1、簡述
所有纖維加工過程中的紡絲、卷繞、牽仲、制條、紡紗、織造、編織等需要添加各種油劑、漿料，主要是為了提高纖維加丁的效果，并且保證加_T過程中的質(zhì)帚；織物染色前的退漿、煮練、漂白需要使用種助劑，以去除織物表面的漿料、油脂、雜質(zhì)；染色印花要用滲透劑、勻染劑、固色劑、增稠劑、粘合劑、交聯(lián)劑等，以縮短染色印花的加T周期，提高和保證染色印花的質(zhì)量；織物整理中要用柔軟劑、免燙整理劑，還有根據(jù)特殊需要，使用防水劑、防油劑、防污劑、阻燃劑、吸濕排汗親水整理劑、抗靜電劑、抗菌防臭衛(wèi)生整理劑，抗紫外線、抗電磁波輻射等等，以提高和改善紡織品穿著、服用性能。凡在紡織、印染、整理加工過程中，旨在提高加工效率，縮短加工劇期，提高和保證質(zhì)量，改善和增加紡織品服用性能的各種化學藥劑統(tǒng)稱紡織印染助劑。
在這些紡織助劑，中，除酶制劑及各種酸、堿、鹽、險粉等無機化合物外，絕大部分助劑是表面活性劑。表面活性劑是山疏水基團(親油基團)和親水基團(疏油基團)組成，如圖1所示。在水溶液中，使表面活性劑的濃度很小，也能降低液體的表面(界面)的張力，即吸附于表面，從而改變液體表面或界面的性質(zhì)，使溶液增加潤濕、滲透、起泡、乳化、分散、洗滌等性質(zhì)。
表面活性劑的主要性質(zhì)簡述如下。
1．1表面活性
表面活性劑稱界面活性，是指液體和液體(油和水)，液體和同體之間的界面上(包括液相．汽相、液相一同相、液相一液相)兩相之問的吸附，使表面或界面具有顯著變化的性質(zhì)的物質(zhì)。如油和水兩相不相溶，油浮在上面，水在下面，如果加入少=帚=表面活性劑，表面活性劑的疏水基和親水基分別發(fā)揮親油親水的作用，就能使油水相溶的液體生成均勻一體的乳狀液，基至能變成相溶的現(xiàn)象，我們稱之為表面活性或界面活性(圖2)。
1簡述
所有纖維加工過程中的紡絲、卷繞、牽仲、制條、紡紗、織造、編織等需要添加各種油劑、漿料，主要是為了提高纖維加丁的效果，并且保證加_T過程中的質(zhì)帚；織物染色前的退漿、煮練、漂白需要使用種助劑，以去除織物表面的漿料、油脂、雜質(zhì)；染色印花要用滲透劑、勻染劑、固色劑、增稠劑、粘合劑、交聯(lián)劑等，以縮短染色印花的加T周期，提高和保證染色印花的質(zhì)量；織物整理中要用柔軟劑、免燙整理劑，還有根據(jù)特殊需要，使用防水劑、防油劑、防污劑、阻燃劑、吸濕排汗親水整理劑、抗靜電劑、抗菌防臭衛(wèi)生整理劑，抗紫外線、抗電磁波輻射等等，以提高和改善紡織品穿著、服用性能。凡在紡織、印染、整理加工過程中，旨在提高加工效率，縮短加工劇期，提高和保證質(zhì)量，改善和增加紡織品服用性能的各種化學藥劑統(tǒng)稱紡織印染助劑。
在這些紡織助劑，中，除酶制劑及各種酸、堿、鹽、險粉等無機化合物外，絕大部分助劑是表面活性劑。表面活性劑是山疏水基團(親油基團)和親水基團(疏油基團)組成，如圖1所示。在水溶液中，使表面活性劑的濃度很小，也能降低液體的表面(界面)的張力，即吸附于表面，從而改變液體表面或界面的性質(zhì)，使溶液增加潤濕、滲透、起泡、乳化、分散、洗滌等性質(zhì)。
表面活性劑的主要性質(zhì)簡述如下。
1．1表面活性
