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印染助劑APEO替代物應用概述

分類:
技術交流
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來源:
2017/08/23 10:50
  烷基酚聚氧乙烯醚簡稱APEO,由于APEO具有良好的表面活性,優異的乳化、潤濕、分散、滲透、增溶、去污、勻染等能力,是印染助劑中應用最廣泛的表面活性劑。涉及的助劑品種有前處理劑中的凈洗劑、去油劑、退漿劑潤濕劑、滲透劑、精練劑、生物酶制劑等;染色助劑中的高溫勻染劑、分散劑、移染修補劑、染色載體、消泡劑等;印花助劑中的粘合劑、增稠劑等;后整理劑中的有機硅柔軟劑、軟片、防水防油劑、水性涂層劑、粘合劑等等。
  但歐盟2003/53/EC指令明確要求說明除特定的情況如用于涂料印花的粘合劑等除外,不允許出售或應用含NP及其聚氧乙烯醚等于或高于0.1%(質量分數)的產品,包括在洗滌劑、紡織和皮革等助劑中作為組分應用的NP及其聚氧乙烯醚。面對APEO的禁用,必須尋找合適的表面活性劑有效替代它。
 
  1 APEO的生態安全性
  APEO類表面活性劑在環境中生成并累積的代謝產物達到一定量時會對野生動物和人類的內分泌功能造成干擾作用,屬于環境荷爾蒙,毒性較分解前的表面活性劑高,且為低溶解度、低極性的化合物,使用高效率的廢水處理系統也無法有效分解。APEO對生態影響可以概括成以下4個方面:毒性、生物降解性、環境激素、生產APEO所產生的有害副產物。
  1.1毒性
  生物降解過程中,APEO的鏈被打斷,形成帶有l-2個EO的APEO(APEOl及APEO2),這些代謝物可氧化成相應的羧酸(APECl及APEC2),最終降解為壬基酚簡稱AP。隨著EO鏈的縮短,其代謝物的水溶性變差,毒性逐漸增加,對于水生物,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劑被微生物分解的過程和程度,也是考核紡織印染助劑的主要指標之一。歐共體指出,環保型表面活性劑必須具備90%的平均生物降解度和80%的最初生物降解度。據文獻記載,壬基酚聚氧乙烯醚即NPEO的生物降解度為0%-9%。APEO的降解代謝產物烷基酚和低EO代謝產物的毒性比APEO大,其中烷基酚毒性更大。
  1.3環境激素
  環境激素是一種可以侵入人體內部,具有類似雌性激素作用,能危害人體正常激素分泌的化學物質。它能導致精子數量減少、生殖器官異常、生物體的生殖
  能力下降,已成為包括人類在內的生物界的天敵。英國環境?;ぞ鄭‥PA)在1997年提出了70種屬環境激素的化學物質,其中有烷基酚(主要包括壬基酚簡稱NP及辛基酚簡稱OP)。NPEOl和NPEO2有與NP相似的雌激素效應。
 
  2 AEPO替代物
  2.1醇類聚氧乙烯醚
  醇類聚氧乙烯醚是一類重要的非離子表面活性劑,具有優良的滲透、乳化凈洗和分散性能,并且抗硬水能力強,可以與陰、陽離子表面活性劑復配使用。因而廣泛用于日用化工、紡織、印染等各個領域。
 ?。?) 脂肪醇聚氧乙烯醚
