第二章染整用水和表面活性剂

1、第二章染整用水和表面活性剂1 第二章第二章 染整用水和表面活性剂染整用水和表面活性剂 第二章染整用水和表面活性剂2 授授 课课 要要 点点 染整用水的基本要求和水质软化方法染整用水的基本要求和水质软化方法; ; 染整助剂的作用及常用产品染整助剂的作用及常用产品; ; 表面活性剂的基本观念和主要功能。表面活性剂的基本观念和主要功能。 第二章染整用水和表面活性剂3 第一节第一节 染整用水染整用水 纺织工业总用水量为纺织工业总用水量为9292亿吨，其中新鲜水量亿吨，其中新鲜水量 6666亿吨，位居全国各行业第二位。亿吨，位居全国各行业第二位。 印染工业总用水量印染工业总用水量6464亿吨，占纺织业的

2、亿吨，占纺织业的7070， 新鲜水取用量新鲜水取用量5858亿吨，占纺织业亿吨，占纺织业8888，水的回收，水的回收 利用率仅利用率仅1010。 平均每生产平均每生产1000m1000m印染布约耗水印染布约耗水20t20t，其中煮练，其中煮练 占一半。占一半。 第二章染整用水和表面活性剂4 一、水一、水 源源 1.1.地面水地面水江、河、湖水江、河、湖水 特点：悬浮杂质含量较高，矿物质含量较少，水质的处特点：悬浮杂质含量较高，矿物质含量较少，水质的处 理较容易。理较容易。 2 2地下水地下水泉水和井水泉水和井水 特点：含悬浮性杂质极少，水质澄清，但矿物质含量多、特点：含悬浮性杂质极少，水质澄清

3、，但矿物质含量多、 硬度大，须软化后再使用。硬度大，须软化后再使用。 3 3 自来水自来水 质量好，但成本高。质量好，但成本高。 第二章染整用水和表面活性剂5 二、水质硬度二、水质硬度 暂时硬度：由酸式碳酸盐所表示的硬度，经煮沸后可以暂时硬度：由酸式碳酸盐所表示的硬度，经煮沸后可以 去除，故称为暂时硬度。去除，故称为暂时硬度。 永久硬度：由钙、镁等的氯化物、硫酸盐或硝酸盐等杂永久硬度：由钙、镁等的氯化物、硫酸盐或硝酸盐等杂 质所表示的硬度，虽经煮沸也不发生沉淀，必须经化学处质所表示的硬度，虽经煮沸也不发生沉淀，必须经化学处 理才能去除。理才能去除。 第二章染整用水和表面活性剂6 总硬度：总硬度

4、： 用暂时硬度和永久硬度的总和表示。用暂时硬度和永久硬度的总和表示。 水质硬度的表示方法：水质硬度的表示方法： 通常以一百万份水中碳酸钙（镁盐换通常以一百万份水中碳酸钙（镁盐换 算成碳酸钙）的份数来表示。算成碳酸钙）的份数来表示。 简称简称ppm（或（或mg/L）。）。 第二章染整用水和表面活性剂7 三、染整加工对水质的要求三、染整加工对水质的要求 1、硬水和软水区分表、硬水和软水区分表 水水 质质 ppm（mg/ /L） 极软水极软水 软软 水水 略硬水略硬水 硬硬 水水 极硬水极硬水 15 1550 50100 100200 200 第二章染整用水和表面活性剂8 2、 染整用水水质指标染整

5、用水水质指标 除要求无色、无臭、透明、pH6.57.4之外，还 要求达到如下指标。 项项 目目 ppm（mg/ /L） 总硬度总硬度 铁铁 锰锰 碱度碱度 溶解的固体物质溶解的固体物质 025(060) 0.1 0.02 3564 65150 第二章染整用水和表面活性剂9 针织物染整用水硬度要求针织物染整用水硬度要求 染色染色, ,皂洗用水皂洗用水 20 mg/L20 mg/L 一般洗涤用水一般洗涤用水 100 mg/L100 mg/L 第二章染整用水和表面活性剂10 水质不合格对染整加工的影响水质不合格对染整加工的影响 某些助剂（如肥皂）遇到钙、镁离子会生成不溶性的钙、某些助剂（如肥皂）遇到

