表面活性剂素有“工业味精”的美称,在纺织品加工过程中,表面活性剂作为匀染剂、分散剂、皂洗剂等的主要成分而被大量使用,据统计,全球每年的使用量已超过千万吨。表面活性剂的大量使用导致了生态环境恶化,甚至对人体健康带来严重危害。近些年来,国家大力倡导环境保护,绿色、低毒且具有良好生物降解性的相应产品越来越受到人们的欢迎。针对上述情况,本课题开发了一种分子中含葡萄糖酰胺链段的非离子型Gemini表面活性剂。该表面活性剂是以天然可再生的糖类为原料,具有良好的生物降解性和环境相容性,增溶作用良好,润湿性能突出。将其作为匀染剂的组分运用于分散染料涤纶染色,由于该表面活性剂分子中含有的聚醚键、酰胺基和羟基,可先与分散染料分子中-OH、-NH2等基团形成氢键,对染料产生一定的亲和力,而后当染料接触纤维后,染料与纤维之间产生了更大结合力,从而实现了染料对纤维的缓染,提高匀染性。此外,非离子型Gemini表面活性剂大分子还可以大量吸附在纤维表面形成保护层,减少活性染料及其水解产物与纤维的接触机会,达到防沾色的效果。具体研究内容如下:(1)以葡萄糖酸内酯和二乙烯三胺为原料,合成葡萄糖酰胺,然后引入烷基环氧聚醚和月桂酰氯,合成了的非离子型Gemini表面活性剂GDAPC。优化后的工艺条件为:月桂酰氯与烷基环氧基聚醚的物质的量的比为2:3,反应温度为90℃,反应总时间为9 h。在优化工艺条件下,合成产物GDAPC对分散染料的分散力值可达96%,具备良好的分散性能,能够降低分散大红在水溶液中的粒径,未添加表面活性剂时,染料粒径平均大小为527 nm,当GDACP浓度为2 g/L时,粒径平均大小降至218 nm,当GDAPC浓度为4 g/L时,粒径平均大小仅为196 nm。表面张力测试发现GDAPC表面张力为32 mN/m,临界胶束浓度仅为1× 10-3 g/L,具备低表面张力和低临界胶束浓度的特点。对其进行耐酸性实验发现,其耐酸性符合1级标准,可作为匀染剂用于酸性条件下的染色;此外GDAPC还具有良好的润湿性能,通过增加GDAPC浓度,亲水表面接触角由12.8°增加到38.6°,变为弱亲水,亲油表面接触角由96.2°减小到68.2°,向亲水转变。最后增溶性试验结果表明,GDAPC对正己烷的最大增溶体积为1 mL,最大增溶量为0.027 L/mmoL。(2)将Gemini表面活性剂GDAPC用于分散红900涤纶染色,结果表明,GDAPC加入后与未添加表面活性剂时相比,上染率可保持在82%左右,上染速率明显下降,染色不匀率下降至0.032。通过将GDAPC与木质素磺酸钠(CMN)、亚甲基双萘磺酸钠(NNO)和磺化浓乳600#(XPO-5)分别进行复配,寻找最优复配条件,并进一步提高上染率,解决聚氧乙烯型非离子表面活性剂普遍存在的浊点低的问题。结果发现,与XPO-5进行复配时,上染率达87%接近空白样,对应的K/S值为4.948,不匀率为0.028,复配效果最优。还讨论了 GDAPC/XPO-5不同复配比对染色效果的影响,结果表明当复配质量比为1:1时,K/S较高为4.978,不匀率降至0.027,为最优复配比。此外还研究了 GDAPC/XPO-5的用量对分散染料(分散红900、分散蓝825、分散橙BROB)的染色效果的影响,结果发现三种染料对应的GDAPC/XPO-5最优用量分别为:0.1 g/L、0.1 g/L和0.08 g/L;此时的上染率分别为:87%、86%和87%;K/S值分别为:4.981、8.742和5.378;不匀率分别为:0.027、0.019和0.023,均可达到高上染率,高K/S和低不匀率的效果,同时对三种染料染色涤纶织物进行摩擦牢度测试发现,使用表面活性剂后,染色涤纶的干、湿摩擦牢度基本没有影响。(3)将GDAPC用于棉织物活性染料的防沾色皂洗,首先探讨了 GDAPC在去离子水和硬水(硬度为380 mg/L,以CaCO3计)条件下的皂洗性能,所用染料均为活性红3BF(2%o.w.f.)。结果发现使用去离子水时,当GDAPC浓度为1 g/L时,沾色色差最小为20.5,吸光度A值最大为0.150,具有最佳的防沾色去浮色效果,使用硬水时,GDAPC在相同浓度处,沾色色差最小为25,吸光度A值最大为0.141,可见硬水会降低GDAPC的皂洗效果。考虑到现实应用,纺织厂多在自来水(硬水)中进行皂洗,因此考察了在硬水条件下,聚乙烯吡咯烷酮-K30(PVP-K30)和聚丙烯酸钠(PAAS)单独使用的皂洗效果。结果发现,PAAS最小沾色色差为22.8,最大吸光度A值可达0.144,明显优于PVP-K30,源于其对硬水的螯合分散性能,将GDAPC和水溶性高分子PAAS进行复配,以发挥更好的协同作用。当复配比例为GDAPC:PAAS=5:2时,沾色色差最小为19.5,吸光度A值最大为0.162,优于单独使用GDAPC时的皂洗效果。选取易洗涤性差,色牢度相对较低的活性红KE-7B,探究最佳皂洗条件,正交实验结果表明最佳工艺条件为:皂洗剂用量4 g/L;皂洗时间20 min;皂洗温度90℃;pH值9。在最佳工艺条件下,将GDAPC用于皂洗,与XC-W(BASF公司皂洗剂)相比,防沾色和去浮色性能XC-W优于GDAPC,但两者相差较小,且耐皂洗和耐摩擦色牢度基本接近。但当GDAPC进行复配后,吸光度A值可达0.131,沾色色差低至6.3,可综合提高产品的防沾色及其去浮色能力,皂洗后染色织物的耐洗色牢度和耐摩擦色牢度较XC-W无明显变化。皂洗效果接近于XC-W。