無機氧漂穩定劑G-PR應用性能的研究

劉 麗，劉亨昌，魏玉娟

(河北科技大學紡織服裝學院，河北 石家莊 050081)

目前，在純棉織物漂白工藝中由于雙氧水去雜能力強，且漂白成本低、白度高、不易泛黃、手感好等特點被廣泛的應用[1]。但漂白過程中漂液的pH值、溫度和含雜情況都會使雙氧水過快分解，為了使織物獲得良好的漂白效果，減少纖維的損傷，漂液中需要加入一定量的穩定劑[2]。我國中、小型企業大多仍使用硅酸鈉作為雙氧水穩定劑。其原理是硅酸鈉與漂液中的Ca2+、Mg2+結合而形成高度分散的硅酸鈣、硅酸鎂膠體，對金屬離子有吸附功能，因此具有穩定作用。雖然其價格低，穩定性能好,但容易在設備上沉積形成硅垢，還會導致織物皺條、擦傷和手感粗硬,在后序工藝處理時容易產生布面疵點，使織物品質下降。因此未來趨勢是研發新型的氧漂穩定劑來代替傳統的硅酸鈉[3-4]。本課題對以無機礦物為原料制備無機氧漂穩定劑的應用性能進行研究。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

純棉坯布，規格為25 tex×28 tex(石家莊新時代紡織有限公司)、無機氧漂穩定劑G-PR(自制)。

1.2 實驗藥品

雙氧水(30%，AR，東莞市東江化學試劑有限公司)、高效滲透劑JFC(AR，石家莊市聯邦科特化工有限公司)、氫氧化鈉(AR，天津市風船化學試劑科技有限公司)。

1.3 實驗儀器

電子天平FA-C(北京聯動盈創科技發展有限公司)、YG065型織物電子強力儀(萊州市電子儀器有限公司)、白度儀WSD—Ⅲ(溫州儀器儀表有限公司)、HH-601數顯恒溫水浴鍋(江蘇省金壇市環宇科學儀器廠)、101-0型電熱鼓風烘箱(天津市泰斯特儀器有限公司)、P-AO立式氣壓電動小軋車(佛山市岡崎機械制造有限公司)、TU-1810型紫外可見分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司)、毛效測試儀(上海羅眾)。

1.4 實驗工藝

(1)工作液配置

稱取一定量氧漂穩定劑G-PR加少量水→加入高效滲透劑JFC(2 g/L) →加氫氧化鈉→加雙氧水→攪拌

(2)純棉織物冷軋堆前處理工藝流程

布樣準備→浸軋工作液(常溫二浸二軋，軋余率110%)→打卷堆置24 h(密封放置)→90℃以上熱水洗3 min→冷水洗3 min(兩次)→自然晾干

1.5 測試指標

1.5.1 雙氧水的分解率測試

采用高錳酸鉀標定溶液中的過氧化氫在放置過程中的含量，進而計算雙氧水的分解率。

配制高錳酸鉀標準溶液C(KMnO4)=0.02 mol/L和硫酸溶液C(H2SO4)=3 mol/L。準確移取5 mL的雙氧水漂液，置于100 mL的錐形瓶中，加入10 mL配好的硫酸溶液，搖勻，用高錳酸鉀標準溶液滴定，當溶液呈現微紅色30 s不褪色即為終點。記錄耗用的高錳酸鉀標準溶液體積V，平行滴定三次取平均值。

高錳酸鉀法測定雙氧水質量濃度基于如下反應式：

2KMnO4+5H2O2+3H2SO4→

2MnSO4+K2SO4+8H2O+5O2

H2O2質量濃度=

(1)

式中:C(KMnO4)—高錳酸鉀濃度,mol/L;

V(KMnO4)—耗用高錳酸鉀體積,mL;

V(H2O2)—雙氧水體積,mL。

(2)

1.5.2 前處理織物毛效測定

取兩條尺寸為25 cm×4 cm(經×緯)試樣，在試樣的下端夾上張力夾，將布樣的另一端固定在毛細效應測試儀的布夾上，并調整布夾夾取織物的長度，使布邊與標尺讀數的零點重合，將布邊接觸水槽液面，開始計時，30 min以后，立即量取每條布樣的最低點并記錄液體上升的高度(cm)，取兩條布樣毛細效應的平均值作為試樣的毛效值。

