本发明涉及一种化学纺织助剂领域应用的一种环保型低温皂洗剂的制备方法及应用。
背景技术：
随着生活水平的提升，人们不仅局限于棉织物的亲水、柔软等本身特性，对于织品的色彩需求也逐渐提高。为满足人们日常活动中的色彩需求，织物在生产过程中会利用活性染料对其进行染色，从而提高织物的色彩丰富度，同时扩大了产品的应用范围，保证了客户对于产品颜色的满意度。但是染色过程中为保证染色质量，通常在染料的使用量会远远大于织物所吸收的分量，进而导致染色结束后织物上残留大量的未上染染料。虽然染料尽量采用安全试剂，但是大量的染料残留仍不利于人们的健康维护。同时织物上的未上染染料与产品的结合度较小，则容易产生掉色及反渗色现象，不仅不利于产品本身色彩的维护，对相邻产品的色彩保持也产生了极大地威胁。因此，织物在染色操作后会利用皂洗剂对其进行去除浮色的操作，进而利于后续产品颜色的保持。现有的皂洗剂中会进行氨氮、磷元素的使用，从而保证浮色去除效果，同时也导致皂洗剂使用后残留的污水中会进行氨氮、磷元素的携带，不利于环境的保护。此外，为保证皂洗剂功能的稳定性，通常皂洗温度需要保持在90摄氏度进行，工作温度要求较高，增加了工作能耗，且不利于生产成本的合理配置。
如发明专利cn201210560242.7公开了一种低温皂洗剂的制备方法，其首先进行阴—非离子表面活性剂的制备，然后进行阴—非表面活性剂与硬脂聚醚、羟甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、三乙醇胺和去离子水的复配，生产得到低温皂洗剂。该发明可以有效进行织物上的浮色去除，但是使用过程中会排放大量的污染物，增大了环境负担，不利于持续使用。此外发明专利201210135651.2也公开了一种低温皂洗剂的制备方法，其配方虽有很好的皂洗效果但是该配置方法含有大量的三乙胺，三乙胺在水溶液中形成了大量的氨氮，对环境有较大的污染，增大了后续环境污染处理负担，增大了处理成本。与此同时，该配置产用复配的方式将几种原料混拼在一起使用，未能体现出优良低温皂洗的效果，且仍需要在60℃左右的环境温度进行皂洗，能耗依然很高，不利于资源的合理配置。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是提供一种可有效提升皂洗剂环保性能的一种环保型低温皂洗剂的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种环保型低温皂洗剂的制备方法，包括如下步骤：
a)准备原材料，包括羟甲基纤维素钠、柠檬酸、甘油、去离子水、顺丁烯二酸酐、聚乙二醇、催化剂、异丙醇、n-乙烯吡咯烷酮、引发剂、亚硫酸氢钠；
b)将10—20份顺丁烯二酸酐、40—80份聚乙二醇和2—5份催化剂加入到三口瓶中，在温度100—200℃的环境下，搅拌反应时间为2—4小时；
c)将步骤b)反应完成的物质降温至80℃并过滤出催化剂得到滤液；
d)将滤液、60—100份去离子水、60—100份异丙醇、10—20份n-乙烯吡咯烷酮加入到另一三口瓶中，在温度为70—90℃的环境下搅拌并滴加1—2份引发剂；
e)将步骤d)反应完成的物质降温至50℃，加入0.2—0.5份亚硫酸氢钠，搅拌20—40分钟，制得表面活性剂a；
f)将50—70份表面活性剂a、10—20份羟甲基纤维素钠、10—20份柠檬酸、10—20份甘油和60—100份去离子水均匀混合，制得一种环保型低温皂洗剂。
进一步的是，所述步骤d)中的引发剂的滴加操作时间在1小时内。
进一步的是，所述所述聚乙二醇的相对分子质量为400-4000。
进一步的是，所述催化剂为氧化锌。
进一步的是，所述引发剂为双氧水、偶氮二异丙基脒唑啉盐酸盐和异丙醇的混合物。
进一步的是，所述双氧水、偶氮二异丙基脒唑啉盐酸盐和异丙醇的配比为1:2:5。
进一步的是，所述双氧水的浓度百分数为30％。
一种环保型低温皂洗剂的应用，所述皂洗温度为40—50℃。
本发明的有益效果是：
本发明配比在使用后，没有氨氮、磷的产生，避免了生产以及使用过程中对环境的污染，有效提高了产品的环保性能。此外，该制备过程所生产的皂洗剂将顺丁烯二酸酐、聚乙二醇、n-乙烯吡咯烷酮三元共聚在了一起，大大提高了产品的皂洗性能并将应用皂洗温度降低至40—50摄氏度范围内，有效降低了皂洗剂应用对于环境的要求。该皂洗剂在保证除色效果的同时极大地减少了使用过程中的能耗，降低了生产成本，为生产过程中的资源合理配置提供了保障，进一步提高了产品的环保可持续性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。
