棉織物低溫皂洗劑TF-2318的應用

余云義，黃結娣，楊中新

（廣東傳化富聯精細化工有限公司，廣東佛山 528329）

目前，棉織物染色基本以活性染料染色為主，這主要是因為經過多年的發展，活性染料色譜齊全、顏色鮮艷、生產成本低，且染色工藝成熟，所以在棉織物染色中應用廣泛?；钚匀玖戏肿咏Y構中存在活性基團，在染色過程中與纖維發生共價鍵結合，這也是其與其他染料最大的不同之處?；钚匀玖弦坏┥先纠w維，由于共價鍵的結合能（252～378 kJ/mol）較高，所以有很好的染色牢度?；钚匀玖系姆N類和結構較多，包括均三嗪類、嘧啶類、乙烯砜類等，但在染色過程中，活性染料并不能與纖維素纖維完全反應，織物上或多或少存在著未上染或未固著的染料以及水解染料［1-2］。這些未固著的染料必須從織物上皂洗去除，否則會嚴重影響織物的染色牢度，尤其是深濃色織物。因此，皂洗對織物色牢度的提高起著關鍵性的作用。

傳統皂洗工藝基本是在95 ℃以上進行，而且要經過多次皂洗、水洗才能達到客戶對織物色牢度的要求。這樣不僅耗費很大，而且也加重了對環境的污染及水處理成本［3］。所以，制備一種在中低溫下就能提高織物色牢度的皂洗劑已經成為染整行業的一大目標。目前，生產中使用的大部分雙活性基活性染料染色溫度為60 ℃，因此，染料在纖維內部的擴散也是在60 ℃下完成的。當吸附染料由纖維內部向外擴散時，對溫度的要求是大于等于60 ℃，如果皂洗溫度低于染色溫度，則纖維內部的吸附染料不易擴散出來，難以被洗除［4］。因此，在70～85 ℃下進行低溫皂洗在理論上是可行的。

現階段國內外的研究結果表明，盡管低溫皂洗劑的研制取得了一定的成果，但許多品種有自身的局限性，適用范圍有限，而且有些產品生產成本較高，難以推廣應用。要開發出一種環保、適用范圍廣且廉價的中低溫皂洗劑，需從幾個方面加以改進和提高：（1）新型皂洗劑技術的應用，比如新型生物酶皂洗工藝。與傳統皂洗工藝相比，生物酶皂洗工藝在很大程度上提高了皂洗效果，降低了能源消耗，減少了污水排放量，有利于環境保護和降低污水處理成本。（2）在結構上引入酸性基團，使產品具有免中和功能，可以省工時，提高生產效率，也可以減少化學品排放。（3）復配具有良好溶解性、相容性、高表面活性的高分子聚合物產生協同作用，從而有效地降低皂洗溫度，節約能耗。（4）部分表面活性劑對人體有較大的刺激性，而且不易生物降解，對環境影響較大，所以，低溫皂洗劑的研制必須注重產品的環保性，提高其生物降解性，最終實現循環使用。

本項目采用最新的生物酶技術，并綜合不同結構類型的染料、改變酶的成分等方法，開發出一種外觀為無色或淡黃色透明液體的新型低溫皂洗劑TF-2318，重點研究TF-2318的皂洗效果。

1 實驗

1.1 材料與儀器

材料：半漂純棉針織布；活性紅3BS（C.I.活性紅195）、活性藍2GLN（C.I.活性藍194）、活性黃3RS（C.I.活性黃145）（湖北麗源科技股份有限公司），活性黑KN-B（C.I.活性黑5）、活性翠藍KN-G（C.I.活性藍211）、活性艷藍KN-R（C.I.活性藍19）（浙江閏土股份有限公司），常規皂洗劑TF-1307A、低溫皂洗劑TF-2318（廣東傳化富聯精細化工有限公司），元明粉、純堿、醋酸（市售）。

儀器：KG86 染色機（廣東中山永鳴機械廠），數顯式電熱恒溫干燥烘箱（上海滬越科學實驗儀器廠），連續定型烘干機（Newave LAB Equipment Co.Ltd.），Color eye 3100分光測色儀（Gretagmacbeth公司），722-S 型分光光度計（上海棱光技術有限公司），摩擦牢度試驗機（溫州大榮紡織儀器有限公司）。

