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高岭土、膨润土、凹凸棒、海泡石等黏土矿物在纺织中的应用进展
来源:中国粉体技术网    更新时间:2018-02-28 11:45:57    浏览次数:
 
  21世纪初,世界化工巨头拜耳公司就提出了绿色纺织化学品理念,并以黏土为基本材料,创造性的开发出了第一只基于天然矿物质的高品质绿色氧漂助剂Tannex GEO,并以此为基础,又相继开发出了其他产品。用于连续式漂白的Tan-nex RENA,用于活性染料染色后皂洗的Tan-aterge REX和独特的黏土净洗剂Tanede NOHVA,这些产品处理后织物具有更高的白度值、高吸湿性、高DP值、手感好;同时,工艺更加节能减排,产品更加生态环保。
  
  1黏土矿物概述
  黏土矿物是一种重要的非金属矿物原料,是构成岩石和土壤细粒部分(<2μm)的主要矿物,是细分散的、含水的层状和链层状硅酸岩矿物及含水的非晶质硅酸岩矿物的总称,具有性能突出、功能强大、绿色环保等多重优良性质,目前已广泛用于化工、环保、建材、食药等多个领域。
  
  黏土矿物按主要化学组成可分为硅铝类、硅镁类和硅一多金属类等三大类,具体分类见表1。
  
表1 黏土矿物的分类
高岭土、膨润土、凹凸棒、海泡石等黏土矿物在纺织中的应用进展
  
  黏土矿物的基本性质主要取决于其化学组 成、原子结构和微形貌。黏土矿物的负电荷一般多于正电荷,所以一般呈现负电荷性;黏土矿物一般具有较大的内表面积和较细的粒度,所以比表面积相对较大;同时,黏土矿物具有较好的吸附性,可发生物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。除了具有以上共性外,大部分黏土矿物还具有高机械性、化学稳定性、多孔隙率、多种表面和结构、分散悬浮性、水化膨胀性、流变性、胶体性、催化性、负载性等特殊理化性能。
  
  2黏土矿物在纺织中的应用进展
  1)高岭土
  高岭土是在缺少碱金属和碱土金属的酸性介质中,由火成岩和变质岩中的长石或其他锆桂酸盐矿物经风化作用形成,质地洁白、细腻、松软,具有良好的可塑性和耐火性。
  高岭土用途十分广泛,主要用于造纸、陶瓷和耐火材料,其次用于涂料、橡胶填料、搪瓷釉料和白水泥原料,少量用于塑料、油漆、曰化、医药、纺织、石化、建材、国防等工业部门。
  
  高岭土在纺织中的应用进展
  李唯唯等通过在纺丝液中添加高岭土粒子对涤纶进行改性,结果表明:添加了高岭土的涤纶仍然具有较好的可纺性,改性后的涤纶相对于普通涤纶在吸湿性方面提高了3倍,染色温度降低,上染百分率提高,并具有较好的防紫外线功能和接近真丝般的柔和光泽。
  WILMS C等将PP分别与1%、2%、3%的纳米高岭土和0.75%、1.5%、2.25%的PP-g-MA(顺酐接枝聚丙烯)在高速下混合纺成纤维,经测试,与PP纤维相比,纳米高岭土的加入可以增加应变,影响纤维的结晶生成和大分子取向,纤维无需再做拉伸改性。
  刘小英等以甲酸做溶剂,采用溶液共混法制备高岭土/尼龙66复合纤维材料,对其进行XRD、FTIR、DSC表征,结果表明:高岭土与尼龙66间存在化学键作用,随着高岭土的增加,复合纤维的结晶度先增大后减小,当高岭土含量为4%时,复合材料结晶度达到最高的45.64%。
  
  2)膨润土
  膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物成分的含水层状硅酸盐矿物,具有良好的理化性能,常应用其吸附性和阳离子交换性能去除食油的毒素、汽油和煤油的净化、废水处理;其吸水膨胀性能及分散、悬浮、造浆性能用于钻井泥浆、阻燃(悬浮灭火),用在造纸工业中做填料,可优化涂料的性能,如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等。
  
