基本信息
絡合劑能與金屬離子形成絡合離子的化合物。在電鍍溶液中,除少數電鍍液,如酸性溶液鍍鐵、鍍鎳、鍍鉻、鍍銅沒有使用或不必使用絡合劑外,其他大多數電鍍液,如鹼性溶液鍍銀、鍍金、鍍銅、鍍鋅、鍍錫、鍍銅錫合金等都需要使用絡合劑。如氰化物、氫氧化物、檸檬酸鹽、焦磷酸鹽、硫代硫酸鹽、亞硫酸鹽等,在電鍍生產中作為絡合劑得到廣泛套用。
絡合劑在印染行業又謂稱螯合劑、螯合分散劑、金屬封鎖劑、水質軟化劑等。絡合劑,特別是具有多功能團的有機絡合劑,在印染行業套用越來越廣,如軟化水質、防止沉澱物、消除染整設備結垢、防止織物漂白破洞、保證染色鮮艷度等。
絡合物的絡合穩定常數是絡合與離解可逆反應平衡的常數。穩定常數越低,絡合物解離的金屬離子越多,穩定常數越高,絡合物解離的金屬離子越少,甚至不解離,而且絡合物不會在氧化還原反應中變價。絡合容量(絡合能力)是指每克絡合劑可絡合多少金屬離子的量,絡合容量越高,其絡合能力越強。絡合劑在不同p H 值的穩定性,即不同pH 值時穩定常數的變化,是絡合劑的另一重要性能。有些絡合劑的絡合能力在不同pH 值變化很大,有的甚至會水解、分解或發生反應而失去絡合力。如EDTA 適宜於酸性與中性介質而不適合於鹼性介質,六偏磷酸鈉則在酸性介質中有較好的絡合力。可見,不同絡合劑性能各異,絡合能力也各不相同,因此使用時應有選擇性。
印染行業要求
高效的絡合(螯合) 、分散、懸浮作用
絡合劑要有強的絡合能力,在較小用量甚至極小用量就能達到需要的絡合程度。本身還應具有分散、懸浮作用,使絡合物能很好地分散、懸浮,不沾污紡織品和設備。
不同PH 值下良好的絡合作用
印染加工因加工工序、加工方法不同,使用環境的p H 值均不相同,這就要求絡合劑在不同酸鹼度下能保持良好的絡合能力。如雙氧水漂白中,工藝不同,氫氧化鈉用量在3~80g/ L 就不等,這就要求絡合劑能耐不同濃度的鹼,在不同濃度鹼液中均有良好的螯合能力。有些氧漂穩定劑在濃鹼液中發生渾濁、析出或穩定效果下降,那是絡合劑選擇不當引起的。
強的阻垢、化垢功能
印染行業中利用絡合劑的分散、懸浮功能,阻止水中沉澱物的產生,使生產設備保持清潔,不產生硬垢。一旦設備已成垢,要求使用絡合劑一定時間(如幾天)後不加重硬垢程度,而且要利用絡合劑的特殊作用,溶解、分散已形成的鈣皂、氧化沉澱物等水垢,使硬垢成流態化而達到去除水垢、清潔設備的目的。
絡合劑能阻垢、化垢的原因是:絡合劑與水中的鈣、鎂、鐵等離子發生螯合,被吸附在水垢結晶表面,不再繼續生長而發生晶格畸變,從而阻止了傳熱表面、設備表面硬垢的生成;高效分散、懸浮水中的沉澱物及已產生的垢體使沉澱物變為流態化;溶限效應,十萬分之一的多功能團絡合劑就可以抑制幾千分之一甚至數萬分之一的鈣鎂等金屬離子成垢,所以很少用量的螯合絡合劑就能充分發揮阻垢、化垢功能。
不含表面活性劑
絡合劑分散懸浮功能是本身就應具有的,而不是復配了類似分散劑之類的表面活性劑。表面活性劑的加入雖然可能有利於分散,但會給加工帶來負面影響,如在絡合劑中加入陰離子表面活性劑後,軟化水質時會造成水體帶陰離子表面活性劑,用於陽離子染料染腈綸就會帶來麻煩。同時很多表面活性劑產品生物降解困難,使用會造成環境污染。
