復合氧漂活化體系在棉針織物冷軋堆中的應(yīng)用

陸水峰

摘 要：針對傳統(tǒng)棉織物冷軋堆漂白法耗時長和耗堿高等問題，研究復合氧漂活化體系在棉針織布冷軋堆漂白中的應(yīng)用。通過單因素試驗法和正交試驗法探討各漂白因素對棉織物白度和斷裂強力的影響。結(jié)果表明：在室溫30 ℃，復合氧漂劑質(zhì)量濃度4 g/L，H2O2質(zhì)量濃度32.5 g/L，NaOH質(zhì)量濃度5 g/L，堆置時間7 h時，該棉氧漂活化體系可獲得與常規(guī)冷軋堆氧漂工藝相當?shù)目椢锇锥龋⒚黠@減少織物強力損傷，提高前處理效率，為實踐生產(chǎn)提供參考。

關(guān)鍵詞：棉針織物;冷軋堆;低溫漂白;活化催化;復合氧漂

中圖分類號：TS192.5

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2020）02-0080-05

Abstract：To overcome the problems of long time consumption and large consumption of alkali of conventional pad-batch bleaching， it is intended to study the application of compound oxygen bleaching activation system in cold pad-batch of cotton knitted fabrics.The effects of bleaching factors on whiteness and breaking strength of fabrics were investigated via single factor test and orthogonal test.Results show that under the following process conditions of indoor temperature of 30 ℃， mass concentration of compound oxygen bleaching agent of 4 g/L， mass concentration of H2O2 of 32.5 g/L， mass concentration of NaOH of 5 g/L， and stacking time of 7 h， the cotton oxygen bleaching activation system can achieve fabric whiteness comparable to that achieved via conventional cold pad-batch oxygen bleaching process， significantly reduce fabric strength damage， and improve pretreatment efficiency， which is referable for practical production.

Key words：cotton knitted fabric; cold pad batch; low temperature bleaching; activation catalysis; compound oxygen bleaching

常規(guī)棉雙氧水漂白能獲得較好的織物白度效果，但氧堿汽蒸漂白工藝需要高溫（95 ℃以上）處理，而冷軋堆漂白工藝處理溫度低，需高濃度堿長時間處理，易造成織物強力損傷等缺陷[1-3]，不符合棉織物節(jié)能高效生產(chǎn)工藝的要求。

棉纖維低溫漂白方法依據(jù)作用機理可以分為有機類氧漂活化劑和生物酶及仿酶金屬配合物催化劑兩大類[4]，活化劑與雙氧水催化產(chǎn)物過氧化氫陰離子反應(yīng)，生成氧化能力更強的過氧酸類化合物，黃益等[5]、曹機良等[6]對活化劑非離子型四乙酰乙二胺（TAED）、陰離子型烷酰氧苯磺酸鹽（AOBS）、陽離子型N-[4（三己基銨甲撐）苯酰基]己內(nèi)酰胺氯化物（TBCC）的漂白應(yīng)用做過較為深入研究，認為活化劑可以降低漂白溫度，有效提高漂白效果;生物酶及仿酶金屬催化劑能在反應(yīng)體系中生成游離基及高活性氧，促進雙氧水分解，降低高溫氧化損傷[7]。

筆者通過篩選具有優(yōu)良活化性能的酰化合物和高效催化性能的金屬配合物，研制了具有活化/催化協(xié)同效果的氧漂前處理試劑，重點優(yōu)化了復合氧漂助劑在棉針織物冷軋堆的漂白工藝，明確符合低溫高效氧漂效果的定量關(guān)系，以期為棉織物雙氧水低溫漂白提供一類理想的處理劑。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

實驗材料：18.2 tex（32S）純棉雙面針織布（紹興百麗恒印染有限公司）。

實驗試劑：氫氧化鈉、碳酸氫鈉、三氯化鐵、丙酮、乙腈、30%H2O2（分析純，上海凌峰化學試劑有限公司），六氟磷酸鉀、己內(nèi)酰胺、對甲苯磺酸一水化合物、二水合乙酸錳、4-氯甲基苯甲酰氯、三乙胺（分析純，阿拉丁試劑有限公司），滲透劑、穩(wěn)定劑（工業(yè)級，浙江傳化股份有限公司），復合氧漂劑（實驗室自制）。

實驗儀器：WSB-Ⅱ白度儀（溫州儀器儀表有限公司）;YG065H型電子織物強力機（萊州市電子儀器有限公司）;pHS-3C型精密酸度計（上海精密科學儀器有限公司）。

