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，織物的色變有所增加，說明織物表面浮色的去除在一定程度上導(dǎo)致了織物色變［5］。TF-2318 對(duì)織物的防沾性能提升明顯，而且皂洗溫度越低，防沾性能反而越好，皂洗時(shí)間對(duì)織物的防沾性能影響不明顯?？赡苁且?yàn)樵硐礈囟容^低時(shí)，脫落在皂洗液中的染料少，染料返沾也少［3］。65、75、85 ℃皂洗時(shí)，防沾性能達(dá)4 級(jí)以上，接近或超過普通皂洗劑TF-1307A的皂洗效果。

綜上所述，再結(jié)合成本因素，為了達(dá)到理想的皂洗效果，皂洗溫度建議不低于75 ℃。85 ℃皂洗時(shí)，皂洗時(shí)間為15 min；75 ℃皂洗時(shí)，建議皂洗時(shí)間可酌情延長(zhǎng)至20 min。

表2 不同溫度和時(shí)間皂洗棉織物的色牢度、色變和防沾性能

2.1.2 TF-2318用量

由表3 可知，隨著TF-2318 用量的增加，殘液的吸光度增大；當(dāng)TF-2318 用量大于1.5 g/L 時(shí)，殘液的吸光度增加不多，且與普通皂洗劑TF-1307A 的皂洗效果接近。與市場(chǎng)上某些還原類低溫皂洗劑不同，這類皂洗劑的皂洗殘液很清澈，但并不能真正有效地提高織物的耐皂洗色牢度。綜合成本考慮，建議TF-2318用量選擇1.5 g/L。

表3 不同TF-2318用量皂洗后殘液的吸光度

由表4 可知，TF-2318 能有效地去除織物表面的浮色，對(duì)織物的耐皂洗色牢度提升明顯。當(dāng)TF-2318用量為1.5 g/L，皂洗溫度為75、85 ℃時(shí)，耐皂洗色牢度為3 級(jí)以上，達(dá)到普通皂洗劑TF-1307A 的皂洗效果。隨著TF-2318 用量的增加，織物的水泡色牢度逐漸提高。在75 ℃、TF-2318 用量為2.0 g/L 以及85 ℃、TF-2318 用量為1.5 g/L 時(shí)，皂洗效果接近普通皂洗劑TF-1307A 的皂洗效果。經(jīng)TF-2318 皂洗后織物的色變與普通皂洗劑TF-1307A 相差不大，用量增加后，織物色變有所增大，但變化幅度不大。TF-2318 能有效地去除織物表面的浮色，對(duì)織物的防沾性能提升明顯。當(dāng)用量為1.5 g/L，75、85 ℃皂洗時(shí)，防沾性能達(dá)4 級(jí)以上，皂洗效果達(dá)到普通皂洗劑TF-1307A 的皂洗效果。

表4 不同TF-2318用量皂洗后棉織物的色牢度、色變和防沾性能

綜上所述，用于棉織物染色后皂洗時(shí)，建議TF-2318用量選擇1.5 g/L。

2.1.3 pH

不同pH 皂洗后殘液的吸光度見表5。

表5 不同pH 皂洗后殘液的吸光度

由表5 可知，皂洗液pH 對(duì)皂洗殘液吸光度的影響很大。pH=6～9 時(shí)，TF-2318 在75、85 ℃皂洗15 min后，殘液吸光度相差不大；但pH 在9 以上時(shí)，pH 越高，殘液吸光度越大，顏色越深。

由表6 可以看出，皂洗液pH 對(duì)織物的耐皂洗色牢度影響明顯，pH=6～9 時(shí)，耐皂洗色牢度相差不大，但pH 在9 以上時(shí)，pH 越高，耐皂洗色牢度越差。皂洗液pH 對(duì)織物的水泡色牢度有影響，但不明顯，pH 越高，水泡色牢度略提高，可能是因?yàn)椴糠峙c織物結(jié)合不牢固的活性染料在強(qiáng)堿性條件下會(huì)發(fā)生脫落而被皂洗去除，剩下結(jié)合牢固的活性染料不容易掉色，呈現(xiàn)略好的水泡色牢度［5］。皂洗液pH 對(duì)織物的色變影響很明顯，pH=6～9 時(shí)，織物的色變不大，與普通皂洗劑TF-1307A 皂洗的色變差不多；pH 在9 以上時(shí)，pH越高，色變?cè)酱?，說明堿性太強(qiáng)不利于染色織物的皂洗。皂洗液pH 對(duì)織物的防沾性能影響也很明顯，pH=6～9 時(shí)，防沾性能相近；pH 在9 以上時(shí)，pH 越高，防沾性能越差，這是因?yàn)榛钚匀玖先旧椢镌趶?qiáng)堿性條件下皂洗時(shí)，皂洗劑除了洗下織物上的浮色外，已和織物共價(jià)鍵結(jié)合的活性染料也可能發(fā)生脫落，會(huì)有大量新水解染料存在于織物表面，并形成新的浮色，新的浮色又會(huì)造成沾色，這樣就會(huì)嚴(yán)重影響染色織物的皂洗效果［1，5］。

表6 不同pH 皂洗后棉織物的色牢度、色變和防沾性能

綜上所述，TF-2318 用于棉織物染色后皂洗時(shí)，即使產(chǎn)品自身結(jié)構(gòu)有酸性基團(tuán)，有免中和功能，但為了最大限度地發(fā)揮皂洗效果，建議皂洗前測(cè)試皂洗液pH，必要時(shí)添加少量醋酸以確保pH 在6～8。

2.2 不同皂洗工藝的能耗比較

以加工1 t 織物統(tǒng)計(jì)能耗和水耗，由表7 可以看出，與常規(guī)95 ℃皂洗工藝相比，TF-2318 低溫皂洗工藝節(jié)電10%～14%，節(jié)約蒸汽20%～36%，節(jié)約時(shí)間5～10 min。由此可見，TF-2318 低溫皂洗工藝可省時(shí)、節(jié)能，提高生產(chǎn)效率。

表7 不同皂洗工藝的能耗比較

3 結(jié)論

（1）新型低溫皂洗劑TF-2318 用量為1.5 g/L，在75 ℃、20 min 或85 ℃、15 min 下皂洗后，織物的耐皂洗色牢度可達(dá)普通皂洗劑TF-1307A（1.0 g/L，95 ℃，10 min）的皂洗效果，水泡色牢度略差，但很接近普通皂洗工藝的效果，色變小，防沾性能優(yōu)異。

（2）TF-2318 用量、皂洗溫度、皂洗時(shí)間和皂洗液pH 對(duì)TF-2318 的皂洗效果影響很大，特別是pH。皂洗前要測(cè)試皂洗液pH，必要時(shí)添加少量醋酸以確保皂洗液pH 在6～8。

（3）TF-2318 低溫皂洗工藝可省時(shí)、節(jié)能，提高生產(chǎn)效率。