無磷活化劑2103在羊毛漂白中的應用

趙士毅，李美真，鄭愛萍

(1.內蒙古工業大學，內蒙古 呼和浩特 010081； 2.內蒙古北平紡織有限責任公司，內蒙古 呼和浩特 010080)

羊毛纖維受羊生長環境的影響，羊毛本色為黃色或淺黃色[1]。對于一些高附加值的高檔羊毛制品，特別是一些淺色織物，僅經過洗練無法使白度達到要求。另外，提花純羊毛水紋毛毯這類織物主要以淺色系為主色調，在加工過程中對白度要求較高[2-3]，因此需要對羊毛進行漂白。目前，羊毛常規漂白大多是在弱堿性條件下用雙氧水進行漂白，但是存在纖維損傷大，白度不持久等弊端[4-5]。考慮到對水資源的保護，現階段漂白已不使用焦磷酸鈉，需要尋找新的工藝，不僅要降低纖維損傷，減少能耗，還要提升纖維品質[6]。本文實驗采用新型無磷活化劑2103(簡稱“活化劑2103”)與雙氧水聯合對羊毛進行漂白，分析了漂白后羊毛的白度以及力學性能等指標，提高羊毛白度的同時降低了纖維的強力損傷，并優化出最優的整理工藝。

1 實驗部分

1.1 實驗材料與儀器

實驗材料：線密度為8.95 tex洗凈羊毛，白度為48.806%，斷裂強度為3.25 cN/dtex。 本文每個試樣為1 g羊毛纖維。

試劑：雙氧水、醋酸、碳酸鈉(遼陽瑞鴻化工有限公司)；過氧化氫酶(卡梅舒(上海)生物科技有限公司)；活化劑2103(北京蒙特萊科技開發有限責任公司)。

儀器：AS-12型常溫振蕩小樣染色機(佛山市亞諾精密機械公司)，Y(B)802 N小型高溫烘箱(溫州際高檢測儀器有限公司)，2180UV型電腦測色配色儀(廣州市晶博電子有限公司)，YG001B型電子單纖維強力儀(泰仕特儀器(中國)有限公司)，BS223S型電子天平(北京賽多威利斯儀器系統有限公司)，pH110酸度計(寧波市鄞州安群實驗儀器有限公司)，ORP-169E ORP型測試筆(深圳市宇輝揚科技公司)。

1.2 整理工藝

1.2.1 配方及工藝

漂白液配方：雙氧水體積濃度AmL/L，活化劑2103體積濃度BmL/L，溫度T，時間t，pH值C，浴比1∶40。

酶洗液配方：過氧化氫酶質量濃度2 g/L，溫度40 ℃，時間20 min，pH值5，浴比1∶40。

漂白工藝：潤濕羊毛→加雙氧水及活化劑2103漂白→80 ℃水洗→酶洗→水洗→烘干→測試。加雙氧水及活化劑2103法漂白工藝曲線見圖1。

圖1 加雙氧水及活化劑2103法工藝曲線

1.2.2 漂白羊毛的白度穩定性實驗條件

漂白羊毛在存儲和加工過程中易泛黃，引起泛黃的主要因素有水煮、酸煮、堿煮和日曬等。

酸煮：將各試樣分別浸沒于pH值為5.5～6.0的醋酸溶液中，浴比1∶40，沸煮1 h。

水煮：將各試樣浸沒于沸騰的水中，沸煮1 h，浴比為1∶40。

堿煮：將各試樣分別浸沒于pH值為8.0～8.5的碳酸鈉溶液中，浴比1∶40，85 ℃處理30 min。

日曬：將各試樣梳理均勻，在室外晴天自然陽光下放置2周。

1.3 性能測試

1.3.1 白 度

按照GB/T 17644—2008《紡織纖維白度色度試驗方法》在2180UV型電腦測色配色儀上進行白度測試。

1.3.2 纖維強力

采用YG001B型電子單纖維強力儀參照GB/T 3916—2013《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定》測各個試樣的單纖維強力。

