染整助剂之原理与应用ppt课件.ppt
染整助劑之原理與應用技技 術術 研研 討討 會會1目 錄一、界面活性劑之原理界面活性劑之原理1.界面活性劑之定義與分類2.界面活性劑之特性3.界面活性劑之應用4.乳化與分散5.滲透二、前處理工程前處理工程1.退漿2.精練三、染色工程染色工程1.均染2.固色3.皂洗及還原劑四、後整理加工後整理加工1.撥水加工2.吸水加工3.柔軟加工2一、界面活性劑之原理1.界面活性劑之定義與分類界面活性劑之定義與分類1.1 界面活性劑之定義界面活性劑之定義界面活性劑係一種兩性分子，同時具有親水基與疏水基的結構，以能降低表面張力為其主要特徵。具有起泡、乳化、分散、濕潤、清潔、平滑、柔軟等作用。HydrophilicHead groupHydrophobic tail31.2界面活性劑之分類42.界面活性劑之特性2.1界面微胞濃度(cmc,critical micell concentration)56親水基部份的分子量HLB=界面活性劑的分子量例:NP-104410HLB=20 =13.3 220+44102.2HLB值7對水溶解性對水溶解性 HLB 作用作用05101520消泡W/O乳化濕潤可溶化洗淨O/W乳化不分散不安定乳化分散但不安定完全的乳化分散半透明或透明的分散透明溶解活性劑的基本性質和HLB的關係82.3濁點(Cloud Point)當聚乙二醇型界面活性劑之水溶液加熱時，隨著溫度的上升，結合的水分子開始逐步脫離，親水性逐漸減弱，當加熱至某一溫度時，轉變為不溶於水，並自溶液中折出呈乳濁液，這就是濁點現象。H2OH2OH2O9壬基苯酚壬基苯酚EOA的露點之說明的露點之說明無色透明加熱至露點以上白濁(牛乳狀)壬基苯酚EOA的水溶液(冷卻時)壬基苯酚EOA的水溶液(加熱時)壬基苯酚以不溶於水的油滴狀析出至溶液中冷卻至露點以下恢復成透明水溶液以熱溶液靜置水壬基苯酚EOA壬基苯酚EOA沉降至容器底面，形成2層液體冷卻10濕潤滲透乳化分散主要用途溶化起泡消泡洗滌潤滑抗靜電防銹殺菌次要用途均染凝集3.界面活性劑之應用11性性 能能原原 理理纖維工業上之應用例纖維工業上之應用例起起 泡泡界面張力之異常降低，使用之特殊吸著。泡沫染整加工。消消 泡泡破壞與抑泡。消除染整作業上之阻礙。乳化分散乳化分散微胞之生成。各種染整葯劑之乳化溶解，染浴中染料之分散。濕濕 潤潤界面張力降低，接觸角減小，及界面吸附。退漿、漂白、絲光加工、染色、樹脂加工等染整加工過程之濕潤或提高。防防 水水表面皮膜生成之防水作用，及織物臨界表面張力降低之潑水作用。雨傘、外表、帳蓬等之被覆處理。洗洗 淨淨起泡、乳化，濕潤、膨潤、分散、滲透、電氣效果。精練、漂白、碳化及染整後之水洗。緩染與均染緩染與均染利用界面活性之微胞作用，及其對纖維或染料之作用達到緩染之目的。染色過程。平滑與柔軟平滑與柔軟降低纖維表面之摩擦係數。紡紗、撚紗、織布之平滑處理，及纖物之後柔譯處理。染料固著染料固著以陽離子界面活性劑之胺基基團與直接染料之磺酸基形成非溶解性鹽類構造。直接染料染色之後處理。靜電防止靜電防止分散纖維中靜電之累積及提高度表面透電係數。紡紗、織布過程之暫時性靜電止及織物整理過程之永久靜電防止。12定義:互不相容的兩液體，將其中分散相均勻分散於連續相中，稱為乳化(若分散相為固體則稱為分散)。O/W W/O型4.乳化與分散O/W型乳化模型W/O型乳化模型(a)水相(連續相)(b)油相(連續相)(c)油相(連續相)13乳化劑的選擇:離子性乳化劑:受水質及鹽類影響。非離子性乳化劑:乳液是否需耐高溫cloud point問題。HLB值選擇:HLB值的計算:參考被乳化物的HLB。乳化劑的濃度:乳化劑對被乳化物影響的程度。