耐高溫
要耐溫,甚至到200 ℃不分解,而且化學性穩定,耐各種化學物質,如對印染行業中常用的酸、鹼、氧化劑、還原劑等能穩定。使用時不損傷加工的紡織品。
無污染
能生物降解,不污染環境。對人體安全無毒。
相容性
與其它染化料相容性好,使用中不產生泡沫。不影響加工產品的白度、色光。
套用廣
質量穩定,價格適中,適用面廣。適用於各種天然纖維、化學纖維的加工及各種生產機器設備、各種新工藝、新技術。
類型及性能
磷酸鹽
磷酸鹽類如三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉等,多用於洗滌劑行業,也用於印染行業。其絡合能力較弱,且受pH 值影響大,本身有與鈣鎂等金屬離子結合成水垢的趨勢,而且會造成水域富營養化,促進水藻繁殖,使水中含氧量下降而致水質惡化。現在國家對環保日益重視,用磷酸鹽作絡合劑,無論從性能和形勢看均不可取。
醇胺類
如單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等。有一定的絡合作用,但絡合能力較差,在鹼性中較穩定,常用作絡合輔助劑。義大利的MIRO KAL - 54H 螯合劑中就有三乙醇胺。
氨基羧酸鹽
如氨三乙酸鈉(N TA) 、乙二胺四乙酸鹽( EDTA二鈉或四鈉) 、二乙烯三胺五羧酸鹽(DTPA) 等。氨基羧酸鹽的絡合能力強,但分散力較差,穩定常數高,耐鹼性尚好,但不耐濃鹼。不少商品中含有這類絡合劑,使用有一定局限性,而且EDTA 、DTPA 不易生物降解,選用時要慎重。
羥基羧酸鹽
如酒石酸、庚糖酸鹽、葡萄糖酸鈉、海藻酸鈉等,絡合能力較強,分散力較差,但容易生物降解。商品絡合劑中很少有這些組分,廣東的HP101、湖北的L 40氧漂穩定劑中有葡萄糖酸鈉成分。
有機膦酸鹽
如乙二胺四甲叉磷酸鈉( EDTMPS) 、二乙烯三胺五甲叉膦酸鹽(DETPMPS) 、胺三甲叉磷酸鹽等。這類產品螯合力比EDTA 類、磷酸鹽類等都要強,絡合容量高,絡合穩定常數大,金屬離子等被絡合後不容易解離,而且耐化學穩定性好,易生物降解。它們有非常好的絡合增溶、溶限效應( Threshold effect ) 、晶格畸變等性能,具有一定的分散、懸浮力, 有阻垢、緩蝕、化垢功能,在較高溫度(如200 ℃) 也不失活性,本身基本無毒,無公害污染。不僅在紡織印染行業用作螯合劑、軟水劑、H2O2 穩定劑、金屬封鎖劑等,而且在電鍍行業、水循環行業、石油行業等廣泛用作防垢劑、阻垢劑、緩蝕劑等,用途極廣。不少螯合劑含有有機膦酸鹽,如寧波興華化學公司的螯合劑S,是以有機膦酸鹽為主料,輔以特殊增效成分而成。螯合力等性能達到,甚至超過進口的同類絡合劑產品。
聚丙烯酸類
螯合能力比羥基羧酸鹽、氨基羧酸鹽和有機膦酸鹽差得多,使用的品種有水解聚馬來酸酐(HPMA) 、聚丙烯酸( PAA) 、聚羥基丙烯酸、馬來酸丙烯酸共聚物以及聚丙烯醯胺等。這類產品絡合容量較小,穩定常數也不大,但阻垢性能較好,而且有吸附雜質的功能,具有良好的膠體特性和分散作用。日本、瑞士Sandoz 、德國Bayer 等有這類商品絡合劑。
