棉用增白劑CNT-2的應用性能

李代梅，洪言情，賈言星

（傳化智聯股份有限公司，浙江杭州 311215）

目前，市場上很多全棉梭織家紡類印染廠在前處理時主要采用冷堆+汽蒸工藝。一些訂單要求高的面料對前處理的白度要求也很高，需要對織物進行熒光增白處理。為了縮短工藝流程、節約水電氣，工廠將冷堆后的汽蒸工藝調整為氧漂增白同浴汽蒸工藝，這就要求棉增白劑具有良好的水溶性以及耐堿氧性。目前，全棉織物前處理增白同浴使用的增白劑以VBL 為主，可與陰離子表面活性劑或染料、非離子表面活性劑、雙氧水同浴使用［1］。VBL 雖然有較好的水溶性、耐堿性以及耐洗性，但泛黃點較低，增白效果往往達不到客戶需求。

棉增白劑CPD 結構屬于二苯乙烯雙三嗪類，由于分子結構中有嗎啉基團具有良好的增白效果。相對于其他種類的增白劑，CPD 和纖維的親和力更高，有極佳的耐洗性能，另外，CPD 增白的產品不泛黃，耐高溫定形，并且可與H2O2等漂白劑同浴整理［2］，但由于水溶性不好［3］，主要應用于增白浸漬工藝。在連續工藝中，增白劑濃度明顯高于浸漬工藝，因此CPD很容易析出而造成增白不勻、增白斑等疵病。

為了滿足客戶對織物品質以及加工工藝的需求，傳化智聯股份有限公司改進了CPD 的水溶性。經過一系列實驗研發出增白效果好并能與氧漂汽蒸同浴的棉用增白劑CNT-2。

1 實驗

1.1 材料和設備

織物：純棉府綢布（半漂布）40s×40s/133×72，棉斜紋布（前處理后）20s×16s/128×90。

試劑：多功能精練粉TF-120EA、TF-120EB、TF-120EC 和棉增白劑CNT-2、CPD（傳化智聯股份有限公司），雙氧水（27.5%，工業級），棉增白劑A（市售，以下簡稱增白劑A，結構與CPD 一致），氯化鈣、氯化鋁、氯化鐵（分析純）。

設備：UV-2450 型紫外可見分光光度儀（日本島津儀器有限公司），Rapid 型臥式軋車（廈門瑞比精密機械有限公司），HH-250L 型汽蒸箱（常州易晨儀器制造有限公司），PT 1A 型針板拉幅機（日本辻井染機工業株式會社），DL-6000 PLUS 型紅外染樣機（蘇州絲達樂印染機械有限公司），X-RITE CI7600型愛色麗測色儀、Judge Ⅱ型標準燈箱（愛色麗儀器有限公司）。

1.2 整理工藝

1.2.1 工藝流程

浸漬工藝：前處理→熱水洗→冷水洗→增白→冷水洗→脫水→定形烘干（150 ℃，1 min）→回潮→測白度。

氧漂汽蒸同浴工藝：冷堆→熱水洗→冷水洗→汽蒸（98 ℃，60 min）→95 ℃熱水洗2 道→冷水洗→脫水→定形烘干（150 ℃，1 min）→回潮→測白度。

1.2.2 增白工藝

增白劑X，浴比1∶20，保溫溫度Y，保溫時間Z。

1.2.3 氧漂汽蒸同浴工藝

TF-120EB 30 g/L，雙氧水（27.5%）30 g/L，增白劑X，帶液率80%，汽蒸溫度98 ℃，汽蒸時間60 min。

1.3 測試

1.3.1 水溶性

在去離子水中加入過量增白劑，分別在40、60 和100 ℃下溶解30 min，采用0.45 μm 濾膜快速過濾，測試濾液在350 nm 波長下的吸光度，并通過標準曲線計算增白劑的質量濃度。

1.3.2 耐硬水性

用CaCl2固體和去離子水配制100、250 mg/kg 的硬水，取適量增白劑溶于硬水中（其中增白劑質量濃度分別為CNT-2 2 g/L、CPD 1.33 g/L、增白劑A 2 g/L），靜置一段時間后觀察溶液是否有沉淀析出。

不同增白劑按照相同熒光強度進行對比。熒光強度用E1cm10g/L表示，為換算成質量濃度10 g/L，1 cm 比色皿測得的吸光度值。CNT-2 熒光強度為250，CPD 熒光強度為370，增白劑A 熒光強度為250。將3只增白劑按相同熒光強度換算成不同的質量濃度。