1.5.3 前處理織物白度測定

用WSD-Ⅲ全自動型白度儀測試，測試同一塊織物的不同地方，取平均值。白度測試結果參照FZ/T 01068-2009《評定紡織品白度用白色樣卡》來評定。

1.5.4 前處理織物斷裂強力測試

織物斷裂強力的測試按照GB/T 3923.1-1997《紡織拉伸性能第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定條樣法》的方法測定。

2 結果與分析

2.1 棉織物冷軋堆前處理工藝的選擇

2.1.1 雙氧水質量濃度的選擇

按4 g穩定劑G-PR，2 g/L JFC、40 g NaOH，一定量30%H2O2配成1 000 mL處理液，測定不同雙氧水質量濃度對棉織物白度、強力和毛效的影響，結果如圖1、2、3及表1所示。

表1 雙氧水質量濃度對白度、斷裂強力、毛效的影響

圖1 雙氧水質量濃度對白度的影響

圖2 雙氧水質量濃度對毛效的影響

圖3 雙氧水質量濃度對斷裂強力的影響

由表1及圖1、2、3可以看出，隨著雙氧水質量濃度的增加，氧漂棉織物的白度、毛效逐漸提高，當雙氧水質量濃度達到55 g/L后，織物白度、毛效上升的趨勢比較平緩，說明織物上的雜質及色素大部分已被分解了。隨著雙氧水質量濃度的增加，前處理織物的斷裂強力呈下降趨勢，尤其是當雙氧水質量濃度達到55 g/L后，織物的斷裂強力下降較明顯，這是由于在堿性條件下，雙氧水質量濃度過大會氧化纖維素，會對纖維素纖維造成了嚴重的損傷。因此，在退煮漂一浴前處理工藝條件下，雙氧水質量濃度選擇55 g/L左右為宜。

2.1.2 NaOH質量濃度的選擇

按4 g穩定劑G-PR，2 g/L JFC、55 g/L 30%H2O2、一定量NaOH，配成1 000 mL處理液，測定不同NaOH質量濃度對棉織物白度、強力和毛效的影響，結果如表2及圖4、5、6所示。

表2 燒堿質量濃度對白度、毛效、斷裂強力的影響

圖4 NaOH質量濃度對白度的影響

圖5 NaOH質量濃度對毛效的影響

圖6 NaOH質量濃度對斷裂強力的影響

由表2及圖4、5、6可以看出，隨著NaOH質量濃度的逐漸增加，前處理織物的白度逐漸提高，當NaOH質量濃度達到50 g/L后，織物白度上升的趨勢變緩； 隨著NaOH質量濃度的增加，前處理的毛效也在逐漸提高，當NaOH質量濃度達到55 g/L后，織物毛效上升趨勢比較平緩。隨著NaOH質量濃度的增加，前處理織物的斷裂強力逐漸下降，但當NaOH質量濃度達到50 g/L后，織物的斷裂強力下降趨勢較為明顯。這是因為隨著漂白工作液堿性的增強，雙氧水的分解速率會增加，因此，漂白效率提高，但纖維氧化的速度也加快。因此，在退煮漂一浴前處理過程中燒堿質量濃度選擇50 g/L為宜。

2.1.3 穩定劑G-PR質量濃度的選擇

按2 g/L JFC、55 g/L 30%H2O2、50 g/L NaOH，一定量穩定劑G-PR，配成1 000 mL處理液，測定穩定劑G-PR質量濃度對棉織物白度、強力和毛效的影響，結果如表3及圖7、8、9所示。

表3 穩定劑G-PR質量濃度對白度、強力、毛效的影響

圖7 穩定劑G-PR質量濃度對白度的影響

圖8 穩定劑G-PR質量濃度對毛效的影響

圖9 穩定劑G-PR質量濃度對斷裂強力的影響

由表3及圖7、8、9可以看出，隨著穩定劑G-PR質量濃度的增加前處理后織物的白度、毛效逐漸上升，斷裂強力下降，但當質量濃度達到5 g/L時再增加其質量濃度，前處理后織物的白度反而有所下降，織物的毛效及斷裂強力幾乎不再變化。這是因為開始時隨著穩定劑G-PR質量濃度的增加，其吸附的前處理浴中的重金屬離子的量也越來越多，從而抑制了雙氧水的分解，使雙氧水的穩定性提高；但當穩定劑G-PR質量濃度超過5 g/L后，再增加其質量濃度時，過多的穩定劑G-PR就會沉積在棉織物上，造成織物白度下降，而這部分過多的穩定劑G-PR對雙氧水的穩定不再起作用，在同一凈洗工藝條件下，對織物的毛效、斷裂強力不會造成影響。因此，在退煮漂一浴前處理過程中穩定劑G-PR質量濃度取5 g/L為宜。