  一類AEO系列,主要是C12-14的天然醇或合成醇為起始劑的聚氧乙烯醚,具有良好的滲透、潤濕、乳化、去污性能,來源廣泛,價格適中,可在前處理、染色、硅油乳化以及作為乳液聚合的乳化劑替代APEO。另一類平平加系列,主要是C16-l8脂肪醇聚氧乙烯醚,具有良好的分散性,可在勻染劑、乳液聚合乳化劑中廣泛使用。采用天然脂肪醇聚氧乙烯醚(FAEO)替代APEO是當前的趨勢。它能在短時間內生物降解,降解率達90%屬無公害的非離子表面活性劑。
  奧克公司近期也開發了脂肪醇醚系列新產品,對以往不同碳鏈醇類的加成結構進行改進,使產品更加符合環保節能的行業發展趨勢,如低泡非離子滲透劑JMC-10,JMC-11,為脂肪醇的嵌段聚醚型非離子表面活性劑;具有優異的凈洗、乳化能力和較強的滲透力,可作為乳化劑,滲透劑,清洗劑用于化纖織物的前處理及染色過程中。低濃度,即使在1 g/L的加入量,也能達到不錯的滲透效果。
 ?。?) 仲醇聚氧乙烯醚
  具有良好的生物降解性,對環境友好,對皮膚的刺激性低;粘度低,凍點低,沒有凝膠現象;超強的潤濕乳化能力以及出眾的低溫洗滌性能和增溶、分散、潤濕性;均勻的起泡性能,良好的消泡性能。各種性能接近于TX系列,在印染工業可作為高效精練清洗、毛紡工業作為洗毛劑,從而在前處理、染色、硅油乳化廣泛替代AEPO。
 ?。?) 異構醇聚氧乙烯醚
  具有良好極強的潤濕、滲透、乳化性能,良好的洗滌性,凍點低,可在前處理、染色、硅油乳化廣泛替代。其中以異構十三醇聚氧乙烯醚最具代表性,目前異構十三醇均為進口,價格相對較高,可選擇性替代。
  2.2改性水性聚氨酯
  通過向聚氨酯大分子結構中引入親水/離子性基團制備的水性聚氫酯,彌補了溶劑型聚氨酯的不足。水性聚氨酯可賦予紡織品柔軟向。豐滿的皮質手感和耐磨性、抗皺防縮性、咧彈性、撓曲性及透氣吸濕性等,作為一類印染助劑用于織物的整理、染色和印花等方面已顯示出廣闊的前景。對水性聚氨酯再進行改性,如有機硅改性,整理后的織物不僅柔軟滑爽,且在彈性和耐洗性方面也會有明顯的改善,是一種良好的柔軟劑;聚氨酯主鏈上接枝多氟烷基,可成為優良的防水、防油污整理劑;而在其主鏈上接枝鹵素或磷等元素,則成為優良的阻燃整理劑。
 ?。?) 有機硅改性聚氨酯
  有機硅/聚氨酯共聚物兼備有機硅材料優異的柔韌性、耐水性、透氣性、生物相容性和聚氨酯的耐磨性,可廣泛應用于紡織印染領域。通過與有機硅結合,可極大地改善水性聚氨酯的表面性能、耐濕擦性和低溫柔順性,手感也更加滑爽舒適。在以端羥基聚二甲基硅氧烷為部分軟段的聚氨酯材料中,有機硅鏈段更傾向于在材料的表面富集并取向,從而使得共聚物膜的附著力、硬度等力學性能得到改善。這種水性有機硅/聚氨酯乳液不僅可用于皮革涂飾,還可用作手感整理劑和防水劑等。采用高活性有機聚硅氧烷改性的陽離子聚氨酯光亮劑具有乳液穩定、成膜透明和噴涂手感好等優點。有研究表明:經水溶性有機硅改性的封端聚氨酯在加熱整理過程中,復活的異氰酸酯基能夠與纖維上的活性基團反應,因而整理織物具有較好的彈性和耐洗性。
 ?。?) 丙烯酸酯改性聚氨酯
  水性聚氨酯具有高彈性和良好的滲透性并耐熱、耐寒、耐化學品、耐曲磨且手感特別柔軟,其濕摩擦牢度及爽滑性好,皮膜不發黏、不吸附灰塵,而且在針織物上印花不會產生露花等疵病,但其耐高溫和耐水性較差,且價格是聚丙烯酸酯(PA)的3~4倍。水性內烯酸酯樹脂雖具有較好的耐水性、耐候性和力學性能,但又存在硬度大、熱黏冷脆等缺點。因此,用聚氨酯對丙烯酸酯進行改性,以結合兩者優點,可以做到優勢互補。
