影响不同表面活性剂在洗毛工艺中的应用和研究论文

1、影响不同表面活性剂在洗毛工艺中的应用和研究影响不同表面活性剂在洗毛工艺中的应用和研究 摘摘 要要 洗毛是机械作用和化学作用的过程,是羊毛加工的第一道工序,也是极为重要的 一道工序,它的目的是去除尘土、羊汗、污垢、油脂等,同时要达到没有羊毛缠结或 毡化现象的洗净毛。洗净毛是毛纺产品的基础,净毛质量的好坏,关系到后部加工的 顺利进行。 本课题研究的目的是通过实验研究影响不同表面活性剂在洗毛工艺中的应用和 研究，探讨改善洗毛的效果，从而为优化洗毛工艺做些帮助。 本课题分别从不同表面活性剂在洗毛工艺中的应用入手 ,通过实验系统的介绍 各表面活性剂在不同条件和因素下对洗毛的洗涤效果的比较，得出影响洗涤效

2、果的 主次因素。并探讨表面活性剂在洗毛工艺中的发展方向和面临的些问题，以及解决 这些问题的一些方式。 关关键键词词：表面活性剂；洗毛工艺；优化工艺 abstract scouring is the role of mechanical action and chemical process, a wool processing the first process is an extremely important process, its purpose is to remove dust, sheep sweat, dirt, grease, etc., and no wool to ach

3、ieve the entanglement or phenomenon of clean wool felt. washed wool is wool based products, the quality is good or bad hair,related to the back of the process goes smoothly. the purpose of this research project is to experimentally study influence of different surfactants in wool scouring process th

4、e application and study to improve the effect of scouring, which do help to optimize the scouring process. the topic from different surfactants in the application process to start scouring through experimental system to present the surfactants under different conditions and factors that effect on th

5、e comparison of washing and scouring, washing results obtained primary and secondary factors affecting . and to explore the surface active agent in the scouring process of development and facing some problems and some of the ways to solve these problems. keyword：surfactant; wool scouring technology;

6、 optimal process 目 录 引 言.1 第一章 原毛洗毛的机理与表面活性剂.2 1.1 原毛洗毛机理 .2 1.1.1 羊毛的结构 .2 1.1.2 羊毛沾污的主要成分及其物理化学性质 .2 1.1.3 洗毛的目的 .4 1.1.4 洗毛的原理 .4 1.1.5 洗净毛的质量要求 .5 1.2 表面活性剂 .6 1.2.1 表面活性剂的结构 .6 1.2.2 表面活性剂的作用 .7 1.2.3 表面活性剂的分类 .8 第二章 非离子表面活性剂在洗毛中的应用和效果测试分析.9 2.1 非表面活性剂的结构特点 .9 2.2 非离子表面活性剂的洗涤特点 .9 2.3 非离子洗剂洗毛工艺

7、分析 .10 2.4 非离子表面活性剂洗涤效果测试 .11 2.4.1 实验目的 .11 2.4.2 试验试样及仪器 .11 2.4.3 实验要求 .12 2.4.4 试验设计 .13 2.4.5 实验结果分析 .14 2.4.6 试验结论 .14 第三章 阴离子表面活性剂在洗毛中的应用和效果测试分析.16 3.1 阴离子表面活性剂的结构特点 .16 3.2 阴离子表面活性剂的洗涤特点 .16 3.3 阴离子洗剂洗毛工艺分析 .17 3.4 阴离子表面活性剂洗涤效果测试 .17 3.4.1 正交试验方案与实验结果 .17 3.4.2 实验结果分析 .18 3.4.3 实验结论 .19 第四章

8、阳离子表面活性剂在洗毛中的应用.20 4.1 阳离子表面活性剂的结构特点 .20 4.2 阳离子表面活性剂的洗涤特点 .20 第五章 两性表面活性剂在洗毛中的应用.21 5.1 两性表面活性剂的结构特点 .21 4.2 两性表面活性剂的应用 .21 第六章 表面活性剂的复合效应.23 6.1 复合效应 .23 6.2 表面活性剂复合效应形式 .23 6.3 表面活性剂复配的原则 .23 第七章 探讨洗毛工艺的发展方向和问题的解决方法.24 7.1 洗毛工艺概述 .24 7.2 洗毛用洗涤剂的发展和面临的问题 .25 7.3 探讨解决方式 .25 结 论.28 参考文献.30 引 言 羊毛是天然

9、纤维中的一种，它是绵羊身上的毛发，是由不溶性蛋白质角朊构成 的多层次生物组织。由于毛绒纤维是一种天然纤维，在生长过程中受到各种污染， 因此，在纺织之前必须进行洗涤，去除附着在毛绒纤维上的油脂、汗和土杂，以利 于进一步加工。所以洗毛是毛纺织加工中的一道重要工序，洗毛质量的好坏将直接 影响到毛纺织加工的顺利进行和毛纺织产品的质量。 而长期以来，洗毛一直采用含阴离子表面活性剂的洗涤剂，常用的洗剂包括脂 肪酸钠(肥皂)、烷基苯磺酸钠(abs )、烷基磺酸钠(601)等1。为了进一步提高洗毛 质量，同时考虑经济效益，通过研究多种表面活性剂的洗毛工艺的实验效果，检测 洗净毛含脂率，探讨不同环境下洗毛工艺中

10、表面活性剂的效果，最终确定影响洗毛 工艺效果的主要因素。 本课题从分析羊毛杂质入手，然后归纳了各种表面活性剂在洗毛中的应用，并 主要对两种表面活性剂的应用效果进行实验测定和比较，最后得出洗毛工艺中影响 表面活性剂洗涤效果的主要因素。并对洗毛工艺和所常用洗涤剂的发展和面临的问 题作些探讨。 第一章 原毛洗毛的机理与表面活性剂 1.1 原毛洗毛机理 1.1.1 羊毛的结构 羊毛纤维由三部分组成，包覆在毛干外部的鳞片层，组成羊毛实体部分的皮质 层和位于毛纤维中心的髓质层。髓质层只存在于较粗的羊毛纤维中，细羊毛无髓质 层。 鳞片层由角质化的扁平状蛋白细胞组成。似鱼鳞状重叠覆盖，其根部附着于毛 下，梢部