6、钙、镁离子会生成不溶性的钙、 镁盐而沉积在织物上，会造成斑渍，沾污织物，影响手感。镁盐而沉积在织物上，会造成斑渍，沾污织物，影响手感。 硬水能使某些染料发生沉淀，造成染色不匀等。硬水能使某些染料发生沉淀，造成染色不匀等。 铁、锰等离子，在漂白时不但影响织物的白度，还能诱铁、锰等离子，在漂白时不但影响织物的白度，还能诱 发纤维的脆损。发纤维的脆损。 硬水能在锅炉体内壁及炉管的内表面形成水垢，降低热硬水能在锅炉体内壁及炉管的内表面形成水垢，降低热 传导率，甚至由于导热不匀酿成锅炉爆炸。传导率，甚至由于导热不匀酿成锅炉爆炸。 第二章染整用水和表面活性剂11 四、水质软化四、水质软化 为了保证染整用水

7、的质量，应根据需要采用适当的为了保证染整用水的质量，应根据需要采用适当的 方法降低水中的钙、镁等离子的含量，这种处理过程方法降低水中的钙、镁等离子的含量，这种处理过程 称为水质的软化称为水质的软化。 第二章染整用水和表面活性剂12 1、沸煮法（去除暂时硬度）：、沸煮法（去除暂时硬度）： Ca(HCO3)2 （沸煮）（沸煮） CaCO3H2OCO2 2、化学法（去除永久硬度）、化学法（去除永久硬度） ： （1）沉淀法：）沉淀法： CaSO4Na2CO3 CaCO3Na2SO4 第二章染整用水和表面活性剂13 （2）络合法）络合法 （如采用六偏磷酸钠）（如采用六偏磷酸钠） NaNa4 4NaNa2

8、 2（POPO3 3）6 6 CaCa2 2 NaNa4 4CaCa（POPO3 3）6 6 2Na2Na NaNa4 4NaNa2 2（POPO3 3）6 6 MgMg2 2 NaNa4 4MgMg（POPO3 3）6 6 2Na2Na 第二章染整用水和表面活性剂14 3 3、离子交换法、离子交换法 （1）使用阳离子交换树脂使用阳离子交换树脂 阳离子交换树脂可交换水中的各种阳离子，如阳离子交换树脂可交换水中的各种阳离子，如Ca2 、 、Mg2+等。等。 其作用原理如下：其作用原理如下： 先将比较稳定的钠型树脂用酸转型为活性较高的氢型树先将比较稳定的钠型树脂用酸转型为活性较高的氢型树 脂：脂：

9、 RSO3NaH SO3HNa 然后将硬水缓慢通过氢型树脂层，产生离子交换作用，使然后将硬水缓慢通过氢型树脂层，产生离子交换作用，使 水软化：水软化： 2RSO3HCa2 (SO3)2Ca 2H 第二章染整用水和表面活性剂15 （2）使用阴离子交换树脂使用阴离子交换树脂 可交换水中的各种阴离子，如可交换水中的各种阴离子，如Cl 、 、SO42 等。 等。 首先也将比较稳定的氯型用碱转型为活性较高的氢氧型树脂：首先也将比较稳定的氯型用碱转型为活性较高的氢氧型树脂： RCH2N(CH3)ClOH CH2 N (CH3)3OHCl 再与经阳离子软化的水或硬水缓慢接触，发生离子交换，使软水再与经阳离子

10、软化的水或硬水缓慢接触，发生离子交换，使软水 变为中性或进一步净化水质：变为中性或进一步净化水质： 2RCH2N(CH3) 3OHSO42 2H CH2N(CH3) 32 SO42H2O （3）、离子交换法的优点）、离子交换法的优点 可再生之后循环使用。可再生之后循环使用。 适合于工业化大规模生产。适合于工业化大规模生产。 第二章染整用水和表面活性剂16 第二节第二节 染整助剂染整助剂 一、基本定义一、基本定义 染整加工中使用的辅助化学品或专用化学品。染整加工中使用的辅助化学品或专用化学品。 二、其他说法二、其他说法 1 1、染整加工中除染料和颜料（色素）之外的所、染整加工中除染料和颜料（色素

