聚乙烯吡咯烷酮PVP在净洗剂与洗涤剂中的应用

  在纺织印染工业中，织物经印花后，要经过水洗(或皂洗)退浆，目的是洗去织物上未固着的染料和用毕的浆料及其它印染助剂，以提高色牢度，恢复手感，得到图案鲜艳清晰的印花织物。为此，要在水洗和退浆过程中使用一定的净洗剂。对净洗剂的一般要求是能有效地洗去未固着染料和浆料，又不产生过份的剥色；对织物无损伤；用量少，用水省。但是，在净洗过程中随着未固着的染料从织物上逐渐转移到浴中，形成了具有一定染料浓度、一定温度和一定时间的染色浴条件，使染料在被净洗织物的不同染色部分之间，通过净洗浴而相互转移，特别是从有色部分向无色部分的颜色转移，即所谓白地玷污。显而易见，当染料牢度低的时候(如丝绸用直接染料，酸性染料印花时)，残液中染料浓度就高；当使用植物淀粉做浆料，退浆比较困难时，就需要用较高的净洗温度和较长的净洗时间。在这些情况下，玷色现象就比较严重，产品质量严重下降。反之，如采取降低温度，增大浴比(相对降低残液中的染料浓度)，增加退浆助剂(从而减少退浆时间)等措施，来减轻这种转色、玷污现象则又有可能造成浮色和浆料未退尽，色牢度低，手感硬，水量及能耗增加，单机生产率降低等缺点。  

    在日常生活中，当我们洗涤织物时也同样存在这种玷色现象。例如，当我们用普通洗衣粉同浴洗涤不同颜色的织物，特别是有色织物与白色织物时，就会发生颜色的转移或白地玷污。对于易褪色的织物，如丝绸织物，为了避免白地玷污，我们常常不得不将有色织物与白色织物分浴洗涤而且不用或少用洗涤剂。因此，研制并生产能防止白地玷污的印染洗涤剂和家用洗涤剂是解决上述净洗问题的关键。防白地污染剂必须同时具备一定的净洗能力和防染能力。这种净洗能力要与染料的湿牢度相适应；这种防染能力必须足以抑制在这种净洗条件下所具有的污染速度。

    在各种表面活性剂中，早就发现聚氧乙烯醚类的非离子型表面活性剂既具有优良的分散乳化、净洗性能，对染料也有一定的亲和力，它可以与染料一起形成一种包含胶束结构的表面活性剂——染料聚集体，大大增加水对染料的溶解能力。同时，由于这种聚集体的粒子较大，在溶液中的扩散速度减慢，从而达到缓染乃至防染的目的。

    如前所述，聚乙烯吡咯烷酮PVP产品具有优异的溶解性(既溶于水又能溶于醇、卤烃等有机溶剂中)和胶体保护能力，与染料有较强的络合能力，启发人们将PVP应用于有防白地污染性能的洗涤剂和净洗剂的研制。

    首先将PVP用于洗涤的是合成洗涤剂工业。众所周知，肥皂的缺点是不耐硬水；烷基苯磺酸钠的缺点是防止污垢的再沉积能力差。为此，通常在洗衣粉中添加羧甲基纤维素。但当水中Ca++浓度高时，其防止污垢再沉积的能力下降。实验证明，分子量为15000－40000的PVP具有良好的抗再沉积能力；当以0.1％的碳黑为污垢，水的硬度以CaC0₃计为300ppm时，在相同的洗涤条件下，加入0.01%PVP时所试验的白色织物的反射率为51(原样的反射率为70%)，而加入0.01％的CMC所得的反射率为18％。因此不少关于洗涤剂的专利中，都采用PVP作为配方组份。

    1973年、美国Procter Gamble公司发表了将。PVP作为防转色组份的洗涤剂专利。专利表明在常用洗涤剂配方中加入<3％的PVP时，可以大大减轻棉酯混纺(直接兰染料)、羊毛(铬染料)、聚酯(分散和直接兰染料)、醋酸铜氨(分散、直接染料)纤维织物洗涤时的白地玷污程度。在试验中，洗涤剂浓度为0.4%，其中各种类型的表面活性剂为5—15％，PVP为0，1.5，3％三个等级。未染色试样白度在洗涤后由目测和色差计测定。在目测法中，白度的标准等级为-3，-2，-1，0，1，2，3。0表示试样与参考白色样品白度相等，1表示有微小差别，2表示有中等程度差别，3表示有较大差别。正或负值分别表示较参考白色样品白度优或劣。