11、伸出毛干表面并指向毛尖，程度不同地突出于纤维表面并向外张开，形成 陡面阶梯状2。鳞片在羊毛表面上的覆盖形态有三种：环状覆盖、瓦状覆盖和龟裂 状覆盖。细羊毛多呈环状覆盖，半细毛多呈瓦状覆盖，粗毛多呈龟裂状覆盖。鳞片 的表面不是完全光滑的，由于生理的、物理的或化学的原因，有的鳞片出现缺损。 鳞片层的主要作用是保护羊毛不受外界条件的影响而引起性质的变化。鳞片排 列的疏密和附着程度，对羊毛的光泽和表面性质有很大的影响。粗毛的鳞片较稀， 易紧贴于毛干上，使纤维表面光滑，光泽强；细羊毛的鳞片紧密，反光小，光泽柔 和。鳞片层的存在还使羊毛具有定向摩擦效应。 皮质层是羊毛纤维的主要组成部分，是决定羊毛物理化学

12、性质的基本物质。从 纤维的横截面观察皮质层有两种不同的皮质细胞，一种为结构较硫松的正皮质， 另一种为结构较紧密的偏皮质。正、偏皮质细胞的性质有所不同，正皮质细胞含硫 量比偏皮质细胞少，对酶及其他化学试剂反应活泼，盐基性染料易着色，吸湿性较 大。偏皮质细胞含有较多的二硫键，是使羊毛分子联结成稳定的交联结构，对酸性 染料有亲合力，对化学试剂的反应较差。在细羊毛中正皮质和偏皮质分别居于纤维 的两半，形成双侧结构。 1.1.2 羊毛沾污的主要成分及其物理化学性质 羊毛中主要的非纤维成分是羊毛脂、羊汗、土杂和植物性杂质。羊毛脂和羊汗 分别由羊身上毛囊基部中的皮脂腺所分泌，而土杂和植物性杂质则是在放牧过程

13、中 随风吹入或是在草地上沾上的尘土、沙泥和植物。这些沾污毛纤维的杂质必须通过 洗毛除去。 1、羊毛脂的成分和性质 a、羊毛脂的成分： 羊毛脂是羊身上脂肪腺的分泌物，它随着羊毛的生长而粘附在羊毛的表面。通 常羊毛脂将羊毛粘结而形成毛束，从而可减少羊毛对外界暴露的表面，防止尘沙进 入，以保护羊毛的物理化学性质不受或少受影响。因此羊毛保持一定的含脂率是非 常必要的。含脂率过低，将会影响到羊毛的理化性质；反之，含脂率过高，则会影 响到净毛率，这是毛纺企业在选购羊毛时比较关注的问题。 在供纺织用的动物纤维中，绵羊毛含脂量最高，约5%25%，马海毛为 5.5%8%，山羊绒（毛）为4%，骆驼绒（毛）为4%，

14、牦牛绒（毛）为5%10%， 兔毛为1%。 b、羊毛脂的性质： 羊毛脂的组成极为复杂，是数十种化合物的混合物。羊毛脂的性质由高级脂肪 酸和高级一元醇的性质决定。因为羊毛脂是酸、醇的复杂混合物，其中既有羧基又 有羟基，它们都是亲水性的，具有可溶性，但在这种混合物中也存在酸、醇中的憎 水部分，即长的碳氢链或复杂的环状结构在分子结构中占优势，因而决定了羊毛脂 并不能溶于水，而只能溶于憎水性的非极性溶剂中（如苯、四氯化碳、乙醚、己烷 等） 。这一特性便成为溶剂法洗毛的理论依据，也给水洗法洗毛提供了洗液配制的理 论指导，如羊毛脂中高级脂肪酸遇碱能发生皂化反应，生成肥皂溶于水，但高级一 元醇遇碱不能皂化，这

15、就提示我们在洗毛时，单纯用碱不能将羊毛洗净，必须采用 有效方法方能去除羊毛脂。 2、羊汗的成分和性质 a、羊汗的成份： 羊毛汗是羊身上汗腺的分泌物，其含量随羊的品种和羊龄而不同。羊毛汗是由 各种脂肪酸钾盐以及磷酸盐和含氮物质组成，其含量约占原毛重量的 5%10%，一 般细羊毛含汗量较低，而粗羊毛含汗量较高。如我国蒙古种羊毛含汗量为 8%9.6%， 澳大利亚细羊毛为 4%8%，新西兰杂交种毛为 7%10%。羊汗的主要成份为：碳 酸钾 75%80%，硫酸钾 3%5%，氯化钾 3%5%，硫酸钠 3%5%，有机物质 3%5%，其余为不溶性物质（铁、锰等） 。 b、羊汗的性质： 羊汗易溶解于温水，因此在

16、洗涤过程中很容易去除。羊汗溶液中的碳酸钾遇水 后水解生成氢氧化钾，可以皂化羊毛脂中的游离脂肪酸，生成钾皂，有利于洗毛的 进行。 k2co3+2h2o2koh+h2co3 (1-1) koh+rcoohrcook+h2o (1-2) 在浸渍槽中，虽不添加任何洗涤剂和助剂，但由于羊汗的作用，也能洗除一部 分羊毛脂。利用羊汗的溶解和积累进行洗毛的方法，称为羊汗洗毛法。 3、羊毛中所含砂土、粪尿的性质 在砂土成分中，钙、镁和铁元素化合物的存在及其含量多少，对羊毛初步加工 工艺与洗净毛质量有较大的影响。 羊粪尿的主要成分是尿素、尿酸等。羊毛长期接触羊尿会形成尿黄毛，影响洗 净毛的白度和质量。 4、植物性