  膨润土在纺织中的应用进展
  姚永丽等将钙基膨润土经无机酸活化后得到的活性白土制备前用于前处理漂白工序的氧漂稳定剂,利用它的阳离子交换性来吸附前处理浴中的Cu2+、Fe3+等重金属离子,增强双氧水的稳定性,减少对织物的损伤,而且可以防止在棉织物上产生锈渍或杂质沉淀,提高织物的白度。
  何华玲等将天然膨润土经精制加工,有机改性后制成净洗剂,对棉、麻、羊毛等织物前处理后均具有良好的洗净效果,洗后织物柔软、滑爽、穿用舒适感强,其综合生产成本只相当于阳离子表面活性剂的5%-10%,有明显的社会效益和经济效益。
  罗志刚等以氯化钠改性的钠基膨润土为原料,十二烷基二甲基甜菜碱作强化剂,硅酸钠作助剂,硫酸钠作填料,并加入乙二胺四乙酸二钠和香精、色素等,研制出一种粉末状的织物柔软剂,经测定,其在水中的PH值和分散稳定性以及洗涤处理后织物的柔软性、再润湿性、抗静电性和白度等各项指标均达到或接近目前市场上销售的织物柔软剂水平。
  
  3海泡石
  海泡石是一种具有层链状结构的含水富镁硅酸盐黏土矿物,一般呈块状、土状或纤维状集合体,收缩率低,可塑性好,比表面大,吸附性强;海泡石还具有脱色、隔热、绝缘、抗腐蚀、抗辐射及热稳定等性能。目前,海泡石主要用于油脂石油精练、酿造、化工、医药、环保、塑材、轻纺、国防、农业等行业。
  
  海泡石在纺织中的应用进展
  刘海燕研究表明,蒙脱石、膨润土、海泡石等黏土矿物均可用于改善纤维的阻燃性能,其中,将纳米级海泡石添加到纺丝液中进行融熔纺丝制备的改性锦纶、丙纶复合纱及其针织面料,其阻燃性能明显优于添加蒙脱石、膨润土及石墨的改性纤维。
  陈镇等以改性海泡石为载体,以烧碱、钠盐及尿素等的复配物作为主要成分,经固化造粒后得到固体精练剂用于毛坯巾前处理中,对于棉纤维中的棉籽壳、蜡质、色素及其它杂质具有较强的去除作用,特别适用于与双氧水配合进行短流程前处理工艺。
  
  4凹凸棒土
  凹凸棒土是以凹凸棒石为主要矿物成分,同时伴生蒙脱石、云母、石英、海泡石、以及少量碳酸盐杂质的一种黏土。凹凸棒土功能强大,用途广泛。利用其无毒及强吸附性,可用作食品行业澄清剂、过滤剂;利用其低密度和黏结性,可用作农药、化肥造粒剂;利用其悬浮及胶体性,可用作建筑及涂料添加剂;利用其低价及高吸附性,可用作环保行业脱色剂、吸附剂;利用其流变性及抗盐性,可用作海洋及含盐地层钻进等。
  
  凹凸棒土在纺织中的应用进展
  王富军等用纳米凹凸棒土(AT)改性聚氨酯(PU)纤维,结果表明:AT的加入,提高了PU纤维的起始分解温度,改善了纤维的热稳定性;当加入质量分数为15%时,改性PU纤维的起始分解温度相比纯PU纤维提高了近14°C,增强了PU硬段的热分解稳定性。
  王玉环等通过阳离子改性凹凸棒土制得一种新型、绿色织物净洗剂,应用于纺织品前处理中,泡沫极少,散纤维、棉籽壳、杂质等很容易从织物上被洗去,可以节约洗涤用水量,减少废水排放量,净洗残液的COD值也很低,与用表面活性剂复配的常规净洗剂的效果相当。
  毛雷等将凹土胶体粒子整理到棉织物表面,采用激光粒度仪、SEM、TG-DTA等对凹土的分散及其整理后棉织物的结构与性能进行测试和表征,结果显示:经凹土胶体粒子整理后,棉织物的结构和热稳定性提高,且具有了良好的防紫外线效果和优异的抗菌性能。
  
  3结语
  当前,我国纺织染整行业正处于产业结构调整与转型的关键阶段,黏土矿物在化工、环保、建材、食药等领域的成功应用为其在纺织染整行业中的推广提供了借鉴和基础,但大多还处于研究和试验阶段,如何加速其产业化,发挥其性能和价格优势,拓展新的领域和市场是科技工作者下一步的努力方向。
  
  来源:黏土矿物在纺织中的应用进展,作者:陈镇等
  编辑整理:中国粉体技术网

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