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活性染料皂洗工藝原理

活性染料是目前纖維素纖維及其混紡織物染色的主要染料品種，活性染料結構中含有活性基團，在堿性條件下能與纖維素纖維上的羥基反應，通過親核加成或親核取代反應形成共價鍵結合而上染。

固色反應中纖維素結構中的羥基電離成為親核試劑，染色介質水的電離，形成另一個親核試劑氫氧根離子，與活性染料反應形成水解染料。

水解染料和未固著染料是影響染色牢度的主要因素，必須通過皂洗去除。

染色后皂洗的目的就是為了去除紡織品上未固著的染料、水解染料、電解質、堿等，提高染色產品的色牢度、鮮艷度、手感和其它服用性能。

水洗時存在 3 種洗除染料的過程：

1）纖維表面或纖維間毛細網絡染液中的染料，水洗時被水稀釋交換而去除；

2）纖維孔道中的染料先從纖維孔道染液中擴散到纖維表面，經解吸再被水洗稀釋交換去除；

3）纖維表面一些難溶的染料聚集體主要通過機械力脫離纖維，分散到洗液中。皂洗劑對未固著染料和水解染料的乳化、螯合、分散作用直接影響到洗滌效果。

水解染料對纖維具有一定的直接性，它不僅存在于纖維表面，更多的是在纖維內部孔道中，洗滌時除纖維表面通過水的稀釋交換，多是通過解吸、擴散，從纖維內孔道壁上解吸，擴散到纖維表面，然后再通過水的稀釋交換、皂洗劑的螯合分散去除。

電解質對纖維基本沒有直接性，主要通過水洗液的稀釋交換作用去除。熱水洗可以溶脹纖維素纖維，使孔道中的電解質快速向纖維表面擴散，經稀釋交換有效去除電解質。

堿劑中氫氧根負離子對纖維素纖維有一定的直接性，在孔道中擴散相對比較慢，一旦到達纖維表面，與水浴中酸中和而去除。大量流動水沖洗可快速去除；酸的滲透性好，將有助于快速中和纖維表面及孔道內殘留的堿。

傳統的皂洗過程是通過酸中和染色后殘留的堿，95 ℃高溫皂洗去除未固著染料和水解染料，水洗去除電解質，洗滌用水量大，洗滌時間長，能耗大。為提高效率，實現低溫皂洗，研究者們開發了表面活性劑類、螯合類、螯合分散類和復配類等多種皂洗劑，可有效去除電解質、堿和浮色。

2· 皂洗劑種類

表面活性劑是皂洗劑配方中的核心部分，具有潤濕、分散、乳化和增溶等作用。常用的陰離子表面活性劑有磺酸鹽類、硫酸酯鹽、羧酸鹽和磷酸鹽等，非離子表面活性劑有聚乙二醇基、聚氧乙烯型、脂肪酸多元醇酯和聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯等。

近年來國內外研發的皂洗劑有皂洗酶、低溫皂洗劑、天然高分子改性皂洗劑、酸性皂洗劑系列。

2.1 皂洗酶

皂洗酶可破壞染料的發色團，從而達到使染料脫色的目的，浮色去除更加充分。荷蘭拓納公司的皂洗系統BERRP包含BaylaseRP（酶組分）和Baylase AssistRP（體系特殊過程調節劑），應用于大豆纖維的活性染料染色后酶洗，室溫處理，達到常規皂洗的色牢度，浮色去除率視染料結構不同有所不同。

EurolanRP皂洗酶在85 ～ 90 ℃條件下，能夠催化分解未固著染料和水解染料，分解產物的溶解度高，能使織物上的浮色更易充分去除，在確保色澤、色牢度的前提下，減少水洗次數、節約加工時間、降低水洗溫度。

將皂洗酶應用于活性深藍B-ZGLN、活性藍K-3RL和活性艷蘭KN-R染色后水洗，75 ℃酶洗處理后染色織物皂洗沾色牢度和摩擦牢度均優于傳統皂洗后處理，且織物表面色深略高于傳統工藝，色光與傳統工藝處理相比變化很小，色澤鮮艷度相同。

