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印染助剂APEO替代物应用概述

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技术交流
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来源:
2017/08/23 10:50
  烷基酚聚氧乙烯醚简称APEO,由于APEO具有良好的表面活性,优异的乳化、润湿、分散、渗透、增溶、去污、匀染等能力,是印染助剂中应用最广泛的表面活性剂。涉及的助剂品种有前处理剂中的净洗剂、去油剂、退浆剂润湿剂、渗透剂、精练剂、生物酶制剂等;染色助剂中的高温匀染剂、分散剂、移染修补剂、染色载体、消泡剂等;印花助剂中的粘合剂、增稠剂等;后整理剂中的有机硅柔软剂、软片、防水防油剂、水性涂层剂、粘合剂等等。
  但欧盟2003/53/EC指令明确要求说明除特定的情况如用于涂料印花的粘合剂等除外,不允许出售或应用含NP及其聚氧乙烯醚等于或高于0.1%(质量分数)的产品,包括在洗涤剂、纺织和皮革等助剂中作为组分应用的NP及其聚氧乙烯醚。面对APEO的禁用,必须寻找合适的表面活性剂有效替代它。
 
  1 APEO的生态安全性
  APEO类表面活性剂在环境中生成并累积的代谢产物达到一定量时会对野生动物和人类的内分泌功能造成干扰作用,属于环境荷尔蒙,毒性较分解前的表面活性剂高,且为低溶解度、低极性的化合物,使用高效率的废水处理系统也无法有效分解。APEO对生态影响可以概括成以下4个方面:毒性、生物降解性、环境激素、生产APEO所产生的有害副产物。
  1.1毒性
  生物降解过程中,APEO的链被打断,形成带有l-2个EO的APEO(APEOl及APEO2),这些代谢物可氧化成相应的羧酸(APECl及APEC2),最终降解为壬基酚简称AP。随着EO链的缩短,其代谢物的水溶性变差,毒性逐渐增加,对于水生物,AP比APEO有更大的毒性。
  1.2生物降解性
  生物降解性主要考察表面活性剂被微生物分解的过程和程度,也是考核纺织印染助剂的主要指标之一。欧共体指出,环保型表面活性剂必须具备90%的平均生物降解度和80%的最初生物降解度。据文献记载,壬基酚聚氧乙烯醚即NPEO的生物降解度为0%-9%。APEO的降解代谢产物烷基酚和低EO代谢产物的毒性比APEO大,其中烷基酚毒性更大。
  1.3环境激素
  环境激素是一种可以侵入人体内部,具有类似雌性激素作用,能危害人体正常激素分泌的化学物质。它能导致精子数量减少、生殖器官异常、生物体的生殖
  能力下降,已成为包括人类在内的生物界的天敌。英国环境?;ぞ郑‥PA)在1997年提出了70种属环境激素的化学物质,其中有烷基酚(主要包括壬基酚简称NP及辛基酚简称OP)。NPEOl和NPEO2有与NP相似的雌激素效应。
 
  2 AEPO替代物
  2.1醇类聚氧乙烯醚
  醇类聚氧乙烯醚是一类重要的非离子表面活性剂,具有优良的渗透、乳化净洗和分散性能,并且抗硬水能力强,可以与阴、阳离子表面活性剂复配使用。因而广泛用于日用化工、纺织、印染等各个领域。
 ?。?) 脂肪醇聚氧乙烯醚