表面活性劑稱界面活性，是指液體和液體(油和水)，液體和同體之間的界面上(包括液相．汽相、液相一同相、液相一液相)兩相之問的吸附，使表面或界面具有顯著變化的性質(zhì)的物質(zhì)。如油和水兩相不相溶，油浮在上面，水在下面，如果加入少=帚=表面活性劑，表面活性劑的疏水基和親水基分別發(fā)揮親油親水的作用，就能使油水相溶的液體生成均勻一體的乳狀液，基至能變成相溶的現(xiàn)象，我們稱之為表面活性或界面活性(圖2)。
1．2表面張力或界面張力
作用在液體表面或同體表面的收縮力稱為表面張力，通常以達因／厘米(dyne／cm)或牛頓／米(N／m)來表示。兩相之問界面上的作用力稱界面張力，即表面張力。根據(jù)大量實驗結果，符種物質(zhì)在水溶液中的表面張力可歸結為三種類型，如圖3所示，以溶液濃度為橫坐標，表面張力為縱坐標，得到三種不同的曲線。a類：如肥皂、洗滌劑等物質(zhì)，在濃度很稀時，表面張力隨濃度增加而急劇下降，降到一定程度后出現(xiàn)一個最低點，又到一定數(shù)值后不再下降或下降很慢；b類：如乙醇、丁醇、醋酸等物質(zhì)，表面張力隨濃度增加而逐漸下降，不會出現(xiàn)一個最低點；c類：如NaCI、KNO3、NaOH等無機物，表面張力隨濃度增加而稍有上升。
就實際而言，a類物質(zhì)是表面活性劑，能降低溶液表面張力，還具有潤濕、滲透、乳化、分散、起泡、增溶等作用；b類物質(zhì)不是表面活性劑，也不具備表面活性劑的化學結構；C類物質(zhì)更不是表面活性劑了。
1．3膠束及臨界膠束濃度
一定濃度的表面活性劑的水溶液，在其表面張力降低到最低值時，就具有最大的滲透壓及最大的潤濕、乳化、增溶、去污、勻染等功能，這個表面張力最低值的濃度稱為“臨界濃度”，超過這個濃度的溶液，則表面活性劑在表面(界面)達到了一個“飽和”，其表面活性不再繼續(xù)提高，多余的這些表面活性劑則在水中集合在一起形成“膠束”，這個形成最低膠束濃度稱為“臨界膠束濃度”，達到臨界膠束濃度前的瞬問濃度時，其表面活性作用最大。所以過多使用表面活性劑無多大意義，只能說是一種浪費，而且還污染環(huán)境。
1.4吸附
在一定溫度下，對純粹的液體顯示一定的表_面自由能，當縮小其一定程度的表面積，并有極稀的表面活性劑存在時，表面張力顯著下降，其表面濃度發(fā)生變化，這種表面濃度與內(nèi)部濃度不同的現(xiàn)象稱為吸附。在液體表面張力減少時，活性物的分子由液體內(nèi)部向表面移動，則表面濃度比內(nèi)部濃度大，稱為正吸附；表面張力增高時，活性物分子山表面向液體內(nèi)部移動，則內(nèi)部濃度增大，此時表面濃度減少，稱為負吸附。吸附現(xiàn)象是表面活性劑又一重要性質(zhì)，是探求其潤濕、乳化、分散等性能的重要物理化學原理，也是表面活性劑的化學結構及其化學性質(zhì)的重要立足點。
1．5潤濕及滲透
液體對固體(如織物)、液體對不相溶的液體(如油與水)的一種貼附現(xiàn)象稱為潤濕，進一步擴展、深入稱為滲透。其原岡是液體貼附同體，液體和同體表面的親合力，即沾濕時的表面自由能減少，如溶液中添加有這方面的表面活性劑，則更有利于液體向同體的貼附與擴展、滲透。一件經(jīng)過防水處理的雨衣，遇下雨時雨滴能形成珠狀而滾落，不會沾濕雨衣。如果加有洗滌劑的水，像下雨一樣淋到雨衣上，則很快就沾濕雨衣，甚至滲透到雨衣里面去，這是因為洗滌劑降低了表面張力，沾濕時的表面自山能減少，發(fā)揮了表面活性劑的潤濕、滲透的作用。再潤濕是附著在纖維表面上的表面活性劑干燥以后，水滴上去能迅速被潤濕、滲透的現(xiàn)象。所謂親水整理、吸濕排汁整理就是利用表面活性劑再潤濕的原理。