1.2 染色工藝

配方：活性染料3%(omf)，元明粉60 g/L，純堿30 g/L，浴比1∶10。工藝流程如下：

1.3 皂洗工藝

常規皂洗配方：TF-1307A 1.0 g/L，95 ℃，10 min。工藝流程如下：

低溫皂洗配方：TF-2318 1.0～2.0 g/L，65～85 ℃，10～20 min。工藝流程如下：

1.4 測試

吸光度：收集皂洗殘液并稀釋到一定濃度，在分光光度計上測定最大吸收波長處的吸光度。吸光度越大，皂洗液顏色越深，殘液染料濃度越大。

色差（ΔE）：采用分光測色儀測定，ΔE值越大，織物的顏色變化越大。

耐皂洗色牢度：按GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗耐皂洗色牢度》測定，用評定沾色用灰色樣卡評級，以棉沾色為主。

水泡色牢度：將織物加入水?。ㄔ”?∶40）中，加熱到95 ℃以上，保溫5 min，期間攪拌3～4 次，取出織物，冷卻至室溫，測殘液吸光度，比較殘液的深淺［5］。

防沾性能：將待皂洗的布樣和貼襯織物分別放入皂洗液（浴比1∶15）中，采用常規皂洗工藝或者低溫皂洗工藝皂洗，取出皂洗試樣和襯布，用冷水洗一次，烘干，襯布按GB/T 3921—2008 用評定沾色用灰色樣卡評級。

2 結果與討論

2.1 TF-2318皂洗效果的影響因素

2.1.1 皂洗溫度和時間

純棉織物分別采用活性紅3BS、活性黃3RS、活性藍2GLN 組合染成3%的紅色，用活性黑KN-B 染成3%的黑色，活性翠藍KN-G、活性艷藍KN-R 組合染成3%的翠藍色。由表1 可知，TF-2318 的皂洗殘液色深受皂洗溫度的影響較大；在同一溫度下皂洗，皂洗時間越長，殘液顏色越深，但增幅不大。為了充分去除浮色，皂洗溫度應大于65 ℃，溫度太低浮色不能完全去除［3］。在85 ℃皂洗時，皂洗時間控制在15 min；在75 ℃皂洗時，皂洗時間可適當延長至20 min。

表1 不同溫度和時間皂洗后殘液的吸光度

由表2 可知，皂洗溫度升高，TF-2318 對織物的耐皂洗色牢度提升明顯，而且皂洗溫度越高，耐皂洗色牢度越好，皂洗時間越長，耐皂洗色牢度越好。75、85 ℃皂洗15 min 以上，耐皂洗色牢度在3 級以上，達到普通皂洗劑TF-1307A 的皂洗效果。TF-2318 的水泡色牢度受皂洗溫度的影響較大，溫度升高，水泡色牢度明顯提升；在同一溫度下，皂洗時間越長，水泡色牢度越好。85 ℃皂洗時，皂洗效果接近普通皂洗劑TF-1307A 的皂洗效果。經TF-2318 在75、85 ℃皂洗后，織物的色變與普通皂洗劑TF-1307A 差別不大，65 ℃皂洗時色變最小。在同一溫度下皂洗，隨著時間的延長，織物的色變有所增加，說明織物表面浮色的去除在一定程度上導致了織物色變［5］。TF-2318 對織物的防沾性能提升明顯，而且皂洗溫度越低，防沾性能反而越好，皂洗時間對織物的防沾性能影響不明顯?？赡苁且驗樵硐礈囟容^低時，脫落在皂洗液中的染料少，染料返沾也少［3］。65、75、85 ℃皂洗時，防沾性能達4 級以上，接近或超過普通皂洗劑TF-1307A的皂洗效果。

綜上所述，再結合成本因素，為了達到理想的皂洗效果，皂洗溫度建議不低于75 ℃。85 ℃皂洗時，皂洗時間為15 min；75 ℃皂洗時，建議皂洗時間可酌情延長至20 min。

表2 不同溫度和時間皂洗棉織物的色牢度、色變和防沾性能

2.1.2 TF-2318用量

由表3 可知，隨著TF-2318 用量的增加，殘液的吸光度增大；當TF-2318 用量大于1.5 g/L 時，殘液的吸光度增加不多，且與普通皂洗劑TF-1307A 的皂洗效果接近。與市場上某些還原類低溫皂洗劑不同，這類皂洗劑的皂洗殘液很清澈，但并不能真正有效地提高織物的耐皂洗色牢度。綜合成本考慮，建議TF-2318用量選擇1.5 g/L。