14油相所要H.L.B值油 相所要H.L.B值乳 化乳 化W/OO/WW/OO/W煤油6-9*(12.5)棉籽油 7.560錠子油 12-14*大豆油、橄欖油7-9*機械油10-13*菜種油、椰子油 流動石蠟6-9*12-14*棕櫚油、椰子油固形石蠟 11-13*牛油 凡士林10-13*羊毛脂(垂水)815油（輕質）410松脂 11-13*油（重質）410.5脂肪酸酯油（密封）10.5蓖麻脂肪酸甲酯 凡士林410.5Dimethylphthalate(15)石油 10.5*精油 雜酚油（1號）12-14*二硫化碳16-18*瀝青 三氯乙烯 蜂蠟510-16四氯化碳 小燭樹蠟(14.5)Orthophenylphenol15.5巴西棕櫚蠟14-16*Orthodichlorbenzene(13)纖維素凝膠 9.5苯14-16*石蠟49樟腦油 木蠟 12-14*二甲苯 硬脂酸17石腦油13油酸7-11*16-18*揮發油 13油醇6-7*氯化石腊14-13*鯨蠟醇 13維他命(酯類)矽利康 10.5*維他命(與油脂共存)維他命(不含油脂)q被乳化物HLB值HLB值值15化 學 構 造H.L.B.值Sorbitan trioleate1.8Sorbitan tristearate2.1Propyleneglycolmonostearate3.4Sorbitansesquioleate3.7Glycolmonostearate(非自己乳化性)3.8Sorbitanmonooleate4.3Propyleneglycolmonolaurate4.5Sorbitanmonostearate4.7Diethyleneglycolmonostearate4.7Glycerolmonostearate(自己乳化性)5.5Diethyleneglycolmonolaurate6.1Sorbitan monopalmitate6.7Sorbitan monolaurate8.6Polyoxyethylene(4)laurylether9.5Polyoxyethylene(4)sorbitan monostearate9.6Polyoxyethylene(5)sorbitan monooleate10.0Polyoxyethylene(4)sorbitan tristearate10.5Polyoxyethylene(4)sorbitan trioleate11.0Polyoxyethyleneglycol 400 monooleate11.4化 學 構 造H.L.B.值Polyoxyethyleneglycol 400 monostearate11.6Triethanolamineoleate12.0Polyoxyethylene(9)nonylphenol13.0Polyethylene glycol 400 monolaurate13.1Polyoxyethylene(4)sorbitan monolaurate13.3Polyoxyethylene(20)sorbitan monostearate14.9Polyoxyethylene(20)sorbitan monooleate 15.0Polyoxyethylene(20)stearylether15.3Polyoxyethylene(20)oleylether15.4Polyoxyethylene(20)sorbitan monopalmitate15.6Polyoxyethylene(20)cetylether15.7Polyoxyethylene(30)stearate16.0Polyoxyethylene(40)stearate16.9Na-oleate18.0Polyoxyethylene(100)stearate18.8K-oleate20.0Cetylethylmorpholiniumetsulfate2530Na-laurylsulfate約40q乳化劑HLB16q固著層與擴散層之間存在一靜電位差，稱為電雙層的擴散相電位差。