染整常用助剂

第三章染整常用助剂纺织品染整加工主要是通过化学方法并运用各种机械设备，对纺织品进行处理的过程。在这些过程中，水和各种助剂是必不可少的，它们对染整产品质量和生产工艺起着非常重要的作用。本章将对染整用水以及染整过程中常用的助剂作介绍。第一节染整用水染整加工中用水量很大，从退浆、煮练、漂白到染色、印花、后整理以及锅炉供汽都要耗用大量的水，用水量位居全国各行业中的第二位。粗略估计，平均每生产1000m印染布约耗水20t左右，其中煮练用水占一半以上。水质的好坏直接影响到产品质量、锅炉使用效率和染化料、助剂的消耗，所以印染厂一般都建在水源丰富的地区。一、水源根据水的来源不同，天然水一般分为地面水（河水、湖水）和地下水（泉水、井水）。地面水是指流入江河、湖泊中储存起来的雨水。雨水流过地面时带走了一些有机物质和无机物质，当流动减弱后，悬浮杂质发生部分沉淀，但可溶性有机成分和无机成分仍然残留其中，其杂质含量随气候、雨量和地质环境的不同而差异较大。地面水水质的处理相对较容易，对印染加工无大妨碍。地下水有浅地下水和深地下水之分。浅地下水主要指深度小于15m的泉水和井水，它们是由雨水从地面往下在土壤或岩石中流过较短的距离形成的。由于土壤具有过滤作用，浅地下水中含悬浮性杂质极少，水质澄清，但矿物质含量多、硬度大，在印染加工过程中须软化后再使用。深地下水多指井水。由于雨水渗过土壤和岩石的路程很长，经过过滤作用后，一般不含有机物，但却溶解了很多的矿物质。天然水来源的不同含有的悬浮物和水溶性杂质也不同。悬浮物如泥沙、尘埃、微生物和少量的有机物等，这些悬浮物可以通过静置、澄清或过滤等方法去除，去除比较简单，但水溶性杂质种类较多，最多的是钙、镁的硫酸盐以及氯化物等，有时还有铁、锰、锌等离子，对纺织品的印染加工及锅炉的使用有很大的影响，必须经过软化后才能使用。自来水由地面水与地下水经处理而成的，是经过加工后的天然水，质量较好，但成本高。二、水质硬度水的硬度是指水中某些易于形成沉淀的金属离子，它们都是二价或二价以上的离子（如Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+等），见表3-1。在天然水中，形成硬度的物质主要是钙、镁离子，所以通常认为硬度就是指这两种离子的量。其中，钙盐部分包括：重碳酸钙、碳酸钙、硫酸钙、氯化钙；镁盐部分包括：重碳酸镁、碳酸镁、硫酸镁、氯化镁。钙盐部分称为钙硬度，镁盐部分称为镁硬度，总硬度等于二者之和。水的硬度有暂时硬度和永久硬度之分。经过加热煮沸后，水中的杂质（主要是钙、镁的酸式碳酸盐）能够沉淀出来，这种水称为暂时硬水，其硬度称为暂时硬度。而必须经过化学处理才能除去所含杂质（主要是钙、镁的硫酸盐、氯化物等）的水称为永久硬水，其硬度称为永久硬度。硬度一般用1L水中钙、镁离子换算成CaCO3的含量来表示（镁盐换算成碳酸镁）。因为1/2CaCO3的摩尔质量为50g，所以1mmol/L相当于50mg/L（CaCO3）。表3-1硬水和软水区分表水质以CaCO3含量计/（mg/L）极软水＜15软水15～50略硬水50～100硬水100～200极硬水＞200三、染整加工对水质的要求印染厂对水质的要求较高，除了要求无色、无臭、透明、pH＝6.5～7.4之外，还要求铁、锰盐的含量不超过0.1mg/L，见表3-2。至于水的硬度，应视具体要求而定。例如，水洗用水要求硬度中等，但在配制练漂液或染液时，宜采用软水；锅炉用水要用极软水。表3-2染整用水水质要求项目要求/（mg/L）总硬度0～60铁＜0.1锰＜0.02碱度35～64溶解的固体物质65～150四、水质对染整加工方面的影响硬水用于染整加工或锅炉中，都会造成不良的后果。主要表现在以下几个方面：1．对皂煮的影响硬水遇到肥皂时，水中的钙、镁离子会生成不溶性钙皂、镁皂而沉积在织物上，造成斑渍，沾污织物，影响手感和光泽，同时增加了肥皂或染化物的耗用量，1m3水硬度每增加1度，要多消耗165g肥皂。