2.第二章 染整用水和表面活性剂

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三、表面活性剂的表面吸附功能
* 表面吸附功能：疏水基容易与非极性物质吸附，亲水基 则容易与极性物质吸附，这种功能被称为“表面活性”。
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四、表面活性剂的两大技术指标
1、临界胶束浓度（CMC值）：
表面活性剂在水溶液中形成大量胶束时所需要的最低浓度。
* 正吸附： CMC值 之前， * 胶束化： CMC值 之后。
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第二节 染整助剂
一、基本定义
染整加工中使用的辅助化学品或专用化学品。
二、其他说法
1、染整加工中除染料和颜料（色素）之外的所 有化学品。
2、染整加工中使用的精细化学品。
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主要作用：
· 提高纺织品的质量， · 改善加工效果， · 提高生产效益， · 简化工艺过程， · 降低生产成本， · 提高服用性能， · 便于三废处理。
首先也将比较稳定的氯型用碱转型为活性较高的氢氧型树脂：
R－CH2N(CH3)Cl＋OH－ → Ｒ－CH2 N (CH3)3OH＋Cl－ 再与经阳离子软化的水或硬水缓慢接触，发生离子交换，使软水
变为中性或进一步净化水质： 2R－CH2N(CH3) 3OH＋SO42－＋2H＋ → [Ｒ－CH2N(CH3) 3]2 SO4＋2H2O （3）、离子交换法的优点 ▪ 可再生之后循环使用。 ▪ 适合于工业化大规模生产。
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（三）非离子型表面活性剂 * 平平加O系列产品： C18H37O(CH2CH2O)nH C12H25O(CH2CH2O)nH
（n =15～25）
* 渗透剂JFC： CH3(CH2)6CH2O(CH2CH2O)5H
* 乳化剂OP：
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* 聚醚类 RO(C2H4O)a(C3H6O)b(C2H4O)cH 。 * 烷基醇酰胺类
织物＋洗涤剂
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污垢去除的具体方式：
（1）洗涤剂向纤维和污垢作定向界面吸附，并向纤维与
污垢之间润湿、渗透。
（2）在洗涤剂分割、取代作用下，污垢与纤维间结合力 减弱、在机械或水流作用下脱离纤维。
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（3）脱离下来的污 垢在水溶液中被洗 涤剂乳化分散或增 溶，不使其再沉积 回织物表面。
（4）污垢与洗涤 剂被水溶液冲洗除
第二章
染整用水和表面活性剂
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授课要点 ▪
染整用水的基本要求和水质软化方法;
▪ 染整助剂的作用及常用产品; ▪ 表面活性剂的基本观念和主要功能。
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第一节
染整用水
▪ 纺织工业总用水量为92亿吨，其中新鲜水量 66亿吨，位居全国各行业第二位。
▪ 印染工业总用水量64亿吨，占纺织业的70％， 新鲜水取用量58亿吨，占纺织业88％，水的回收 利用率仅10％。 ▪ 平均每生产1000m印染布约耗水20t，其中煮练 占一半。
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总硬度：
用暂时硬度和永久硬度的总和表示。
水质硬度的表示方法： 通常以一百万份水中碳酸钙（镁盐换 算成碳酸钙）的份数来表示。
简称ppm（或mg/L）。
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三、染整加工对水质的要求
1、硬水和软水区分表 水 质 极软水 软 水 略硬水 硬 水 极硬水 ppm（mg/L） 15 15～50 50～100 100～200 ＞200
相，前者为液体（液—液之间），而后者为固体（固—液之
间） 。
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3．乳液： （1）水包油型或油/水 型（O/ W型）——水是 连续相（外相），而油 是不连续相（内相）。 （2）油包水型或水/油型（W/O型）——油是连续相（外 相），而水是不连续相（内相）。 * 染整加工中常用的乳化剂、分散剂以油／水型居多， 如平平加O系列、OP系列、扩散剂NNO、分散剂CNF、分散 剂WA等。
失的表面活性剂或助剂称为消泡剂。 * 染整加工中多用消泡剂。
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（五）洗涤作用
从浸在某种介质（多为水）中的固体表面除去异物或污 垢的过程称为洗涤。 能发挥洗涤作用的化学品称为洗涤剂，洗涤剂多以表面 活性剂作为主要成分。
洗涤作用较复杂，是表面活性剂的润湿、乳化、分散、 增溶等综合作用以及搅拌、揉搓、水流等机械作用的共 同结果。以织物为例，洗涤过程可用下式表示： 织物· 污垢＋洗涤剂 → 织物· 洗涤剂＋污垢· 洗涤剂 ↓
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（六）有机硅表面活性剂
分子主链是由硅氧键（—Si—O—）而构成的一类
新型表面活性剂，目前被广泛用作织物柔软整理剂。 如氨基硅油：
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（七）有机氟表面活性剂
疏水基中的氢原子全部或部分被氟原子所取代的一类新型 表面活性剂。 这类表面活性剂的主要用途是将某些高分子化合物接枝 改性或自身络合处理，从而制造出性能优异的织物涂层防 水剂、拒水剂、防油剂。
* 亚甲基二萘磺酸钠（分散剂NNO）：
*脂肪醇硫酸酯钠：