    为了便于对比，特将专利中的部分数据整理成图37，图38形式。由图可见，当PVP含量为0时，无论何种表面活性剂，试样的白度都为负值，而当PVP含量为1.5—3％时，极大部分试样的白度为正值，这无可怀疑地证实了PVP的防白地玷污作用。

图37  PVP对醋酸铜氨纤维织物的防转色效果

1肥皂与烷基苯磺酸钠(1：4)

2聚氧乙烯醚类

4 5聚氧乙烯醚与两性离子表面活性剂

(10：3)

图38  PVP对纤维素－聚脂纤维织物防转色效果

1994年，日本かオ肥皂公司为解决漂白型洗涤剂所引起的颜色转移和白地玷污的缺点，使用PVP获得了良好效果。专利认为在氧化型漂白剂组份中，过硼酸钠能起漂白作用而不会使织物褪色，但过硼酸钠在低温下溶解度低，漂白作用受到影响，同时引起水质污染。而在低温下有较高的溶解度和漂白作用的过碳酸钠却容易引起白地玷污。为克服过碳酸钠的这一缺点，可在洗涤剂配方中加入5％的PVP，这样就可达到在低温下保持漂白作用而无白地玷污现象。对尼龙和棉织物进行了有色和白色织物同浴洗涤的试验。洗涤剂浓度为0.2%，温度 30℃，浴比1/50，时间10分钟，每次试验重复三次，然后用目测和比色计测定白色织物的白度(后者的白度用b值表示，b值越小，效果越好)。现将专利中的试验结果列入表51。

    表51  过硼酸盐、过碳酸盐、PVP防白地玷污的作用

注：±表示标准样品，+表示白度优于标准，++表示白度大大优于标准，-表示白度较标准差。

从表中可知，过硼酸钠与CMC配合，有一定的防白地玷污效果；过碳酸钠本身或者它与CMC配合，试样的白度都无什么改进，其中尼龙织物白度甚至下降；唯含PVP的配方，无论目测还是用比色计测，无论对棉还是尼龙，试样的白度都优于标准，也优于过硼酸盐。同浴洗涤后的有色织物试样，图案清晰鲜明。

几乎与日本 公司同时，德国BASF公司发表了用于织物印花后净洗，可防止白地玷污的净洗剂专利。此专利提供的净洗剂配方可以在较低的温度和较小的净洗剂用量下(这意味着成本和能源的节约)净洗聚酯纤维(分散染料)印花织物，所得织物色牢度好，无白地玷污。此专利采用的净洗剂配方是表面活性剂含量为65～90％，PVP为1～3％，胺类为1～32％。净洗剂浓度0．2～2克／升，温度自室温至100℃皆可，试验分别在间隙操作的winch及连续操作的hank水洗机及平幅水洗机中进行。整组试验采用了四个净洗剂配方，见表52。

表52  防白地玷污净洗剂专利配方(BASF)

现将专利中所列数据整理如表53。从表中可见采用非离子型表面活性剂与PVP相配合，用三乙醇胺作助溶剂，无论连续水洗或间歇水洗，采用较低温度(45—60℃)都可以获得牢度好，玷污少的聚酯(或涤棉、涤毛)印花织物。

表53  表52中专利配方之净洗效果

继BASF公司之后，德国Henkel合资公司于1980年发表专利，对棉、合纤及其混纺纤维印染后的净洗剂提出了新的配方，这种配方含硅酸铝钠及PVP，比一般净洗剂用量少，时间短，可以基本不用Na₂C0₃而耐硬水；被洗织物的湿牢度和摩擦牢度有较大提高，白地玷污减轻。也就是说在提高净洗质量的前提下，节约了助剂和水的成本费用，减轻了印染废水的污染程度。此专利的净洗剂含表面活性剂0.15—1g/l，PVPO.1—1g/l，硅酸铝钠(Na₂O)x·Al₂O₃·(SiO₂)yO.1—2g/l，其中PVP/硅酸铝钠=1︰1—1︰10。实验室试验分别在软水及硬水中进行，浴比30，浴温90℃，时间15分钟。评价标准是其洗白色织物玷污的减轻度(三次平均值)及染色织物的摩擦牢度和湿牢度。每次试验采用四个配方进行对比，试验结果见表54。

