棉織物的緩釋型固體二氧化氯漂白工藝研究

范漢明,沈洋洋

(科德寶寶翎襯布(南通)有限公司,江蘇 南通226006)

中厚純棉黏合襯所用坯布具有緊密厚實、棉花品級低、含雜多等特點,為改善其服用性能以及滿足后續染整加工的要求,必須對坯布進行漂白加工。傳統的煮布鍋漂白工藝需在高堿、高氧化劑、高溫的條件下進行,處理效果雖好,但工藝流程耗時長、能耗大、排污量大[1]。而以雙氧水和次氯酸鈉作為氧化劑漂白,處理效果不能達到GB/T 23327—2009《機織熱熔黏合襯》標準中優等品的指標值。二氧化氯作為第四代A1級綠色環保漂白劑,其氧化電位低于纖維素本身的氧化電位,但高于粘附在棉纖維上的雜質以及棉籽殼中木質素的氧化電位,用于棉織物漂白在除去棉纖維上的雜質和棉籽殼的同時,對纖維素沒有降解,不影響漂白織物的強度[2-4]。此外二氧化氯一般通過氧化使木質素裂解為有機酸類物質,可大大降低廢水中有機鹵化物的量,減少AOX排放,對環境的污染更小,能達到清潔生產的目的[5-6]。但是傳統的二氧化氯溶液又存在釋放周期較短、釋放速率快、存貯運輸過程不穩定等問題。

緩釋型固體二氧化氯具有釋放周期較長、穩定性好、釋放速率可控的特點,運用在中厚純棉黏合襯的漂白工藝中不僅漂白效果能達到標準要求,而且在常溫常壓條件下進行漂白,能耗少、污染小。本文采用單因素試驗研究了漂白工藝中緩釋型固體二氧化氯濃度、漂白時間、漂白液p H值及表面活性劑濃度等因素對棉織物漂白效果的影響,通過正交試驗確定了棉織物漂白的最佳工藝條件。

1 試驗部分

1.1 材料與設備

織物:純棉梭織物(28×28 197×197),織物面密度為133 g/m2。

試劑:去麻劑、表面活性劑A(上海元納精細化工有限公司)。

設備:Datacolor 400白度儀；平幅水洗機(江蘇建業機械制造有限公司)。

1.2 測試方法

1.2.1白度

按照GB/T 17644—2008《紡織纖維白度色度試驗方法》,用Datacolor 400高精度臺式白度儀測織物白度3次,取平均值。

1.2.2 毛細效應

按照FZ/T 01071—2008《紡織品 毛細效應試驗方法》,測定30 min內液體沿織物上升高度,測試3次,取平均值。

1.2.3 織物布面p H值

按照GB/T 7573—2009《紡織品 水萃取液p H值的測定》測定。

1.3 工藝條件

1.3.1 工藝流程

坯布燒毛→固體二氧化氯冷堆(常溫常壓)→脫氯水洗。

1.3.2 緩釋型固體二氧化氯漂白處方

去麻劑:10 g/L；表面活性劑A:5 g/L。

2 結果與討論

2.1 緩釋型固體二氧化氯緩釋及漂白機理

緩釋型固體二氧化氯以多孔網狀結構的高分子聚合物為載體,與生成二氧化氯所需的亞氯酸鈉以及活化酸結合,漂白時在載體內部緩慢反應生成二氧化氯。反應方程式:

根據離子網格結構理論,緩釋固體二氧化氯所用載體內部交聯所形成的多孔網狀結構將降低亞氯酸鈉與活化酸的反應速率,同時所生成二氧化氯的擴散速率也由于受到交聯結構阻力的影響而下降,從而達到緩釋效果[7-9]。

二氧化氯以其自身的強氧化能力分解織物表面色素和雜質,通過單電子轉移過程生成,此單電子轉移過程的氧化電位是0.95 V。由于二氧化氯的氧化電位高于附著在纖維上的色素和雜質的氧化電位,而低于纖維本身的氧化電位,故用二氧化氯漂白棉織品,可分解纖維上的色素和雜質,且對纖維本身強力損失較少[10]。

