第二章染整用水和表面活性劑

第二章染整用水和表面活性劑一、水質(zhì)及其對紡織品染整加工得影響

(一)水得硬度1、暫時硬度

水中含有鈣、鎂得酸式碳酸鹽,這種水稱為暫時硬水。其硬度稱為暫時硬度

Ca(HCO3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑2、永久硬度

以硫酸鹽、硝酸鹽或氯化物形式存在于水中得鈣、鎂離子稱為稱永久硬水,其硬度稱永久硬度。須經(jīng)化學處理才能除去。水得硬度＝暫時硬度＋永久硬度水得硬度表示方法:

1升水中所含得鈣、鎂鹽換算成碳酸鈣得毫克數(shù)(二)水質(zhì)對染整加工方面得影響1、對皂煮得影響

肥皂與水中得鈣、鎂離子會生成不溶性鈣皂、鎂皂沉積在織物上。2、對漂白得影響

漂白時起催化作用,引起纖維得脆損和織物發(fā)黃。3、對染色得影響

易使某些染料和助劑沉淀。造成色澤鮮艷度和牢度下降并導致染色不勻和染化料浪費。4、對鍋爐用水得影響鍋爐用水會產(chǎn)生水垢,降低熱傳導率,浪費能源,甚至發(fā)生爆炸事故。二、染整加工對水質(zhì)得要求1、無色、無臭、透明;2、pH值6、5～7、4;3、鐵、錳鹽得含量不超過0、1mg/L;4、水得硬度視具體要求而定:

煮練、染色、印花、皂洗宜采用軟水。鍋爐用水要用極軟水。一般水洗可用硬水。三、水得軟化㈠軟水劑軟化法:1、石灰、純堿沉淀法:

Na2CO3＋Ca2+(Mg2+)→

CaCO3(MgCO3)↓＋2Na+2、絡合法:

Na4[Na2(PO3)6]+Ca2+→

Na4[Ca(PO3)6]＋2Na+

㈡離子交換樹脂軟化法:離子交換樹脂中得活性基團上得離子能夠與水溶液里得同性離子發(fā)生交換作用,而去除水中得鈣鎂離子R-SO3H

R-SO3-+H+

2R-SO3-+Ca2+→(R-SO3)2Ca2R-SO3-+Mg2+→(R-SO3)2Mg§2-2表面活性劑一、表面活性劑得基本知識二、表面活性劑得基本作用三、表面活性劑得分類和常用表面活性劑得性能一、表面活性劑得基本知識㈠表面張力、表面活性與表面活性劑

1、表面張力—就是垂直通過液體表面上任一單位長度、與液面相切并使液面收縮得力。

圖2-1分子在液體內(nèi)部和表面所受吸引力場不同圖1－2液體得表面張力9大家應該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流

2、表面活性—能使溶劑表面張力降低得性質(zhì)。3、表面活性劑—加入很少量時就能顯著降低溶劑得表面張力(或界面張力),并改變體系得表面或界面狀態(tài)(從而產(chǎn)生潤濕、乳化、分散、增溶、起泡、消泡、洗滌等一系列作用)得物質(zhì)稱為表面活性劑。圖2-2各類物質(zhì)水溶液得表面張力

㈡表面活性劑得結構特征:疏水部分親水基圖2-3表面活性劑結構特征如肥皂:

CH3-CH2-CH2-----COO-Na+(其中C原子數(shù)在8-20)圖2-4表面活性劑溶液得膠團化過程

1、界面吸附—引起溶液表面張力降低。2、膠團化—表面活性劑在溶液中會從單體締合成為膠態(tài)聚集物。

臨界膠束濃度—表面活性劑形成膠束時得最低濃度,也就是溶液得表面張力降低到最低時得濃度。

在臨界膠束濃度時許多性質(zhì)發(fā)生突變,如表面張力、電導率、滲透壓和洗滌作用。㈢表面活性劑溶液得性質(zhì)二、表面活性劑得基本作用圖2–6接觸角與界面張力之間得關系㈠潤濕和滲透作用

1、潤濕作用液體沿著固體表面展開,把空氣－固體界面代之以液體－固體界面得過程,叫潤濕作用。

表面活性劑之所以具有潤濕和滲透作用,就是由于表面活性劑顯著地降低了水得表面張力得緣故。在氣(V)、液(L)、固(S)三相交界點,氣-液與氣-固界面張力之間得夾角稱為接觸角,通常用

表示。接觸角圖2–6接觸角與界面張力之間得關系潤濕方程θ＝０°時,液滴在固體表面鋪展,稱為完全潤濕;θ＝１８０°時,液滴呈球狀,稱為完全不潤濕;０°<θ<９０°時,液滴在固體表面上呈凸透鏡狀,稱為潤濕;θ>９０°時,稱不潤濕。A、固體表面張力

