棉活性染料染色低溫皂洗劑的性能研究

摘要：本文針對活性染料染色采用傳統皂洗工藝的弊病，分析了新型的低溫皂洗劑取代傳統皂洗工藝的試驗結果及實踐效果；低溫皂洗劑在棉活性染色皂洗工藝的規?；a應用推廣，實踐應用中取得了降低水、電、蒸汽消耗、降低廢水中的色度和COD/BOD、減少廢水的排放、高功效、增加產能、節約生產成本的效果。

0前言

活性染料具有色譜全、色澤鮮艷、價格適宜和簡單易配色等優點，廣泛應用于纖維素纖維的染色和印花等；在高溫堿性染色浴和洗滌中，活性染料和纖維素纖維鍵合時不可避免的發生水解反應會造成浮色，影響染色織物色澤鮮艷度和色牢度，因而染色后需經過充分皂洗；常規采用較高溫（95～100℃）下進行皂洗，從而去除織物上的浮色和污漬及鹽堿電解質等成分，提高染色織物的色澤鮮艷度，達到所要求色牢度；但其皂洗工藝時間長，水、電、汽能耗均較高，且導致生產車間環境溫度提高，對工作人員、染整設備和環保節能均不利。

純棉織物經活性染料染色后，需要選擇適當的皂洗劑進行皂洗，以提高產品質量并降低能耗；近年來，國內外新產品中有采用高分子復配技術以及添加摻有特殊物質或生物酶技術開發的新型皂洗劑，皂洗效果雖好，但由于皂洗溫度和皂洗色光控制、起泡性及纖維強力上的危害等問題，所以在節能減排方面不理想；為此，開發不含APEO、不含磷和生物降解性良好的低溫無泡高效皂洗劑是當前該領域的研發方向。

1、 實驗

1.1 材料、試劑及儀器設備

織物：純棉針織染色（大紅色、翠藍色）布（未皂洗）

試劑：乙烯基吡咯烷酮（AR,上海試劑總廠）；丙烯酸（AR,華東醫藥有限司）；

馬來酸酐（CP,上海試劑總廠）；過硫酸銨（AR,華東醫藥總公司）；氫氧化鈉（AR,上海試劑總廠）常規皂洗劑WT，冰醋酸（市售）。

儀器：電子分析天平（BT 125D型，賽多利斯科學儀器），常溫搖擺式小樣染色機（AS-12型，鶴山精湛染整設備廠），電腦測色儀（Datacolor 650），DHG-924B5-Ⅲ型烘箱（上海新苗醫療器械有限公司），皂洗牢度測試儀（LM型）、Y（B）571型色牢度摩擦儀（溫州大榮紡織標準儀器廠）。

1.2. 低溫皂洗劑的合成

馬來酸酐、丙烯酸和適量的水經堿中和后，加入過硫酸銨-亞硫酸氫鈉（氧化還原型引發劑），滴加乙烯基吡咯烷酮和膠體保護劑等，逐漸升溫至共聚反應溫度，聚合反應一定時間，制得無色或淺黃色透明水溶性聚合物，即為低溫皂洗劑RCP。

馬來酸和丙烯酸有機高分子共聚物具有良好的膠體特性，能與染料形成絡合物，防止洗下的染料返沾織物布面；聚乙烯吡咯烷酮（PVP）分子中的內酰胺結構使其與染料分子中的有機官能團（如羥基、氨基、羧基）有很強的結合能力，因此能有效地去除浮色，提高皂洗效果；基于各類高聚物的優良特性，本試驗制備出新型低溫無泡皂洗劑RCP，其主要組分為丙烯酸-乙烯基吡咯烷酮-馬來酸酐三元共聚物，在使用過程中不會產生泡沫，螯合分散能力強，使皂洗后的清洗更加容易，不含APEO及含磷等，減少環境污染；在70～80℃溫度具有極佳的皂洗效果，大大節約能耗和加工時間，提高生產效率，降低企業的綜合成本。

1.3.棉活性染色皂洗后處理工藝

a、傳統高溫皂洗后處理：活性染色后排液→冷水洗→酸中和→冷水洗→皂洗（95℃×20min，皂洗劑WT 1.0～2.0g/L）→冷水洗→熱水洗（70℃）→冷洗（2道）。

b、低溫皂洗后處理：活性染色后排液→冷水洗→酸中和、水洗→皂洗（70℃～80℃×20min，低溫皂洗劑RCP 0.5～1.0g/L）→冷水洗→熱水洗（60℃，1～2道）。