11、）之外的所 有化学品。有化学品。 2 2、染整加工中使用的精细化学品。、染整加工中使用的精细化学品。 第二章染整用水和表面活性剂17 主要作用：主要作用： 提高纺织品的质量，提高纺织品的质量， 改善加工效果，改善加工效果， 提高生产效益，提高生产效益， 简化工艺过程，简化工艺过程， 降低生产成本，降低生产成本， 提高服用性能，提高服用性能， 便于三废处理。便于三废处理。 第二章染整用水和表面活性剂18 染整助剂的分类染整助剂的分类 练漂助剂：退浆剂、煮练剂、漂白剂、增白剂、洗涤剂、练漂助剂：退浆剂、煮练剂、漂白剂、增白剂、洗涤剂、 渗透剂等。渗透剂等。 印染助剂：匀染剂、促染剂、洗涤剂、渗透剂

12、、乳化剂、印染助剂：匀染剂、促染剂、洗涤剂、渗透剂、乳化剂、 分散剂、固色剂、黏合剂、增稠剂、助溶剂等。分散剂、固色剂、黏合剂、增稠剂、助溶剂等。 整理助剂：防皱剂、柔软剂、阻燃剂、拒水剂、防油剂、整理助剂：防皱剂、柔软剂、阻燃剂、拒水剂、防油剂、 杀菌剂、树脂整理剂等。杀菌剂、树脂整理剂等。 染整助剂的类型特点染整助剂的类型特点 50%以上都是表面活性剂；以上都是表面活性剂； 以表面活性剂作为主要成分。以表面活性剂作为主要成分。 第二章染整用水和表面活性剂19 第三节第三节 表面活性剂表面活性剂 一、表面活性剂的定义一、表面活性剂的定义 少量使用即可显著降低溶剂（一般为水）的少量使用即可显著

13、降低溶剂（一般为水）的 表面张力或两相间界面张力的一类物质。表面张力或两相间界面张力的一类物质。 第二章染整用水和表面活性剂20 表面张力与表面活性剂浓度关系的三种类型曲线表面张力与表面活性剂浓度关系的三种类型曲线 第二章染整用水和表面活性剂21 表面张力可定义为：垂直通过液体表面上任一单表面张力可定义为：垂直通过液体表面上任一单 位长度，与液面相切的、收缩表面的力。位长度，与液面相切的、收缩表面的力。 第二章染整用水和表面活性剂22 二、表面活性剂的结构特征二、表面活性剂的结构特征 * 表面活性剂表面活性剂分子都是由非极性的疏水基和极性的亲水基两部分子都是由非极性的疏水基和极性的亲水基两部

14、分构成，分构成，是一种两亲分子，既具有亲油性又具有亲水性。是一种两亲分子，既具有亲油性又具有亲水性。 第二章染整用水和表面活性剂23 三、表面活性剂的三、表面活性剂的表面吸附功能表面吸附功能 * 表面吸附功能：疏水基容易与非极性物质吸附，亲水基 则容易与极性物质吸附，这种功能被称为“表面活性”。 第二章染整用水和表面活性剂24 四、表面活性剂的两大技术指标四、表面活性剂的两大技术指标 1、临界胶束浓度（、临界胶束浓度（CMC值）：值）： 表面活性剂在水溶液中形成大量胶束时所需要的最低浓度。表面活性剂在水溶液中形成大量胶束时所需要的最低浓度。 * 正吸附： CMC值 之前， * 胶束化： CMC

15、值 之后。 第二章染整用水和表面活性剂25 2、表面活性剂的亲疏平衡值、表面活性剂的亲疏平衡值 （HLB值）：值）： 表示表示表面活性剂分子结构中亲水性与疏水性之间平衡关表面活性剂分子结构中亲水性与疏水性之间平衡关 系的数值，即系的数值，即HLB （Hydrophilic Lipophilic Balance）值。）值。 * HLBHLB值越大表示亲水性越强、疏水性越弱；反之，值越大表示亲水性越强、疏水性越弱；反之，HLBHLB值越值越 小表示疏水性越强、亲水性越弱；小表示疏水性越强、亲水性越弱； * 离子型表面活性剂的离子型表面活性剂的HLBHLB值在值在1 14040之间（以油酸的之间（以