2．对漂白的影响若水中含有较多的铁、锰等离子，漂白时它们会起催化作用，不但影响织物的白度使织物表面泛黄，严重的甚至产生锈斑，还能诱发纤维的脆损。3．对染色的影响染色时采用硬水，易使某些染料和助剂沉淀，造成色泽鲜艳度和牢度下降并导致染色不匀，同时也浪费染化料。含钙镁离子的水，由于能与某些染化料形成沉淀，致使过滤性染色加工过程不能顺利进行（如筒子纱染色、经轴染色）。4．对漂洗的影响漂洗时，色度和纯净度差的水易使漂洗后的织物发黄，白色品种不白或白度不持久，有色品种色光不纯正、不鲜艳、色牢度降低。5．对锅炉用水的影响锅炉中若使用硬水，能在锅炉体内壁及炉管的内表面形成水垢，降低热传导率，浪费燃料，严重时还会由于导热不匀酿成锅炉爆炸。五、水质软化自来水虽是经过某些处理的天然水，但仍然有一定的硬度，在具体使用时还需要进行软化处理，以降低水中钙、镁等离子的含量。目前，水的软化方法大致有以下几种：1．化学软化法化学软化法又称软水剂法，是在水中加入石灰、纯碱、磷酸三钠或六偏磷酸钠、乙二胺四乙酸钠等化学药品（软水剂），与水中的钙、镁离子作用或生成不溶性沉淀，从水中去除或形成稳定的可溶性络合物而达到软化水的目的。（1）沉淀法。沉淀法通常使用石灰和纯碱，使水中的钙离子形成CaCO3沉淀。423324CaSONaCOCaCONaSO镁离子形成Mg(OH)2沉淀从水中去除，从而降低水的硬度，这种方法又称为石灰-纯碱法。该方法可以消除永久硬度，但需大量沉淀池。硬水中只加纯碱，经煮沸后也可以通过生成CaCO3、MgCO3沉淀而将钙、镁盐从水中去除，但由于MgCO3在水中有一定的溶解度，所以软化程度不高。磷酸三钠也是常用的软水剂，它能与硬水中的钙、镁离子作用生成磷酸钙、磷酸镁沉淀，具有较好的软化效果。（2）络合法。多聚磷酸钠如六偏磷酸钠作软水剂时，它能与水中的钙、镁离子形成稳定的水溶性络合物，在温度不高的情况下（温度不超过70C）不再具有硬水的性质，不会使肥皂、染料发生沉淀。由于六偏磷酸钠在软化过程中不会产生不溶性沉淀物，更适合于在染整工作液中直接作为软水剂添加使用，但价格相对偏高。24236436Na[Na(PO)]CaNa[Ca(PO)]2Na2+4236436Na[Na(PO)]MgNa[Mg(PO)]2Na除了六偏磷酸钠之外，螯合分散剂是更优秀的络合型软水剂，少量使用既有良好的软水效果，生成的水溶性络合物更加稳定，在工业上已有一定程度的应用。2．离子交换法离子交换法是利用具有一定化学反应活性的离子交换型材料将硬水中的钙、镁离子吸附到固体材料中，从而降低水的硬度，达到软水的目的。常用的离子交换型材料有磺化煤和离子交换树脂。磺化煤有H型和Na型两种产品，水中的钙、镁离子可以分别与磺化煤中的H＋和Na＋发生离子交换，从而达到软水的目的。磺化煤使用一段时间后，离子交换能力会下降，可以用食盐水溶液处理使之再生（活化）而反复使用。离子交换树脂有阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两种。前者可以交换水中的各种阳离子，如钙离子、镁离子等；后者可交换水中的各种阴离子，如硫酸根离子、氢氧根离子等。离子交换树脂是一种具有化学反应活性的高分子材料，具有机械强度较好、化学稳定性优良、交换效率高、使用周期长等突出优点，目前已逐渐取代其他两种材料的使用，成为工业中大量生产软化水的主要处理方法。树脂吸附能力饱和后，会失去化学反应性，故需经必要的再生处理，使其重新具有吸附反应活性（即活化）。离子交换树脂再生之后可循环使用，适合于工业化大规模生产。第二节酸碱盐一、酸1．硫酸别名：磺镪水、硫镪水。分子式：H2SO4。外观性状：纯硫酸是无色、透明而黏重的油状液体，市售的工业硫酸颜色自无色至微黄色，甚至红棕色。相对密度：市售的硫酸浓度多为98%（66°Bé），98%的硫酸相对密度为1.8365（20C）。结晶温度：硫酸的结晶温度随浓度的不同而变化，但无规律性，98%的硫酸结晶温度为＋0.1C。