1.4.測試方法

皂洗劑的起泡性能測試：按照GB/T21885-2008紡織印染助劑泡沫效果測試；

耐皂洗色牢度：按照ISO 105-C03皂洗牢度《紡織品色牢度試驗 耐洗色牢度》測定；

防沾色性能測試：將染色織物5g和相同貼襯織物2.5g，在防沾皂洗劑2g/L，浴比1:15g，皂洗20min；取出皂洗后的染色和沾色后的貼襯織物，用冷水漂洗，于60℃溫度下烘干。

耐摩擦色牢度：按照GB/T3920-1997《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》測定。

2. 結果與討論

2.1皂洗劑起泡性能

室溫下，配制一定濃度的皂洗劑WT和RCP，取配制的溶液加入比色管中，上下震搖蕩20次，靜置記錄泡沫高度：a、立即泡高：表示泡沫力大??；b、1min后測泡高：表示泡沫消失快慢；皂洗劑的泡沫性測試結果見表1。

表1皂洗劑起泡性對比數據

從上表數據分析：皂洗劑RCP皂洗劑為極低泡皂洗劑；低溫皂洗劑的泡沫性較優異，有利于染色后處理清洗進行和皂洗產品品質保證。

2.2 皂洗劑RCP皂洗溫度確定

皂洗劑在凈洗、洗滌過程中受溫度的影響很大，為測試皂洗溫度對洗滌效果的影響，取RCP用量1g/L,皂洗時間20min,浴比1:15，測試其不同溫度下棉針織活性大紅Scarlet 2G（5% o.w.f）染色布皂洗效果，實驗見下表2。

表2 皂洗劑RCP不同溫度下對皂洗牢度的影響

由上表2可知，皂洗劑RCP隨皂洗溫度提高，其皂洗效果有所提升；但在80℃皂洗就能達到較好皂洗的效果，甚至可以根據客戶對色牢度的要求選擇皂洗溫度；皂洗劑RCP凈洗、吸附和分散浮色染料的能力強，因而RCP的皂洗溫度較低；可選擇使用溫度70～80℃進行皂洗。

2.3 皂洗劑RCP用量對皂洗牢度的影響

為保證染色織物的皂洗效果及牢度滿足要求，皂洗劑用量的選擇極為重要；現按1.3活性染色皂洗后處理工藝，取RCP不同用量,皂洗條件：80℃溫度×時間20min,浴比1:15；而皂洗劑WT按95℃溫度×時間20min；測試其不同用量棉針織活性大紅色布皂洗效果，實驗結果見下表3。

表3皂洗劑用量對皂洗牢度的影響

從上表3各種牢度的測試結果看，盡管低溫環保皂洗劑采用80℃溫度皂洗，但該產品中復配的輔助用劑具有良好洗滌、分散能力，可將浮色盡可能的洗下來，低溫皂洗劑RCP在80℃皂洗完全能達到95℃高溫常規皂洗后處理工藝的效果；因此，RCP的使用溫度較常規高溫皂洗劑可降低20～30℃溫度，從而減少蒸汽用量，降低皂洗工藝成本。

2.4 皂洗劑防沾色性能測試

現按1.3活性染色皂洗后處理工藝，取不同皂洗劑對（大紅、翠藍色）棉針織染色織物按以下操作：（a）皂洗劑WT按95℃溫度×時間20min，浴比1:15；（b）皂洗劑RCP按80℃溫度×時間20min,浴比1:15，分別測試皂洗劑的防沾色性能，實驗結果見下表4。

表4 皂洗劑的防沾色性能

從上表4實驗結果，皂洗劑RCP防沾色效果較高溫皂洗劑WT好，由于皂洗劑RCP卓越的螯合分散能力和較強的染料結合力，使皂洗液中的浮色和水解染料清洗更加容易，更具有優異的防返沾色效果。

2.5 皂洗劑對染色織物摩擦牢度的影響

現按1.3活性染色皂洗后處理工藝，取不同皂洗劑對（大紅、翠藍色）棉針織染色織物按以下操作：（a）皂洗劑WT按95℃溫度×時間20min，浴比1:15；（b）皂洗劑RCP按80℃溫度×時間20min,浴比1:15，分別測試皂洗后的染色織物濕摩擦牢度；實驗結果見下表5。