固 擴著 散層 層17 疏水性大疏水性大 親水性親水性(HLB)遠遠 近近 水水被乳化物被乳化物 HLB較大的較大的 乳化分散劑乳化分散劑(a)乳化分散劑較易溶於水而不能獲得良好的乳化效果之例子乳化分散劑較易溶於水而不能獲得良好的乳化效果之例子 近近 近近 近近 水水 被乳化物被乳化物 HLB較小的較小的 HLB較大的較大的 乳化分散劑乳化分散劑 乳化分散劑乳化分散劑(b)HLB較小的乳化劑由連繫兩種物質而產生良好的乳化效果之例子較小的乳化劑由連繫兩種物質而產生良好的乳化效果之例子 圖圖 乳化分散劑的配合原理乳化分散劑的配合原理18Surfactant Phase DiagramAOTMicroemulsionReverseMicelleMicroemulsionMicelleTwo phaseWaterOilWithin micelle region,size of micelle is controlled by=H2OSurfactant19l織物結構和潤濕COS=LG SG SL 5.滲 透205.1陰離子型滲透劑(1)磺基琥珀酸酯類(2)烷基磷酸脂鹽類(3)脂肪醇硫酸鹽類ROSO3Na(4)烷基苯磺鹽類(5)脂肪醯胺烷基磺酸鹽類(6)磺基脂肪酸烷基酯類(7)蓖麻油硫酸鹽類215.2 非離子型滲透劑(1)烷基苯酚環氧乙烷縮合物(2)聚丙二醇環氧乙烷縮合物(3)脂肪醇環氧乙烷縮合物(4)脂肪醇氧乙烷環氧丙烷縮合物225.3滲透劑與其結構q同一系列表面活性劑的潤濕性，隨其烷基碳數而變化，在某一碳數顯示出最高的潤濕性能，此碳數一般比作為淨洗劑的碳數要小得多。q同一系列相同碳數的潤濕劑，支鏈多的潤濕效果要好得多。q親水基結合予分子的中心部位，一般都有良好的潤濕性，但如果再引入第二個親水基則潤濕性一般都低。q作為親水性基團如果其離子性比適予作淨洗劑的離子弱者，則潤濕性優良。235.4 界面活性劑的特性比較活性劑離子性浸透力耐鹼性抑泡性乳化力陰離子陽離子非離子陰離子非離子1.非離子活性劑洗滌能力比陰離子強。2.非離子活劑CMC低，使用濃度低，即可發揮優良之洗滌作用。3.陰離子活性劑耐鹼性強，防止再附著性良好。24二、前處理工程1.退漿退漿1.1 常用的上漿劑常用的上漿劑 經紗上漿用主要漿料的應用性能對 比類別組成主要成份應用性能天然漿料淀粉淀粉膜硬而脆、強度和延伸度小。對提高紗線的強度、保持延伸度和粘著力差。但膜的斷裂強度小，防起毛效果好。主要用予天然纖維。化學漿料改性淀粉醚化淀粉比天然淀粉易予糊化(濕度低)，粘度穩定性良，所成皮膜和上紗線的物理性能與天然淀粉差异不大。改性纖維素羧甲基纖維素(CMC)粘度適當，溶解度良好，可低濕糊化，皮膜強度高、斷裂強度低，防止毛效果最好，但對合成纖維粘著力差。聚乙烯醇聚乙烯醇(PVA)糊料的定性良好，粘著力強，皮膜的強度和延伸度優郎，但斷裂強度高。對天然纖維和合成纖維都適用。水溶性丙烯酸樹脂聚丙烯聚酯對疏水性汗維的粘著力高，吸濕性大，皮膜延伸度大而柔軟，強度小，斷裂強度大，主要用予合成纖維。251.2 常用的退漿劑q酸或鹼。q澱粉酶(-mylase)。q氧化劑。q界面活性劑。特性要求:q濕潤。q滲透。q乳化。q分散。q洗淨。26聚丙烯酸酯漿料之水解:非水溶型水溶型272.精練1.界面活性劑使洗淨液與油劑之間的界面張力降低，藉著濕潤、浸透作用，使鹼及氧化劑與不存純物接觸、分解。2.精練劑促使不純物及分解物乳化、分散，從纖維中除去3.