17、杂质 主要是草叶、草秆、草籽等物质，主要成分是纤维素及其伴生物。植物性质杂 质的存在会影响到纺纱加工的顺利进行，染色后会形成呢绒的表面疵点等。蛋白质 污染层在洗液中的膨胀化对去除脂杂起着关键作用。 1.1.3 洗毛的目的 洗毛过程由三部分组成：开毛、洗毛和烘毛。其目的是： 1、开毛：主要利用机械作用将稍大的毛块开松成小块，开松时，去除纤维中的 砂土和其它杂质，为下一步洗涤创造条件。 2、洗毛：利用物理、化学和机械力三种作用相结合的方式，去除羊毛纤维上的 脂、汗和粘附的尘土等细小杂质，这也是最关键的部分。 3、烘毛：将洗净后的湿羊毛烘干，得到洁白、松散、含油率、含杂率和回潮率 符合标准的洗净毛

18、1.1.4 洗毛的原理 洗涤羊毛，主要是洗净毛纤维上的羊毛脂、汗。这样,其它杂质如砂土、污垢等， 也因失去粘附而容易从纤维上脱离。而在羊毛脂、汗中，因羊汗易溶于水，故洗涤 羊毛脂就成为关键。洗涤羊毛的基本原理，主要是应用洗涤剂降低水的表面张力， 使羊毛容易被润湿，羊毛溶胀，脂垢层出现龟裂，而后洗涤剂分于渗透到羊毛脂垢 层的缝隙中去，削弱羊毛脂污垢层与毛纤维的结合力，将羊毛脂污垢层破坏并分裂 成许多大小不一的微粒，而这些微粒也溶胀，再经机械作用，使油污杂质从毛纤维 上剥离。被剥离乳化的羊毛脂形成稳定的乳化液，把污浊杂质悬浮于洗涤液中，从 而获得清洁干净的羊毛。 洗涤是渗透、乳化、分散、增溶和发泡

19、等多种复杂作用的综合，而降低表面张 力是产生其它各种作用的基础。 1、原毛的去污过程 洗涤理论迄今还在不断完善、不断发展中。近年来通过应用现代化的仪器进行 观察分析，并逐渐建立了一些新的概念。通过高倍显微镜观察，羊毛去污的动态过 程如图 1-1 所示。 图 1-1 羊毛去污过程 从图中可以看出，欲将羊毛上的脂汗和土杂等去除，首先要破坏污垢与羊毛的 结合力，降低或削弱它们之间的引力。 2、洗毛作用原理 羊毛的洗涤，主要是去除原毛中妨碍纺织加工的各类杂质。洗涤剂的洗涤作用 原理和洗毛作用过程如下： a、界面吸附层的形成 b、羊毛和油污杂质的润湿 c、油污杂质的脱除 d、油污杂质稳定地保留在洗液之中

20、 e、增溶作用 f、泡沫 1.1.5 洗净毛的质量要求 洗毛的要求质量如表 1-1 所示： 表 1-1 洗净毛质量要求 含油率/%回潮率/%含 残 碱 率 /% 洗毛质量 评级 含土 杂率 不大 于% 毡并 率不 大于% 沥青 点 洁白松散 度 标准允许范围标 准 允许范 围 一 等 42不允 许 比照标样10.4-1.2支 数 毛 二 等 53不允 许 比照标样10.4-1.2 1612-180.6 一 等 43不允 许 比照标样10.6-1.4级 数 毛 二 等 63不允 许 比照标样10.6-1.4 1612-180.6 1.2 表面活性剂 1.2.1 表面活性剂的结构 无论何种表面活性

21、剂，其分子结构均由两部分构成。分子的一端为非极性亲油 的疏水基，有时也称为亲油基；分子的另一端为极性亲水的亲水基，有时也称为疏 油基或形象地称为亲水头。两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一 分子的两端并以化学键相连接，形成了一种不对称的、极性的结构，因而赋予了该 类特殊分子既亲水、又亲油，便又不是整体亲水或亲油的特性。表面活性剂的这种 特有结构通常称之为“双亲结构” ，表面活性剂分子因而也常被称作“双亲分子” 。 1.2.2 表面活性剂的作用 1、增溶：在超过 cmc(临界胶束浓度)的水溶液中加入的乳化剂全都形成胶束， 胶束的内部是乳化剂的亲油性部分，外侧则排列着亲水基团。此时若向

22、该体系中加 入不溶于水的烃类物质，则有可能形成透明而稳定溶解的体系。这种因乳化剂胶束 发生的溶解现象称为增溶作用。某些难溶性药物在表面活性剂的作用下，在溶剂中 增加溶解度并形成溶液的过程，叫增溶。具有增溶能力的表面活性剂叫增溶剂。被 增溶的物质叫增溶质。 2、乳化作用：由于表面活性剂的作用，使本来不能互相溶解的两种液体能够混 到一起的现象称为乳化现象，具有乳化作用的表面活性剂称为乳化剂。乳化机理： 加入表面活性剂后，由于表面活性剂的两亲性质，使之易于在油水界面上吸附并富 集，降低了界面张力，界面张力是影响乳状液稳定性的一个主要因素。因为乳状液 的形成必然使体系界面积大大增加，也就是对体系要做功

23、，从而增加了体系的界面 能，这就是体系不稳定的来源。因此，为了增加体系的稳定性，可减少其界面张力， 使总的界面能下降。由于表面活性剂能够降低界面张力，因此是良好的乳化剂。 3、润湿作用：润湿作用通常是指液体在固体表面上附着的现象。润湿有三种类 型，即沾湿、浸湿与铺展。 4、助悬作用：在农药行业，可湿性粉剂、乳油及浓乳剂都需要有一定量的表面 活性剂，如可湿性粉剂中原药多为有机化合物，具有憎水性，只有在表面活性剂存 在的条件下，降低水的表面张力，药粒才有可能被水所润湿，形成水悬液。 5、起泡和消泡作用：表面活性剂在医药行业也有广泛应用。在药剂中，一些挥 发油脂溶性纤维素、甾体激素等许多难溶性药物利

