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【集萃网观察】在纺织品化学加工过程中,处理液中或多或少都存在一些阳离子,这些阳离子有时对加工过程产生不利影响,有时则产生意想不到的效果。这些离子如Ca2 + 、Mg2 + 、Fe2 + 、Fe3 +Cu2 + 、Mn2 + Zn2 + 、Co2 + 、Ni2 + 等,因此,当产生积极作用时,就要充分利用它,当产生消极作用时,就必须除掉这些金属离子,改变金属离子的存在状态,其方法有沉淀法、螯合法等。沉淀法就是加一种化合物,与金属离子结合,生成沉淀,这样,就把金属离子从溶液中除去了,但这种方法有时会使沉淀物沉基在织物表面上,影响织物的服用性能,而螯合法就不存在这个问题,螯合法是加螯合剂,使之与金属离子形成螯合物,改变了金属离子在溶液中的存在状态,这样就抑制了金属离子的作用,但这些离子并没有从溶液中去除。通常认为络合剂可分为下列几类:无机聚磷酸类、有机的氨基羧酸类、有机的磷酸盐类、羟基羧酸和乙醇胺,另外,目前有人用聚羧酸作络合剂,络合金属离子,聚丙烯酸类,但价格比较贵。本文主要介绍络合剂在印染过程中的应用。
一、印染前处理
由于纺织厂下机棉坯布必须经过退浆、煮练、丝光、漂白,才能进行染色,目前退浆、煮练大部分都要用到碱,所以水中的Ca2 + 、Mg2 + 、Fe3 +等离子消耗碱,形成沉淀,而且有时一些纱线上的浆料也含有重金属的防腐剂,这些也影响退浆,因此在退浆时必须加入螯合剂,螯合这些离子。在长期的生产中人们发现,在煮练过程中,将不同类型的螯合物混合加入,织物的手感、毛效更佳。
目前,工厂对织物漂白普遍采用氧漂,在双氧水漂白浴中,Cu2 + 、Fe2 + 、Mn2 + 、Ni2 + 等金属离子的存在,可催化加速双氧水的分解,因此必须加入双氧水稳定剂,除去这些离子,以减缓双氧水的分解。因为双氧水分解的快,放出〔O〕就多,这些〔O〕有的被有效地利用了,有的没被及时利用,而起了反作用,加速了纤维素的降解,反而使织物强力下降,受损伤产生破洞,因此为了有效地进行漂白,不浪费双氧水,不损伤纤维,通常在漂液中加入硅酸钠作双氧水稳定剂,但由于硅酸钠易产生硅垢,使织物手感粗糙,易擦伤纤维,所以目前普遍使用在有硅酸钠的同时,加金属螯合剂。最近人们发现,混拼使用螯合剂效果更好,起到了协同作用,不仅可消除硅垢,还可增加白度,改善手感和毛效。目前,一般用羟基羧酸类。
二、染色
在染色过程中,一些金属离子的存在,会使染料变性,影响染色性能,因此,有时需加入螯合剂,但螯合剂的加入应十分小心,因为有些染料本身就是一种螯合物,是螯合剂与金属离子络合的产物,若加入的螯合剂比原螯合剂络合能力强,那么染料将失去原有的结构,而生成一种新的螯合物,使原染料性能不存在。以下所述是加入螯合剂后,使染料的一些性能增强。
在直接染料染色时,由于直接染料水洗牢度差,日晒牢度差,因此,利用有些偶氮直接染料可以和铜离子发生络合反应,形成螯合物,提高水洗牢度,日晒牢度的特性,汽巴公司首先研制成功预先用铜盐络合处理的含铜偶氮直接染料,这类染料虽然可改善水洗、日晒牢度,但色泽显著变得萎暗,这种影响可以利用另一种螯合剂加以改善,如:聚羧酸。另外,焦磷酸可在某种直接染料染色中用作碱性缓冲剂,以保护对碱敏感的织物。
应用不溶性偶氮染料染色时,外来的离子如Ca2 + 、Mg2 + ,可造成纳夫妥不溶性金属盐的沉淀,而且微量的Ca2 + 、Fe2 + 的存在,也会催化破坏重氮盐,使染料在上染织物前就已经变了性,因而使染料不能上染织物,所以,应用象EDTA 这类的多价螯合剂,以阻止这些离子是很必要的。
还原染料在染色过程中是先将不溶于水的染料还原成可溶于水的隐色体钠盐,再上染纤维,染完后,再加以氧化,使隐色体转变成不溶性染料而固着在纤维上,所以必须先形成隐色体钠盐,但如果有Ca2 + 、Mg2 + 存在,就会阻止形成隐色体钠盐,而会形成难溶的隐色体钙盐或镁盐,因此就不能上染纤维,所以必须络合Ca2 + 、Mg2 + ,使其不能干扰隐色体钠盐的形成。
分散染料染色时,由于分散染料上染纤维不是与纤维反应,也不是自身反应固着在纤维上,而是染料分子先分散在染液中,再吸附到纤维上,通过扩散边界层再向纤维内部扩散,通过纤维孔穴的瞬间增大,染料升华进入纤维的无定形区,因此染料分子不能太大,否则无法通过孔穴进入纤维定形区,而分散染料中有很多染料具有与金属离子络合的结构,如果染色过程中有重金属离子存在,Ca2 + 、Fe2 + ,那么分散染料就可与其络合,形成比原染料分子大的多的络合物,从而阻止了染料扩散进入纤维的无定形区,影响了给色量,既使有些扩散进入了无定形区,由于此时染料结构已变,也影响了色光,使染料变色,因此配染液时一定要用软水配制,而且要加入一些络合剂络合重金属离子,如:EDTA ,一般加织物重的011 %～015 %。
金属离子的存在也会影响阳离子染料染色,比如:Ca2 + 、Mg2 + 等金属离子会与染料阳离子相互争夺纤维上的染座,从而降低了染色速度,此外Fe3 + Cu2 + 等对染色物的色光也有影响,所以适量加些络合剂即可消除这些不利影响。
三、印花
印花不同于染色,它要求织物上局部构成图案的地方获得颜色,因此为了获得清晰的图案,染料溶液中除了必要的化学药剂外,一般还要加适当的糊料来防止染料沿纤维间的毛细管发生渗化,糊料种类很多,有天然的,有合成的。天然的糊料是亲水性高分子物及其变性物,这些物质几乎遇重金属离子都凝结或沉淀,比如:海藻酸钠遇到Ca2 + 、Mg2 + 、Al3 + 、Fe3 + 等重金属离子后会发生胶凝, 所以在原糊中可加入0125～015 %的六偏磷酸钠。但注意,对母体是金属络合染料的活性染料则不宜使用六偏磷酸钠。合成糊料,一般是高分子电解质,对重金属离子也很敏感,重金属离子与分子中的羧基反应形成难溶的金属盐,使溶液粘度降低,失去糊料本身的特性。
以上主要概述了利用络合剂消除金属离子在织物印染加工过程中产生的不利影响。由于各地水质不同,所用化学药品产地不同,其金属离子的含量、种类也不同,那么,所用络合剂的种类、用量就要根据实验来确定。络合剂在纺织印染界的应用,目前正在被越来越多的同仁所认识,它解决了一些一直困扰印染界的难题,很好地利用它,不仅可节约染化料,还能使我们生产出更精更美的纺织品。
来源: 印染在线 作者：廖 岩
