基于非离子表面活性剂的羊毛洗毛工艺

基于非离子表面活性剂的羊毛洗毛工艺
蒋少军1，王幼平2
1．兰州理工大学纺织工程研究所，甘肃兰州730050；2．兰州三毛集团生产部，甘肃兰州7 30000
摘要：介绍了非离子表面活性剂的种类和特点，通过对比分析，使用非离子洗剂洗毛，对洗净毛质量有较大程
度的提高，且洗毛废水容易处理。

是理想的洗毛用剂。

关键词：非离子表面活性剂：种类；特点；洗毛：污水处理
毛纺织工业中的洗毛生产，长期以来主要是使用阴离子洗剂洗毛，用的时期最长的是简单的脂肪
酸皂，后来随着合成工业的发展，出现了烷基磺酸盐之类的合成洗剂，如工业粉、601、209洗剂等。

这些洗剂虽然克服了肥皂在硬水中会生成Ca、Mg皂沉淀的缺点，表面活性比肥皂要好，但是，它的性
能仍属阴离子洗剂。

用阴离子洗剂洗毛，由于它的洗液浓度较高，洗剂消耗量大，在碱性介质中洗涤，
对洗净毛质量有一定影响，尤其是会给洗毛废水处理带来一些不利因素。

从三十年代起人们就开始研
究非离子洗剂，六十年代到七十年代，非离子洗剂洗毛已在国外广泛使用，它很多方面的性能都超过
了离子型表面活性剂，洗净毛质量明显提高，可是，我国目前绝大多数洗毛生产仍沿用阴离子洗剂，
这显然落后于世界洗毛生产水平。

从羊身上剪下的原毛中含有各种杂质，如羊毛脂、羊汗、砂土等，这其中很多杂质都能够比较容
易地被除去，唯有羊毛脂，必须通过洗剂才能洗去，所以，洗毛中洗剂的选择及洗毛工艺的制定等参
数都应根据羊毛脂的性质而定。

1、羊毛脂的性质
羊毛脂是羊体脂肪腺的分泌物。

随着羊毛的生长，羊毛脂粘附在羊毛的表面，将毛纤维粘结起来
形成毛束，减少羊毛的外露面积，防止尘砂进入，起到保护羊毛的作用。

羊毛脂含量的高低主要由羊
的品种而定，一般在3—30％之间。

羊毛脂主要是高级脂肪酸和醇的混合物。

在最近的研究中，发现大约共有180种脂肪酸，74种脂
肪醇，而确切的数目还不能肯定。

其中饱和脂肪酸有四类：脂肪酸C2。

H4。

+-COOH(n 为5一13)、异构酸
(CH3)2CH(CH2)2。

C00H(n为2—12)、反异构酸C2H5(CH2)(CH2)2。

COOH(n为2—13)和羟基酸
CH3(CH2)2。

CHoHC00H(n为5，6)。

已确定的三种醇类是：甾醇，如胆甾醇C27H450H、胆甾烷醇C27H470H；
三萜醇，如羊毛甾醇C30H490和脂肪醇的混合物，如鲸蜡醇C26H530H、羊毛醇
C26H2。

0H等，此外，还含有
一些二元醇。

羊毛脂的性质主要表现在以下几个方面。

(1)羊毛脂微溶于甲醇、乙醇和乙二醇中，易溶于一些非极性和弱极性溶剂，如二氯甲烷、乙醚、
苯和石油中。

(2)羊毛脂中的脂肪酸遇碱能被皂化，生成肥皂溶于水中，而醇类物质不能皂化，只能靠洗剂才
能去除。

(3)羊毛脂比水轻，比重为0．94一O．97∥c珊3，羊毛脂的熔点为37—44℃
2、非离子表面活性剂的种类
表面活性剂的化学结构按离子性质划分为离子表面活性剂与非离子表面活性剂。

所谓离子表面活
性剂，是一种在水溶液中能离解成离子或离子胶束，并具有表面活性的物质；所谓非离子表面活性剂，
是一种在水溶液中不能离解成离子，在离子性质上呈中性状态的表面活性物质。