  采用化學共聚法制得的PUA乳液,其PU和PA組分通過化學鍵達到了分子水平上的相容,復合程度更高、性能更加優越,是未來PUA復合乳液發展的重點。有研究表明:PU/PA互穿網絡聚合物通過分子鏈間的相互滲透、纏結和相容,在手感、強度、延伸率、吸水率、吸塵性等性能上都比拼混物增效一倍左右。這種網絡間的纏結明顯改善了體系的分散性和界面的親水性,達到改性的目的。PUA互穿網絡乳液涂膜不但具有優異的物理機械性能及耐水性,而且光澤好、彈性高目。耐侯性優異,可用于膠黏劑、織物涂層、涂料染色/印花及皮革涂飾等領域。適用對象包括紙張、純棉絨布、純棉薄型針織物、真絲電力紡、真絲針織物、真絲/氨綸彈力針織物等。
  2.3 其他
 ?。?) 失水山梨醇酯及其聚氧乙烯醚
  失水山梨醇酯即斯盤系列如Span-20、40、60、65、80,廣泛用作乳化劑、潤濕劑、滲透劑、擴散劑、穩定劑、增稠劑、柔軟劑和抗靜電劑等;失水山梨醇酯聚氧乙烯醚即吐溫系列如Tween-20、40、60、80、85,用作乳化劑、潤濕劑、分散劑和滲透劑等。斯盤和吐溫列均無毒無刺激屬無公害的非離子表面活性劑。
 ?。?) 烷基多糖苷
  烷基多糖苷(APG)是一類新型的較高分子質量的表面活性劑,從結構上講,應屬于非離子表面活性劑,但與通常的乙氧基化非離子表面活性劑不同,無濁點、水稀釋后無凝膠現象,兼有非離子和陰離予兩種表面活性劑的特性。烷基多糖苷以淀粉及其水解產物與脂肪醇為原料合成,原料為可再生資源。烷基多糖苷在自然界中能完傘被生物降解,不會對環境造成新的污染。國內APG的規?;亞鞒墑?,其HLB值與常用陰離子和非離子表面活性劑接近,可廣泛用作凈洗、精練、乳化、分散劑的原料。
 ?。?) 烷基或烷基聚氧乙烯醚硫酸鹽、磺酸鹽
  烷基或烷基聚氧乙烯醚硫酸鹽、磺酸鹽均為水溶性較好的陰離子表面活性劑,在硬水中有良好的潤濕、滲透、乳化、分散和去污能力,用于配制紡織助劑,如AES(十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉)、K12(十二烷基硫酸鈉)、AOS(α一烯烴磺酸鈉)、SAS(仲烷基磺酸鈉)。烷基或烷基聚氧乙烯醚硫酸鹽、磺酸鹽耐堿性較高,生物降解性能好,不含致癌芳胺和重金屬離子,不危害人體健康。
 ?。?) 松香系列
  松香主要成分是松香酸(C19H20COOH),分子結與脂肪酸相似,用它可制成松香胺、松香醇,再進一步合成一系列表面活性劑。松香酸來自天然再生資源,對環境有較好的生態性,資源豐富。近年來,合成的新型松香類表面活性劑系列產品共有3大類數十個品種,如非離子型松香基咪唑啉聚醚DP-1201、松香基PEG酯(N)、陰離子型松香基PEG硫酸酯鈉鹽(AN)、陽離子型N-脫氫松香基季銨鹽(QRS)等。
 
  3 小結
  紡織印染助劑綠色環保的發展趨勢是印染助劑工業迎合新世紀環保需求的結果,也是達到各國嚴格的紡織品生態標準的唯一方法,它的發展對整個人類社會環境而言也有著積極的作用。因此必須大力開發這方面的研究與應用,為紡織印染助劑達到環保要求創造條件,提升紡織印染助劑產品的質量,使紡織印染助劑產品不僅要滿足國內紡織品市場的需求,還應滿足紡織品出口的需求,以提高整個助劑行業的競爭力。
關鍵詞:
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