16、油酸的HLB=1HLB=1、 油酸钠的油酸钠的HLB=18HLB=18作为基准）；作为基准）； * 非离子型表面活性剂的非离子型表面活性剂的HLBHLB值在值在0 02020之间（以石蜡的之间（以石蜡的HLB=0HLB=0、 聚乙二醇的聚乙二醇的HLB=20HLB=20作为基准）。作为基准）。 第二章染整用水和表面活性剂26 五、表面活性剂的基本作用五、表面活性剂的基本作用 （一）润湿和渗透作用（一）润湿和渗透作用 润湿是固体表面上一种流体被另一种流体所取代的过程。润湿是固体表面上一种流体被另一种流体所取代的过程。 染整加工中，多为纤维（固体）表面上的气体（一种流染整加工中，多为纤维（固体）表

17、面上的气体（一种流 体）被水（另一种流体）所取代的过程。体）被水（另一种流体）所取代的过程。 第二章染整用水和表面活性剂27 第二章染整用水和表面活性剂28 液体在固体表面润湿的平衡关系式：液体在固体表面润湿的平衡关系式： cos（SSL）L 液体中加入表面活性剂，可使液体中加入表面活性剂，可使L L和和SL SL都显著降低，从而使 都显著降低，从而使 角变小，达到提高液体润湿性能的作用。角变小，达到提高液体润湿性能的作用。 在染整加工中常用的润湿渗透剂产品有渗透剂在染整加工中常用的润湿渗透剂产品有渗透剂JFCJFC、渗透剂、渗透剂T T、 拉开粉拉开粉BXBX、渗透剂、渗透剂58815881

18、、丝光渗透剂、丝光渗透剂MPMP等。等。 第二章染整用水和表面活性剂29 （二）乳化和分散作用（二）乳化和分散作用 1 1乳化作用：将两种不相溶的液体（如油和水）放在一起，乳化作用：将两种不相溶的液体（如油和水）放在一起， 使一种液体以极微小的液滴均匀地分散在另一种液体中，这种使一种液体以极微小的液滴均匀地分散在另一种液体中，这种 体系就称为乳状液或乳液，这种作用称为乳化作用。体系就称为乳状液或乳液，这种作用称为乳化作用。 2 2分散作用：将固体物质以极其微小的颗粒均匀地分散在分散作用：将固体物质以极其微小的颗粒均匀地分散在 液体中所形成的体系称为分散液或悬浮液，这种作用称为分散液体中所形成的

19、体系称为分散液或悬浮液，这种作用称为分散 作用。作用。 * * 乳化和分散两种作用极为相似，其主要区别在于它们的内乳化和分散两种作用极为相似，其主要区别在于它们的内 相，前者为液体（液相，前者为液体（液液之间），而后者为固体（固液之间），而后者为固体（固液之液之 间）间） 。 第二章染整用水和表面活性剂30 3 3乳液：乳液： （1 1）水包油型或油）水包油型或油/ /水水 型（型（O/ WO/ W型）型）水是水是 连续相（外相），而油连续相（外相），而油 是不连续相（内相）。是不连续相（内相）。 （2 2）油包水型或水）油包水型或水/ /油型（油型（W/OW/O型）型）油是连续相（外油是连续

20、相（外 相），而水是不连续相（内相）。相），而水是不连续相（内相）。 * * 染整加工中常用的乳化剂、分散剂以油水型居多，染整加工中常用的乳化剂、分散剂以油水型居多， 如平平加如平平加O O系列、系列、OPOP系列、扩散剂系列、扩散剂NNONNO、分散剂、分散剂CNFCNF、分散、分散 剂剂WAWA等。等。 第二章染整用水和表面活性剂31 （三）增溶作用（三）增溶作用 在溶剂中完全不溶或微溶的物质，进入表面活性剂形成在溶剂中完全不溶或微溶的物质，进入表面活性剂形成 的胶束中得到溶解，这种现象称为增溶作用。的胶束中得到溶解，这种现象称为增溶作用。 增溶作用与乳化、分散作用的区别在于：增溶作用与乳