沸点：98.3%的硫酸的沸点为338.8C。溶解性：硫酸能与水以任何比例互溶，其水溶液呈强酸性。当浓硫酸与水混合时会放出大量稀释热，故稀释浓硫酸时只能将浓硫酸慢慢地加到水中，切不可将水加入浓硫酸中，以免放热太多，使硫酸表面局部过热，引起酸液飞溅甚至爆喷事故。反应性：硫酸是最活泼的无机酸之一，除具有强酸的通性外，还具有其他的特性，如极强的吸水性、氧化性和强腐蚀性等性能。它不仅能直接吸收水分，而且能从棉布、纸张等碳水化合物中按水的组成比脱去氢和氧，使之碳化；接触人体能使人体严重烧伤。浓硫酸是强氧化剂；稀硫酸可以与铁作用，但浓硫酸对铁有钝化作用，故可用铁制容器储存浓硫酸；硫酸能与有机化合物发生磺化反应。硫酸在染整加工中的应用：（1）羊毛炭化剂：炭化就是利用羊毛纤维和植物性杂质对无机酸有不同的稳定性，使植物性杂质受到破坏，达到除草的目的。植物性杂质的主要成分是纤维素，在高温时纤维素遇硫酸脱水炭化，炭化后的杂质焦脆易碎，在机械作用下可从羊毛纤维中分离去除。根据羊毛含杂质程度的不同，以控制硫酸浓度为35～55g/L，浸酸时间以3～5min为宜。（2）棉布退浆剂：棉织物退浆可采用酸（可用硫酸）退浆。酸退浆有利于去除布面上的锈斑；但酸退浆时的工艺条件（酸液浓度、温度、堆置时间等）必须严格控制，而且不能产生局部风干，否则会引起纤维素的水解，而造成织物脆损。（3）强酸性染料及媒染染料染色的促染剂：强酸性染料及媒染染料用于羊毛染色时，染料本身对羊毛的亲和力较小，上染率较低，必须在低pH值的染浴中染色（pH值为2～4），因为酸能促使羊毛中氨基电离形成更多的正电荷，增强了羊毛对染料的吸附而有促染的作用。（4）金属络合染料染羊毛的匀染剂：1∶1型金属络合染料染羊毛时，硫酸可以抑制羊毛上羧基的电离，减少与铬原子形成共价键；同时，硫酸可以促使羊毛上氨基的电离，减少与铬原子间配价键的形成。这样可防止过快、过早地与纤维络合，从而起到促染的作用。（5）漂白后的脱氯剂：棉织物经过次氯酸钠漂白后，织物上残留部分有效氯，在遇到含氮物质时，会形成淡黄的氯胺，使织物泛黄。同时，在湿热如熨烫等条件下，氯胺水解会释放出盐酸，使纤维素纤维发生部分水解断键，引起织物的脆损。硫酸可用于次氯酸钠漂白过程中的酸洗，酸洗的作用在于使次氯酸钠分解，Cl2逸出，减少布面上残留的有效氯；同时在酸性条件下Cl2再次发挥漂白作用，可进一步提高织物的白度。此外，硫酸还可以用于中和棉织物丝光过程中布面上残留的烧碱、可溶性还原染料亚硝酸钠法染色、印花时的酸显色等。2．盐酸别名：盐镪水、氢氯酸。分子式：HCl。外观性状：盐酸是氯化氢的水溶液，纯盐酸为无色透明、有刺激性臭味的液体；工业盐酸因含有铁、氯等杂质而呈微黄色。相对密度：工业盐酸是HCl含量为31%的水溶液，相对密度为1.187。挥发性：盐酸是挥发性酸，浓盐酸在空气中发烟，触及氨的蒸汽会生成白色云雾。反应性：盐酸具有酸的通性，呈强酸性，有很强的毒性和腐蚀性，能腐蚀金属，对植物纤维和人体均有腐蚀作用。盐酸在染整加工中的作用：（1）漂白后的脱氯剂：盐酸可用于次氯酸钠漂白过程中的酸洗，使用稀盐酸进行酸洗的效果较稀硫酸好；还可以去除布面上残留的钙质，但成本较高，故一般多使用硫酸，很少使用盐酸。（3）不溶性偶氮染料的重氮化剂：不溶性偶氮染料是由染色剂的重氮盐与打底剂在织物上合成的染料，显色剂的重氮化反应需要在盐酸与亚硝酸钠的共同作用下完成。3．乙酸别名：醋酸、冰醋酸。分子式：CH3COOH。外观性状：纯醋酸为无色透明液体。密度：1.051g/cm3（20C）。熔点：16.6C。沸点：119.01C。溶解性：醋酸极易溶于水，与水可以任意比例混溶。刺激性和腐蚀性：醋酸有强烈的刺鼻酸味，有挥发性和强烈的腐蚀性。醋酸在染整加工中的应用：（1）暂溶性染料的直接印花：暂溶性染料的商品名称是爱尔新染料，它是以酞菁为母体制成的暂溶性化合物，在酸性介质中溶解度增加，并随酸性的增加而提高。（2）酸性染料和酸性媒染料染色的助染剂