雖然生物酶皂洗可以在較低的溫度下有效去除織物上的浮色，但酶的專一性導致其不能適用于所有染料染色后的皂洗。

2.2 低溫皂洗劑

低溫皂洗劑是通過復配增效技術制得的高分子表面活性劑復配產品，在低溫下具有良好的潤濕滲透、乳化分散、防止染料再沾污性能。

磺酸型Gemini表面活性劑可降低皂洗溫度；聚乙烯吡絡烷酮（PVP）類是性能良好的防沾污劑；低粘度的聚丙烯酸酯鹽可作分散螯合劑，替代多膦酸鹽或膦酸酯。

復配產品可以與水解染料相互作用，形成絡合物，防止水解染料再吸附或沉積在纖維表面，降低了染料對纖維的直接性，易于洗除，因此提高了染色產品的色牢度。

目前，低溫皂洗劑的皂洗工藝溫度在60 ℃左右。

低溫皂洗劑JY-1103D是丙烯酸-乙烯吡絡烷酮-馬來酸酐三元共聚產物，產品具有膠體特性。在60 ～ 70℃條件下，聚乙烯吡絡烷酮結構中的內酰胺結構使其與染料分子中的羥基、氨基和羧基有很強的結合力，與染料形成絡合物，防止染料反沾到織物上。

低溫低泡防沾色皂洗劑K-5，主要成分是特殊高分子聚合物的復配物，易溶于水，屬陰/非離子型表面活性劑。K-5能夠實現60 ℃低溫皂洗，與常規90 ～ 95 ℃皂洗工藝相比，可節省蒸汽，減少 1 ～ 2 次熱水洗，節水省時，生產效率大幅提高。用于活性染料印花后的皂洗，能有效去除浮色及未反應的水解染料，提高各項染色牢度，防止白底沾色，對色光影響微小。

2.3 天然高分子改性皂洗劑

溫和等應用多種特殊的高活性聚合物復合而成的高效節能皂洗劑在針織染整產品中，發現其對染色殘液中水解染料具有分解、消色和乳化分散作用，不但可提升染色織物的皂洗牢度，還可直接減少印染污水的處理費用。以天然鈣基膨潤土為原料，通過活化、陽離子改性制得一種生態型皂洗劑。在70 ℃處理，使染色織物具有優良的色牢度，且皂洗殘液的CODCr值大幅降低。防沾劑DolecolCLY1973是對天然有機礦物質改性的高分子表面活性劑，在70 ～ 90 ℃條件下可吸附染料形成穩定體系，防止印花產品的白底沾色。

2.4 酸性皂洗劑

由高聚物復配的酸性皂洗劑，有極強的分散性和螯合力，對水解活性染料和未固著的活性染料有極強的親和力，能減少生產工序，明顯地降低用水量，同時可顯著提高織物的染色牢度，但其處理溫度為95 ℃

3· 皂洗工藝對皂洗效果的影響
皂洗溫度是影響皂洗效果的主要因素。

溫度高，纖維溶脹充分，染料的擴散系數高，親和力低，有利于染料的解吸，并從溶脹的孔道中向纖維表面擴散，高溫水洗液對染料、鹽的溶解性高，因此傳統皂洗溫度在95 ℃。

然而高溫使活性染料的斷鍵穩定性下降，水解加劇，特別是在有殘留堿的情況下，高溫還會使表面活性劑乳化、分散能力下降，與水解染料形成的膠束穩定性下降。

60 ℃及以下的低溫皂洗則可減少水解染料的產生，使水解染料與高分子表面活性劑形成穩定的膠束，有利于染料浮色的洗脫，達到預期的色牢度和表面色度。皂洗酶的溫度則根據酶活性的最佳溫度而定。

機械作用是影響皂洗效果的另一重要因素。

機械作用促進織物內外溶液的交換，減少邊界層厚度，加速染料由內向外擴散。

如溢流染色機內織物的運轉速度高，織物與染液的相對運動加劇，借助皂洗劑的作用，染料浮色與纖維的結合力減弱，浮色容易被洗脫。

浴比：浴比越大，越有利于稀釋溶解纖維表面染料，但耗水量增加。小浴比皂洗則遵循少量多次的原則，浴數較多，而耗水較少，是與小浴比染色配套的節能減排措施。

酸中和：染色后，殘留的堿使織物帶堿性，堿存在會導致染料的水解，因此皂洗前應先用大量水沖洗或酸中和。有機復合酸具有良好的滲透性，不僅可中和纖維表面堿，還可滲透到纖維芯部中和殘堿，去堿效率更高。

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