染整用水和表面活性剂

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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；
HLB值越小表示疏水性越强、亲水性越弱；
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亲疏平衡值与性能间的关系如下图： HLB 用途 18 15 10 5 1 15～18 13 ～15 8 ～18 7 ～9 3.5 ～6 1.5 ～3 增溶剂 洗涤剂 油/水型的乳化剂 润湿剂 水/油型的乳化剂 消泡剂
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总硬度：
用暂时硬度和永久硬度的总和表示。
水的硬度＝暂时硬度＋永久硬度
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。（1升水中所含Ca、Mg盐类相当于1mg
CaCO3称1ppm。）
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
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(二)水质对染整加工方面的影响
1. 对皂煮的影响 肥皂与水中的钙、镁离子会生成不溶性钙皂、镁皂沉 积在织物上。会造成斑渍，沾污织物，影响手感。同时增 加了肥皂或染化物和耗用量，1m3水硬度每增加一度，要多 消耗165g肥皂。 2. 对漂白的影响 铁、锰等离子，漂白时起催化作用，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。
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。
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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。
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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. 渗透作用—对多孔体系固体的润湿 对织物来说，只要能产生良好的润湿，液
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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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第三节 表面活性剂
一、表面活性剂的定义 少量使用即可显著降低溶剂（一般为水）的
表面张力或两相间界面张力，并改变体系的表
面或界面状态(从而产生润湿、乳化、分散、
增溶、起泡、消泡、洗涤等一系列作用)的物
质称为表面活性剂。
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1. 表面张力—是垂直通过液体表面上任一单位 长度、与液面相切并使液面收缩的力。
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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3 ．自来水 质量好，但成本高。 由地面水与地下水经处理而成的，质量 较高。是经过加工后的天然水。
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二、水质硬度
暂时硬度：由酸式碳酸盐所表示的硬度，即水中含Ca、 Mg酸式碳酸盐的量。经煮沸后可以去除，故称为暂时硬度。 Ca(HCO3)2→CaCO3↓+H2O+CO2↑ 永久硬度：由钙、镁等的氯化物、硫酸盐或硝酸盐等 杂质所表示的硬度，虽经煮沸也不发生沉淀，必须经化学 处理才能去除。
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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（石灰、纯碱沉淀法）： CaSO4＋Na2CO3 —→ CaCO3↓＋Na2SO4
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2、 染整用水水质指标
除要求无色、无臭、透明、pH＝6.5～7.4之外，还 要求达到如下指标。
项 目 总硬度 铁 锰 碱度 溶解的固体物质 ppm（mg/L） 0～25(0～60) ＜0.1 ＜0.02 35～64 65～150
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2、 染整用水水质指标
煮练、染色、印花、皂洗宜采用软水。 锅炉用水要用极软水。 一般水洗可用硬水。
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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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θ＝０°时，液滴在固体表面铺展，称为完全润湿； θ＝１８０°时，液滴呈球状，称为完全不润湿； ０°<θ<９０°时，液滴在固体表面上呈凸透镜状，称为润湿； θ>９０°时，称不润湿。
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（四）起泡和消泡作用
气体分散在液体中形成的分散体系称为泡沫,气体叫分散 相（内相），液体叫分散介质（外相）。
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表面活性剂有良好起泡作用，能促进泡沫生成或稳定存
在的表面活性剂称为发泡剂或稳泡剂。
泡沫同样是热力学不稳定体系，容易因排液现象和气泡
合并作用，而使气泡不断破裂、泡沫消失。能促使泡沫迅速
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一、水 源
1.地面水——江、河、湖水 特点：水中携带一此有机和无机物质，其杂质含量随 气候、雨量和地质环境的改变而差异较大，悬浮杂质含量 较高，矿物质含量较少，水质的处理较容易。
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2．地下水——泉水和井水 特点：含悬浮性杂质极少，水质澄清，但矿 物质含量多、硬度大，须软化后再使用。 浅地下水：深度<15m的浅泉水、井水，有 可溶性有机物和较多的二氧化碳。 深地下水：深井水，不含有机物，含矿物质
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(二)水质对染整加工方面的影响
3. 对染色的影响 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和染 化料浪费。 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）
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(二)水质对染整加工方面的影响
4. 对锅炉用水的影响 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。
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3、离子交换法 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 泡沸石 磺化煤 离子交换树脂
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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， 目前已逐渐取代其它两种材料的使用，成为工 业中大量生产软化水的主要处理方法。
体便能通过相互贯通的毛细管自动发生渗透作
用，从而有利于染整加工的进行。 润湿作用发生在物体的表面 渗透作用是在物体内部
两者可使用相同的表面活性剂，因而润湿
剂也可称为渗透剂。
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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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（1）使用阳离子交换树脂
阳离子交换树脂可交换水中的各种阳离子，如Ca2＋、Mg2+等。
（2）使用阴离子交换树脂
阳离子交换树脂可交换水中的各种阴离子，如Cl－、SO42－等。
如：无离子水或高压锅炉用水：硬水→阳离子交换树
脂→阴离子交换树脂
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树脂吸附能力饱合后，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）。可 再生之后循环使用。适合于工业化大规 模生产。
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染料粒子沉淀
分散剂增溶
图2-8 分散作用过程
稳定分散液
如：涤纶用分散染料不溶于水，易形成沉淀； 加入分散剂后，充分搅拌超细染料粒子后能“溶 解”于水，形成稳定的悬浮液。
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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。
消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 ↓
织物＋洗涤剂
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2.
洗涤过程
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。 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去，吸附于织物表面的残余洗涤剂也一同 被冲洗除去。
图1－2
液体的表面张力
图2-1 分子在液体内部和表面所受吸 引力场不同
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二、表面活性剂的结构特征
* 表面活性剂分子都是由非极பைடு நூலகம்的疏水基和极性的亲水基两 部分构成，是一种两亲分子，既具有亲油性又具有亲水性。
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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”。
图2-11
污垢卷离过程示意
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图2-4 表面活性剂溶液的胶团化过程
1. 界面吸附—引起溶液表面张力降低。 2. 胶团化—表面活性剂在溶液中会从单体缔合成 为胶态聚集物。
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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，也是溶液的表面张力降低到最低时的浓度。 在临界胶束浓度时许多性质发生突变，如表面张力、电 导率、渗透压和洗涤作用。 表面活性剂在水溶液浓度一般稍大于CMC时，才能充分 发挥作用。
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（2）络合法 （如采用六偏磷酸钠） Na4[Na2（PO3）6]＋Ca2＋ → Na4[Ca（PO3）6]＋2Na＋ Na4[Na2（PO3）6]＋Mg2＋ → Na4[Mg（PO3）6]＋2Na＋
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由于六偏磷酸钠在软水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。 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。