藉著界面活性劑Micell的形成，使不純物乳化於溶液，並防止其再附著。濕潤、浸透 乳化、分散 可溶化 油劑吸咐布與洗滌作用模型圖28lRolling up與大油滴之不完全去除l界限Roll-up與粗大乳化之過程由主油滴陸續浮上小油滴(1)(5)，而最後變成完全清潔表面(6)Rolling-up機構機構29陰離子型精練劑(1)脂肪酸鹽類RCOONa(2)烷基硫酸鹽類ROSO3Na(3)烷基苯磺酸鹽類(4)聚氧乙烯烷基(或烷基苯基)醚硫酸鹽類(5)聚氧乙烯烷基(或烷基苯基)醚磷酸鹽類30非離子型精練劑(1)聚氧乙烯烷基醚類RO(CH2CH2O)n H(2)聚氧乙烯烷基苯基醚類(3)聚氧乙烯、氧丙烯烷基醚類(4)脂肪酸二乙醇胺31兩性型精練劑(1)甜菜鹼型(2)聚氧乙烯烷基苯基醚類RNHCH2CH2COONa混合型精練劑混合型精練劑陰離型與非離子型混合使用32良好的精練劑需具備下列功能:q濕潤性、滲透性。q乳化力、溶解力。q防止不純物再沉積。q洗淨力。q耐鹼性。q低泡沫。33三、染色工程1.分散均染劑分散均染劑1.1染料與纖維結合之式(1)共價鍵(2)離子鍵(3)配位鍵(4)氫鍵(5)Van der Walls force34與不均染有關之要因物理性要因q有關染色機械性能之要因:(a)染液之攪拌、循環之狀況。(b)染色機系內之溫度、流量等之均勻度，其他。q有關被染物之原因:(a)纖維物性之均勻度。(b)被染色物之編織組織種類及疏密度。(c)被染之填充密度或在染浴中之分布狀況等。q有關染色條件之要因:(a)昇溫速度、染色溫度、染色時間等。化學性要因q有關染料性能之原因:(a)染著速度、配合染色時之相容性。(b)擴散速度、移染性、涵蓋性。(c)分散性、瞬染性。q有關染色助劑性能之要因:(a)疏水性纖維表面之濕潤效果及浸透效果。(b)染料諸特性之提昇效果等。q有關染色條件之要因:(a)選擇適當染料、助劑等之使用。351.3均染機構qLevelling effect with fibre affinity type(纖維親和型均染劑纖維親和型均染劑)sLsLsLDDDDDDsssLDLDLDsDsDsDDLDLDLqMigrating effect with dye-affinity type(染料親和型均染劑染料親和型均染劑)sDD DDsDsDLLLsDssDDLDLsDssDLDLDyes are unevenly exhaustedDyes are pulled-out from dyeing seatDyes are re-absorbed on other dyeing seatFibre36qRetarding effect with dye-affinity type(染料親和型緩染劑染料親和型緩染劑)Dyeing seatDyeLevelling agentsssDLDLDLsDsDsDLLLsDsDsDLLLComplex between dye and levelling agentFormation of complex results in lower rate of dyeing 37q纖維親和型均染劑均染劑與染料具有同樣電荷，可與染料競爭纖維之染色席以防止染料急速染著。其與纖維結合速度比染料快，然而隨溫度升高，再漸次被染料取代。亦可能染著速度比染料慢，但可將纖維上多染之染料取代下來，均染劑能從纖維表面順次向部擴散而與纖維結合，促使染料亦易向纖維內部擴散而達均染目的。q染料親和型均染劑使已染著之染料與之結合，再移染於淺色部份，例如聚氧乙烯基醚，其氧乙烯部份，可與染料起氫結合，而使其無法進入纖維之微細間隙內，再徐徐分解而被吸收，終達均染之效果。