由于非离子表面活性
剂具有由非离解性亲水基组成的较大的亲水基团，因此它在吸附、乳化、加溶等性能上，呈现一种和
离解性表面活性剂所不同的性质。

它能在酸性、碱性溶液中发挥出它的表面活性作用，是具有特殊优
．190．__异性质的重要表面活性剂。

其产品根据分子结构可分为聚乙二醇型和多元醇型两种。

2．1聚乙二醇型非离子表面活性剂
聚乙二醇型非离子表面活性剂是以还氧乙烷为亲水基，将其加成聚合在含有活泼氢的憎水基化合
物的官能团上而成。

是非离子活性剂中用途最广的一类。

其产品主要有脂肪酸聚氧乙烯酯类、高级醇
聚氧乙烯醚类、烷基酚聚氧乙烯醚类、聚氧乙烯蓖麻油类、聚丙二醇的环氧乙烷加成物类和脂肪酰醇
胺类等几种。

2．2多元醇酯类非离子表面活性剂
多元醇酯类非离子表面活性剂醇分子中只有一个或部分羟基和脂肪酸形成酯，剩下的羟基具有亲
水性作用。

这类表面活性剂，除蔗糖酯有的是水溶性的外，多数为油溶性表面活性剂。

其主要品种有
脂肪酸单甘油酯、脂肪酸失水山梨醇酯和蔗糖酯类等几种。

3、非离子表面活性剂的洗涤特点
非离子表面活性剂分子中的极性部分并不是局限在部分基团中，而是分布在分子的许多基团中，
尽管在水中不会电离，但是这类表面活性剂的分子中也有非极性的尾部，极性首基通常是由许多重复
的基团如氧乙烯—cH20CH2一或有时是氧丙烯—CH(CH3)0CH2一构成，非离子洗剂的亲水性主要靠一定数量的含氧基团(一般为羟基—伽及醚基十)决定，即靠氧原子与水分子之间的氢键结合而达到。

非离
子表面活性剂在水中的溶解度随分子中这种基团数目的增多而上升。

在纺织加工
中所用的这类表面活
性剂，氧乙烯基团数一般为8至30。

非离子洗剂这种结构上的特点，决定了它比离子型洗剂更具有优
越性。

(1)非离子表面活性剂的润湿、乳化、分散、增溶等性能都较好。

(2)非离子表面活性剂单独作为洗涤剂使用时，净洗力一般在偏碱性时特别显著，溶液若呈弱酸
性，净洗力将有较大幅度的下降。

(3)非离子表面活性剂由于在水中不电离，洗涤时，不受洗液酸、碱介质的影响，受强电解质影
响也较小，能耐硬水，在溶液中稳定性较高。

(4)非离子表面活性剂由于它不带电荷，在羊毛表面不易产生吸附现象，加之它的临界胶束浓度
(CMC)较低，所以在低浓度下的去污力也很强，可减少洗剂用量，羊毛容易漂洗干净。

(5)非离子表面活性剂和其它活性剂相溶性好，能和任何离子型洗剂混合使用。

特别是与阴离子
洗涤剂共用，能提高阴离子表面活性剂的分散性与耐硬水性，可以进一步提高洗涤效果。

(6)非离子表面活性剂的亲水性，是由环氧乙烷的醚键与水分子中的氢键结合而产生的。

当水溶
液温度升高时，这种醚氢键的结合由于激烈运动而断裂，于是，一直以胶团状溶解的表面活性剂分子，
因失去水合性呈现悬浊而析出，此时溶液的温度称为浊点(Cloud Point)。

