螯合分散剂

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雨水不含任何金属离子，是天然的软水．但雨水从地表渗出后，能从它流经的土壤和岩石中吸收金属离子，若雨水流经软质岩石如石垩或石灰石，它能溶解这些矿物质，当溶解更多的钙、镁等碱土金属后，水的硬度就会变大冰中含有一些会影响生产工艺的有害元素，其中钙、

镁、铁、锰的存在会产生较严重的问题．

染整加工产品的疵病大约50%是因水质不好而造成的，水中碱土金属和重金属离子会与其他物质发生各种化学反应而造成疵病，因为从前处理的退浆、煮练、漂白和染色、印花、后整理无不在水中进行，所以，要消除疵布形成的根源需从水质处理着手，而螯合剂起着重要的不可取代的作用．

1螯合剂在印染工业中的应用

1.1螯合剂在前处理工艺中的应用

1.1.1退浆工艺

钙、镁、重金属离子与浆料反应形成溶解度很小的钙、镁、重金属盐或络合物，经烧毛后在织物上形成难溶的浆膜，尤其是PVA浆，因吸附金属离子而凝胶化，降低在水中的溶解度．金属离子也不利于酶退浆，在退浆液中加入螯合剂可将金属离子络合，提高了浆膜的可溶性，也提高了浆料与退浆剂的反应性，从而较易去除织物上浆料，退浆率明显提高，选用络合常数高、络合容量大的螯合剂退浆效果较好，螯合分散剂的退浆效果不如螯合剂，但可使浆料更易膨化、脱离纤维并分散成胶体状而去除，同时可防止浆料再次沉积在织物上，因此可两者复配使用．

1.1.2煮练工艺

钙、镁离子可与煮练水解产物的高碳羧酸结合成难溶的羧酸盐，并牢固地吸附在棉纤维上，很难清除．甚至形成有阻染作用的斑，造成染色不匀．在煮练液中加入螯合剂和螯合分散剂可以解决以上问题，有利于水解产物的去除，也有利于去除果胶及棉籽壳．一般在水硬度不是很高时选用螯合分散剂，足以将水中的钙、镁离子络合，其分散性又可将金属络合产物分散在水中而不沾污到织物上去，如果水质硬度很高，则需将螯合剂和螯合分散剂复配使用．1.1.3漂白工艺

铁离子催化双氧水加速分解，造成纺织品在漂白过程中局部过度氧化，使纤维损伤甚至产生破洞，用螯合剂作为氧漂稳定剂后将铁离子络合，以控制双氧水分解速度．

螯合剂还能去除使织物泛黄的锰离子，Mn2+和Mn4+都是强氧化剂，会使织物氧化而泛黄．当水中的锰离子超过3 mg/kg时就出现织物泛黄，随着锰离子浓度增加，泛黄程度急剧上升，练漂后的杂质容易吸附在纤维上很难洗除，特别是冷轧堆工艺，因所用药剂浓度高，浴比小，杂质吸附更严重．在洗液中加入螯合分散剂可以大大提高洗涤效果．它的作用是络合水中的

钙、镁离子，防止它们与练漂杂质结合成不溶性的沉淀，并使已洗除的杂质分散在水中而防止再沾污．

1.2螯合剂在染色工艺中的应用

含有磺酸基和羧酸基（水溶性基团）的活性染料、直接染料、酸性染料，因为钙、镁离子可能与2个或2个以上水溶性基团络合成不溶性盐，一方面降低染料在水中的溶解度，形成大分子导致染料对纤维的扩散性下降而造成染色不匀，由此也使染色物色泽萎暗．因此，硬水是造成水溶性染料染色不匀和色泽萎暗的主要原因，解决方法是在染液中添加螯合剂，但若遇到金属络合染料，则不宜选用络合稳定常数高的螯合剂，以免将金属络合染料中的重金属夺取出来，而造成色相变化和牢度下降，