q染料親和型緩染劑應用與染料帶相反電荷或非離子之界面活性劑，先與染料產生氫鍵，分子引力或離子之結合形成較大之分子，可以減低染料與纖維之親和加或降低其染色速度，再因溫度升高而染料分離，對纖維產生緩慢之染色。381.4分散均染劑之種類q非離子型(1)PEG脂肪酸酯類RCOO(CH2CH2O)n OCR，或RCOO(CH2CH2O)n H(2)脂肪醇環氧乙烷縮合物RO(CH2CH2O)n H(3)EOPO脂肪酸酯類(4)NP脂肪酯類39q陰離子型(1)脂肪醇硫酸酯類ROSO3Na(2)磺酸甲醛縮合物(3)脂肪酸環氧乙烷縮合物硫酸酯類RO(CH2CH2O)nSO3Na(4)脂肪酸環氧乙烷縮合物磷酸酯類RO(CH2CH2O)nSO3Na2)(5)PEG脂肪酸酯硫酸酯類RCOO(CH2CH2O)nSO3Na(6)NP硫酸酯類(7)烷基苯磺酸類40q陽離子型(1)四級胺鹽類(2)聚氧乙烯類脂肪胺412.固色劑2.1 固色劑固色劑q固色劑的作用是使染料結成不溶於水的染料鹽，或使染料分子增大而難溶於水，借以提高染料的牢度。q對直接及反應性染料(陽離子樹脂固色)陽離子樹脂和染料之間形成離子鍵和凡德瓦爾力，固色劑本身也和纖維有著一定的結合作用。q對酸性染料(合成丹寧固色)在纖維表面上形成吸附膜及藉由在合成單寧染料間形成氫鍵合來固著染料。422.2 固色劑的分類固色劑的分類q陽離子表面活性劑q無表面活性的季銨鹽q樹脂系固色劑432.3 尼龍用固色劑尼龍用固色劑q天然單寧吐酒石q合成單寧苯磺酸福馬林縮合物二羥基二苯磺酸福馬林縮合物442.4耐光堅牢度提高劑q屬於偶氮甲鹼(AZOMETHINE)衍生物體的銅絡合物q屬於磺酸之銅、鈷鉻合物q苯酚、水楊酸系的銅絡合物q紫外線吸收劑、氧化防水劑q胍化合物453.皂洗與還原洗目的目的:去除殘餘、附著之染料。皂洗劑之種類皂洗劑之種類:q分散劑q界面活性劑還原洗淨劑之種類還原洗淨劑之種類:q還原劑(酸浴、鹼浴)q皂洗劑46四、整理加工1.撥水加工撥水加工1.1撥水劑之原理471.2氟素撥水撥油劑的一般性質氟素撥水撥油劑的一般性質外 觀:乳白色水系乳化液組 成:氟素樹脂1030%;丙酮010%;丙二醇010%比 重:1.01.10引 火 點:550凍 結 點:-5-20乳化粒子徑:0.3以下離 子 性:非離子，陽離子性pH:酸性481.3 氟素撥水劑之加工氟素撥水劑之加工(A)PADDING AQUEOUS LAYER WITH FC-EMULSION PARTICLESYARN/FIBERYARN/FIBER(B)Drying49(C)CURING(1)PARTICLE FLOW YARN/FIBER(2)FC ORIENTATIONCF3(CF2)7RfRfRf501.4.氟素撥水劑之製造 Fluoroacrylate monomerComonomerCrosslinking monomerSurfactantsDDI waterCosolventChain transferring agentInitiatorOthers51Fluoroacrylate monomer:52Ranges of Concentrations of PFOS(ng/g,wet wet,for Liver and Muscle Tissues and ng/mL for Blood Plasma)in Wildlife;Mean Concentrations Are Given in ParenthesesAquatic Mammals35-812liverGanges River,IndiaGanges river dolphin170-430(270)5liverMediterranean Seabottlenose dolphin180-680(350)17liverAlaska,USApolar bear358liverCoastal Californiasea otter35-496liverCoastal CaliforniaCalifornia sea lion16-230(110)18plasmaBaltic Searinged seal0時，則液體會在纖維表面產生擴散。