  一类AEO系列,主要是C12-14的天然醇或合成醇为起始剂的聚氧乙烯醚,具有良好的渗透、润湿、乳化、去污性能,来源广泛,价格适中,可在前处理、染色、硅油乳化以及作为乳液聚合的乳化剂替代APEO。另一类平平加系列,主要是C16-l8脂肪醇聚氧乙烯醚,具有良好的分散性,可在匀染剂、乳液聚合乳化剂中广泛使用。采用天然脂肪醇聚氧乙烯醚(FAEO)替代APEO是当前的趋势。它能在短时间内生物降解,降解率达90%属无公害的非离子表面活性剂。
  奥克公司近期也开发了脂肪醇醚系列新产品,对以往不同碳链醇类的加成结构进行改进,使产品更加符合环保节能的行业发展趋势,如低泡非离子渗透剂JMC-10,JMC-11,为脂肪醇的嵌段聚醚型非离子表面活性剂;具有优异的净洗、乳化能力和较强的渗透力,可作为乳化剂,渗透剂,清洗剂用于化纤织物的前处理及染色过程中。低浓度,即使在1 g/L的加入量,也能达到不错的渗透效果。
 ?。?) 仲醇聚氧乙烯醚
  具有良好的生物降解性,对环境友好,对皮肤的刺激性低;粘度低,冻点低,没有凝胶现象;超强的润湿乳化能力以及出众的低温洗涤性能和增溶、分散、润湿性;均匀的起泡性能,良好的消泡性能。各种性能接近于TX系列,在印染工业可作为高效精练清洗、毛纺工业作为洗毛剂,从而在前处理、染色、硅油乳化广泛替代AEPO。
 ?。?) 异构醇聚氧乙烯醚
  具有良好极强的润湿、渗透、乳化性能,良好的洗涤性,冻点低,可在前处理、染色、硅油乳化广泛替代。其中以异构十三醇聚氧乙烯醚最具代表性,目前异构十三醇均为进口,价格相对较高,可选择性替代。
  2.2改性水性聚氨酯
  通过向聚氨酯大分子结构中引入亲水/离子性基团制备的水性聚氢酯,弥补了溶剂型聚氨酯的不足。水性聚氨酯可赋予纺织品柔软向。丰满的皮质手感和耐磨性、抗皱防缩性、咧弹性、挠曲性及透气吸湿性等,作为一类印染助剂用于织物的整理、染色和印花等方面已显示出广阔的前景。对水性聚氨酯再进行改性,如有机硅改性,整理后的织物不仅柔软滑爽,且在弹性和耐洗性方面也会有明显的改善,是一种良好的柔软剂;聚氨酯主链上接枝多氟烷基,可成为优良的防水、防油污整理剂;而在其主链上接枝卤素或磷等元素,则成为优良的阻燃整理剂。
 ?。?) 有机硅改性聚氨酯
  有机硅/聚氨酯共聚物兼备有机硅材料优异的柔韧性、耐水性、透气性、生物相容性和聚氨酯的耐磨性,可广泛应用于纺织印染领域。通过与有机硅结合,可极大地改善水性聚氨酯的表面性能、耐湿擦性和低温柔顺性,手感也更加滑爽舒适。在以端羟基聚二甲基硅氧烷为部分软段的聚氨酯材料中,有机硅链段更倾向于在材料的表面富集并取向,从而使得共聚物膜的附着力、硬度等力学性能得到改善。这种水性有机硅/聚氨酯乳液不仅可用于皮革涂饰,还可用作手感整理剂和防水剂等。采用高活性有机聚硅氧烷改性的阳离子聚氨酯光亮剂具有乳液稳定、成膜透明和喷涂手感好等优点。有研究表明:经水溶性有机硅改性的封端聚氨酯在加热整理过程中,复活的异氰酸酯基能够与纤维上的活性基团反应,因而整理织物具有较好的弹性和耐洗性。
 ?。?) 丙烯酸酯改性聚氨酯
  水性聚氨酯具有高弹性和良好的渗透性并耐热、耐寒、耐化学品、耐曲磨且手感特别柔软,其湿摩擦牢度及爽滑性好,皮膜不发黏、不吸附灰尘,而且在针织物上印花不会产生露花等疵病,但其耐高温和耐水性较差,且价格是聚丙烯酸酯(PA)的3~4倍。水性内烯酸酯树脂虽具有较好的耐水性、耐候性和力学性能,但又存在硬度大、热黏冷脆等缺点。因此,用聚氨酯对丙烯酸酯进行改性,以结合两者优点,可以做到优势互补。