24、用表面活性剂的增溶作用可形成 透明溶液及增加浓度；药剂制备过程中，它是不可缺少的乳化剂、润湿剂、助悬剂、 起泡剂和消泡剂等。 6、消毒、杀菌：在医药行业中可作为杀菌剂和消毒剂使用，其杀菌和消毒作用 归结于它们与细菌生物膜蛋白质的强烈相互作用使之变性或失去功能，这些消毒剂 在水中都有比较大的溶解度，根据使用浓度，可用于手术前皮肤消毒、伤口或粘膜 消毒、器械消毒和环境消毒。 7、去垢、洗涤作用。 表面活性剂水溶液的表面张力可低于一般纤维材料的临界表面张力。 图 1-2 表面活性剂在水中的行为 1.2.3 表面活性剂的分类 表面活性剂的分类方法很多，根据疏水基结构进行分类，分直链、支链、芳香 链、含

25、氟长链等；根据亲水基进行分类，分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、peo 衍生 物、内酯等；有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等，还有 根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。但是众多分类方法都有 其局限性，很难将表面活性剂合适定位，并在概念内涵上不发生重叠。 人们一般都认为按照它的化学结构来分比较合适。即当表面活性剂溶解于水后， 根据是否生成离子及其电性，分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。 按极性基团的解离性质分类： 1、阴离子表面活性剂 2、阳离子表面活性剂 3、两性离子表面活性剂 4、非离子表面活性剂 第二章 非离子表面活性剂在洗毛中的应用和效果测试 分析

26、2.1 非表面活性剂的结构特点 非离子表面活性剂在水中不发生电离，是以羟基(-oh)或醚键(-o-)为亲水基的 两亲结构分子，由于羟基和醚键的亲水性弱，因此分子中必须含有多个这样的基团， 才表现出一定的亲水性，这与只有一个亲水基就能发挥亲水性的阴离子和阳离子表 面活性剂是大不相同的。正是由于非离子表面活性剂具有在水中不电离的特点，决 定了它在某些方面较离子型表面活性剂优越，如在水中和有机溶剂中都有较好的溶 解性，在溶液中稳定性高，不易受强电解质无机盐和酸、碱的影响。基于它与其他 类型表面活性剂相容性好，所以常可以很好地混合复配使用。非离子表面活性剂有 良好的耐硬水能力，有低起泡性的特点。由于它

27、具有分散、乳化、泡沫、润湿、增 溶多种性能，因此在很多领域中都有重要用途。 2.2 非离子表面活性剂的洗涤特点 a、润湿、乳化、分散、增溶等性能都较好。 b、单独作为洗涤剂使用时，净洗力一般在偏碱性时特别显著，若溶液呈弱酸性， 净洗力将有较大幅度下降。由于在水中不电离，洗涤时，不受洗液酸、碱介质的影 响，受强电解质影响也较小，耐硬水性强，在溶液中稳定性较高。 c、由于不带电荷，在羊毛表面不易产生吸附现象，加之它的临界胶束浓度(cmc)较 低，所以，在低浓度下的去污力也很强，可减少洗剂用量，羊毛容易漂洗干净。 d、和其它活性剂相溶性好，能和任何离子型洗剂混合使用。特别是与阴离子洗 涤剂共用，能提

28、高阴离子表面活性剂的分散性与耐硬水性，可以进一步提高洗涤效 果。 e、由于亲水性是由环氧乙烷的醚键与水分子中的氢键结合而产生的。当水溶液 温度升高时，这种醚氢键的结合由于激烈运动而断裂，于是，一直以胶团状溶解的 表面活性剂分子，因失去水合性呈现悬浊而析出，此时溶液的温度称为浊点。温度 在接近浊点时，洗剂的去污力将发生变化。不同的非离子表面活性剂具有不同的浊 点温度，即使在同一化学结构的表面活性剂中，随着环氧乙烷分子的增加，浊点也 将上升，但一般不是直线关系。当溶液中盐类、不纯物或其它型表面活性剂存在时， 浊点也将发生变化。生产中使用的非离子表面活性剂，其浊点温度都高于洗毛温度， 故对洗毛影响不

29、大。 f、可以用亲水基与憎水基的比值，即hlb值（亲水亲油平衡值）表示表面活性 剂亲水性的大小。一般在020之间变化，值越大，亲水性越强。用于洗毛时一般在 1315之间。 2.3 非离子洗剂洗毛工艺分析 在洗毛过程中，一定要保护好羊毛原有的弹性、强度、色泽等性能，使洗后的 羊毛洁白、松散、不毡并、手感不糙。要达到这些目的，在洗毛时要制订合理的洗 毛工艺。工厂生产中，洗毛工艺主要指原毛的投入量，洗剂、助剂的种类和浓度， 以及洗槽的水温。 1、洗剂浓度 洗剂浓度的确定主要应考虑羊毛脂、土杂的含量和性质。生产中应以既能洗净 羊毛，又不浪费洗剂为原则。非离子表面活性剂由于在水中不解离，与羊毛吸附甚 少

30、，因此，它在洗涤液中的浓度几乎保持不变，加之它的临界胶束浓度(cmc)较低， 所以，洗剂在低浓度下的去污力也很强，溶液中洗剂的浓度比离子型洗剂浓度要低， 从而使洗涤更为经济。目前，洗毛大多采用壬烷基酚聚氧乙烯醚类非离子表面活性 剂，其中环氧乙烷加成数为9.0l0.0。这种表面活性剂在中性条件下能有效地发挥 洗涤作用，在ph值为9.010.0的条件下更为有效。因此，在洗涤液中最好加入少量 的碳酸钠，且加入的碳酸钠还有助于使洗涤后的羊毛消除静电1。考虑加入碳酸钠 会使洗毛溶液呈碱性而使羊毛发生损伤，也可以不加碳酸钠，洗涤效果同样能保证， 只是表面活性剂的用量要增大。如在碱性溶液中表面活性剂的浓度为