1.3.3 增白劑與堿的復配穩定性

分別用去離子水配制3、5 g/L 的NaOH 溶液以及30 g/L 的多功能精練粉溶液，并加入一定量增白劑水溶液（2 g/L），靜置觀察增白劑與堿的復配穩定性。

1.3.4 色牢度

耐光色牢度：按ISO 105 B02—2014 方法測試及評級。耐洗色牢度：按ISO 105 C10—2006 方法測試及評級。耐氯化水色牢度：按ISO 105 E03—2010 方法測試及評級。

2 結果與討論

2.1 CNT-2 的物化性質

2.1.1 水溶性

由表1 可以看出，改進的新產品CNT-2 的水溶性明顯好于CPD 和增白劑A。其中，在100 ℃下，CNT-2的最大質量濃度高達14.0 g/L。

表1 不同增白劑在不同溫度下的水溶性

2.1.2 耐硬水性

不同增白劑在不同水質情況下的析出時間見表2。

表2 不同增白劑在不同水質情況下的析出時間

由表2 可以看出，改進的新產品CNT-2 的耐硬水性好于增白劑A 和CPD，但3 者的耐硬水性都不是很好。耐硬水性與增白劑的結構有關，由于這3 只增白劑均為二苯乙烯雙三嗪類，結構中只含有兩個磺酸基，對鈣鎂離子幾乎沒有螯合緩沖作用；而硬水中的鈣離子越多越容易析出沉淀，故在使用過程中不建議使用硬度過高的水。從結果可見，這3 種增白劑在水中放置6 h 后均會析出沉淀，因此，在使用此類增白劑時最好現配現用并不斷攪拌，以免在生產過程中產生增白斑。

2.1.3 與堿的復配穩定性

由表3、4 可以看出，CNT-2、CPD 以及增白劑A與氫氧化鈉的復配性均較差，因為氫氧化鈉屬于強電解質，解離作用強，而CNT-2、CPD 以及增白劑A 均為弱電解質，當CNT-2、CPD 以及增白劑A 與氫氧化鈉復配時，氫氧化鈉的強解離作用會抑制增白劑的解離，使增白劑在復配溶液中更容易聚集甚至析出。而CNT-2、CPD 以及增白劑A 與TF-120EB 的復配性略好，主要是因為TF-120EB 中的表面活性劑成分較多，提高了增白劑的溶解性能。因此，在長車堿氧增白一浴工藝中應選擇TF-120EB 與增白劑CNT-2 復配使用，且在混合槽中不停攪拌，以免出現增白劑沉淀導致白度不勻以及增白斑。

表3 不同增白劑在不同質量濃度氫氧化鈉溶液中的析出時間

表4 不同增白劑與多功能精練粉的復配穩定性

2.2 CNT-2 在浸漬工藝中的應用

2.2.1 CNT-2 用量

CNT-2用量對棉斜紋布增白效果的影響見圖1。

圖1 CNT-2用量對棉斜紋布增白效果的影響

CNT-2用量分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%（omf），保溫溫度為80 ℃，保溫時間為15 min。從圖1 可以看出，在浸漬工藝中，CNT-2 的飽和用量為0.4%（omf）；用量在0.1%～0.4%時，白度隨著CNT-2 用量的增加而增大；用量在0.4%～1.0%時，白度有所下降，且布面色光略微偏黃綠光。因此，在浸漬工藝應用過程中，為了避免增白劑的浪費以及布面偏黃綠光，CNT-2 用量最好為0～0.4%（omf）。

2.2.2 保溫時間

CNT-2 用量為0.4%（omf），保溫溫度為80 ℃，保溫時間分別為5、10、15、20、30、40 min。由圖2 可以看出，在保溫時間為5～15 min 時，增白劑不斷吸附到纖維上，白度隨著保溫時間的延長而增大；在保溫時間為15～40 min 時，纖維上吸附的增白劑質量濃度與溶液中的增白劑質量濃度逐步達到平衡；隨著保溫時間的進一步延長，織物的白度下降，但下降不多。這主要是因為CNT-2 對棉纖維的親和力較強，在吸附初期，短時間內就能使吸附到纖維上的增白劑質量濃度達到最大值，而后慢慢從纖維上解離下來，與溶液中的增白劑質量濃度達到平衡。因此，CNT-2 應用在單獨的增白浸漬工藝中，保溫時間為10～15 min時，既可以獲得較高的白度，也可以縮短工藝時間。但在常規浸漬工藝中，一般采用堿氧增白同浴工藝，該工藝將前處理和增白同時進行，可以縮短時間、節約水電氣。在前處理工藝中，時間和溫度對雙氧水的分解是相互關聯的［4］，為了保證雙氧水充分分解，提高漂白效果，在堿氧增白同浴工藝中一般會將保溫時間延長至40～60 min。