21、化、分散作用的区别在于： （1 1）增溶作用的溶解物质，既可以是液体也可是固体。）增溶作用的溶解物质，既可以是液体也可是固体。 （2 2）乳化作用和分散作用形成的是热力学不稳定多相）乳化作用和分散作用形成的是热力学不稳定多相 分散体系，而增溶作用形成的是热力学稳定的均相体系。分散体系，而增溶作用形成的是热力学稳定的均相体系。 （3 3）乳状液和分散液多为乳白状和悬浊状，而增溶溶）乳状液和分散液多为乳白状和悬浊状，而增溶溶 液为透明状。液为透明状。 其联系在于：增溶作用可以看作是乳化作用或分散作其联系在于：增溶作用可以看作是乳化作用或分散作 用的极限阶段、理想状态，它们之间可相互转化。用的极限阶

22、段、理想状态，它们之间可相互转化。 形成条件：形成条件：* *合适的表面活性剂；合适的表面活性剂；* *足够的用量。足够的用量。 第二章染整用水和表面活性剂32 （四）起泡和消泡作用（四）起泡和消泡作用 气体分散在液体中形成的分散体系称为泡沫气体分散在液体中形成的分散体系称为泡沫, ,气体叫分散气体叫分散 相（内相），液体叫分散介质（外相）。相（内相），液体叫分散介质（外相）。 第二章染整用水和表面活性剂33 表面活性剂有良好起泡作用，能促进泡沫生成或稳定存在表面活性剂有良好起泡作用，能促进泡沫生成或稳定存在 的表面活性剂称为发泡剂或稳泡剂。的表面活性剂称为发泡剂或稳泡剂。 泡沫同样是热力学不

23、稳定体系，容易因排液现象和气泡合泡沫同样是热力学不稳定体系，容易因排液现象和气泡合 并作用，而使气泡不断破裂、泡沫消失。能促使泡沫迅速消并作用，而使气泡不断破裂、泡沫消失。能促使泡沫迅速消 失的表面活性剂或助剂称为消泡剂。失的表面活性剂或助剂称为消泡剂。 * * 染整加工中多用消泡剂。染整加工中多用消泡剂。 第二章染整用水和表面活性剂34 （五）洗涤作用（五）洗涤作用 从浸在某种介质（多为水）中的固体表面除去异物或污从浸在某种介质（多为水）中的固体表面除去异物或污 垢的过程称为洗涤。垢的过程称为洗涤。 能发挥洗涤作用的化学品称为洗涤剂，洗涤剂多以表面能发挥洗涤作用的化学品称为洗涤剂，洗涤剂多以

24、表面 活性剂作为主要成分。活性剂作为主要成分。 洗涤作用较复杂，是表面活性剂的润湿、乳化、分散、洗涤作用较复杂，是表面活性剂的润湿、乳化、分散、 增溶等综合作用以及搅拌、揉搓、水流等机械作用的共增溶等综合作用以及搅拌、揉搓、水流等机械作用的共 同结果。以织物为例，洗涤过程可用下式表示：同结果。以织物为例，洗涤过程可用下式表示： 织物织物污垢洗涤剂污垢洗涤剂 织物织物洗涤剂污垢洗涤剂污垢洗涤剂洗涤剂 织物洗涤剂织物洗涤剂 第二章染整用水和表面活性剂35 污垢去除的具体方式：污垢去除的具体方式： （1）洗涤剂向纤维和污垢作定向界面吸附，并向纤维与）洗涤剂向纤维和污垢作定向界面吸附，并向纤维与 污垢

25、之间润湿、渗透。污垢之间润湿、渗透。 （2）在洗涤剂分割、取代作用下，污垢与纤维间结合力）在洗涤剂分割、取代作用下，污垢与纤维间结合力 减弱、在机械或水流作用下脱离纤维。减弱、在机械或水流作用下脱离纤维。 第二章染整用水和表面活性剂36 （3 3）脱离下来的污）脱离下来的污 垢在水溶液中被洗垢在水溶液中被洗 涤剂乳化分散或增涤剂乳化分散或增 溶，不使其再沉积溶，不使其再沉积 回织物表面。回织物表面。 （4 4）污垢与洗涤）污垢与洗涤 剂被水溶液冲洗除剂被水溶液冲洗除 去，吸附于织物表去，吸附于织物表 面的残余洗涤剂也面的残余洗涤剂也 一同被冲洗除去一同被冲洗除去。 第二章染整用水和表面活性剂3