表3 不同TF-2318用量皂洗后殘液的吸光度

由表4 可知，TF-2318 能有效地去除織物表面的浮色，對織物的耐皂洗色牢度提升明顯。當TF-2318用量為1.5 g/L，皂洗溫度為75、85 ℃時，耐皂洗色牢度為3 級以上，達到普通皂洗劑TF-1307A 的皂洗效果。隨著TF-2318 用量的增加，織物的水泡色牢度逐漸提高。在75 ℃、TF-2318 用量為2.0 g/L 以及85 ℃、TF-2318 用量為1.5 g/L 時，皂洗效果接近普通皂洗劑TF-1307A 的皂洗效果。經TF-2318 皂洗后織物的色變與普通皂洗劑TF-1307A 相差不大，用量增加后，織物色變有所增大，但變化幅度不大。TF-2318 能有效地去除織物表面的浮色，對織物的防沾性能提升明顯。當用量為1.5 g/L，75、85 ℃皂洗時，防沾性能達4 級以上，皂洗效果達到普通皂洗劑TF-1307A 的皂洗效果。

表4 不同TF-2318用量皂洗后棉織物的色牢度、色變和防沾性能

綜上所述，用于棉織物染色后皂洗時，建議TF-2318用量選擇1.5 g/L。

2.1.3 pH

不同pH 皂洗后殘液的吸光度見表5。

表5 不同pH 皂洗后殘液的吸光度

由表5 可知，皂洗液pH 對皂洗殘液吸光度的影響很大。pH=6～9 時，TF-2318 在75、85 ℃皂洗15 min后，殘液吸光度相差不大；但pH 在9 以上時，pH 越高，殘液吸光度越大，顏色越深。

由表6 可以看出，皂洗液pH 對織物的耐皂洗色牢度影響明顯，pH=6～9 時，耐皂洗色牢度相差不大，但pH 在9 以上時，pH 越高，耐皂洗色牢度越差。皂洗液pH 對織物的水泡色牢度有影響，但不明顯，pH 越高，水泡色牢度略提高，可能是因為部分與織物結合不牢固的活性染料在強堿性條件下會發生脫落而被皂洗去除，剩下結合牢固的活性染料不容易掉色，呈現略好的水泡色牢度［5］。皂洗液pH 對織物的色變影響很明顯，pH=6～9 時，織物的色變不大，與普通皂洗劑TF-1307A 皂洗的色變差不多；pH 在9 以上時，pH越高，色變越大，說明堿性太強不利于染色織物的皂洗。皂洗液pH 對織物的防沾性能影響也很明顯，pH=6～9 時，防沾性能相近；pH 在9 以上時，pH 越高，防沾性能越差，這是因為活性染料染色織物在強堿性條件下皂洗時，皂洗劑除了洗下織物上的浮色外，已和織物共價鍵結合的活性染料也可能發生脫落，會有大量新水解染料存在于織物表面，并形成新的浮色，新的浮色又會造成沾色，這樣就會嚴重影響染色織物的皂洗效果［1，5］。

表6 不同pH 皂洗后棉織物的色牢度、色變和防沾性能

綜上所述，TF-2318 用于棉織物染色后皂洗時，即使產品自身結構有酸性基團，有免中和功能，但為了最大限度地發揮皂洗效果，建議皂洗前測試皂洗液pH，必要時添加少量醋酸以確保pH 在6～8。

2.2 不同皂洗工藝的能耗比較

以加工1 t 織物統計能耗和水耗，由表7 可以看出，與常規95 ℃皂洗工藝相比，TF-2318 低溫皂洗工藝節電10%～14%，節約蒸汽20%～36%，節約時間5～10 min。由此可見，TF-2318 低溫皂洗工藝可省時、節能，提高生產效率。

表7 不同皂洗工藝的能耗比較

3 結論

（1）新型低溫皂洗劑TF-2318 用量為1.5 g/L，在75 ℃、20 min 或85 ℃、15 min 下皂洗后，織物的耐皂洗色牢度可達普通皂洗劑TF-1307A（1.0 g/L，95 ℃，10 min）的皂洗效果，水泡色牢度略差，但很接近普通皂洗工藝的效果，色變小，防沾性能優異。

（2）TF-2318 用量、皂洗溫度、皂洗時間和皂洗液pH 對TF-2318 的皂洗效果影響很大，特別是pH。皂洗前要測試皂洗液pH，必要時添加少量醋酸以確保皂洗液pH 在6～8。

（3）TF-2318 低溫皂洗工藝可省時、節能，提高生產效率。