非离子表面活性剂洗涤溶液
的温度在接近浊点时，洗剂的去污力将发生变化。

不同的非离子表面活性剂具有不同的浊点温度，即
使在同一化学结构的表面活性剂中，随着环氧乙烷克分子的增加，浊点也将上升，但一般不是直线关
系。

溶液中当盐类、不纯物或其它型表面活性剂存在时，浊点也将发生变化。

生产中使用的非离子表
面活性剂其浊点温度都高于洗毛温度，所以对洗毛影响不大。

(7)非离子表面活性剂可以用亲水基与憎水基的比值即HLB值(Hydrophile Lipoph订e Balance)
表示表面活性剂亲水性的大小。

其值一般在O一20之间变化，值越大，亲水性越强。

用于洗毛时一般在
13—15之间。

4、非离子洗剂洗毛
4．1洗毛工艺分析
洗毛过程中一定要保护好羊毛原有的弹性、强度、色泽等性能，使洗后的羊毛洁白、松散、不毡
并、手感不糙。

要达到这些目的，首先在洗毛时，要制订合理的洗毛工艺。

工厂生产中，洗__要是指原毛的投入量，洗剂、助剂的种类和浓度以及洗槽的水温。

下面就其洗剂浓度、水温等方面，
在国产LB023开洗烘联合洗毛机上，用非离子表面活性剂洗毛作一分析。

4．1．1洗剂浓度
洗剂浓度的确定主要应考虑羊毛脂、土杂的含量和性质。

生产中应做到既能洗净羊毛，又不浪费
洗剂为原则。

非离子表面活性剂由于在水中不解离，与羊毛吸附甚少，因此它在洗涤液中的浓度几乎
保持不变，加之它的临界胶束浓度(CMC)较低，所以，洗剂在低浓度下的去污力也很强，溶液中洗剂的
浓度比离子型洗剂浓度要低，从而使洗涤更为经济。

目前，洗毛大多用的是壬烷基酚聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂，其中环氧乙烷加成数为9—10。

这种表面活性剂在中性条件下能有效地发挥洗涤作用，在pH值为9—10的条件下则更为有效，因此，
在洗涤液中最好加入少量的碳酸钠，且加入的碳酸钠还有助于使洗涤后的羊毛消除静电。

考虑加入碳
酸钠会使洗毛溶液呈现碱性而使羊毛发生损伤，也可以不加碳酸钠，洗涤效果也能保证，只是表面活
性剂的用量要增大。

如在碱性溶液中表面活性剂的浓度为O．05％，而在中性溶液中就要增加至0．08％。

表1为使用中国纺织科学研究院纺织助剂开发中心生产的FK一9502型非离子洗剂在碱性和中性条件下，
在国产LB023开洗烘联合洗毛机上洗涤新疆66s细羊毛时的工艺条件。

表1洗毛工艺条件泌1#槽2}{槽3#槽4抖槽5#槽
清水碱性中性碱性中性清水清水
＼
pH值， 9一10 7—8 9—10 7—8 7 7
温度／℃ 55 57 65 57 65 53 50
洗剂／kg b 7 3 4
碳酸钠／kg 20 15
元明粉／kg 25 20
注：①羊毛的投入量为450kg／h；
②表中洗剂、助剂为初加量：
⑨洗涤过程中洗剂、助剂要追加，一般每半小时追加一次，追加量为初加量的10％。

4．1．2洗毛温度
温度在洗毛工艺中是个很重要的因素，它对洗毛中的作用主要有以下几个方面。

(1)提高温度可加速羊毛脂的熔融，减少羊毛脂与羊毛纤维之间的亲和力，使其易于剥除。

(2)洗液温度高，能降低洗液表面张力，促进洗液向纤维内部和纤维之间浸透，使羊毛脂和土杂
易于剥除。

(3)洗液温度高可促进化学反应快速进行，也就是使碱与羊毛脂中可皂化物质的皂化反应进行的
更快，有利于乳化，并促进土杂的脱离和悬浮。

(4)洗液温度高可使常用洗剂如肥皂、烷基磺酸钠的洗涤效果更好；或在达到同样洗涤效果时，
温度如高，洗剂的浓度可降低，以节约洗剂，降低成本。

(5)洗液温度过高，羊毛易受损伤，使羊毛结构中的二硫键断裂，影响羊毛强力，且羊毛容易发
生毡缩现象。

这种情况在碱性介质中更为明显。

此外，高温对劳动保护和操作也不利。

实际生产中，洗毛温度要高于羊毛脂的熔点(37—44℃)，一般在45—60℃之间，但这要根据采用的
洗毛方法而定。

采用碱性洗毛，温度要低，中性或酸陛洗毛温度可适当高一些，若采用非离子洗剂洗
毛，在中性条件下，温度可到70℃。

一192-
4．净毛质量分析
表2为采用FK一9502型非离子洗剂与传统合成洗剂加碱，洗新疆66s细羊毛，在同样工艺条件下，
测得洗净毛的各项数据对比。

表2洗净毛质量指标
项目非离子洗剂阴离子洗剂
单纤维强力／g 11．47 11．26
洗净毛白度／％ 40．5l 39．80
洗净毛松散程度／％ 64 58
洗净毛含油率／％ 0．83 O．68
洗净毛含杂率／％ 3．46 4．3
洗净毛含土率／％ 0．6 O．93
精梳落毛率／％ 28．47 29．48
30mm短毛率／％ 2．4 2．7
毛条制成率／％ 68．54 64．16
毛条一等品率／％ 38．29 15．25
从表中可以看出，采用非离子洗剂洗毛，其洗净毛各项性能指标比传统合成洗剂加碱的阴离子洗
剂洗毛有较大程度的改变。

