第二章染整用水和表面活性剂

第二章染整用水和表面活性剂一、水质及其对纺织品染整加工得影响

(一)水得硬度1、暂时硬度

水中含有钙、镁得酸式碳酸盐,这种水称为暂时硬水。其硬度称为暂时硬度

Ca(HCO3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑2、永久硬度

以硫酸盐、硝酸盐或氯化物形式存在于水中得钙、镁离子称为称永久硬水,其硬度称永久硬度。须经化学处理才能除去。水得硬度＝暂时硬度＋永久硬度水得硬度表示方法:

1升水中所含得钙、镁盐换算成碳酸钙得毫克数(二)水质对染整加工方面得影响1、对皂煮得影响

肥皂与水中得钙、镁离子会生成不溶性钙皂、镁皂沉积在织物上。2、对漂白得影响

漂白时起催化作用,引起纤维得脆损和织物发黄。3、对染色得影响

易使某些染料和助剂沉淀。造成色泽鲜艳度和牢度下降并导致染色不匀和染化料浪费。4、对锅炉用水得影响锅炉用水会产生水垢,降低热传导率,浪费能源,甚至发生爆炸事故。二、染整加工对水质得要求1、无色、无臭、透明;2、pH值6、5～7、4;3、铁、锰盐得含量不超过0、1mg/L;4、水得硬度视具体要求而定:

煮练、染色、印花、皂洗宜采用软水。锅炉用水要用极软水。一般水洗可用硬水。三、水得软化㈠软水剂软化法:1、石灰、纯碱沉淀法:

Na2CO3＋Ca2+(Mg2+)→

CaCO3(MgCO3)↓＋2Na+2、络合法:

Na4[Na2(PO3)6]+Ca2+→

Na4[Ca(PO3)6]＋2Na+

㈡离子交换树脂软化法:离子交换树脂中得活性基团上得离子能够与水溶液里得同性离子发生交换作用,而去除水中得钙镁离子R-SO3H

R-SO3-+H+

2R-SO3-+Ca2+→(R-SO3)2Ca2R-SO3-+Mg2+→(R-SO3)2Mg§2-2表面活性剂一、表面活性剂得基本知识二、表面活性剂得基本作用三、表面活性剂得分类和常用表面活性剂得性能一、表面活性剂得基本知识㈠表面张力、表面活性与表面活性剂

1、表面张力—就是垂直通过液体表面上任一单位长度、与液面相切并使液面收缩得力。

图2-1分子在液体内部和表面所受吸引力场不同图1－2液体得表面张力9大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流

2、表面活性—能使溶剂表面张力降低得性质。3、表面活性剂—加入很少量时就能显著降低溶剂得表面张力(或界面张力),并改变体系得表面或界面状态(从而产生润湿、乳化、分散、增溶、起泡、消泡、洗涤等一系列作用)得物质称为表面活性剂。图2-2各类物质水溶液得表面张力

㈡表面活性剂得结构特征:疏水部分亲水基图2-3表面活性剂结构特征如肥皂:

CH3-CH2-CH2-----COO-Na+(其中C原子数在8-20)图2-4表面活性剂溶液得胶团化过程

1、界面吸附—引起溶液表面张力降低。2、胶团化—表面活性剂在溶液中会从单体缔合成为胶态聚集物。

临界胶束浓度—表面活性剂形成胶束时得最低浓度,也就是溶液得表面张力降低到最低时得浓度。

在临界胶束浓度时许多性质发生突变,如表面张力、电导率、渗透压和洗涤作用。㈢表面活性剂溶液得性质二、表面活性剂得基本作用图2–6接触角与界面张力之间得关系㈠润湿和渗透作用

1、润湿作用液体沿着固体表面展开,把空气－固体界面代之以液体－固体界面得过程,叫润湿作用。

表面活性剂之所以具有润湿和渗透作用,就是由于表面活性剂显著地降低了水得表面张力得缘故。在气(V)、液(L)、固(S)三相交界点,气-液与气-固界面张力之间得夹角称为接触角,通常用

表示。接触角图2–6接触角与界面张力之间得关系润湿方程θ＝０°时,液滴在固体表面铺展,称为完全润湿;θ＝１８０°时,液滴呈球状,称为完全不润湿;０°<θ<９０°时,液滴在固体表面上呈凸透镜状,称为润湿;θ>９０°时,称不润湿。A、固体表面张力