套用
水處理
眾所周知,印染行業除個別工序外均需使用軟水。在水的軟化處理中,可採用螯合劑去除水中的金屬離子。當用六偏磷酸鈉軟化硬水時,加入有機螯合劑可迅速分解絮狀物。
退漿
紡織廠上漿的漿料中有時加入重金屬化合物作為防腐劑,如CuSO、有機含銅化合物、錫化合物、鋅鹽等。這些化合物不利於酶退漿,退漿時可加入絡合劑進行處理。
化學纖維的退漿加工使用螯合劑,可使漿料更易膨化、脫離纖維並分散成膠體狀而去除。螯合劑的強分散力,可防止雜質和漿料再次沉積在纖維上。退漿後在清洗液中加入螯合劑,可使底布更潔白,退漿更完全也能使設備乾淨。
煮練
在棉布的煮練過程中加入螯合劑,可避免鹼液和金屬離子形成水溶性絡合物,可以更徹底地去除纖維中含有和附著的金屬離子,同時能螯合、分散煮練液中的鈣鎂離子,利於果膠去除,防止不溶性鈣、鎂鹽沉積在織物上,從而提高煮練紡織品的潤濕性,有助於改善手感和白度。
漂白
纖維(如棉)上所含的金屬離子(如Fe 、Fe 等)、未經軟化的水中的金屬離子、設備管道中的Fe 等,都會導致漂白溶液中鐵離子等含量的增加。而鐵離子等會加速雙氧水的分解,造成紡織品漂白過程中局部過度氧化,強力下降,甚至產生破洞。加入螯合劑可有效地封鎖金屬離子,間接控制雙氧水的分解速度,防止紡織品損傷。螯合劑用於漂白後洗滌,可促進漂白中降解的雜質從纖維表面去除。
在雙氧水漂白時用矽酸鈉作氧漂穩定劑或用含矽氧漂穩定劑,長期使用會產生矽垢。如加入螯合劑,則可防止矽酸鹽結晶沉積於設備。利用螯合劑的分散、溶垢、懸浮能力,長期使用還可使設備上已產生的硬垢得到清除。
滌綸鹼減量
加入螯合劑,可防止低聚物及其它雜質污染設備。
染色
染浴中的Ca 、Mg 、Cu 、Fe 、Al 等金屬離子會造成染色疵點,不溶性偶氮染料中的Cu 、Mg 等會造成不溶性金屬鹽沉澱,微量的Cu 、Fe 會催化破壞重氮鹽,加入螯合劑則可阻止這些金屬離子的作用。
滌綸染色時加入螯合劑,可防止某些蒽醌型分散染料因螯合金屬離子而產生色變、色萎;許多直接染料也能與Cu 、Fe 等金屬離子螯合,造成色澤萎暗,使用螯合劑可消除這種影響;還原染料染色時加入螯合劑可適當防止染料的過氧化,同時消除金屬離子對隱色體的影響,使隱色體經氧化後有良好的分散作用,減少色光差異;硫化染料染色時使用螯合劑能防止金屬離子造成的色光變化,如黑色中的青、紅光現象;活性染料染色時使用螯合劑能保證色光較鮮艷,塗料染色時也一樣;螯合劑能適當防止染、塗料相互吸引及凝聚,提高染浴穩定性,提高勻染度及鮮艷度。但在金屬絡合型染料中使用螯合劑要小心,有時會造成色光變化。
皂洗
皂洗時加入螯合劑可使印染品表面浮色徹底清除,得到更好的染色牢度。印花及色織產品皂洗時加入螯合劑可防止白底再沾污,使白地更白,色澤更鮮艷,並可避免導輥及蒸箱結垢,長期使用還能防止烘筒表面結垢。印花產品皂洗時,螯合劑能促使印花糊料快速洗除。