  采用化学共聚法制得的PUA乳液,其PU和PA组分通过化学键达到了分子水平上的相容,复合程度更高、性能更加优越,是未来PUA复合乳液发展的重点。有研究表明:PU/PA互穿网络聚合物通过分子链间的相互渗透、缠结和相容,在手感、强度、延伸率、吸水率、吸尘性等性能上都比拼混物增效一倍左右。这种网络间的缠结明显改善了体系的分散性和界面的亲水性,达到改性的目的。PUA互穿网络乳液涂膜不但具有优异的物理机械性能及耐水性,而且光泽好、弹性高目。耐侯性优异,可用于胶黏剂、织物涂层、涂料染色/印花及皮革涂饰等领域。适用对象包括纸张、纯棉绒布、纯棉薄型针织物、真丝电力纺、真丝针织物、真丝/氨纶弹力针织物等。
  2.3 其他
 ?。?) 失水山梨醇酯及其聚氧乙烯醚
  失水山梨醇酯即斯盘系列如Span-20、40、60、65、80,广泛用作乳化剂、润湿剂、渗透剂、扩散剂、稳定剂、增稠剂、柔软剂和抗静电剂等;失水山梨醇酯聚氧乙烯醚即吐温系列如Tween-20、40、60、80、85,用作乳化剂、润湿剂、分散剂和渗透剂等。斯盘和吐温列均无毒无刺激属无公害的非离子表面活性剂。
 ?。?) 烷基多糖苷
  烷基多糖苷(APG)是一类新型的较高分子质量的表面活性剂,从结构上讲,应属于非离子表面活性剂,但与通常的乙氧基化非离子表面活性剂不同,无浊点、水稀释后无凝胶现象,兼有非离子和阴离予两种表面活性剂的特性。烷基多糖苷以淀粉及其水解产物与脂肪醇为原料合成,原料为可再生资源。烷基多糖苷在自然界中能完伞被生物降解,不会对环境造成新的污染。国内APG的规?;亚鞒墒?,其HLB值与常用阴离子和非离子表面活性剂接近,可广泛用作净洗、精练、乳化、分散剂的原料。
 ?。?) 烷基或烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、磺酸盐
  烷基或烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、磺酸盐均为水溶性较好的阴离子表面活性剂,在硬水中有良好的润湿、渗透、乳化、分散和去污能力,用于配制纺织助剂,如AES(十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠)、K12(十二烷基硫酸钠)、AOS(α一烯烃磺酸钠)、SAS(仲烷基磺酸钠)。烷基或烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、磺酸盐耐碱性较高,生物降解性能好,不含致癌芳胺和重金属离子,不危害人体健康。
 ?。?) 松香系列
  松香主要成分是松香酸(C19H20COOH),分子结与脂肪酸相似,用它可制成松香胺、松香醇,再进一步合成一系列表面活性剂。松香酸来自天然再生资源,对环境有较好的生态性,资源丰富。近年来,合成的新型松香类表面活性剂系列产品共有3大类数十个品种,如非离子型松香基咪唑啉聚醚DP-1201、松香基PEG酯(N)、阴离子型松香基PEG硫酸酯钠盐(AN)、阳离子型N-脱氢松香基季铵盐(QRS)等。
 
  3 小结
  纺织印染助剂绿色环保的发展趋势是印染助剂工业迎合新世纪环保需求的结果,也是达到各国严格的纺织品生态标准的唯一方法,它的发展对整个人类社会环境而言也有着积极的作用。因此必须大力开发这方面的研究与应用,为纺织印染助剂达到环保要求创造条件,提升纺织印染助剂产品的质量,使纺织印染助剂产品不仅要满足国内纺织品市场的需求,还应满足纺织品出口的需求,以提高整个助剂行业的竞争力。
关键词:
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