1.2 活化劑制備工藝

根據(jù)文獻[8]方法，在氮氣條件下，將0.1 mol己內(nèi)酰胺、0.2 mol三乙胺、0.1 mol 4-氯甲基苯甲酰氯溶解120 mL乙腈，室溫反應(yīng)3～4 h，攪拌回流3 h，反應(yīng)體系逐漸冷卻至室溫，加0.12 mol碳酸氫鈉，升溫至45 ℃攪拌1 h，過濾、蒸發(fā)溶劑，再加150 mL丙酮，加熱至45 ℃，清洗30 min，提純數(shù)次，得到TBCC活化劑。

1.3 催化劑制備工藝

根據(jù)文獻[9]方法，將0.2 mol配體1，4，7-三甲基-1，4，7-三氮雜環(huán)壬烷溶入150 mL無水乙醇，攪拌條件下逐滴到0.2 mol FeCl3的乙醇溶液中;直到有黃色絮狀物生產(chǎn)，繼續(xù)攪拌15 min，得到黃色懸浮液，過濾蒸發(fā)成固體，再溶入乙酸銨溶液中，攪拌30 min，得到深褐色溶液，加0.1 mol六氟磷酸鉀，繼續(xù)攪拌1 h，冷卻抽濾，得金屬鐵配合物催化劑。

1.4 前處理實驗方法

1.4.1 傳統(tǒng)冷軋堆堿氧漂白工藝

流程：配置漂液→浸軋工作液（二浸二軋，軋液率100%）→室溫堆置（18h）→水洗→烘干。

配方：雙氧水40 g/L，氫氧化鈉40 g/L，穩(wěn)定劑5 g/L，滲透劑3 g/L。

1.4.2 復合氧漂體系冷軋堆漂白工藝

流程：配置漂液→浸軋工作液（二浸二軋，軋液率100%）→室溫堆置水洗→烘干。

配方：雙氧水0～50 g/L，氫氧化鈉0～50 g/L，氧漂劑0～12 g/L，穩(wěn)定劑3 g/L，滲透劑3 g/L。

1.5 性能測試

1.5.1 白 度

根據(jù)GB/T 8482.2—2001《紡織品 色牢度試驗相對白度的儀器評定方法》測定。

1.5.2 斷裂強力

根據(jù)GB/T 3923.1—1997《紡織品 織物拉伸性能斷裂強力和斷裂伸長率的測定》測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 復合氧漂劑配置實驗研究

復配過程重點考慮活化劑、催化劑兩種單一組分對棉布漂白的影響，試驗單一組分不同質(zhì)量濃度條件對棉針織物白度的影響，結(jié)果見表1。

圖1和表1結(jié)果表明，活化劑質(zhì)量濃度6 g/L與催化劑質(zhì)量濃度25 mg/L比例復配時，氧漂復配劑對棉布漂白效果產(chǎn)生了一定復配增效作用，原因可能是在反應(yīng)的初始階段，活化劑與HOO-生成的過氧酸代替HOO-將配合物活化;在快速反應(yīng)階段，被還原的配合物與過氧酸快速催化，加速漂白過程[10]。

選擇白度最優(yōu)條件復配，將復合氧漂劑應(yīng)用于針織物低溫冷軋堆試驗，并進一步研究復合氧漂劑對冷軋堆處理后棉布白度和強力的影響。

2.2 復合氧漂體系冷軋堆工藝優(yōu)化

2.2.1 雙氧水質(zhì)量濃度對漂白效果的影響

冷軋堆氧漂前處理工藝中，雙氧水作為漂白劑，其質(zhì)量濃度變化對漂白效果起顯著的影響，參照1.4.2工藝，氫氧化鈉4 g/L，復合氧漂劑3 g/L，堆置6 h，測試雙氧水質(zhì)量濃度對漂白效果的影響，如圖2所示。

隨著雙氧水質(zhì)量濃度不斷增加，漂白后織物白度明顯提高，當雙氧水質(zhì)量濃度到40 g/L時，織物白度可達80.1%，進一步增加雙氧水質(zhì)量濃度，白度變化不明顯;與此同時，棉布強力損傷一直呈下降趨勢，雙氧水質(zhì)量濃度越大，損傷越明顯，原因可能是反應(yīng)體系生成的氧化活性成分增多，織物白度提高，同時造成棉纖維氧化損傷也愈明顯。綜合考慮，優(yōu)選雙氧水質(zhì)量濃度35 g/L。