从表54所列试验结果，我们可以得出以下几点结论：

    1、无论对何种染料，何种表面活性剂，硅酸铝钠与PVP的净洗效果都比Na₂S0₄好，而两者结合使用的效果又比它们单独使用时好。

    2、使用该专利的最佳配方，硬水对净洗的不良影响得到很大克服，特别是对活性染料、萘酚染料，在硬水和软水中效果基本一样。

    3、在所试验的几种染料中，直接染料的牢度较差，白色织物最易玷污。硅酸铝钠与PVP的结合使用，对提高白色织物抗直接染料玷污能力作用最大。

    以上结果在工业试验中得到了验证。工业试验在O一0.5°d软水中进行，浴比20，温度95℃，净洗后先用90℃热水，再用冷水漂净，试验织物为棉与尼龙长丝混纺，用2.6％C.I．活性橙20染色。试验采用两个配方进行对比，结果如表55

表55硅酸铝钠和PVP配合净洗的工业试验结果

浙江省化工研究院与浙江省丝绸科学研究院共同研制的含PVP的印染工业用净洗剂S-2在丝绸印花工艺中的应用研究取得了成功，并在国内许多厂家推广应用。德国BASF公司几十年来在市场上推广由PVP K17、PVP K30以及PVP/VA共聚物为主要成份的净洗用防转色剂Sokolan系列。在工业和民用两方面都取得了成功。

    从以上的情况我们可以知道，含有PVP的净洗剂不但可以防止净洗过程中颜色的转移或白地玷污，而且可以提高净洗能力，两者统一于PVP与染料的亲和力。而提高净洗剂的净洗能力，对于节省水量、能量具有重要意义。多年来纺织印染工业致力于强化洗涤液与织物之间的相对运动以提高洗涤设备的效率。1980年德国Girmes Werke公司提出泡沫法净洗工艺，以达到尽可能少的水量和能量进行连续洗涤。该工艺的关键就是提供一种产生泡沫，与织物无亲和力，与被洗下的物质有很强吸附力的净洗剂。该公司的专利提出的这种净洗剂就是阴离子型表面活性剂与PVP所组成。PVP就是符合上述要求的具有高吸附能力的物质。PVP可与表面活性剂相互作用，生成表面活性剂—聚合物—吸附络合物，具有类似胶束和溶解染料的特性。在泡沫液中含PVP的泡沫起吸附和输送作用。对水溶性黑色染料液轧染的天鹅绒织物进行了试验，即用一带有移动喷咀的管子将产生泡沫的净洗液涂敷在织物的背面(绒面向下)，然后经过一吸辊，吸去其中80%的带有染料、浆料的泡沫，再用水稍加洗涤，即可除去余下的泡沫。测定被洗织物的色牢度说明，如用通常的水洗方法，要用很多级串联设备才能达到相同效果。在本试验中，净洗液中含20g/l阴离子表面活性剂，30g/l PVP，液体与泡沫之比为1：8，泡沫高度为1-10cm，温度为60-95℃。

除了上述泡沫法净洗工艺外，省时、省料的转移法净洗工艺也应用。PVP作为净洗剂的关键组份。一篇关于将棉织物两面颜色染成不同深度的印度专利，也包含使用含PVP的净洗剂。

综上所述，由于PVP由于具有优异的胶体保护性能和染料亲和力，在印染工业中作为净洗剂组成引人注目。它与一定的表面活性剂、漂白剂和其它助洗剂相结合，可以制得适合某种要求的高效净洗剂，防白地玷污剂或匀染剂，具体配方应根据要求，通过实验来确定。具体访问PVP研究产品中心！