26、7 第二章染整用水和表面活性剂38 六、常用表面活性剂产品六、常用表面活性剂产品 （一）阴离子型表面活性剂：阴离子型表面活性剂： * * 肥皂，是高级脂肪酸的钠盐、通式为肥皂，是高级脂肪酸的钠盐、通式为RCOONaRCOONa，如：，如： C C17 17H H3535COONa COONa、 C C15 15H H3131COONa COONa、 C C17 17H H3333COONa COONa等。等。 * * 烷基苯磺酸钠：烷基苯磺酸钠： C C12 12H H2525 SOSO3 3NaNa。 第二章染整用水和表面活性剂39 * * 亚甲基二萘磺酸钠（分散剂亚甲基二萘磺酸钠（分散剂N

27、NONNO）：）： * *脂肪醇硫酸酯钠：脂肪醇硫酸酯钠： C C12 12H H2525SO SO4 4NaNa 。 * *乙二醇单丁醚乙二醇单丁醚 磷酸酯钠盐：磷酸酯钠盐： 第二章染整用水和表面活性剂40 （二）阳离子型表面活性剂：（二）阳离子型表面活性剂： * 十二烷基二甲基苄基氯化铵（匀染剂十二烷基二甲基苄基氯化铵（匀染剂1227、缓染剂、缓染剂TAN） * 十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐（抗静电剂十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐（抗静电剂SN）：）： C18H37N+(CH3)2CH2CH2OHNO3 第二章染整用水和表面活性剂41 （三）非离子型表面活性剂（三）非离子型表面活性剂 *

28、 平平加平平加O系列产品：系列产品： C18H37O(CH2CH2O)nH C12H25O(CH2CH2O)nH （n =1525） * 渗透剂渗透剂JFC： CH3(CH2)6CH2O(CH2CH2O)5H * 乳化剂乳化剂OP： 第二章染整用水和表面活性剂42 * 聚醚类聚醚类 RO(C2H4O)a(C3H6O)b(C2H4O)cH 。 * * 烷基醇酰胺类烷基醇酰胺类 如尼纳尔、如尼纳尔、65016501、704704等。等。 * * 多元醇型非离子表面活性剂多元醇型非离子表面活性剂 司盘（司盘（SpanSpan）系列和吐温（）系列和吐温（TweenTween）系列产品。）系列产品。 *

29、 * 其他非离子型表面活性剂其他非离子型表面活性剂 如聚氧乙烯蓖麻油、如聚氧乙烯蓖麻油、PEGPEG脂肪酸酯系列、甘油聚氧脂肪酸酯系列、甘油聚氧 乙烯醚、硬脂酸甘油酯、三乙醇胺油酸酯等。乙烯醚、硬脂酸甘油酯、三乙醇胺油酸酯等。 第二章染整用水和表面活性剂43 （四）两性离子型表面活性剂（四）两性离子型表面活性剂 * 十二烷基二甲基乙羧基季铵（十二烷基二甲基乙羧基季铵（BS12）：）： C12H25N+(CH3)2CH2COO 染整加工中可用作抗静电剂、柔软剂、钙皂分散剂、缩绒染整加工中可用作抗静电剂、柔软剂、钙皂分散剂、缩绒 剂、水质稳定剂等。剂、水质稳定剂等。 * 椰油酰胺基丙基甜菜碱椰油酰

30、胺基丙基甜菜碱(双鲸双鲸CAB30) C11H23CONHC3H6N+(CH3)2CH2COO 具有柔软、净洗、抗静电、杀菌等性能，是纺织染整中一具有柔软、净洗、抗静电、杀菌等性能，是纺织染整中一 种优良净洗剂及柔软整理剂。种优良净洗剂及柔软整理剂。 第二章染整用水和表面活性剂44 （五）结构混合型表面活性剂（五）结构混合型表面活性剂 分子结构中的亲水基团是由非离子部分和阴离子部分分子结构中的亲水基团是由非离子部分和阴离子部分 共同构成的一类表面活性剂。共同构成的一类表面活性剂。 * * 月桂醇醚硫酸钠盐（月桂醇醚硫酸钠盐（AESAES），其分子结构式为：），其分子结构式为： C C12 12H H2525O(CH O(CH2 2CHCH2 2O)O)3 3SOSO3 3NaNa 在纺织、染整加工中广泛作为洗涤剂使用，也可作为在纺