1．6HLB值
表面活性劑是山疏水基團(親油基)和親水基團(疏油基)組成，當親油親水達到平衡的值(HydrophilieandLipophileBalance)簡稱HLB值。表面活性劑HLB值不同，在水中的溶解、分散狀態(tài)不同，應用性能也不同，詳見表l。
表面活性劑的HLB值可以根據(jù)分了結構式查表進行計算。聚氧乙烯非離予表面活性劑可以根據(jù)結構式進行計算。
HLB值=親水基分了量／(疏水基分子最+親水基分予量)X100／5
或者：HLB值=EO％／5
聚乙二醇(PEG)的HLB值為20，石蠟的HLB值為0，通常的聚氧乙烯非離子表面活性劑HLB值在0～20之間。如NP一9的HLB值=(44x9x100)／(5x(220+44×9))=12．86。生產(chǎn)聚氧乙烯非離子型表面活性劑的工廠，在產(chǎn)品說明書中會有符產(chǎn)品的HLB值的數(shù)據(jù)(W／O油包水，O／W水包油)。
1．7乳化
一種物質(zhì)能把兩種不相溶的液體(如油和水)分散成極微小的粒子而成為穩(wěn)定的乳狀液稱為乳化。能發(fā)揮這種作用的物質(zhì)稱為乳化劑。乳狀液有O／W型，日IJ水包油型，使油分散在水中，水為連續(xù)相；W／O型，即油包水型，使水分散在油中，油為連續(xù)相。O／W型能達到透明的液狀，稱為微乳，亦稱增溶。親水性相對強的乳化劑可制成O／W型乳液；親油性相對強的乳化劑可制成W／O型乳液，親水親油的強弱可用HLB值來表示，HLB值大的親水性好，HLB值小的親油性好。為了制得穩(wěn)定的乳狀液，有時還要根據(jù)乳化劑的HLB值和乳化劑的化學結構進行適當?shù)倪x擇。通常采用兩種或兩種以上不同HLB值的乳化劑進行復配，效果更為理想。有時還要添加保護膠體，同時再輔以強力攪拌(機械作用)，使粒了分散得更細，更均勻，乳液也就_史穩(wěn)定。在制備乳液時，還應注意乳化劑加入方法，及乳化溫度、攪拌速度、油水比、電解質(zhì)、酸堿度等。
1．8分散
為了把同體粒子完全分散在溶液中，液體必須把各個粒子完全潤濕、滲透，即以潤濕滲透力破壞同體粒予的凝聚力，也就是液-固之間的界面自由能要小于同一同之間的界面白山能。由于界面白由能的降低，顯示出表面活性劑分散效能，再加上表面活性劑具有一定的保護膠體的作用，還能防止分散了的粒子再凝聚，這樣就顯示出較穩(wěn)定的分散力，具有這種性能的表面活性劑稱為分散劑。簡言之，凡能促進同體粒子進行分裂，并能防止再凝聚的物質(zhì)都可稱為分散劑。表面活性劑和某些電介質(zhì)、高分予化合物具有這些作用。
乳化的界面是液一液界面，分散的界面是固—液界面，從本質(zhì)上來講都是一種物質(zhì)對另一種物質(zhì)的分散，再輔以外力(機械攪拌，砂磨等)的作用，達到分散的目的。但山于分散的對象不同，其分散劑組分不同，機械形式不同，分散結果也不同。一般乳化、分散的細度用微米(u)百萬分之一來表示。對同體來講，分散后慮干燥制成超細粉末；對液體來講還可制成透明的微乳，有人稱微乳為納米(nm)，用十億分之一來表示。
1．9凈洗