2.2 穩定劑G-PR和硅酸鈉處理后織物性能的比較

穩定劑G-PR和硅酸鈉處理后織物性能的比較見表4。

表4 穩定劑G-PR和硅酸鈉處理后織物性能的比較

由表4可以看出，通過對白度、毛效、斷裂強力及手感指標的評定，采用穩定劑G-PR處理的純棉織物能滿足前處理要求，其效果不及常規氧漂穩定劑硅酸鈉，但性能差距不大，可有效避免硅斑對設備和織物造成影響?？紤]到穩定劑G-PR原料所用的無機礦物資源豐富，價格低廉，而且制備工藝簡單、操作方便。因此，穩定劑G-PR可作為一種新型氧漂穩定劑應用于純棉織物前處理工藝。

2.3 穩定劑G-PR和硅酸鈉對雙氧水穩定性的影響

表5 堿性條件下雙氧水的分解率

注：穩定劑G-PR 4 g/L； 硅酸鈉10 g/L； 氫氧化鈉18 g/L； Cu2+25 ppm； 30%H2O220 g/L。

由表5可以看出，在25 ppm Cu2+存在條件下，雙氧水在含有穩定劑G-PR的堿氧浴中隨時間的延長其分解速率緩慢升高，但是其分解速率略高于含有硅酸鈉穩定劑的堿氧浴，這種分解率表明穩定劑G-PR對重金屬離子有較好的吸附作用，可以減少重金屬離子對雙氧水的催化分解，但是對雙氧水的穩定效果不及硅酸鈉。這是因為穩定劑G-PR礦物質中可交換的 Na+、Mg2+、K+、Ca2+等陽離子與雙氧水電離出來的H+轉變為可溶性的鹽類而溶出使礦物巖層層間距增大，形成了微孔網格結構，孔容積增大，從而很大程度上提高了其與離子交換的能力，對重金屬離子的吸附主要是通過離子交換吸附的，而在不加任何雙氧水穩定劑的堿氧浴中，0.5 h內雙氧水分解了70%以上，1 h基本分解完全，失去漂白能力。

因此，我們可看出穩定劑G-PR對重金屬離子有很好的吸附作用，在強堿性條件下能較好地穩定雙氧水。所以，在退、煮、漂冷軋堆一浴法前處理過程中，自制的穩定劑G-PR可作雙氧水穩定劑使用。

3 結論

穩定劑G-PR用于純棉織物退、煮、漂冷軋堆短流程的前處理中，通過大量的實驗數據以及理論分析可以得出以下結論。

(1) 在強堿性條件下，自制穩定劑G-PR具有減少或者抑制雙氧水(H2O2)過快分解的作用，從而減少了雙氧水的浪費，提高了前處理織物的白度及毛效，穩定劑G-PR可在純棉織物短流程前處理中作雙氧水穩定劑使用。

(2) 純棉織物退、煮、漂一步法前處理工藝中，雙氧水質量濃度、氫氧化鈉質量濃度及穩定劑G-PR質量濃度均會影響到前處理中織物的白度、毛效及斷裂強力。通過分析各因素對處理后織物的白度、毛效及強力的綜合影響，確定在純棉織物退、煮、漂冷軋堆短流程前處理工藝中，雙氧水質量濃度為55 g/L左右，NaOH質量濃度為50 g/L，穩定劑G-PR質量濃度為5 g/L時，處理后織物的白度、毛效及強力較理想。

[1] 劉旭峰.染整前處理綠色助劑及新型前處理工藝[J].日用化學品科學,2007,30(8):21-24.

[2] 張艷,郝龍云,蔡玉青,等.短流程工藝中氧漂穩定劑的發展[J].染整技術,2007,29(3):28-31.

[3] 孫曉日,林翠花.氧漂穩定劑的穩定性理論及其制備[J].濰坊學院學報.2005,5(6):101-104.

[4] 黃茂福.略論雙氧水漂白穩定劑(二)[J].印染,1999(2):53-55.