下述实施例中采用相对分子质量在400—4000之间的聚乙二醇。同时利用双氧水、偶氮二异丙基脒唑啉盐酸盐和异丙醇以1:2:5的配比混合产生引发剂。此时可选择浓度百分数为30％的双氧水进行配比，从而实现较好的皂洗效果。本申请根据超低温皂洗剂的配比进行以下实施例的制作，并将其与市面上的皂洗剂进行比较。
实施例1
操作步骤如下：
a)准备原材料，包括羟甲基纤维素钠、柠檬酸、甘油、去离子水、顺丁烯二酸酐、聚乙二醇、催化剂、去离子水、异丙醇、n-乙烯吡咯烷酮、引发剂、亚硫酸氢钠；
b)将10份顺丁烯二酸酐、40份聚乙二醇和2份的催化剂氧化锌加入到三口瓶中，在温度100℃的环境下，搅拌反应时间为2小时；
c)将步骤b)反应完成的物质降温至80℃并过滤出催化剂得到滤液；
d)将滤液、60份去离子水、60份异丙醇、10份n-乙烯吡咯烷酮加入到另一三口瓶中，在温度为80℃的环境下搅拌并滴加1份引发剂，该引发剂在1小时内滴加完成；
e)将步骤d)反应完成的物质降温至50℃，加入0.2份亚硫酸氢钠，搅拌30分钟，制得表面活性剂a；
f)将50份表面活性剂a、10份羟甲基纤维素钠、10份柠檬酸、10份甘油和60份去离子水均匀混合，制得一种环保型低温皂洗剂。
实施例2
操作步骤如下：
a)准备原材料，包括羟甲基纤维素钠、柠檬酸、甘油、去离子水、顺丁烯二酸酐、聚乙二醇、催化剂、去离子水、异丙醇、n-乙烯吡咯烷酮、引发剂、亚硫酸氢钠；
b)将13份顺丁烯二酸酐、50份聚乙二醇和3份的催化剂氧化锌加入到三口瓶中，在温度130℃的环境下，搅拌反应时间为3小时；
c)将步骤b)反应完成的物质降温至80℃并过滤出催化剂得到滤液；
d)将滤液、70份去离子水、70份异丙醇、13份n-乙烯吡咯烷酮加入到另一三口瓶中，在温度为80℃的环境下搅拌并滴加1.3份引发剂，该引发剂在1小时内滴加完成；
e)将步骤d)反应完成的物质降温至50℃，加入0.3份亚硫酸氢钠，搅拌30分钟，制得表面活性剂a；
f)将55份表面活性剂a、13份羟甲基纤维素钠、13份柠檬酸、13份甘油和70份去离子水均匀混合，制得一种环保型低温皂洗剂。
实施例3
操作步骤如下：
a)准备原材料，包括羟甲基纤维素钠、柠檬酸、甘油、去离子水、顺丁烯二酸酐、聚乙二醇、催化剂、去离子水、异丙醇、n-乙烯吡咯烷酮、引发剂、亚硫酸氢钠；
b)将15份顺丁烯二酸酐、60份聚乙二醇和3份的催化剂氧化锌加入到三口瓶中，在温度150℃的环境下，搅拌反应时间为3小时；
c)将步骤b)反应完成的物质降温至80℃并过滤出催化剂得到滤液；
d)将滤液、80份去离子水、80份异丙醇、15份n-乙烯吡咯烷酮加入到另一三口瓶中，在温度为80℃的环境下搅拌并滴加1.5份引发剂，该引发剂在1小时内滴加完成；
e)将步骤d)反应完成的物质降温至50℃，加入0.35份亚硫酸氢钠，搅拌30分钟，制得表面活性剂a；
f)将60份表面活性剂a、15份羟甲基纤维素钠、15份柠檬酸、15份甘油和80份去离子水均匀混合，制得一种环保型低温皂洗剂。
实施例4
操作步骤如下：
a)准备原材料，包括羟甲基纤维素钠、柠檬酸、甘油、去离子水、顺丁烯二酸酐、聚乙二醇、催化剂、去离子水、异丙醇、n-乙烯吡咯烷酮、引发剂、亚硫酸氢钠；
b)将17份顺丁烯二酸酐、70份聚乙二醇和4份的催化剂氧化锌加入到三口瓶中，在温度170℃的环境下，搅拌反应时间为3.5小时；
c)将步骤b)反应完成的物质降温至80℃并过滤出催化剂得到滤液；
d)将滤液、90份去离子水、90份异丙醇、17份n-乙烯吡咯烷酮加入到另一三口瓶中，在温度为80℃的环境下搅拌并滴加1.7份引发剂，该引发剂在1小时内滴加完成；
e)将步骤d)反应完成的物质降温至50℃，加入0.4份亚硫酸氢钠，搅拌30分钟，制得表面活性剂a；
f)将65份表面活性剂a、17份羟甲基纤维素钠、17份柠檬酸、17份甘油和90份去离子水均匀混合，制得一种环保型低温皂洗剂。
实施例5
操作步骤如下：