為一常數(shù),由固體得種類決定。B、當水中加入表面活性劑,水得表面張力顯著下降,固－液界面張力降低。從潤濕方程可以看出,這將使θ減小,故能顯著提高對固體得潤濕性。(潤濕方程

)為什么棉坯布得潤濕性能差？2、滲透作用—對多孔體系固體得潤濕P=2

·

cosθ/r

當θ<90°時,cosθ>0,上升壓力P為正,且隨毛細管半徑下降而增大。

對織物來說,只要能產(chǎn)生良好得潤濕,液體便能通過相互貫通得毛細管自動發(fā)生滲透作用,從而有利于染整加工得進行。

潤濕作用發(fā)生在物體得表面,而滲透作用就是在物體內(nèi)部,兩者可使用相同得表面活性劑,因而潤濕劑也可稱為滲透劑。

在紡織品毛細管中得上升壓力與表面張力得關系為:㈡乳化和分散作用1、乳化作用

使一種液體以極細小得液滴均勻分散在另一種互不相容得液體中形成分散液得作用,稱為乳化作用。

水包油型(油/水型),以Ｏ/Ｗ表示;乳液得類型油包水型(水/油型),以Ｗ/Ｏ表示。圖2–7肥皂作乳化劑時得乳液情況

2、分散作用將不溶性固體以微小粒子均勻地分散在液體中所形成穩(wěn)定分散體系得作用稱為分散作用。

如:滌綸用分散染料不溶于水,易形成沉淀;加入分散劑后,充分攪拌超細染料粒子后能“溶解”于水,形成穩(wěn)定得懸浮液。染料粒子沉淀分散劑增溶穩(wěn)定分散液圖2-8分散作用過程圖2-9增溶作用的方式示意增溶于膠束內(nèi)核增溶在“柵欄”處增溶在膠束表面增溶在極性基之間a、非極性有機化合物得加溶;b、長鏈得醇、胺等極性有機兩親分子加溶;c、既不溶于水又不溶于油得小分子極性化合物得加溶;d、非極性有機物還可加溶于聚氧乙烯醚得外殼之中。㈢增溶作用

具有能使不溶或微溶于水得有機化合物得溶解度顯著增大得能力,且溶液呈透明狀得作用。(四)洗滌作用自固體(又稱為基體)表面上去除污垢得過程。她包括機械作用及表面化學得作用(潤濕、乳化、分散、增溶等作用)。1、洗滌機理圖2-10固體污垢得去除機理平衡時滿足下列關系:gso=

gsw

-gwocos

使gwo和gsw降低,而gso未變。為維持新得平衡,-cosθ值必須增大,即接觸角θ從＜90°變?yōu)椋?0°。在某種適宜條件下,接觸角接近180°,即洗滌劑幾乎完全潤濕固體表面時,油污膜變?yōu)橛椭樽孕忻撾x。2、洗滌過程①基體—污垢+洗滌劑基體—洗滌劑+污垢—洗滌劑②再籍機械力將她們分離;通過乳化、分散、增溶,防止污垢再沾污,被清洗去除。圖2-11污垢卷離過程示意圖2-12洗滌劑得防止再沾污過程

洗滌過程就是一個可逆過程,洗滌得逆過程稱為污垢再沉積(或織物再沾污)。因此,一種優(yōu)良得洗滌劑應具備兩種作用:

A、降低污垢與織物表面得結合力,具有使污垢脫離織物表面得能力;

B、就是具有防止污垢再沉積得能力。(五)其她作用1、柔軟作用

a、針織物編織前紗線過蠟(上柔軟劑、漿料添加物);

b、染色后進行柔軟整理,減少縫紉時針洞產(chǎn)生;

c、羊毛得仿羊絨整理。2、抗靜電作用用于滌綸等疏水性纖維得整理,親水性提高、舒適、抗靜電性提高。

3、起泡和消泡作用(一)

表面活性劑得分類按表面活性劑在水中電離與否分類:

離子型:陰離子型、陽離子型、兩性型

非離子型;2、按應用分:紡織助劑、印染助劑等等。3、按用途分:潤濕、滲透、乳化、分散、增溶、洗滌等等。三、表面活性劑得分類和常用表面活性劑得性能1、陰離子表面活性劑⑴

羧酸鹽類①脂肪羧酸鹽結構通式為R-COONa②烷基酰胺羧酸鹽C17H33CO(NR1CR2HCO)n-ONa

或C17H33CONR1H(CONR2H)nCOONa③烷基醚羧酸鹽R(OCH2CH2)nOCH2COONa⑵

硫酸酯鹽①脂肪醇硫酸鹽ROSO3-M+

②仲烷基硫酸鹽R1C(R2)HOSO3Na

③

硫酸化油(二)

常用表面活性劑(乳化、擴散、滲透、洗滌)

⑶

磺酸鹽類

①烷基磺酸鈉

R-SO3Na(R=CnH2n+1,n=15～20)②

烷基苯磺酸鈉