31、0.05，而在 中性溶液中就要增加至0.08。 2、洗毛温度 温度在洗毛工艺中是个很重要的因素，它在洗毛中的作用主要有以下几方面： a、提高温度可加速羊毛脂的熔融，减少羊毛脂与羊毛纤维之间的亲和力，使其 易于剥除。 b、洗液温度高，能降低洗液表面张力，促进洗液向纤维内部和纤维之间浸透， 使羊毛脂和土杂易于剥除。 c、洗液温度高，可促进化学反应快速进行，也就是使碱与羊毛脂中可皂化物质 的皂化反应进行更快，有利于乳化，并促进土杂的脱离和悬浮。 d、洗液温度高时，如果使用洗剂如肥皂、烷基磺酸钠，洗涤效果会更好；或在 达到同样洗涤效果时，温度若高，洗剂的浓度可降低，以节约洗剂，降低成本。 e、洗液温度

32、过高，羊毛易受损伤，使羊毛结构中的二硫键断裂，影响羊毛强力， 且羊毛容易发生毡缩现象。这种情况在碱性介质中更为明显。此外，高温对劳动保 护和操作也不利。在实际生产中，洗毛温度要高于羊毛脂的熔点(3744)，一般 在4560之间，但这要根据采用的洗毛方法而定。采用碱性洗毛，温度要低，中 性或酸性洗毛温度可适当高一些，若采用非离子洗剂洗毛，在中性条件下，温度可 达到70。 2.4 非离子表面活性剂洗涤效果测试 2.4.1 实验目的 通过研究非离子表面活性剂在洗毛工艺中的洗涤效果,确定影响洗涤效果的主要 影响因素。 2.4.2 试验试样及仪器 样品：原毛(参数表 2-1)、非离子表面活性剂(壬烷基酚

33、聚氧乙烯醚)、氢氧化钠。 仪器：索氏萃取器，yg061z 型全自动单纱强力仪、恒温水浴锅、温度计、1000ml 和 500ml 烧杯、电子天平、玻璃棒，精确 ph 试纸，滤纸，烘箱等。 表 2-1 原毛参数 原毛参数单纤维强力 （cn） 含油脂率%回潮率% 数据17.57.015.3 图 2-1 yg061z 型全自动单纱强力仪 图 2-2 原毛称重图 图 2-3 索氏萃取器萃取过程 2.4.3 实验要求 1、在原毛洗涤前, 应先对其预处理。 由于各种羊毛品质不同, 故对其有所选 择。通过选毛, 开毛等方法除去较大杂质。并称取1.5克。 2、洗毛：模仿五槽杷式洗毛浸洗洗涤洗涤漂洗漂洗第一 个烧

34、杯作浸渍槽，杯内只放清水，温度为 50；第二、三烧杯作洗涤槽，内加非离 子表面活性剂，温度为 55；第四、五烧杯作洗涤槽，内放 50 清水。洗毛时间 为每槽 3 分钟。洗毛过程中将原毛式样依次从用 500ml 烧杯代替的第一到第五个洗 毛槽中洗过。注意洗涤过程中，用玻璃棒轻轻划动毛样；每一槽洗好后，先用手再 用滤纸挤水，以去除污水，保持下一槽洗液浓度的稳定。 3、烘干将洗净的毛样先用7080温度烘到一定干燥程度，再90100温度 烘到一定干燥程度，再90100 烘干。 4、洗净毛品质测试要求多组数据求平均值。 2.4.4 试验设计 1、试验因素 为了研究洗涤后 ph 值、温度 t 及表面活性剂

35、对洗涤效果的影响，特安排了三因 素三水平的正交试验，试验因素与水平见下表所示。 表 2-2 试验因素与水平 因素 水平 因素 a ph 值 因素 b 温度 t/ 因素 c 非离子表面活性剂浓 度 c 1、洗后单纤 维强力损失率 7500.8 2、除杂率8600.5 3、除油率9700.3 2、正交试验方案与试验结果 表 2-3 正交实验方案与实验结果 实验结果实验号ph 值温度 t/非离子表 面活性剂 浓度 c 1、单纤 维强力 损失率 2、除杂率3、除油 率 17500.85.1727.3384.35 27600.50.8328.0081.82 37700.38.3226.6783.66 4

36、8500.36.2524.3380.32 58600.89.2128.3387.28 68700.53.1026.6786.41 79500.511.1725.5585.59 89600.34.8324.1683.41 99700.88.1428.1786.89 2.4.5 实验结果分析 实验结果如下表所示： 表 2-4 实验结果分析 洗后单纤维强力损失 率 除杂率除油率t 值 因素 aph 值 因素 b温 度 因素 c浓 度 因素 aph 值 因素 b温 度 因素 c浓 度 因素 aph 值 因素 b温 度 因素 c浓 度 t114.3222.5921.568177.2181.83249.3

37、8250.26258.04 t221.6614.8715.179.3380.4980.17254.01252.51253.82 t324.1419.5619.4077.8881.5175.16255.28258.89247.39 t14.777.537.192725.7427.9483.2883.4286.01 t27.224.965.0326.4426.8326.7284.6784.1784.61 t38.056.526.4725.9627.1725.0585.3086.2982.46 极差 r3） 3.282.572.161.041.432.892.022.873.55 主次 因素 abc

38、cbacba 2.4.6 试验结论 a、非离子表面活性剂对洗毛的效果主要受温度和洗剂浓度的影响。 b、非离子表面活性剂对羊毛纤维强力的影响很小。 c、非离子表面活性剂在中性条件下洗毛与碱性洗毛相比，洗净毛质量有明显提 高，表现在洗后毛损伤小，松散、毡并小，洁白。 d、非离子表面活性剂洗毛，洗毛成本较低，洗净毛后加工制成率高，精梳落毛 少，经济效益比较明显。 e、非离子表面活性剂洗毛，洗毛污水容易处理，利于环境保护。 此外非离子表面活性剂单独作为洗涤剂使用时，净洗力一般在偏碱性时特别显 著，溶液若呈弱酸性，净洗力将有较大幅度的下降。非离子表面活性剂由于在水中 不电离，洗涤时，不受洗液酸、碱介质的