C12H25SO4Na 。
*乙二醇单丁醚 磷酸酯钠盐：39（二）阳离子型表面活性剂：
* 十二烷基二甲基苄基氯化铵（匀染剂1227、缓染剂TAN）
* 十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐（抗静电剂SN）： C18H37—N+(CH3)2—CH2CH2OH· 3－ NO
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染整助剂的分类
▪ 练漂助剂：退浆剂、煮练剂、漂白剂、增白剂、洗涤剂、 渗透剂等。 ▪ 印染助剂：匀染剂、促染剂、洗涤剂、渗透剂、乳化剂、 分散剂、固色剂、黏合剂、增稠剂、助溶剂等。 ▪ 整理助剂：防皱剂、柔软剂、阻燃剂、拒水剂、防油剂、 杀菌剂、树脂整理剂等。
染整助剂的类型特点
▪ 50%以上都是表面活性剂； ▪ 以表面活性剂作为主要成分。
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五、表面活性剂的基本作用
（一）润湿和渗透作用
润湿是固体表面上一种流体被另一种流体所取代的过程。 染整加工中，多为纤维（固体）表面上的气体（一种流 体）被水（另一种流体）所取代的过程。
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液体在固体表面润湿的平衡关系式：
cosθ ＝（γ S－γ
SL）∕γ L
液体中加入表面活性剂，可使γL和γSL都显著降低，从而使 θ角变小，达到提高液体润湿性能的作用。 在染整加工中常用的润湿渗透剂产品有渗透剂JFC、渗透剂T、 拉开粉BX、渗透剂5881、丝光渗透剂MP等。
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2、表面活性剂的亲疏平衡值 （HLB值）：
表示表面活性剂分子结构中亲水性与疏水性之间平衡关 系的数值，即HLB （Hydrophilic Lipophilic Balance）值。 * HLB值越大表示亲水性越强、疏水性越弱；反之，HLB值越 小表示疏水性越强、亲水性越弱； * 离子型表面活性剂的HLB值在1～40之间（以油酸的HLB=1、 油酸钠的HLB=18作为基准）； * 非离子型表面活性剂的HLB值在0～20之间（以石蜡的 HLB=0、聚乙二醇的HLB=20作为基准）。
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（二）乳化和分散作用
1．乳化作用：将两种不相溶的液体（如油和水）放在一起， 使一种液体以极微小的液滴均匀地分散在另一种液体中，这种 体系就称为乳状液或乳液，这种作用称为乳化作用。 2．分散作用：将固体物质以极其微小的颗粒均匀地分散在 液体中所形成的体系称为分散液或悬浮液，这种作用称为分散 作用。 * 乳化和分散两种作用极为相似，其主要区别在于它们的内
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四、水质软化
为了保证染整用水的质量，应根据需要采用适当的 方法降低水中的钙、镁等离子的含量，这种处理过 程称为水质的软化。
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1、沸煮法（去除暂时硬度）：
Ca(HCO3)2 （沸煮） →CaCO3↓＋H2O＋CO2↑
2、化学法（去除永久硬度） ： （1）沉淀法： CaSO4＋Na2CO3 —→ CaCO3↓＋Na2SO4
＜100 mg/L
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水质不合格对染整加工的影响
▪ 某些助剂（如肥皂）遇到钙、镁离子会生成不溶性的钙、 镁盐而沉积在织物上，会造成斑渍，沾污织物，影响手感。 ▪硬水能使某些染料发生沉淀，造成染色不匀等。 ▪ 铁、锰等离子，在漂白时不但影响织物的白度，还能诱 发纤维的脆损。 ▪ 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，甚至由于导热不匀酿成锅炉爆炸。
去，吸附于织物表 面的残余洗涤剂也
一同被冲洗除去。
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六、常用表面活性剂产品
（一）阴离子型表面活性剂：
* 肥皂，是高级脂肪酸的钠盐、通式为RCOONa，如： C17H35COONa、 C15H31COONa、 C17H33COONa等。 * 烷基苯磺酸钠： C12H25— —SO3Na。
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（三）增溶作用
在溶剂中完全不溶或微溶的物质，进入表面活性剂形成 的胶束中得到溶解，这种现象称为增溶作用。 增溶作用与乳化、分散作用的区别在于： （1）增溶作用的溶解物质，既可以是液体也可是固体。 （2）乳化作用和分散作用形成的是热力学不稳定多相 分散体系，而增溶作用形成的是热力学稳定的均相体系。 （3）乳状液和分散液多为乳白状和悬浊状，而增溶溶 液为透明状。 其联系在于：增溶作用可以看作是乳化作用或分散作 用的极限阶段、理想状态，它们之间可相互转化。 形成条件：*合适的表面活性剂；*足够的用量。
如尼纳尔、6501、704等。
* 多元醇型非离子表面活性剂 司盘（Span）系列和吐温（Tween）系列产品。 * 其他非离子型表面活性剂 如聚氧乙烯蓖麻油、PEG脂肪酸酯系列、甘油聚氧 乙烯醚、硬脂酸甘油酯、三乙醇胺油酸酯等。
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（四）两性离子型表面活性剂
* 十二烷基二甲基乙羧基季铵（BS—12）： C12H25—N+(CH3)2—CH2COO－ 染整加工中可用作抗静电剂、柔软剂、钙皂分散剂、缩绒 剂、水质稳定剂等。 * 椰油酰胺基丙基甜菜碱(双鲸CAB—30) C11H23CONH—C3H6—N+(CH3)2—CH2COO－ 具有柔软、净洗、抗静电、杀菌等性能，是纺织染整中一 种优良净洗剂及柔软整理剂。
其作用原理如下： 先将比较稳定的钠型树脂用酸转型为活性较高的氢型树 脂：