尤其在洗净毛松散程度、洗净毛含杂率、毛条制成率上比较明显。

4．3经济效益分析
表3为FK一9502型非离子洗剂洗毛与传统合成洗剂加碱洗毛，通过生产统计各洗助剂的用量，在
国产LB023开洗烘联合洗毛机上洗涤新疆66s细羊毛(羊毛的投入量为450kg／h)时的各项经济数据，从
表中可以看出，用非离子洗毛比用阴离子洗毛就洗助剂用量每班就可节省101．375元。

折合成洗净毛，
用非离子洗毛可取得比用阴离子洗毛多得75元／t的经济效益(洗净率按40％)计算。

若考虑制成毛条，
由于制成率的提高，其经济效益更加显著。

表3两种洗毛方法经济效益洗净毛
经济效益洗净毛阴离子洗毛非离子洗毛
洗剂和助剂ABS Na2C03 FK一9502 Na2S04
初加量二槽30 30 7 25
／kg =槽25 10 4 20
追加量二槽3．O 3．0 0．7 2．5
／kg =槽2．5 1．0 0．4 2．0
用量／kg．班一1 137．5 100 27．5 112．5
洗、助剂单价／元．kg叫2．66 1．5 12 0．75
班耗用总价／元．班-t 365．75 150 330 84．375
合计／元．班一1 515．75 414．375
两者相差(元／班) 101．375
注：洗、助剂均为半小时追加一次，每班追加按15次计算。

4．4洗毛污水处理
洗毛方法与洗净效果、洗净毛质量以及洗毛废水处理都有密切的关系。

以往，人们一般都是从洗
净效果和洗净毛质量去衡量一个洗毛方法的好坏，对各种洗毛方法给予一定的评价。

随着环境保护的
发展，制定洗毛工艺时，只考虑洗净效果和洗净毛质量是不够的，还要考虑是否有利于洗毛废水处理。

洗剂的生物降解度和洗毛废水的生化处理紧密相关，一般阴离子洗剂的生物降解度较小。

在生化
处理过程中，阴离子洗剂很难生物降解，例如烷基磺酸钠ABS的生物降解度就只有24．5％(一般生物降
解度大于90％的称可降解性表面活性剂，小于80％的称不可降解性表面活性剂，80—90％的为准降解性表
面活性剂)，不容易生物降解。

加之，阴离子洗剂一般是钠盐，如果用蒸发的办法处理废液，则蒸发浓
缩后的残液以及预处理后的污泥中都保留了阴离子洗剂，施于农田中使土质变硬。

再者，用阴离子洗
．193-__剂洗毛，为了达到更好的洗毛效果，一般都和纯碱配合使用，这一方面会造成羊毛毡并、泛黄、容易
受到损伤，另一方面，洗毛废水的pH值过高，对其处理也十分不利。

非离子洗剂的生物降解度较高，容易生物降解。

非离子洗剂在微生物的作用下，首先分解为亲油
物质和聚乙二醇两部分，再分别降解成C02和H20。

加之，非离子洗剂不受溶液酸碱性的影响，洗涤时
可选用中性或弱酸性的助剂和其并用。

经测定，用非离子洗剂洗毛时，采用硫酸铵作助剂，当硫酸铵
浓度为0．3％时，洗涤溶液接近中性。

实验证明，硫酸铵可以提高非离子洗剂的去油效果，提高洗净毛
的白度、光泽度和松散度。

此外，含有硫酸铵的废水还可作肥料，所以，非离子洗剂和硫酸铵并用既
有利于毛纤维质量，也有利于洗毛废水处理。

5、结论
(1)用非离子洗剂洗毛，洗净毛质量有明显提高，表现在洗后毛损伤小，松散、毡并小，洁白。

(2)洗净毛后加工制成率高，精梳落毛少，能降低产品成本，有明显的经济效益。

(3)非离子洗剂洗毛利于污水处理。

(4)非离子洗剂洗毛成本较低。

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