若纖維表面為多孔質，當液體浸透至纖維間時，起毛細管現象，可達到濕潤效應。而液體因毛細管現象其滲透性公其上昇時之高度H，以下式來表示。2 FL COS H=g RFL:纖維與液體間的界面張力 g:重力加速:液體的密度 R:毛細管的半徑於合成纖維上，水與其接觸角過大，故水很難滲透，但在親水化加工品上，其接觸角COS 增大則水經毛細管而滲透上昇。57l高分子構造單位及其平衡水份率高分子構造單位及其平衡水份率平衡水分率(%)RH%NH58聚丙烯酸系聚乙二醇型HO(CH2 CH2 O)n C C O CH2CH2OC C m O(CH2CH2 O)n H對苯二甲酸酯鏈可與PET面起共晶作用，經140180高溫處理，即能在PET表面形成耐洗的結晶覆蓋層。壓克力單體聚合 O O O O2.2 吸水加工劑593.柔軟加工3.1 柔軟劑的化學結構與性能之關係柔軟劑的化學結構與性能之關係柔軟加工乃對布或紗賦予柔軟或滑溜感，以得到平滑之觸感、良好的風格。柔軟加工可用柔布機械之物理處理或柔軟劑進行加工處理。用柔軟劑加工主要是調整纖維間或纖維與人體間的摩擦阻力，而得到柔軟效果。柔軟劑是減少靜摩擦係數而賦予柔軟之觸感。60(1)疏水性基團疏水性基團礦物油和柔軟劑的柔軟平滑作用，主要來自直鏈脂肪烷烴結構。有機矽樹脂的柔軟平滑作用，則是由於其甲基定向排列，帶有支鏈的烷烴和苯環的芳香烴，原則上都不適宜作為柔軟劑的疏水性基團。61(2)親水性基團親水性基團柔軟劑的親水性基團不僅有陽離子、陰離子、非離子、兩性離子之分，而且同一離子類型中不同親水性基團的柔軟劑，在性質上也會出現很大差異，例如陰離子型柔軟劑中，脂肪醇硫酸脂、脂肪醇磷酸酯、磺基琥珀酸二烷基酯的性質就各不相同。由下圖可看出不同親水基柔軟劑與摩擦係數之關係。623.1柔軟劑的分類q陽離子型柔軟劑q非離子型柔軟劑q陰離子型柔軟劑q兩性型柔軟劑q矽樹酯型柔軟劑q反應型柔軟劑q水性PU63摩擦係數 s d礦物油高級脂肪醇PEG系非離子脂肪醇非離子系陽離子系、矽類64常用柔軟劑性能之比較性能項目性能項目陽離子系陽離子系陰離子陰離子非陽子系非陽子系柔柔 軟軟 性性 染色堅牢度染色堅牢度 螢光染料之相容性螢光染料之相容性 吸吸 水水 性性 縫製性防止縫製性防止 黃黃 化化65陽離子型柔軟劑66非離子型柔軟劑(1)礦物油、蠟(2)高級脂肪醇、酯(3)脂肪醇環氧乙烷縮合物RO(CH2 CH2 O)n H(4)聚乙二醇脂肪酸酯R COO(CH2 CH2 O)n H(5)多元醇脂肪酸酯甘油脂肪酸酯、季戊四醇脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯等。67陰離子型柔軟劑陰離子型柔軟劑q高級醇硫酸酯ROSO3Naq高級醇磷酸酯q磺基琥珀酸酯兩性型柔軟劑兩性型柔軟劑68矽樹酯型柔軟劑油油 劑劑構構 造造特徵、用途特徵、用途Dimethyl Polysiloxane平滑性、耐燃性平滑性可縫性向上劑Methyl HydrogenPolys iloxane(H Oil)架橋性、撥水性撥水劑環氧變性矽酮樹脂環氧變性矽酮樹脂柔軟性柔軟仕上劑氨基變性矽酮樹脂氨基變性矽酮樹脂柔軟性(柔軟、懸垂)纖維親和性最大柔軟仕上劑氨基變性矽油氨基變性矽油水溶性、柔軟性吸水性、SR性柔軟仕上劑Rubber矽酮矽酮未端具有Diol之複合系反撥性、柔軟性柔軟仕上劑69反應型柔軟劑70