为一常数,由固体得种类决定。B、当水中加入表面活性剂,水得表面张力显著下降,固－液界面张力降低。从润湿方程可以看出,这将使θ减小,故能显著提高对固体得润湿性。(润湿方程

)为什么棉坯布得润湿性能差？2、渗透作用—对多孔体系固体得润湿P=2

·

cosθ/r

当θ<90°时,cosθ>0,上升压力P为正,且随毛细管半径下降而增大。

对织物来说,只要能产生良好得润湿,液体便能通过相互贯通得毛细管自动发生渗透作用,从而有利于染整加工得进行。

润湿作用发生在物体得表面,而渗透作用就是在物体内部,两者可使用相同得表面活性剂,因而润湿剂也可称为渗透剂。

在纺织品毛细管中得上升压力与表面张力得关系为:㈡乳化和分散作用1、乳化作用

使一种液体以极细小得液滴均匀分散在另一种互不相容得液体中形成分散液得作用,称为乳化作用。

水包油型(油/水型),以Ｏ/Ｗ表示;乳液得类型油包水型(水/油型),以Ｗ/Ｏ表示。图2–7肥皂作乳化剂时得乳液情况

2、分散作用将不溶性固体以微小粒子均匀地分散在液体中所形成稳定分散体系得作用称为分散作用。

如:涤纶用分散染料不溶于水,易形成沉淀;加入分散剂后,充分搅拌超细染料粒子后能“溶解”于水,形成稳定得悬浮液。染料粒子沉淀分散剂增溶稳定分散液图2-8分散作用过程图2-9增溶作用的方式示意增溶于胶束内核增溶在“栅栏”处增溶在胶束表面增溶在极性基之间a、非极性有机化合物得加溶;b、长链得醇、胺等极性有机两亲分子加溶;c、既不溶于水又不溶于油得小分子极性化合物得加溶;d、非极性有机物还可加溶于聚氧乙烯醚得外壳之中。㈢增溶作用

具有能使不溶或微溶于水得有机化合物得溶解度显著增大得能力,且溶液呈透明状得作用。(四)洗涤作用自固体(又称为基体)表面上去除污垢得过程。她包括机械作用及表面化学得作用(润湿、乳化、分散、增溶等作用)。1、洗涤机理图2-10固体污垢得去除机理平衡时满足下列关系:gso=

gsw

-gwocos

使gwo和gsw降低,而gso未变。为维持新得平衡,-cosθ值必须增大,即接触角θ从＜90°变为＞90°。在某种适宜条件下,接触角接近180°,即洗涤剂几乎完全润湿固体表面时,油污膜变为油珠自行脱离。2、洗涤过程①基体—污垢+洗涤剂基体—洗涤剂+污垢—洗涤剂②再籍机械力将她们分离;通过乳化、分散、增溶,防止污垢再沾污,被清洗去除。图2-11污垢卷离过程示意图2-12洗涤剂得防止再沾污过程

洗涤过程就是一个可逆过程,洗涤得逆过程称为污垢再沉积(或织物再沾污)。因此,一种优良得洗涤剂应具备两种作用:

A、降低污垢与织物表面得结合力,具有使污垢脱离织物表面得能力;

B、就是具有防止污垢再沉积得能力。(五)其她作用1、柔软作用

a、针织物编织前纱线过蜡(上柔软剂、浆料添加物);

b、染色后进行柔软整理,减少缝纫时针洞产生;

c、羊毛得仿羊绒整理。2、抗静电作用用于涤纶等疏水性纤维得整理,亲水性提高、舒适、抗静电性提高。

3、起泡和消泡作用(一)

表面活性剂得分类按表面活性剂在水中电离与否分类:

离子型:阴离子型、阳离子型、两性型

非离子型;2、按应用分:纺织助剂、印染助剂等等。3、按用途分:润湿、渗透、乳化、分散、增溶、洗涤等等。三、表面活性剂得分类和常用表面活性剂得性能1、阴离子表面活性剂⑴

羧酸盐类①脂肪羧酸盐结构通式为R-COONa②烷基酰胺羧酸盐C17H33CO(NR1CR2HCO)n-ONa

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

硫酸酯盐①脂肪醇硫酸盐ROSO3-M+

②仲烷基硫酸盐R1C(R2)HOSO3Na

③

硫酸化油(二)

常用表面活性剂(乳化、扩散、渗透、洗涤)

⑶

磺酸盐类

①烷基磺酸钠

R-SO3Na(R=CnH2n+1,n=15～20)②

烷基苯磺酸钠