季铵盐阳离子表面活性剂在涤纶碱减量中的应用.pdf
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1、印染(2024 No.2)季铵盐阳离子表面活性剂在涤纶碱减量中的应用陈麟国1,张红娟1,2,裴刘军1,王际平1 1.上海工程技术大学 上海纺织化学清洁生产工程技术研究中心,上海 201620;2.绍兴文理学院 浙江省清洁染整技术研究重点实验室,浙江 绍兴 312000摘要:为了降低传统涤纶碱减量中碱剂的用量,采用十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)、十六烷基二甲基苄基氯化铵(1627)、十八烷基二甲基苄基氯化铵(1827)三只季铵盐阳离子表面活性剂作为涤纶织物碱减量促进剂,研究了氢氧化钠和促进剂用量、促进剂分子结构以及保温时间等因素对涤纶织物碱减量的影响,并测试了涤纶织物的减量率,分析比较了碱
2、减量后织物的服用性能与染色性能。结果表明,促进剂疏水链越长,对碱减量促进作用越显著,即促进效果大小为:182716271227。碱减量过程中,促进剂的使用可以改善涤纶织物减量后的亲水性、白度、强度等,且处理后涤纶织物染色K/S值明显高于传统液碱处理的涤纶织物,说明在达到相同碱减量效果的条件下,促进剂1827的使用可以有效降低碱剂的用量。关键词:碱减量;季铵盐阳离子表面活性剂;疏水碳链长度;涤纶织物中图分类号:TS195.523文献标志码:ADOI:10.3969/j.yinran.202402016Application of quaternary ammonium cationic surf
3、actants in polyester alkali deweightingCHEN Linguo1,ZHANG Hongjuan1,2,PEI Liujun1,WANG Jiping1 1.Shanghai Engineering Research Center for Clean Production of Textile Chemistry,Shanghai University of Engineering Science,Shanghai 201620,China;2.Key Laboratory of Cleaning Dyeing and Finishing Technolog
4、y of Zhejiang Province,Shaoxing University,Shaoxing 312000,ChinaAbstract:In order to reduce the amount of alkali agent in the traditional polyester alkali reduction,three quaternary ammonium surfactants,such as dodecyl dimethyl benzyl ammonium chloride(1227),cetyl dimethyl benzylammonium chloride(16
5、27),octadecyl dimethyl benzyl ammonium chloride(1827),are used as alkali reductionpromoters for polyester fabrics.The effects of sodium hydroxide dosage,accelerator dosage,molecular structure of accelerator and holding time on alkali reduction of polyester fabric are studied.The mass loss rate ofpol
6、yester fabric is tested,and the wearability and dyeing property of fabric after alkali deweighting are compared.The results show that the longer the hydrophobic chain of the accelerator,the more significant the promoting effect of alkali reduction,that is,the promoting effect is 182716271227.In the
7、process of alkali reduction,the use of accelerators can improve the hydrophilicity,whiteness,strength and other wear properties ofpolyester fabric,and theK/Svalue of polyester fabric is significantly higher than that of traditional alkali treatedpolyester fabric.Therefore,under the condition of achi
8、eving the same alkali reduction effect,the use of accelerator 1827 can effectively reduce the amount of alkali agent.Key words:alkali deweighting;quaternary cationics;hydrophobic carbon chain;polyester fabric近年来,合成纤维的消费量在时尚和相关领域大幅增长,其纤维加工总量约占全世界的65%1-2,且占比还在逐年增加,是生产服装和其他纺织品的主要材料3-5。然而,由于涤纶织物结晶度高、极性基
9、团少,导致其存在吸湿困难、触感差、手感硬等问题6-7。为了改变涤纶表面的形态及性质,解决涤纶服用性能方面存在的问题,前期研究人员分别从以下方面进行了探索:碱减量技术8-9、等离子体改性技术10-11、生物酶处理技术12-13、表面接枝改性处理技术14-15等,但大多数方法存在一定的局限性。碱减量技术会产生大量高pH、高COD值以及可生化性差的废水16,且对织物损伤过大;等离子体改性技术成本高,在大规模生产中的应用较困难;生物酶处理技术中酶的活性会随着时间而衰减,因此需要定期进行酶活性检测和更换,成本较高且反应速度较慢;而表面接枝改性技术处理的涤纶织物由于接枝材料的存在,会使织物的刚度增加,影响