1.3.3 泛黃指數

在2180UV型電腦測色配色儀中選擇D65光源，測試各試樣的X、Y、Z刺激值，每個被測試樣選取3個不同的位置測試，取平均值。并用式(1)計算泛黃指數YI:

YI=100×(X-Z)/Y

(1)

YI值越大，被測試樣黃值越高，反之則越低。

泛黃敏感度S的大小可用來衡量漂白樣的白度穩定性，計算公式見式(2)：

(2)

式中：YI1為未經泛黃處理漂白試樣的泛黃指數；YI2為經泛黃處理漂白試樣的泛黃指數。YI01為未經泛黃處理未漂白試樣的泛黃指數，YI02為經過相應泛黃處理未漂白試樣的泛黃指數。

當S=0時，表示漂白試樣與未漂白試樣的黃度敏感程度相等；S<0時，表示漂白試樣比未漂白試樣的泛黃敏感程度大，負值越大，敏感程度越大，則漂白羊毛的白度穩定性越差；S>0時，表示漂白試樣比未漂白試樣的泛黃敏感程度小，正值越大，敏感程度越小，則漂白羊毛的白度穩定性越好[7-8]。

2 結果與討論

2.1 雙氧水體積濃度對漂白效果的影響

漂白工藝條件：活化劑2103體積濃度2 mL/L，pH值為6，時間60 min，溫度70 ℃，浴比1∶40。改變雙氧水體積濃度，對羊毛進行漂白，雙氧水體積濃度對羊毛漂白效果的影響見表1[4,9]。可以看出，漂白羊毛的白度隨雙氧水體積濃度的增加而提高，斷裂強度不斷下降。雙氧水體積濃度的增大提高了漂白液中的O22-及[O]的含量，利于羊毛的漂白，但同時加劇了對羊毛的損傷。因此，雙氧水體積濃度選擇15 mL/L為宜。

表1 雙氧水體積濃度對羊毛漂白效果的影響

2.2 活化劑2103體積濃度對漂白效果影響

應用2.1實驗結果：雙氧水體積濃度15 mL/L，固定其他漂白工藝條件：pH值為6，時間60 min，溫度70 ℃，浴比1∶40，改變活化劑2103體積濃度對羊毛進行漂白，活化劑2103體積濃度對羊毛漂白效果的影響見表2。

表2 活化劑2103體積濃度對羊毛漂白效果的影響

由表2可以看出，活化劑2103的加入提高了漂白液中漂白成分的含量，利于羊毛漂白，但當活化劑2103體積濃度過大，活化作用太強而降低雙氧水的有效利用，使羊毛受損加劇。因此選擇活化劑2103體積濃度為2 mL/L。

2.3 pH值對漂白效果的影響

由上述實驗結果可知，雙氧水最適體積濃度為15 mL/L，活化劑2103體積濃度為2 mL/L，固定其他漂白工藝條件：時間60 min，溫度70 ℃，浴比1∶40，改變漂白液的pH值對羊毛進行漂白，pH值對羊毛漂白效果的影響見表3。由表3可知，隨著pH值的升高，雙氧水加速分解，提高了漂白效率，但當pH值過高時，雙氧水的分解速率太快反而降低了有效利用率，所以漂白羊毛白度隨pH值的升高先增后降，斷裂強度不斷降低。因此綜合考慮白度與斷裂強度，pH值選擇6為宜。

表3 pH 值對羊毛漂白效果的影響

2.4 漂白溫度對漂白效果的影響

在雙氧水體積濃度l5 mL/L，活化劑2103體積濃度2 mL/L，pH值為6，時間60 min，浴比1∶40條件下，改變漂白溫度對羊毛進行漂白，溫度對羊毛漂白效果的影響見表4。

表4 溫度對羊毛漂白效果的影響

由表4可知，溫度的升高有助于促進雙氧水的分解，提高漂白效率，但溫度過高會使雙氧水分解速率過快，只有部分作用在色素的共軛體上，其余都消耗在漂白液中，僅對纖維結構造成破壞，使漂白羊毛白度下降，強力損傷較大。因此選擇70 ℃作為最宜漂白溫度。

