紡織品用除油劑WXP-200的研制及應用

王 壯，王雪燕，賀江平，李鈺穎，田呈呈，許 達

（1.西安工程大學紡織科學與工程學院，陜西西安 710048；2.西安工程大學科技成果轉化中心，陜西西安 710048；3.綿陽佳利德紡織科技有限公司，四川綿陽 621100）

化纖回潮率較低，介電常數較小，受到連續不斷的摩擦后電荷容易積聚，產生靜電，使紡紗和織造困難。為了防止和消除電荷積聚，賦予纖維平滑柔順的效果，提高纖維抱合力，保護纖維強力，提高紡紗和織造效率，化纖在織造前需要加入大量油劑［1-4］。但織物上的油劑影響其潤濕性、白度，不利于后續染整加工的順利進行，因此染整加工前需要將織物上的油劑去除干凈。油劑的去除程度與除油劑性能及除油工藝有很大關系，若除油劑乳化性能不佳，脫落的油污在洗液中不能形成穩定乳液，油污會返沾到織物上，在染色布面上形成染斑［5］。除油實質是油劑被乳化去除的過程，利用除油劑的物理化學作用減弱油污與織物表面的黏附力，并借助機械外力作用使油污與織物表面分離，分離后的油污與表面活性劑形成穩定的水包油型乳液均勻分散于洗滌液中，防止油污再沾，最后將織物沖洗干凈［6］。

除油劑一般由表面活性劑和助洗劑組成，起主要作用的是表面活性劑。使用較多的表面活性劑有烷基酚聚氧乙烯醚和烷基苯磺酸鈉類，但此類表面活性劑生物降解性較差，廢液排放會對環境造成嚴重危害；常用的助洗劑三聚磷酸鈉等含有磷元素，會使水體富營養化，嚴重影響人類的生存環境，這類助洗劑將被逐步淘汰［7-9］。雖然表面活性劑優越的物理化學特性使其在世界范圍內實現了工業化生產和應用，但是還是表現出明顯的毒性和對環境的污染。它們的生物學和毒理學活性的分子基礎尚未完全了解。它們可以與修飾各種酶活性的蛋白質結合，或與其他細胞成分結合而導致功能失調［10］。此外，在精練除油過程中，由于機械外力作用，表面活性劑會有大量泡沫，漂洗困難，污漬易殘留，造成物料浪費，提高清洗成本［11-14］。雖然低泡表面活性劑可抑制體系其他組分以及油污產生泡沫，但乳化力不夠，影響清洗效果，所以制備除油劑時需要復配一些能夠提高乳化力的其他表面活性劑或添加劑［15-16］。本實驗篩選、復配表面活性劑和添加劑，優化低泡無磷除油劑WXP-200的配方和工藝，評價該除油劑的應用效果，促進開發低泡無磷高效除油劑，提高化纖及其混紡產品的除油效果，提升產品品質，減少除油加工的污染。

1 實驗

1.1 材料和儀器

織物：滌棉混紡機織物（T/C 80/20，20×16，128×60）。

藥品：醇醚羧酸鹽JLD-11、脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷JLD-02（含固量51.2%，HLB值16.7）、脂肪酸甲酯乙氧基化物JLD-03（含固量62.2%，HLB值12.5）、脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸鹽JLD-04、直鏈脂肪醇與環氧乙烷縮合物JLD-05（含固量90.3%，HLB值6～7）、異構十三醇與環氧乙烷縮合物JLD-06（含固量91.9%，HLB值13）、異構十醇與環氧乙烷縮合物JLD-07（含固量85.2%，HLB值11.5）、片堿NaOH、精練除油劑MJ-208B（工業級，綿陽佳利德紡織科技有限公司），陰離子表面活性劑SAS60、OAS（工業級，西安楚龍達化工有限公司），羧甲基纖維素鈉JL-1200（工業級，山東聚隆纖維素有限公司）。

1.2 油污布的制備

將廢機油、廢齒輪油和菜籽油按照質量比8∶1∶1充分混合，通過均勻小軋車浸軋滌棉混紡織物（軋液率64.2%±1.0%），待油劑擴散后，165 ℃焙烘2 min。

1.3 除油劑的制備

在50 ℃條件下，依次將JLD-05、JLD-06、JLD-02、JL-1200加入四口燒瓶中并不斷攪拌，調節pH為7～8，保溫30 min后冷卻至室溫，制得除油劑WXP-200。

