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在纺织品加工的纺丝、纺纱、织布、练漂和整理到成品的各道工序中,均要使用各种助剂。这些助剂多数属于精细化工产品,起到提高操作效率、简化工艺过程、改善印染效果、提高纺织品质量并赋予织物优良和特殊应用性能的作用,是纺织工业中不可缺少的重要助剂。根据纺织品生产工艺过程的应用情况进行分类,可将纺织工业用助剂分为纺织助剂(油剂、抗静电剂、上浆剂、漂白助剂等)、印染助剂(乳化剂、涂料印花助剂、匀染剂、固色剂、荧光增白剂等)、织物整理用助剂(树脂整理剂、柔软剂、防火阻燃剂、防水剂、防污剂等)、染料和颜料等4类。
从化学结构来分类,纺织工业助剂或精细化工产品除少数为无机化合物外,多数为表面活性剂、有机高分子化合物等。表面活性剂对纺织印染加工十分重要,可作为净洗剂、精练剂、发泡剂、消泡剂、乳化剂、分散剂、渗透剂、润湿剂、柔软剂、平滑剂、面色剂、匀染剂、防火剂、阻燃剂、防水剂、抗静电剂等使用。
1.纺织助剂
纺织助剂是指在纺丝工艺与织布过程过程中所用的助剂。纺丝工艺过程包括纺丝、卷绕、集束、牵伸、卷曲、切断、淋洗、干燥等。属于这一类的助剂种类很多,下面选择用量大及重要的油剂、上浆剂、抗静电剂加以介绍。
1.1油剂
在纺丝时由于纤维高速运动,常常需要增进润滑,减少摩擦,提高可纺性。合成纤维由于其吸湿性小,导电性差,摩擦系数较大,本身不含脂肪类物质。因此,还会造成纤维绕到筒管上,在空气中继续吸湿,而从简管上松脱、滑落、散乱而造成乱丝;纤维缺乏抢合力:产生静电造成毛丝等。为避免产生以上问题,通常都需要加入油剂。油剂的作用就是在纤维表面形成一层油膜,以增强合成纤维的可纺性,提高纺丝效率,保证纤维质量。
油剂一般是各种助剂复配而成,根据使用对象不同有天然纤维油剂(包括纺毛油剂、丝用油剂)和合成纤维油剂(包括长丝油剂、短丝油剂)之分。对不同工序又有纺丝油剂、纺纱油剂、织布油剂、浆纱油剂、纺丝牵伸油剂、后加工油剂等多种类型。虽然种类繁多,但油剂基本组成是根据需要由平滑剂组分、抗静电组分和集束组分以适当比例混配而成,通常是配制成乳液和溶液,故油剂配方中也常有乳化剂和溶剂等组分,配方实例如下。
【配方1(质量份)】精制椰子油(平滑剂)50,环烷烃蜡(平滑剂)10,聚氧乙烯山梨醇四油酸单月桂酸酯(乳化剂)35,壬基酚聚氧乙烯醚(10)(抗静电剂)5。
【配方2(质量份)】硬脂酸异辛酯(平滑剂)>40,双乙基己醇磺化琥珀酸酯钠盐10~30;非离子表面活性剂20。
【配方3(质量份)】蓖麻油酸甲酯35,锭子油40,土耳其红油10,油酸聚乙二醇酯3,辛基酚聚氧乙烯醚5,山梨醇单油酸酯2,油醇5。
在油剂中表面活性剂可起乳化、润湿、柔软、抗静电等多种作用。有时为了一些特殊需要,还在油剂配方中加入一些其他助剂,以起到防锈、抗氧化、防霉等作用。
1.2上浆剂
各种织物在织造时,经纱上浆是个非常重要的工序,目的是减少织布断头,消除布面上的疵点,这种浆料称为经纱上浆剂。在印花时,为使染料均匀转移到织物上,并固定在一定位置以形成花纹和图案,必须在印花色浆中加入一定浆料,习惯上被叫做印花糊料。在织物整理时也需加入浆料,使织物平滑、硬挺、厚实、丰富等各种手感,提高色光的鲜艳度,增进织物防污、易洗、防皱、阻燃、亲水和拒水等特殊性能,这样的浆料叫做织物整理浆料。后两者虽然分属印染助剂和织物整理剂,但是它们和纺织上浆料是同一类物质,在此一并叙述。
浆料可分为天然浆料和化学浆料。天然浆料主要是淀粉、糊精、海藻酸盐、植物胶、动物胶、甲壳质等。化学浆料又可分为半合成浆料,即将天然浆料进行改性的产物,如合成龙胶、改性淀粉、改性纤维素等;合成浆料有聚乙烯醇、聚丙烯酸类,包括聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸酯 ,聚丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐共聚物(主要是顺丁烯二酸酐和醋酸乙烯或苯乙烯共聚物)等。兹举典型实例聚乙烯醇介绍如下。
聚乙烯醇大量用于纺织、造纸、纤维加工,木材加工、医药、皮革、建筑、玻璃、包装等许多行业。醋酸乙烯聚合、醇解生产聚乙烯醇的生产工艺及流程(参见图10-27)说明如下。
(1)醋酸乙烯聚合醋酸乙烯经预热后,与溶剂甲醇及引发剂偶氮二异丁腈混合,送入两台串联聚合釜,在66~68℃及常压下进行聚合。聚合4~6h后,有约三分之二的醋酸乙烯聚合为聚醋酸乙烯。聚合反应产生的热量可借甲醇的蒸发带走,甲醇蒸气经冷凝后又返回聚合釜中。
图10-27聚乙烯醇生产工艺流程图
聚合液送单体吹出塔,用甲醇蒸气将其中未聚合的醋酸乙烯吹出。由单体吹出塔吹出的醋酸乙烯及甲醇经分离蒸馏,回收循环使用。聚合液以甲醇调节到聚醋酸乙烯含量为33%的甲醇溶液送醇解工段进行醇解。
(2)聚醋酸乙烯醇解聚醋酸乙烯与氢氧化钠甲醇溶液按聚醋酸乙烯:甲醇:氢氧化钠:水为1:2:0.01:0.002的比例同时加入高速混合器,经充分混合后进入皮带式醇解机,在50℃温度下进行醇解,皮带以1.1~1.2m/min的速度移动,约4min醇解结束,得到固化聚乙烯醇。经粉碎、压榨、干燥脱除溶剂后得到成品聚乙烯醇。
(3)醋酸甲酯回收挤压脱出的液体中含有大量醋酸甲醋和甲醇。先在共沸蒸馏塔中蒸出醋酸甲酪和甲醇共沸物,塔底为甲醇冰溶液。醋酸甲酯与甲醇共沸物进入水萃取分离塔与水混合,塔顶分离出醋酸甲酯,塔底为甲醇水溶液。
醋酸甲酯在水解器中经离子交换树脂催化水解,得到醋酸和甲醇的混合物。混合物送至水解液蒸馏塔,将甲醇和未水解的醋酸甲酯蒸出,进入水萃取分离塔。水解液蒸馏塔底为稀醋酸,送至稀醋酸浓缩塔中脱去水分后即得醋酸。共沸蒸馏塔及水萃取分离塔底得到的甲醇水溶液,在甲醇蒸馏塔中蒸出甲醇可重复使用。
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