2.2 去麻劑濃度對漂白效果的影響

在不同去麻劑濃度條件下對棉織物進行漂白,其他條件相同,去麻劑濃度對漂白效果的影響如圖1所示。

圖1 去麻劑濃度對漂白效果的影響

從圖1結果可以看出,棉織物的白度隨去麻劑用量的增加而提高,當濃度大于25 g/L時,棉織物的白度基本保持不變。這是因為隨去麻劑濃度的增加,溶液中生成的二氧化氯隨之增加,能夠更徹底地與纖維中的木質素等雜質發生氧化反應,提高纖維白度。同時,隨著去麻劑濃度的増高,漂液中二氧化氯的氧化電位也會増加,二氧化氯與發色基團的反應更容易發生。棉織物白度在去麻劑濃度大于25 g/L后基本保持不變的原因是:漂液中的二氧化氯過量,一些不能被褪色的物質不會因為其濃度的變化而與之發生反應,因此白度基本保持不變。

2.3 漂白液p H值對漂白效果的影響

在不同p H值條件下對棉織物進行漂白,其他條件相同,漂白液p H值對漂白效果的影響如圖2所示。

圖2 漂白液p H值對漂白效果的影響

從圖2結果可以看出,棉織物的白度隨漂白液p H值的增加而下降,這是因為漂液中二氧化氯的氧化電位隨p H值的增加而逐漸減小,二氧化氯降解纖維中的木質素、色素等雜質的能力下降；同時當漂液在堿性范圍內,二氧化氯與OH-反應生成的氯酸鹽對漂白不起作用,而且消耗二氧化氯,反而導致二氧化氯的有效作用減弱。

2.4 漂白時間對漂白效果的影響

分別選取漂白時間為2、4、6、8、10、12 h和14 h,對棉織物進行漂白,其他條件相同,漂白時間對漂白效果的影響如圖3所示。

圖3 漂白時間對漂白效果的影響

從圖3結果可以看出,棉織物的白度隨漂白時間的增加而提高,當時間大于10 h時,棉織物的白度基本保持不變。這是因為漂液中二氧化氯與木質素、色素等雜質的反應需要一定的時間,時間短二氧化氯與色素等雜質不能反應完全,白度升高不明顯；隨著漂白時間增加,二氧化氯與木質素、色素等雜質逐漸反應,將帶色基團氧化,從而白度升高。在棉織物漂白時間大于10 h后,二氧化氯與木質素等雜質反應基本完全,白度也不再發生改變。

2.5 表面活性劑濃度對漂白效果的影響

在表面活性劑濃度不同的條件下對棉織物進行漂白,其他條件相同,表面活性劑濃度對漂白效果的影響如圖4所示。

圖4 表面活性劑濃度對漂白效果的影響

從圖4結果可以看出,棉織物的白度隨著表面活性劑用量的增加而提高,當表面活性劑用量大于5 g/L時,白度基本保持不變。這是因為表面活性劑的加入能降低漂白液的表面張力,增強溶液的浸潤能力,促使織物表面雜質與纖維的分離,提升棉織物的漂白效果；而達到一定濃度后,增加效果則不明顯。

2.6 正交試驗

在棉織物漂白過程中,去麻劑濃度、漂白時間、漂白液p H值、表面活性劑濃度是影響漂白效果的主要因素。因此,設計了4因素3水平的正交試驗,通過試驗來對這4個重要因素進行優化,得到最佳的工藝參數(見表1)。試驗結果及分析見表2、表3。

表1 正交試驗因素水平設計

表2 正交試驗結果

表3 正交試驗結果分析

從表2、表3的結果可以看出,影響棉織物漂白效果的因素順序為:漂白時間＞去麻劑濃度＞p H值＞表面活性劑濃度；得到棉織物的緩釋型固體二氧化氯較佳漂白工藝為:時間10 h、去麻劑濃度10 g/L、漂白液p H值為8、表面活性劑濃度5 g/L。

3 結論

(1)中厚純棉織物以緩釋型固體二氧化氯作為氧化劑,在常溫常壓條件下的漂白效果能滿足產品標準要求,相比高溫強堿前處理漂白工藝,不僅化學助劑用量少、能耗低,而且不會造成水體嚴重污染,能達到清潔生產的目的。

(2)通過單因素和正交試驗結果表明,影響棉織物漂白效果的因素順序為:漂白時間＞去麻劑濃度＞p H值＞表面活性劑濃度；漂白的最佳工藝條件為:漂白時間10 h、去麻劑濃度10 g/L、p H值為8、表面活性劑濃度5 g/L。

(3)用緩釋型固體二氧化氯來漂白中厚純棉黏合襯布,白度高且效果穩定,沒有泛黃現象,可推廣至厚重帆布織物的漂白中,以代替傳統的退漿、煮練和漂白三步法前處理工藝。