表5皂洗劑對織物濕摩擦牢度影響

從上表5實驗結果，皂洗劑RCP皂洗后織物濕摩擦牢度提升較好，由于皂洗劑RCP較優的凈洗、分散螯合能力，更加容易清洗浮色和水解的染料，具有優越的色牢度提升效果。

2.6皂洗劑RCP在不同水質條件下的皂洗效果

按1.3活性染色皂洗后處理（b）工藝，以低溫皂洗劑1.0g/L RCP在不同硬度水質中80℃溫度皂洗處理過翠藍色棉針織物，測試不同硬度中的皂洗效果；其測試結果如下表6。

表6水質對皂洗劑RCP的皂洗牢度影響

從上表6各種牢度的測試結果看，水硬度對RCP的皂洗效果影響較少，由于皂洗劑RCP具有一定的螯合分散能力；但當水硬度高于200mg/kg對皂洗效果稍有不良影響，水中的Ca²⁺、Mg²⁺易使浮色染料的水溶性基團形成沉淀，而影響浮色染料的去除與分散。因此，在皂洗時應注意水質的變化，一般染廠自來水硬度在100～150mg/kg，對皂洗效果不會產生影響。

2.7低溫皂洗劑對染色織物色光的影響

按1.3活性染色皂洗后處理（b）工藝，用低溫皂洗劑1.0g/L RCP皂洗處理過的翠藍色為樣品，以傳統高溫后處理工藝的翠藍色布樣作為標準板﹐在D65燈為光源情況下，用測色儀測試樣品與標準板的色差。其結果如下表6。

表7 低溫皂洗劑RCP對織物色差影響測試

從上表6數據可以發現，翠藍色棉針織布樣，經過低溫皂洗劑RCP低溫皂洗后布樣的色光與傳統高溫皂洗布樣的色光差別不大，均在允許范圍內；所以低溫皂洗劑中沒有含能破壞未固著染料及水解染料分子中的發色基團的特種材料，其在用量適當情況下，皂洗時對布樣的顏色（色澤）影響極甚微。

3. RCP皂洗劑的印染生產實踐

某公司常壓溢流染色機棉針織布染色應用實踐，染色車間對染色全棉針織物進行低溫皂洗試驗；棉活性染料染色→冷水洗→熱水洗→酸中和→皂洗（70～80℃）→熱水洗→冷水洗→固色、柔軟處理→出缸。

按照工廠實際生產工藝情況進行成本對比分析，以生產1噸棉針織布、浴比1:10來計算，低溫皂洗工藝與傳統高溫皂洗工藝能源助劑成本對比見表8。

表8 低溫皂洗工藝與傳統皂洗工藝能源成本對比

注：自來水價格按5.0元/t計算，電價按0.9元/(kW·h)計算，蒸汽價格按190元/t計算，時間按0.5元/min計算；參考標準為l000kg棉布，顏色為大紅，總機功率40.5 kW。

由于采用低溫皂洗劑RCP的低溫皂洗工藝，在保持相同色牢度甚至有所提高的情況下，每噸布可節水約20噸，減少了污水處理負擔，節省時間60min以上；另外，皂洗溫度由傳統的95℃左右降低至70～80℃左右，減少耗電及每噸布降低蒸汽用量，節省能耗和提高工作效率。實際生產表明，各種顏色和深度的棉針織活性染色物皂洗劑RCP皂洗后，色牢度均好于傳統高溫皂洗工藝。

4.結論

4.1棉針織物活性染色后皂洗采用低溫皂洗劑RCP工藝，在實踐印染生產中，取得了降低水、電、蒸汽消耗，節省時間，減少廢污水排放量，以及降低綜合成本的效果，從而有效避免了傳統的高溫皂洗工藝弊端，具有顯著的經濟效益；符合節能減排、清潔生產。

4.2低溫皂洗劑RCP建議應用工藝：皂洗劑用量0.5～1.0g/L，皂洗溫度70～80℃，時間20min；低溫皂洗劑RCP能夠使傳統的皂洗溫度降低20～30℃，產品的色光、色牢度等指標均好于常規皂洗劑效果。

4.3采用低溫皂洗劑RCP，可避免棉/氨綸拉架織物、粘膠及莫代爾等染色織物高溫皂洗時容易產生的折痕和皺褶，降低了皂洗溫度能夠提高產品質量。