a)准备原材料，包括羟甲基纤维素钠、柠檬酸、甘油、去离子水、顺丁烯二酸酐、聚乙二醇、催化剂、去离子水、异丙醇、n-乙烯吡咯烷酮、引发剂、亚硫酸氢钠；
b)将20份顺丁烯二酸酐、80份聚乙二醇和5份的催化剂氧化锌加入到三口瓶中，在温度200℃的环境下，搅拌反应时间为4小时；
c)将步骤b)反应完成的物质降温至80℃并过滤出催化剂得到滤液；
d)将滤液、100份去离子水、100份异丙醇、20份n-乙烯吡咯烷酮加入到另一三口瓶中，在温度为80℃的环境下搅拌并滴加2份引发剂，该引发剂在1小时内滴加完成；
e)将步骤d)反应完成的物质降温至50℃，加入0.5份亚硫酸氢钠，搅拌40分钟，制得表面活性剂a；
f)将70份表面活性剂a、20份羟甲基纤维素钠、20份柠檬酸、20份甘油和100份去离子水均匀混合，制得一种环保型低温皂洗剂。
下面对本发明制备的皂洗剂与市场上的皂洗剂进行性能测试，该市场上的皂洗剂分别为市场皂洗剂1和市场皂洗剂2。
1、螯合能力测试
测试步骤为：称取2g皂洗剂样品，配置成100ml样品溶液，用量筒移取25ml的样品溶液至锥形瓶中，加入5ml浓度为2％的na2c2o4(草酸钠)溶液和5ml的nh4cl-nh3(ph＝10)的缓冲溶液，用0.1mol/l的乙酸钙标准溶液进行滴定，滴定至开始产生白色沉淀，30s后不褪色即为滴定终点。
螯合值表示为：螯合值(mg/g)＝v*c*128.1/g
式中：v为消耗乙酸钙标准溶液的体积(ml)；c为乙酸钙标准溶液的浓度(mol/l)；g为样品的质量(g)；128.1为cac2o4的相对分子质量。
2、防沾污测试
分别取同等质量的染色后的棉织物和同等质量的未染色的棉织物，并将其放置在同一反应容器内，进行皂洗操作。皂洗操作结束后进行冷水漂洗一次，并在60℃环境下烘干备用。皂洗工艺结束后测试未染色的棉织物的k/s值；用于评估防沾色情况。k/s值越大，沾色越严重，则表明皂洗剂防沾色效果越差；反之，k/s值越小，沾色越少，表明皂洗剂防沾色效果越好。该k/s值测试仪器为dotacolor测试仪(500uv)，测试温度为室温。
上述皂洗的试验条件为：皂洗剂浓度为2g/l或不加皂洗剂；浴比1：20；皂洗时间20min；实施例的皂洗温度为40℃、45℃、50℃、70℃或90℃。
上述螯合能力测试和防沾污测试的试验结果如表1所示。
表1
由表1可以看出，实施例1至5的产品螯合值优于市场皂洗剂，具有较高的稳定性，以及产品性能，同时实施例3的测定螯合值最大，其性能最优。同时通过未染色棉布的k/s值的比较，可得出实施例1至5在低温环境中仍取得优于市场皂洗剂的防沾染性能。同时实施例在皂洗温度为40—50℃时仍然可以达到市场普通皂洗剂90℃或70℃的性能水平性。综上所述，本发明所生产的实施例1至5具有较高的产品性能，同时降低了皂洗温度需求，有效节省了能源消耗，有利于资源的合理配置。
3、耐摩擦色牢度测试
取防沾污测试中的皂洗染色棉布样品，试样大小为50mm*200mm，标准摩擦布为50mm*50mm。参考标准gb/t3920-1997《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》进行评级操作。
4、耐皂洗牢固度测试
取防沾污测试中的皂洗染色棉布样品，参考标准gb/t3920-1997《纺织品皂洗色牢度测试方法》进行评级操作。
上述耐摩擦色牢度测试和皂洗牢固度测试的结果如表2所示。
表2
注：市场皂洗剂1的皂洗温度为90℃，市场皂洗剂2的皂洗温度为70℃，实施例1至5的皂洗温度为45℃。
由表2可知，在各种皂洗剂用量一定的情况下，实施例1至5的摩擦牢固度和皂洗牢固度与市场皂洗剂效果相持平甚至优于市场上的皂洗剂性能。由此可知，本发明所制备的超低温皂洗剂在降低皂洗温度需求的同时并实现了性能的提升，有效地提高了棉织物的颜色牢度和鲜艳度，并降低了生产成本。
综上所述，该制备过程将顺丁烯二酸酐、聚乙二醇、n-乙烯吡咯烷酮三元共聚在了一起，大大提高了产品的皂洗性能，将应用皂洗环境温度降低至40—50℃，极大地减少了使用过程中的能耗，实现了成本的降低。此外，该发明在使用过程中没有氨氮、磷的产生，避免了生产过程中对环境的污染，有效提高了产品的环保性能，同时减少了后续排放物的处理成本的投入。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。