分散染料在高温下染色，某些基团(-NHCOCH3、-CH2CH20COCH3、-CH2CH2COOCH3、-CN以及偶氮基等）容易发生水解和还原反应，造成色浅和色变，染浴中Cu2+、Fe2+促进上述反应．水中的Ca2+、Mg2+能将分散染料微粒外层所包覆的阴离子型分散剂（木质素磺酸盐、萘系磺酸甲醛缩合物）沉淀而破坏其分散性，导致染料颗粒凝聚而影响上染，降低给色量．添加螯合分散剂有助于匀染，但要选用耐高温的螯合分散剂，在其他染料的染浴中加入螯合剂可阻止某些蒽醌型分散染料、活性染料和酸性染料因络合金属离子而产生色变和色萎；防止还原染料的过氧化，消除金属离子对其隐色体的影响；也能防止金属离子对硫化染料色光的影响；不溶性偶氮染料的重氮盐因受微量Cu2+ Fe2+化破坏，加入螯合剂可以阻止这些金属离子的作用；涂料染色时可以防止涂料颗粒之间因分散剂被破坏而凝聚，造成染浴不稳定和匀染性降低．

活性染料染色，洗除浮色是提高染色物牢度的重要步骤，在皂洗液中添加螯合剂的目的是避免浮色染料与钙、镁离子形成不溶性的色淀而使浮色难以洗除，以及浮色再沾染到织物上．1.3螯合剂在印花工艺中的应用

印花浆中的染料浓度很高，染料溶解度直接影响印花质量，水质不好影响更大．印花浆中添加螯合剂可降低因水质原因所造成的影响．活性染料印花时用海藻酸钠作为增稠剂，在硬水中生成不溶性钙盐，造成印花后处理时洗除困难．印花浆中的防还原剂间硝基磺酸钠（防染盐S）溶解度本来就不高，在硬水中水溶性更低，在印花烘干过程中成为固体状沉积在织物上，汽蒸时难以抵御蒸汽中的还原性气体，导致色泽变化，在螯合剂存在下，染料溶解度提升，得色量增加，印花产品色泽鲜艳，并有助于印花后残浆的洗除．

1.4螯合剂的阻垢作用

硬水中的碳酸钙和其他金属离子造成的沉淀，沉在织物上影响其吸水性，进而影响后道加工，最后影响织物的手感和白度，在设备上形成的沉垢影响设备的功能：沉垢在热交换器上，影响传热效率，管道被堵、阀门失灵，从而影响设备正常运转；沉垢在布辊上，造成织物擦伤．垢体大多为结晶体，以碳酸钙为例，CaC03具有离子品格，是由带正电荷的Ca2+与带负电荷的C032+相碰撞时彼此结合，并按一定的方向具有严格排列的硬垢．当加入螯合剂后对Ca2+的螯合作用，抑制了晶格向一定方向成长，CaC03硬垢的晶体结构发生畸变，而不再按正常规则继续增长，产生的是一些较大的非结晶颗粒，其中部分吸附在晶体上，随着晶体的增长而进入晶格中，使CaC03晶体发生错位，在垢层中形成一些空洞，即使仍有部分晶体在长大，也难以形成紧密的垢层，从而使CaC03硬垢转变为软垢，易被水流冲去，聚羧酸类螯合分散剂是一类线性高分子化合物，除了羧酸基一端吸附在CaC03晶粒上，其余部分围绕在晶粒周围，使晶体无从增长，晶粒变得细小，形成松软的垢层，易被水流冲洗掉．有机膦酸类螯合剂只需几个mg/L就可以阻止几百个mg/L碳酸钙沉淀，因此阻垢性能优良．

2螯合剂的络合稳定常数与螯合容量

具有可供配位孤电子对的分子、原子或离子的化合物能够与具有空轨道的金属离子形成配位键，该化合物称为络合物，如能与配位金属离子形成环状结构的化合物称为螯合剂，形成的络合物称为螯合物，螯合剂中至少含有一对孤电子对，而金属离子必须有空的价电子轨道，孤电子对填充人金属离子空轨道，电子对属2个原子共享，形成配位键，中心金属离子空轨道杂化，不同的提供孤电子对的配位体分别与不同金属离子形成正四面体、正六面体、正八面体的螯合物．

2.1螯合物的络合稳定常数

配位体与中心金属离子形成络合物或螯合物后，中心金属离子失去原有金属离子的性质，两者之间形成一个平衡反应，

式中，y为配位体，M为金属离子，K为络合稳定常数．稳定常数大的络合物，解离为原来的配位体和金属离子的浓度很低，该络合物就愈稳定，反应向形成络合物的方向进行．因为络合稳定常数K-般都很大，常用它的对数值（即lg K）来表示，各种金属离子与不同

配位体（螯合剂）的络合稳定常数lg K列于表1中