39、影响，受强电解质影响也较小，能耐硬水， 在溶液中稳定性较高。由于它不带电荷，在羊毛表面不易产生吸附现象，加之它的 临界胶束浓度(cmc)较低，所以在低浓度下的去污力也很强，可减少洗剂用量，羊毛 容易漂洗干净。非离子表面活性剂和其它活性剂相溶性好，能和任何离子型洗剂混 合使用。特别是与阴离子洗涤剂共用，能提高阴离子表面活性剂的分散性与耐硬水 性，可以进一步提高洗涤效果。 第三章 阴离子表面活性剂在洗毛中的应用和效果测试 分析 3.1 阴离子表面活性剂的结构特点 阴离子型表面活性剂由于溶于水后能够离解出具有表面活性的带负电荷的基团 而得名，是用量最大、品种最多的一类表面活性剂产品，价格低廉、性能优

40、异、用 途广泛。可用于洗涤剂、润湿剂、发泡剂、乳化剂等。 阴离子表面活性剂在低温下较难溶解，随温度升高溶解度加大，溶解度达到极 限时会析出表面活性剂的水合物。但是，水溶液加热至一定温度时，表面活性剂分 子发生缔合，溶解度会急剧增大。 阴离子表面活性剂亲水基团的种类有局限，而疏水基团可以由多种结构构成， 故种类很多。阴离子表面活性剂一般具有良好的渗透、润湿、乳化、分散、增溶、 起泡、抗静电和润滑等性能，用作洗涤剂有良好的去污能力。 阴离子表面活性剂类型一般有： 羧酸盐型 r-coona 硫酸酯盐型 r-oso3na 磺酸盐型 r-so3na 磷酸酯盐型 r-opo3na r-coo- na+ 图

41、 3-1 阴离子表面活性剂分子结构 3.2 阴离子表面活性剂的洗涤特点 毛纺织工业中的洗毛生产，长期以来主要是使用阴离子洗剂洗毛，用的时期最 长的是简单的脂酸皂，后来随着合成工业的发展，出现了烷基磺酸盐之类的合成洗 剂，如工业粉、601、209。这些洗剂虽然克服了肥皂在硬水中会生成ca、mg皂沉淀 的缺点，表面活性比肥皂要好，但是，它的性能仍属阴离子洗剂。使用阴离子型表 面活性剂对原毛进行洗涤时，为了增加洗涤效果，传统的洗毛工艺一般都要和碱配 合使用，称为碱性洗毛。而羊毛在碱性洗液中负电位高，对阴离子洗剂的排斥力大， 因此，阴离子洗剂不易被羊毛吸附，洗涤剂消耗量大，洗涤的持久力也小。而且在 碱

42、性介质中洗涤，对洗净毛质量有一定影响，尤其是会给洗毛废水处理带来一些不 利因素。 毛属于蛋白质纤维, 对碱十分敏感, 加之我国大多养羊的土壤显碱性, 洗毛时 如果工艺控制不当, 不但会破坏羊毛中的胱胶酸键, 羊毛中的肽键会被水解, 造成 羊毛强力下降, 而且洗后毛色发黄, 手感粗糙, 弹性差及毡并等现象严重, 直接会 降低后道工序的制成率。 3.3 阴离子洗剂洗毛工艺分析 应用在洗毛中的有阴离子表面活性剂的肥皂、烷基磺酸钠(as)、烷基苯碳酸钠 (abs)、油酚氨基酸钠(613 洗涤剂、雷米邦 a)等12。肥皂的润湿、乳化、增溶效果 均很好而且携污能力强，泡沫稳定性好，具有较好的洗涤能力。用肥

43、皂洗出的羊毛 手感柔软、有光泽，但在硬水中的洗涤能力不佳，易在水中发生水解作用，只有在 高浓度、高温度下，才有良好的洗涤效果。如果这样，纤维损伤很明显。现在已被 合成洗涤剂所替代。其主要原因是合成洗涤剂能在弱碱或中性溶液中洗涤效果良好。 不损伤纤维，并可采用较低的温度洗毛，节约能源，对洗涤用水几乎没有要求，然 而，阴离子型合成洗涤剂携污能力差，再次沾污的可能性较大。 而影响洗涤效果的主要因素有： a、温度 b、ph 值 c、浓度 d、助剂 e、洗剂 3.4 阴离子表面活性剂洗涤效果测试 3.4.1 正交试验方案与实验结果 阴离子表面活性剂的正交实验与非离子表面活性剂正交实验基本相同，实验仪 器

44、与实验步骤也采用非离子表面活性剂正交实验的，故在此不再说明。 表 3-1 正交实验方案与实验结果 实验结果 实验号ph 值温度 t 阴表面活 性剂浓度 c% 1 单纤维 强力损失 率 2 除杂率%3 除油率% 17500.85.7034.6785.01 27600.51.3636.0082.48 37700.38.8535.8384.32 48500.36.7835.3380.98 58600.89.7438.0087.94 68700.53.6334.6787.07 79500.511.7035.3386.25 89600.35.3633.3384.07 99700.88.6736.0187

45、.55 3.4.2 实验结果分析 表 3-2 实验结果分析 洗后单纤维强力损失 率 除杂率除油率 t 值 因素 aph 值 因素 b温 度 因素 c浓 度 因素 aph 值 因素 b温 度 因素 c浓 度 因素 aph 值 因素 b温 度 因素 c浓 度 t115.9124.1824.11106.50105.33107.34251.81252.24260.50 t220.1516.4616.69108.00107.33106.00255.99254.49255.80 t325.7321.1520.99104.67106.51104.49257.87258.94249.37 t15.308.06

46、8.0435.5035.1135.7883.9484.0886.83 t26.715.495.5636.0035.7835.3385.3384.8385.27 t38.587.057.0034.8935.5034.8385.9686.3183.12 极差 r3 3.282.572.480.610.670.952.022.233.71 主次 因 素abccbacba 3.4.3 实验结论 阴离子表面活性剂对洗毛的效果也主要受温度和洗剂浓度的影响。 阴离子表面活性剂对羊毛纤维强力的影响较小。 阴离子表面活性剂在碱性条件下洗毛，洗净毛质量比在中性条件下有明显提 高，表现在洗后毛损伤小，松散、毡并小，