10、手感。从实际应用角度看,通过添加促进剂来减少碱减量工艺中的液碱用量是一种极为有效的方法,在节能减排和环境保护方面具有重要的意义。本文在前人研究的基础上,优化碱处理工艺,研究了氢氧化钠和促进收稿日期:2023-10-27;修回日期:2024-01-20基金项目:国家自然科学基金青年项目(22108169);上海市青年科技英才扬帆计划(21YF1416000);浙江省清洁染整技术研究重点实验室开放基金(QJRZ2205)。作者简介:陈麟国(1996),男,硕士研究生,研究方向为纺织品前处理及应用性能。E-mail:。通信作者:张红娟(1990),女,副教授,博士,主要从事染料分子构效关系研究及非水
11、介质染色关键技术开发。E-mail:。6季铵盐阳离子表面活性剂在涤纶碱减量中的应用印染(2024 No.2)剂用量、促进剂分子结构以及保温时间等因素对涤纶织物碱减量的影响;并测试了涤纶织物的减量率,分析比较了碱减量后织物的服用性能与染色性能,解析不同链长的季铵盐阳离子表面活性剂对涤纶减量率的影响规律,以期为新型碱减量促进剂的开发提供参考。1试验部分1.1织物、试剂和仪器织物100%涤纶机织物(140 g/m2,杭州娄凌贸易有限公司)试剂氢氧化钠(分析纯,上海泰坦科技股份有限公司),十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)、十六烷基二甲基苄基氯化铵(1627)、十八烷基二甲基苄基氯化铵(1827)(
12、分析纯,上海麦克林生化科技股份有限公司),C.I.分散红177、C.I.分散蓝148(浙江绿宇纺织科技有限公司),连二亚硫酸钠(分析纯,上海泰坦科技股份有限公司),扩散剂NNO(浙江万丰化工有限公司)仪器DYE-24型可调向式打色机(上海千立自动化设备有限公司),Datacolor 800型测色配色仪(美国Datacolor公司),常速振荡试色机(XDS Motor公司),YG(B)026G 型万能强力机(温州大荣纺织仪器有限公司),YG871 型毛细效应测试仪(宁波纺织仪器厂),ZEN3600型纳米粒径Zeta电位测试仪(英国Malvern公司),pH计(上海泰坦科技股份有限公司),Gemi
13、ni SEM500型扫描电子显微镜(德国卡尔蔡司公司),DSC 4000型差示扫描量热仪(铂金埃尔默仪器有限公司),TGA5500型热重分析仪(美国沃特世科技有限公司)1.2试验方法1.2.1涤纶织物碱减量工艺工艺处方NaOH/(gL-1)X促进剂/(gL-1)Y浴比1 6将配制好的处理液升温至40 后加入2 g织物,以5.6/min升温至95,保温50 min,以5/min降温至70。水洗15 min,浴比为1 30。水洗结束后,60 烘箱干燥60 min。1.2.2碱减量处理涤纶织物染色工艺染色工艺配制染料质量分数为0.5%(omf),匀染剂质量浓度为2 g/L的染浴,浴比为1 20。室温
14、下投入织物,以 6/min 升温至 80,再以 3/min 升温至140,保温60 min,再以4/min降温至80。取出织物还原清洗。还原清洗配制氢氧化钠质量浓度为2 g/L,保险粉质量浓度为2 g/L的还原清洗液,浴比1 20,85 还原清洗25 min。结束后取出织物,烘干备用。1.3测试方法1.3.1减量率碱减量前后的织物于60 烘箱中烘60 min后快速称重,按照式(1)计算织物减量率。减量率=m0-m1m0100%(1)式中:m0为碱减量前织物质量;m1为碱减量后织物质量。1.3.2断裂强力按照GB/T 3923.12013 纺织品 织物性能拉伸 第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测
15、定(条样法)测试。1.3.3白度采用Datacolor 800型测色配色仪测试原样、碱处理织物及促进剂-碱处理织物的白度,测量3次,取平均值。1.3.4织物润湿性按FZ/T 010712008 纺织品 毛细效应试验方法标准,采用毛效测试仪测试。1.3.5Zeta电位将未处理织物、促进剂处理织物拆解为纱线,浸泡在浓度为0.001 mol/L的KCl溶液中,超声处理10 min,并静止放置2 h,取上层清液,使用纳米粒径Zeta电位仪测试纤维表面Zeta电位。1.3.6织物的表观形貌(SEM)先对涤纶纤维进行喷金处理,再使用GeminiSEM500型扫描电子显微镜观察处理前后涤纶纤维的表面形态。扫
16、描电压5.0 kV,分别放大5 000倍和20 000倍。1.3.7染色性能使用Datacolor800型测色配色,采用D65光源,10视角测定染色织物的K/S值,每个布样测定3个点,取平均值。2结果与讨论2.1NaOH用量对涤纶减量率的影响分别设定NaOH质量浓度为5、10、15、20、36 g/L,处理后涤纶减量率的变化趋势如图1所示。H)1D2+CH#Jg/图1NaOH质量浓度对织物减量率的影响Fig.1Effect of NaOH mass concentration on the deweightingrate of polyester fabric7印染(2024 No.2)由图1
17、可以看出,当NaOH质量浓度从10 g/L增加到 15 g/L 时,减量率大幅增加。这可能表示在某个NaOH质量浓度阈值之前,化学反应速率相对较慢,而在该阈值之后,反应开始迅速进行,反应速率急剧增加。当NaOH质量浓度由20 g/L增加到36 g/L,涤纶的减量率由13.55%增加到22.15%,减量率提高了63.46%。2.2促进剂分子结构对涤纶减量率的影响由2.1节可知,当处理液中氢氧化钠质量浓度高达36 g/L 时,减量率才能达到 20%,获得想要的织物风格。因此,使用碱减量促进剂,将碱质量浓度降低至10、15、20 g/L,探究不同疏水链长的促进剂与碱剂协同作用对涤纶减量率的影响,结果
18、见图2。H)FCH#Jg/(a)NaOH浓度为10 g/LH)FCH#Jg/(b)NaOH浓度为15 g/LH)FCH#Jg/(c)NaOH浓度为20 g/L图2NaOH质量浓度和促进剂质量浓度对减量率的影响Fig.2Effect of mass concentration of NaOH and accelerator onthe deweighting rate由图2可以看出,在试验范围内,促进剂对涤纶织物碱减量效率顺序为:182716271227,说明促进剂的疏水链长度与减量率呈正比关系。这可能是由于促进剂结构中疏水链越长,促进剂分子与涤纶的亲和力越好,能越快吸附在涤纶表面,表现为减量率
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