1.4 除油工藝

復配表面活性劑除油工藝配方：復配表面活性劑5%(omf)，OAS 1.0 g/L，NaOH 0.5 g/L，浴比1∶20；除油劑除油工藝配方：除油劑5%(omf)，NaOH 0.5 g/L，浴比1∶20。工藝流程：室溫下配制復配表面活性劑工作液或除油劑工作液，投入油污織布，以2.0 ℃/min升溫至98 ℃，保溫30 min，再以3.0 ℃/min降溫至80 ℃，取出織物，水洗、烘干、熨燙。

1.5 測試

起泡性：配制2 g/L待測液，攪拌均勻，室溫下放置一段時間。刻度量筒和滴液管先用紅礬洗液清洗干凈，再用大量清水沖洗干凈、無泡。準確量取50 mL待測液，沿刻度量筒壁慢慢注入筒底，靜置至無泡，用吸耳球將滴液管吸滿200 mL，關閉滴液管旋塞，置于刻度量筒上部支架，開啟滴液管旋塞，使待測液流至刻度量筒液面中心，流完后立即啟動秒表，記錄1、3、5 min時的泡沫高度，測3次取平均值。

耐堿潤濕滲透性：配制10 g/L表面活性劑水溶液及表面活性劑10 g/L、氫氧化鈉40 g/L的混合溶液。分別量取200 mL配制溶液，沿杯壁注入250 mL燒杯，靜置至表面無泡沫。將標準棉帆布圓片（21/3×21/4，直徑35 mm）放在洗凈的鐵絲圈上，轉移至燒杯液面，同時開啟秒表計時，至帆布表面完全潤濕記錄潤濕時間。測4次（相對誤差在20%以內）取平均值。

乳化力（振蕩法）：配制5 g/L待測液，攪拌均勻，室溫下放置一段時間。用移液管準確移取10 mL待測液于50 mL具塞量筒，再移取10 mL煤油注入其中，塞緊量筒塞，上下劇烈振蕩10次（一上一下為1次），放置在量筒架上，啟動秒表，直至水相分離出15 mm，記錄油水分離時間。

沉降時間：油污布用除油工藝處理后，取4個不同部位、直徑為40 mm的圓片。量取1 L去離子水置于燒杯中，將油污布圓片放在洗凈的鐵絲圈上，轉移至燒杯液面，同時開啟秒表計時，記錄油污布圓片從放入水中至沉降至燒杯底所需的時間。測4次取平均值，結果保留整數。

螺栓緊聯結或采用了頂緊塊(抗剪板)的松螺栓組聯結[9-10]，支鉸座的聯結螺栓組既承受軸向載荷FZZ，又承受翻轉力矩MFZ，離中和軸距離最遠的螺栓所受最大拉力為：

CIE白度：采用測色儀在D65光源、10°視角下測試，測4次取平均值。

HLB值：表面活性劑的HLB值具有加和性，復配表面活性劑的HLB混=∑（HLBi×qi），式中，HLBi為復配體系中某種表面活性劑的HLB值；qi為該種表面活性劑在復配體系中所占的質量分數。HLB值越大，親水性越好。

含固量：調整水分測定儀測量溫度為105 ℃，稱取表面活性劑0.50～1.00 g進行測試。測3次取平均值，保留1位有效小數。

2 結果與討論

2.1 復配表面活性劑的優選

2.1.1 HLB值

本實驗將JLD-03、JLD-05、JLD-06、JLD-07按照不同比例進行復配。由表1可知可以得到HLB范圍較廣的復配表面活性劑（6.70～15.15），為化纖及其混紡織物除油選擇合適HLB值的表面活性劑提供方便。

表1 不同種類表面活性劑復配的HLB值

2.1.2 復配表面活性劑除油效果

由圖1可知，JLD-07+JLD-06與JLD-05+JLD-06復配表面活性劑的除油效果優于另外兩種復配表面活性劑。

圖1 復配表面活性劑的除油效果對比

當復配質量比為7∶3時，JLD-05+JLD-06復配表面活性劑處理油污布的白度相對最高，比JLD-07+JLD-06處理的油污布高出約3%；JLD-05+JLD-06與JLD-07+JLD-06復配表面活性劑處理油污布的沉降時間相差不大。綜上所述，優選JLD-05+JLD-06復配表面活性劑（復配質量比為7∶3），為了論述方便，將該復配表面活性劑命名為A。