凈洗是表面活性劑潤濕、滲透、乳化、分散等綜合作用的表現(xiàn)。因為凈洗劑降低污垢與凈洗之間的界面張力，使污垢從被洗物表面脫落，在水中被乳化分散，再輔以外力(機械)作用，使污垢形成微粒，并在凈洗劑的膠束作用中成為溶液，或吸附在膠束的表面與水形成乳濁分散液，污垢被脫落沈掉，且不會再吸附而沾污被洗物。所以凈洗過程是洗滌劑對污垢的吸附、分散、脫落、置換的過程。根據(jù)表面活性劑的“表面張力”和“臨界膠束濃度”的道理，使用洗滌劑時，應適當控制洗滌劑的用景，用景過多是一種浪費，而且不符合當前綠色、清潔、環(huán)保的要求。
1．10勻染
勻染是表面活性劑在染色工業(yè)中的一個特殊性能，使染料分子均勻地染著于織物上，不會出現(xiàn)色花、色斑、不勻的現(xiàn)象，而且還能提高染色的堅牢度，提高染料的上色率。不同纖維使用不同的染料，不同的染料有不同的勻染劑。勻染過程伴隨著潤濕、滲透、分散等表面活性劑的綜合作用，也伴隨著緩染、剝色、移染等表面活性劑的功能作用。與染料有親和作用的勻染劑在染浴中要拉住染料，而染料又要甩掉它，因此延長了染料對纖維的上染時問，達到緩染的效果；如果有些染料上染太快，勻染劑又能把上染太快的染料分子拉回到染浴中，再慢慢上染到纖維上，達到移染的效果。酸性染料勻染劑就是這個機理。與纖維親和性較大的勻染劑，在染浴中勻染劑先占據(jù)纖維上的席位，從而緩解了染料分子對纖維的上染速度，隨著染浴溫度的上升，勻染劑與染料分予逐步置換交替，使染料只能跟在勻染劑后面，緩慢了染色速度，達到了勻染目的。陽離子染料染腈綸所用的勻染劑就是這個機理。在紡織染整加_T過程中，正是利用表面活性劑的許多特有性質(zhì)，使紡織品加工過程順利、快速、有效地進行，并對提高紡織品的質(zhì)量、簡化紡織品的加_T-T藝、改善和提高紡織品的服用性能等方面起到了特殊作用。因此可以這樣說，印染行業(yè)是紡織品的“美容師”，我們?nèi)玖现鷦┬袠I(yè)是為“美容師”提供“化妝品”的一個行業(yè)。染料助劑行業(yè)就應該密切與紡織印染行業(yè)相結合，努力為紡織印染行業(yè)服務。
2、紡織印染助劑的分類
2．1表面活性劑的分類
2．1．1按離子型分類
表面活性劑在水溶液中能電離的稱離子型表面活性劑，有陰離予型、陽離予型、兩性離子型；
小能電離的稱非離子表面活性劑。詳見圖4。按離了型分類有很重要的實用意義。已知某表面活性劑為陰離子型的，一般不會與陽離子型的同時使用，因為陰、陽離子同時使用會產(chǎn)生沉淀，表面活性作用會相互抵消，只有非離子表面活性劑才可與陰離子或陽離子型表面活性劑同時使用。
2．1．2按親水基種類分
表面活性劑按親水基分類，詳見圖5。
陰離子最具代表的有羧酸鹽，硫酸酯鹽，磺酸鹽，磷酸酯鹽；陽離了型有伯、仲、叔胺、季銨鹽；兩性型最具代表的是氨基酸型和甜菜堿型；非離子型有聚氧乙烯型，聚氧丙烯型，俗稱醇醚型，還有多元醇酯類。綜上所述，所有表面活性劑都是疏水基團和親水基團的不同組合。不同組合有不同性能、不同作用，紡織印染助劑就是發(fā)揮這不同作用而成為助劑商品的。詳見第三講(紡織印染助劑中的表面活性劑)。
2．2助劑的分類
從紡織品原料開始，紡織印染助劑貫穿在紡織品加工的全過程，圖6就為我們指示了各個過程所需的助劑和助劑類型。
化纖紡絲：需要各種油劑。
紡織織造：需要各種漿料和織造油、蠟等。
織物前處理：需要退漿劑、精練劑、分散螯合劑、氧漂穩(wěn)定劑等。
染色印花：需要各種勻染劑、同色劑、增稠劑、交聯(lián)劑、還原清洗劑等。
織物整理：需要各種柔軟劑、免燙整理劑、防水防油等各種功能整理劑。