47、洁白。 阴离子表面活性剂洗毛，洗毛成本较低，但洗毛污水很难处理，利于不环境 保护。 经过试验证明阴离子表面活性剂对羊毛的洗涤效果比非离子表面活性剂要好 些。 第四章 阳离子表面活性剂在洗毛中的应用 4.1 阳离子表面活性剂的结构特点 在水溶液中呈正电性，形成带正电荷的表面活性离子。亲水基由带正电的基团 构成，疏水基主要是不同碳原子数的碳氢链。 c12h25nch3 ch3 ch3 cl c12h25 nch3 ch3 ch3 + + cl 图 4-1 表面活性阳离子 阳离子表面活性剂主要是含氮的有机胺衍生物，由于它们分子中的氮含有孤对 电子，故能以氢键与酸分子中的氢结合，使氨基带上正电荷。因此

48、，它们在酸性介 质中才具有良好的表面活性，在碱性介质中容易与负离子相结合而析出，失去表面 活性。 除含氮阳离子表面活性剂外，还有一小部分含硫、磷、砷等元素的阳离子表面 活性剂。阳离子表面活性剂除具有良好的乳化、润湿、洗涤等性能外，还具有特殊 的杀菌、柔软、抗静电、抗腐蚀等性能。 4.2 阳离子表面活性剂的洗涤特点 阳离子表面活性剂一般不能用作洗涤剂，一方面，由于其价格较高，经济上不 合算；另一方面，而且是更重要的一方面，是由于阳离子表面活性剂使界面电势降 低或消除，于洗涤作用不利。有时，阳离子表面活性剂甚至颠倒了洗涤作用，即阳 离子表面活性剂水溶液的洗涤作用比纯水还差。如用干净的玻璃器皿盛装了

49、阳离子 表面活性剂之后，很难用水清洗干净，器皿表面总是挂着水珠，而且易粘油污，此 即表面活性正离子被强烈地吸附于负电性表面。 阳离子表面活性剂广泛用于杀菌、防粘土膨胀、破乳、缓蚀以及矿物浮选等。 阳离子表面活性剂按链结构分为： a、开链的阳离子表面活性剂 b、杂环阳离子表面活性剂 c、中间基键连接的阳离子表面活性剂等 第五章 两性表面活性剂在洗毛中的应用 5.1 两性表面活性剂的结构特点 两性表面活性剂，是指同时具有阴、阳两种离子性质的表面活性剂。从它的结 构来看，与憎水基团相连接的既有阳离子，也有阴离子。 它是一种温和性的表面活性剂。两性表面活性剂分子与单一的阴离子型、阳离 子型不同，在分子

50、的一端同时存在有酸性基和碱性基。酸性基大都是羧基、磺酸基 或磷酸基，碱性基则为胺基或季铵基，能与阴离子、非离子型表面活性剂混配，能 耐酸、碱、盐以及碱土金属盐。 图 5-1 两性表面活性剂的结构 例如蛋黄里的卵磷脂是天然的两性表面活性剂。现在常用的人工合成两性表面 活性剂，其阴离子部分大多是羧酸基，也有少数是磺酸基。其阳离子部分大多是胺 盐或季胺盐。由胺盐构成阳离子部分的叫氨基酸型；由季胺盐构成阳离子部分的叫 甜菜碱型。 两性表面活性剂分子溶于水发生电离后，与亲油基相连的亲水基是同时带有阴 阳两种电荷的表面活性剂。亲油基一般是长碳链烃基，亲水基中的阳离子大部分是 季铵基组成的，阴离子可以由羧基

51、、磺酸基或磷酸基组成。实际应用的品种主要是 氨基酸型和甜菜碱型两性表面活性剂，产量是表面活性剂中最小的。 4.2 两性表面活性剂的应用 两性表面活性剂通常具有良好的洗涤、分散、乳化、杀菌、柔软纤维和抗静电 等性能，可用作织物整理助剂、染色助剂、钙皂分散剂、干洗表面活性剂和金属缓 蚀剂等。但是，这类表面活性剂的价格较贵，实际应用范围较其他类型的表面活性 剂小。 两性表面活性剂具有：两性特征依赖于 ph 值(根据 n 原子可以分为两类)；对盐 不敏感；生物相容性，低刺激性，低毒性，高解毒性；离子型（一般为阴离子）与 两性 saa 复配，产生协同作用；应用较广。 两性表面活性剂的分类： 1、咪唑啉型

52、两性表面活性剂 2、甜菜碱型两性表面活性剂 3、氨基酸类表面活性剂 4、卵磷脂 第六章 表面活性剂的复合效应 6.1 复合效应 表面活性剂的复合效应是指几种表面活性剂的单一性能之和小于混合后表面活 性剂的性能，这种复合为量变。另外,每个表面活性剂各有其性能，混合后出现另外 一种性能，也可认为是复合效应，这种复合为质变。再者，混合后表面活性剂的性 能只作单一性能的和出现,就总体来讲，相互补充所欠缺的性能，以满足不同的性能 要求，也是一种复合效应13。 若从作用机理和表面活性剂分子间相互作用进一步分析,复合效应类型可分为: 形成络合体(相互作用强烈) 、形成一种构造(相互作用稍强) 、互助作用(相

53、互作用 弱) 、独立作用(无相互作用) ,其中形成络合体复合效应明显。 6.2 表面活性剂复合效应形式 表面活性剂的复合效应有3种形式： 1、相乘型： 2、相乘型： 3、相补型： 6.3 表面活性剂复配的原则 通过表面活性剂之间产生复合效应机理的分析, 表明表面活性剂复配对提高和 改善产品性能具有重要的意义，使用表面活性剂配制产品时应注意12： 1、配制产品时， 表面活性剂一般不单独使用，应种以上进行复配为了使产品 满足所要求的各种性能， 需混合使用具备各种性能的表面活性剂，同时注意它们之 间的相互影响。 2、为了提高产品性能，可在配方中添加具有增效作用的无机或有机助剂。 3、表面活性剂在实际