2.2 其他表面活性劑與A復配

為了進一步提高除油效果，本實驗分別選用表面活性劑JLD-02、JLD-04、SAS60、OAS和JLD-11與A按不同比例復配，除油效果見圖2。

圖2 復配除油劑的除油效果對比

由圖2可知，當復配質量比為8∶2時，A+JLD-02復配除油劑處理油污布的白度相對最高，沉降時間相對最短。故優選A+JLD-02復配除油劑（復配質量比為8∶2），為了論述方便，將該復配除油劑命名為B。

2.3 添加劑

洗滌行業中的JL-1200具有抗污垢再沉積效果，尤其對疏水性的合成纖維織物，還可以與醋、醬油、動植物油、果汁、肉汁、蔬菜汁等形成穩定的乳化分散液［17］。同時，有機溶劑對織物上的油污具有親和力，有望將油污帶入水中，再通過表面活性劑的乳化、分散作用去除。因此，本實驗選用高分子化合物JL-1200、3種易溶于水的有機溶劑（乙醇、異丙醇和乙二醇單丁醚根據相似相溶原理，有機溶劑質量分數太高，容易使相似結構的化纖及其混紡織物強力發生較大損傷［18-19］，故本實驗將有機溶劑質量分數控制在5%以內）分別與B按不同比例復配，除油效果如圖3和圖4所示。

圖3 B復配JL-1200對除油效果的影響

圖4 B復配有機溶劑對除油效果的影響

圖3、圖4中，2條基準線分別為織物的沉降時間10 s和白度28.99，復配除油劑處理油污布要求沉降時間不超過10 s，白度不小于28.99。由圖3、圖4可以看出，當B+JL-1200質量比為9∶1時，復配除油劑符合這兩個條件，因此選用JL-1200。

綜上所述，制備紡織品用除油劑WXP-200的成分比例分別為：JLD-05 50.4%、JLD-06 21.6%、JLD-02 18.0%、JL-1200 10.0%。

2.4 正交實驗

固定除油劑WXP-200用量為5%(omf)，通過正交實驗探究氫氧化鈉用量、溫度和時間對除油處理織物白度和沉降時間的影響。由表2可看出，WXP-200除油后織物白度影響因素從大到小為溫度、堿用量、時間，適當地提高堿劑用量和升高溫度均有利于去除織物上的油污，并使脫落在洗液中的油污在除油劑作用下很好地乳化分散在溶液中，防止油污返沾。WXP-200處理織物沉降時間的影響因素從大到小為堿用量、時間、溫度。加入適量氫氧化鈉有利于織物上的油污發生皂化反應，使油污乳化分散在工作液中，但堿質量濃度不能太高，否則容易損傷聚酯、聚氨酯和聚酰胺纖維強力。綜合考慮，片堿用量0.5 g/L，90～100 ℃保溫30 min。

表2 正交實驗及其處理織物的除油效果

2.5 應用效果對比

由表3可以看出，WXP-200的泡沫高度均低于MJ-208B，約為MJ-208B的50%，表明WXP-200的起泡性小于MJ-208B，有助于減少除油過程中織物清洗用水量，并能防止泡沫過多堵塞噴嘴而斷布；當在除油工作液中加入氫氧化鈉時，WXP-200與MJ-208B處理織物的潤濕滲透時間均延長，但是前者僅為后者的17%，說明WXP-200的耐堿滲透性比MJ-208B好。另外，未處理油污布的白度為-147.5，遠遠超過了白度測定范圍，這是由于未處理油污布表面存在有色油污，色澤較深，所以沉降時間很長，潤濕滲透性很差。經MJ-208B和WXP-200處理的油污布，大部分油污被去除，織物白度顯著提高，沉降時間顯著縮短，表明MJ-208B和WXP-200均有良好的除油效果，但WXP-200的乳化力、白度和沉降時間均優于MJ-208B，表明WXP-200較MJ-208B具有顯著的性能優勢。

表3 WXP-200與MJ-208B的應用性能比較

3 結論

（1）制備無磷低泡除油劑WXP-200的優化配方：JLD-05 50.4%、JLD-06 21.6%、JLD-02 18.0%、JL-1200 10.0%。

（2）應根據織物油污情況確定WXP-200用量。固定WXP-200用量為5%，優化的除油工藝為氫氧化鈉用量0.5 g/L，90～100 ℃處理30 min。

（3）與市售MJ-208B對比，WXP-200具有顯著的性能優勢。WXP-200產生的泡沫高度約為MJ-208B的50%，耐潤濕滲透時間僅為MJ-208B的17%，乳化油水分離時間約為MJ-208B的2.4倍。經WXP-200處理的織物白度較MJ-208B提高36%，沉降時間縮短近44%。