圖2 保溫時間對CNT-2在棉斜紋布上增白效果的影響

2.2.3 保溫溫度

CNT-2 用量為0.4%（omf），保溫時間為15 min，保溫溫度為50、60、70、80、90、95 ℃。由圖3 可以看出，保溫溫度在60～100 ℃時，CNT-2 在棉斜紋布上的增白效果差異不大，80 ℃時白度最高。因此在工廠應用中，為了節約成本，一般品質可選用60 ℃，如果是高品質產品則選擇80 ℃，以達到最好的增白效果。如果CNT-2 應用在堿氧增白同浴工藝中，由于存在穩定劑，溫度升高會加速雙氧水的有效分解，提高對色素的氧化反應速度，縮短漂白處理時間［4］。為了使坯布獲得更好的白度，將保溫溫度升高至95～100 ℃，因為在此溫度范圍內，CNT-2 的白度下降不到1，而且能夠使雙氧水的漂白作用得到快速有效的發揮。

圖3 保溫溫度對CNT-2在棉斜紋布上增白效果的影響

2.2.4 金屬離子

按增白工藝對棉斜紋布進行增白處理，其中CNT-2 用量為0.4%（omf），保溫溫度為80 ℃，保溫時間為15 min，工作液中提供金屬離子的藥劑分別為MgCl2、AlCl3、CaCl2、FeCl3，質量濃度均為2 g/L。從表5可以看出，Mg2+和Ca2+對CNT-2 的增白效果影響不大，Al3+對CNT-2 的增白效果影響較大，造成白度嚴重下降，下降幅度達到4.3%，Fe3+直接使布面發黃。因此，工廠使用回用水進行增白加工時，若要獲得理想白度，一定要排除其中的鋁離子和鐵離子。

表5 金屬離子對CNT-2增白效果的影響

2.3 CNT-2 在氧漂增白同浴汽蒸工藝中的應用

CNT-2、增白劑A 和CPD 氧漂增白同浴汽蒸處理后的白度見圖4。

圖4 CNT-2、增白劑A 和CPD 氧漂增白同浴汽蒸處理后的白度

將不同的增白劑按照相同的熒光強度進行對比，CNT-2 用量為1.6 g/L，增白劑A 用量為1.6 g/L，CPD 用量為1.0 g/L。從圖4 可以看出，在氧漂增白同浴汽蒸工藝中，CNT-2 處理后的織物白度明顯好于增白劑A 和CPD 處理。在暗室的標準燈箱UV 燈下對比增白處理后的織物布面效果，使用CNT-2 處理的布面亮度及均勻性相對更好。由于CNT-2 良好的水溶性以及復配性，使其在氧漂增白同浴汽蒸工藝中能夠保持分子間不易團聚，發揮更好的增白效果，CNT-2的增白效果比增白劑A 和CPD 更好。

2.4 色牢度

CNT-2 0.4%（omf）或增白劑A 0.4%（omf）或CPD 0.27%（omf），保溫溫度和時間分別為80 ℃、15 min。從表6可以看出，改進的新產品CNT-2的色牢度滿足市場需求，與CPD 以及增白劑A 的各項色牢度一樣。這是由于改進的CNT-2 使用了表面活性劑的復配增效作用，使其水溶性和增白效果都有所提升，且沒有改變其分子結構。

表6 CNT-2、增白劑A 與CPD 的色牢度

3 結論

（1）CNT-2 的水溶性、耐硬水性以及耐堿性均好于CPD 以及增白劑A，且CNT-2 與多功能精練粉TF-120EB 的復配性最好。因此，在長車氧漂增白同浴汽蒸工藝中可使用TF-120EB 與其配套使用。在使用回用水加工時，應避免鋁離子和鐵離子的存在。

（2）CNT-2 應用于單獨增白浸漬工藝中，用量不應超過0.4%（omf），保溫溫度為60～80 ℃，保溫時間為15 min。

（3）CNT-2 比增白劑A 以及CPD 更適合氧漂汽蒸同浴工藝。若加工全棉梭織家紡類品種，既想獲得理想的高白度，又想縮短工藝流程，可選用棉增白劑CNT-2與多功能精練粉TF-120EB 配套使用。