54、应用中，除了在肥皂、洗涤剂和洗发香波等产品中作主剂 之外，大多数作为助剂使用，作助剂时应注意它们与主剂的配伍性。 4、在制定产品配方时, 对所使用的表面活性剂及其它组分应考虑它们的生物降 解性、对人体的安全性、对环境的影响以及价格因素等。 第七章 探讨洗毛工艺的发展方向和问题的解决方法 7.1 洗毛工艺概述 洗毛方法若按所使用的介质来分一种是用水，另一种是用溶剂。多年来、大部 分国家一直沿用前者即以水为介质进行洗毛，1899 年比利时开始采用有机溶剂洗毛， 但经萃取羊毛脂后，仍需通过洗机去掉羊汗和杂质，作用虽温和但仍不能取消不利 的机械作用，使其进一步应用受到限制。1921 年莱萨菲研制了在干

55、洗型转筒式洗毛 机内用四氯化乙烯洗毛，由于机内产生积土垢和羊毛残留羊汗，不久即被淘汰。 1955 年林德伯格、埃克格伦和辛克莱分别在瑞典和澳大利亚研究用高沸点碳氢化合 物来连续处理羊毛，当时曾在澳大利亚应用过，但由于操作烦琐，且成本高，因而 并未被大面积采用。直到 1971 年比利时的 desmet 化工公司研制并生产了“sover” 式溶剂洗毛综合设备，溶剂法才开始正式应用于工业。我国目前主要是采用水介质 洗毛，洗毛设备用 b052-100 型洗毛机，洗毛用剂主要是不含碱土金属的盐类软水、 肥皂以及合成洗涤剂11。 然而传统洗毛行业发展到今天，所面临的危机令人关注和深思，尤其是洗毛污 水对环

56、境的污染问题。在中国区域经济发展的不平衡，多年来环保意识的薄弱，产 业的转移，传统行业利润率的降低，加上追求效益最大化的企业和追求短期效益的 政治上的地方保护主义，使环境问题更加突显。所幸的是我国政府适时把环保问题 提到了一个相当高的程度，对环境问题进行了严格的治理和控制。企业作为社会生 活中一个重要的组成部分，在这时要承担起她应负的社会责任，认真面对环保问题 的挑战，积极采取措施来解决环保问题，这不仅是为社会尽份责任，同时，也是企 业长期健康发展的一个必需的条件。 为了中国洗毛行业能够健康发展，并得到政府的资金和政策的大力支持，将中 国羊毛加工行业发展成为世界级的技术研发中心和生产销售基地，

57、就必须首先解决 污染问题。要努力应用洗毛污水零排放多循环处理专利技术，实现洗毛污水处理后 全部回用，零排污，节水 95以上，为洗毛行业清洁生产、节能环保新型洗毛机的 研发和应用，废物回收利用的资源化研究和应用创造了成熟的条件。不久的将来传 统的洗毛行业将变成科技含量高的新概念洗毛行业。 7.2 洗毛用洗涤剂的发展和面临的问题 毛纺织工业中的洗毛生产，长期以来主要是使用阴离子洗剂洗毛，用的时间最 长的是简单的脂肪酸皂，后来随着合成工业的发展，出现了烷基磺酸盐之类的合成 洗剂。用阴离子洗剂洗毛，由于它的洗液浓度较高，洗剂消耗量大，在碱性介质中 洗涤，对洗净毛质量有一定影响，尤其是会给洗毛废水处理带

58、来一些不利因素。从 三十年代起人们就开始研究非离子洗剂，六十年代到七十年代，非离子洗剂洗毛已 在国外广泛使用，它很多方面的性能都超过了离子型表面活性剂，洗净毛质量明显 提高，可是，我国目前绝大多数洗毛生产仍沿用阴离子洗剂，这显然落后于世界洗 毛生产水平。 作为世界上难治理污染源之一的洗毛业,其污水中cod（生物需氧量）含量高达 1000040000mg/l ,悬浮物含量高达500010000mg/l ,羊毛脂含量达520mg/l , 对环境造成的污染严重。而洗毛污水中的主要成份羊毛脂(约占羊毛重量的5%18%) , 经回收、精练后,是一种含有脂肪酸、脂肪醇等9种衍生物并能深加工出100多种精细

59、 化工产品的化合混合物。由于其具有乳化、分散、平滑、柔软、抗静电等特性,且具 有类似人类皮脂的机能,所以被广泛用于医药、日化、皮革、油漆等行业,是非常宝 贵的天然油脂资源。但在我国,据不完全统计,企业由于受环境意识和资金的限制,特 别是进入90年代后,企业效益逐年滑坡,技术改造能力减弱,全国约85%的厂家的洗毛 污水没有经过综合治理就直接排放掉。这不仅严重污染环境,而且白白浪费掉宝贵的 羊毛脂资源。 此外生产中经常会发现，洗净毛色泽黯沉，影响后加工的质量和成品的色光。 国内外学者研究发现，原毛表面除了含有羊毛脂、羊汗、土杂、草屑污染物外，还 存在另一种蛋白质污染物pcl4，它的残存使洗净毛色泽

60、黯沉，采用传统的洗毛方法 很难完全去除。为洗除羊毛表面的蛋白质污染物，在洗毛工艺中应用as1398中性枯 草杆菌蛋白酶，采用二步法洗毛，先使用合成洗涤剂601洗去羊毛脂、羊汗、土杂， 再利用蛋白酶洗去蛋白质污染物，提高洗净毛的质量。 7.3 探讨解决方式 国外对于洗毛行业的环境污染采用源头治理,改革洗毛工艺,最大限度地减少用 水量。例如,英国和新西兰广泛使用郎兹法。该法利用两个小槽来代替传统的第一槽,羊 毛在槽中的停留时间从120s减少到46s,而去除效果却差不多,并且利用连续循环的方 法降低用水量,一般1t原毛耗水量为12t。随着水资源的日趋紧缺,低耗水量的洗涤工 艺不断被开发,但却导致洗毛