2.2.2 氧漂劑質(zhì)量濃度對漂白效果的影響

參照1.4.2工藝，雙氧水35 g/L，氫氧化鈉4 g/L，堆置6 h，測試氧漂劑質(zhì)量濃度對漂白效果的影響，如圖3所示。

如圖3所示，隨著氧漂劑質(zhì)量濃度的增加，織物白度明顯提高，當質(zhì)量濃度到達4 g/L時，白度可達到75%以上，再增加氧漂劑用量，白度變化趨于平衡，但同時織物斷裂強力保持下降趨勢。因為雙氧水堿性條件生成過氧酸類化合物與己內(nèi)酰胺有機活化物生成過氧酸，再經(jīng)金屬配合物催化生成極強的氧化活性中間物，大幅提升了漂白效率;但質(zhì)量濃度過高，雙氧水無效分解加劇，對白度提高有限，纖維損傷加劇，綜合考慮選擇質(zhì)量濃度6 g/L為宜。

2.2.3 氫氧化鈉質(zhì)量濃度對漂白效果的影響

參照1.4.2工藝，雙氧水35 g/L，氧漂劑6 g/L，堆置6 h，測試氫氧化鈉質(zhì)量濃度對漂白效果的影響，見圖4所示。

如圖4所示，隨著氫氧化鈉質(zhì)量濃度增加，織物白度亦呈增加趨勢，當氫氧化鈉質(zhì)量濃度到達6 g/L時，白度達到較高值;再增加氫氧化鈉質(zhì)量濃度，白度變化不大，但強力下降，會造成纖維潛在損傷。綜上分析，后續(xù)氫氧化鈉質(zhì)量濃度5 g/L左右為宜。

2.2.4 堆置時間對漂白效果的影響

冷軋堆工藝一般要求低溫條件，保證足夠的堆置時間，以到達漂白效果的要求。參照1.4.2工藝，雙氧水35 g/L，氧漂劑6 g/L，氫氧化鈉5 g/L，測試堆置時間對漂白效果的影響，見圖5所示。

如圖5所示，棉針織物浸軋漂液堆置時間對織物白度的影響，堆置時間延長，織物的白度提高，堆置8 h后，白度的提高不明顯，但對棉布的強力造成不利影響，綜合考慮選擇堆置時間以7 h為宜。

2.2.5 復合氧漂體系漂白效果的正交試驗工藝

為進一步研究各個漂白工藝參數(shù)對棉針織物漂白效果的影響，設(shè)計以氫氧化鈉質(zhì)量濃度、雙氧水質(zhì)

由表2分析可知，氧漂因素對織物白度影響的重要性順序為：氧漂劑質(zhì)量濃度>H2O2質(zhì)量濃度>堆置時間>NaOH質(zhì)量濃度;處理因素對織物斷裂強力影響的重要性順序為：H2O2質(zhì)量濃度>氧漂劑質(zhì)量濃度>NaOH質(zhì)量濃度>堆置時間。

因此，綜合各因素對織物白度和斷裂強力的影響，兼顧單因素試驗結(jié)果，確定最佳處理條件為：氧漂劑質(zhì)量濃度4 g/L，H2O2質(zhì)量濃度32.5 g/L，NaOH質(zhì)量濃度5 g/L，堆置時間7 h。

2.3 棉針織物漂白效果比較

根據(jù)正交試驗優(yōu)化后復合活化體系的漂白工藝條件處理，對比傳統(tǒng)冷軋堆堿氧漂白工藝處理，棉針織物漂白效果如表3所示。

新型氧漂體系處理織物獲得的白度與傳統(tǒng)冷軋堆堿氧漂白工藝相當，堆置時間可以大幅縮短，織物強力比傳統(tǒng)工藝提高6.2%，可以減小纖維斷裂強力損傷，有助于氧漂前處理的節(jié)能降耗。

3 結(jié) 論

a）將制備的活化劑TBCC和催化劑金屬鐵配合物分別以最佳質(zhì)量濃度6 g/L和25 mg/L復配，并應(yīng)用于棉布冷軋堆氧漂工藝，可以有效增進漂白效果，雙氧水堿性條件生成過氧酸類化合物與己內(nèi)酰胺有機活化物生成過氧酸，再經(jīng)金屬配合物催化生成極強的氧化活性中間物，漂白效率更高。

b）復合氧漂活化體系的單因素和正交試驗，明確最佳工藝條件：室溫30 ℃，氧漂劑質(zhì)量濃度4 g/L，H2O2質(zhì)量濃度32.5 g/L，NaOH質(zhì)量濃度5 g/L，堆置時間7 h。

c）新型復合氧漂冷軋堆工藝與傳統(tǒng)高溫高堿漂白工藝相比，可以在保證漂白效果的前提下，降低耗堿量，縮短漂白時間，有助于開發(fā)低溫低堿高效的氧漂助劑，對實踐生產(chǎn)應(yīng)用有一定的指導意義。

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