2.5 漂白時間對漂白效果的影響

在雙氧水體積濃度15 mL/L，活化劑2103體積濃度為2 mL/L，pH值為6，溫度70 ℃，浴比1∶40條件下，改變漂白時間對羊毛進行漂白，漂白時間對羊毛漂白效果的影響見表5。由表5可知，隨著漂白時間的延長，漂白羊毛白度趨于穩定，斷裂強度不斷降低。在一定時間內漂白基本結束，繼續延長時間對增加白度沒有太大作用，反而使強力損傷加劇。所以選擇最佳漂白時間為40 min。

2.6 羊毛保護劑對漂白羊毛白度的影響

羊毛在漂白過程中容易受到氧化及還原損傷，導致二硫鍵(—S—S—)和肽鍵斷裂，使漂白羊毛易泛黃[10]。在羊毛漂白工藝中加入羊毛保護劑，可以起到保護纖維減少纖維受損的作用[11]。實驗主要采用了3種不同類型羊毛保護劑對漂白羊毛白度及其穩定性的影響進行分析。羊毛保護劑對羊毛漂白效果的影響見表6。由表6可知，漂白羊毛過程中加入保護劑，纖維白度和斷裂強度均較未加入保護劑時有所提高。從白度方面考慮，保護劑用量2%(owf)比較合適。

表5 漂白時間對羊毛漂白效果的影響

表6 羊毛保護劑對羊毛漂白效果的影響

上述無磷漂白的最優工藝結果為：雙氧水體積濃度15 mL/L，活化劑2103體積濃度2 mL/L，pH值為6，漂白時間40 min，漂白溫度70 ℃，浴比1∶40；該工藝條件下羊毛白度為64.545%。

3 漂白羊毛的白度穩定性分析

對上述漂白羊毛進行白度穩定性研究，實驗條件為1.2.2工藝，得到泛黃指數(YI)值見表7。

表7 不同泛黃處理工藝下的泛黃指數(YI)值

從表7可以看出：①酸煮中S值為0.270 0>0，漂白羊毛比未漂白羊毛的耐酸煮穩定性好；②水煮中S值為-0.612 6<0漂白羊毛較未漂白羊毛耐水煮穩定性好；③堿煮中S值為-0.120 8>0,漂白羊毛比未漂白羊毛的堿煮穩定性好；④日曬中S值為0.670 9>0,漂白羊毛比未漂白羊毛的耐日曬穩定性好。

因此，漂白羊毛的各項穩定性都較漂白前羊毛有所提高，這與色素的脫除有直接關系，漂白羊毛更耐酸煮和耐日曬。

理論上，蛋白保護劑對漂白羊毛的白度穩定性會有影響，接下來測試漂白過程中加入蛋白保護劑后對漂白羊毛白度穩定性的影響，各工藝條件下羊毛的泛黃指數(YI)值見表8。由表8可知，與未加入羊毛保護劑的漂白羊毛對比，無論是酸煮、水煮、堿煮還是日曬處理，同種工藝中，加入羊毛保護劑的漂白羊毛的泛黃指數皆有所降低。泛黃敏感度S較未加入羊毛保護劑的漂白羊毛的S值變大，這是由于3種類型的羊毛保護劑都能保護羊毛中酰胺鍵，減少其斷裂后生成的氨基，一定程度上起到了防泛黃的作用，從而提高漂白羊毛的白度穩定性。

表8 羊毛保護劑對泛黃指數(YI)值的影響

4 結 論

①實驗通過對雙氧水+活化劑2103漂白工藝效果進行分析，優化出的最優工藝為雙氧水體積濃度15 mL/L，活化劑2103體積濃度2 mL/L，溫度70 ℃，時間40 min，pH值6，浴比1∶40，所得漂白羊毛白度為61.084%，與傳統漂白工藝羊毛白度60%～61%接近；強降率為7.69%，低于傳統漂白工藝10%～11%。

②從漂白穩定性研究來看，白度的穩定性也十分理想，說明這種無磷的酸性漂白方法是可行的。漂白過程中加入羊毛保護劑，對白度和斷裂強度都有所提高，漂白羊毛的泛黃指數降低，即漂白羊毛的穩定性提高。