棉織物冷軋堆前處理氧漂活化劑的制備及其應(yīng)用

韓 麗，張占柱

(河北科技大學(xué)，河北 石家莊 050000)

棉織物冷軋堆前處理氧漂活化劑的制備及其應(yīng)用

韓 麗，張占柱

(河北科技大學(xué)，河北 石家莊 050000)

針對傳統(tǒng)棉織物冷軋堆前處理過程中存在堿和雙氧水用量大，生產(chǎn)周期長，效率低的問題，以自制過渡金屬鹽混合物、羧甲基纖維素鈉(CMC)、焦磷酸鈉為原料制備了一種新型氧漂活化劑，并通過單因子及正交試驗(yàn)確定了其在純棉織物冷軋堆新工藝中最佳應(yīng)用條件:H2O2質(zhì)量濃度30g/L，NaOH質(zhì)量濃度30g/L，活化劑質(zhì)量濃度6 g/L，滲透劑質(zhì)量濃度3 g/L，堆置時間7 h，軋液率100%，溫度為室溫。該工藝條件下，織物白度為84.2%，強(qiáng)力為682.7 N，30 min毛效為8cm。結(jié)果表明，新工藝不僅可使織物獲得較好的處理效果，還能在一定程度上減少堿和雙氧水用量，縮短堆置時間，提高效率，降低生產(chǎn)成本。

活化劑;棉織物;冷軋堆;前處理

前處理是棉織物染整加工的基礎(chǔ)工序，因棉織物含雜多，其處理效果的好壞會直接影響后續(xù)加工［1］。傳統(tǒng)棉織物前處理分退、煮、漂3步進(jìn)行，工序長，能耗高［2－4］。隨著人們對生態(tài)環(huán)境的重視，冷軋堆工藝因其節(jié)能降耗優(yōu)勢得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用［5－6］。然而，由于反應(yīng)溫度低，即使高堿、高氧濃度、堆置時間很長，產(chǎn)品也不能獲得較好的處理效果，而且堿和雙氧水應(yīng)用效率低，浪費(fèi)嚴(yán)重［7－8］。活化劑能在較低溫度下促進(jìn)雙氧水分解，因而受到人們的普遍關(guān)注。現(xiàn)在研究較多的活化劑主要有酰胺基類化合物、烷酰氧基類化合物、氧氮雜萘類化合物、N-酰基己內(nèi)酰胺化合物、甜菜堿衍生物兩性型化合物等［9］，但相對較高的成本和供應(yīng)問題限制了其在生產(chǎn)實(shí)際中的推廣［10］。

針對以上問題，本文旨在用一種過渡金屬鹽和羧甲基纖維素鈉(CMC)在調(diào)節(jié)劑作用下螯合，制備一種新型的雙氧水活化劑，并將其用于純棉織物冷軋堆前處理。通過探索各工藝因素對棉織物漂白效果的影響及正交試驗(yàn)，最終得出一套節(jié)能降耗的純棉織低溫練漂優(yōu)化工藝。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

純棉織物;過渡金屬鹽混合物(自制)、焦磷酸鈉(AR)、羧甲基纖維素鈉(AR)、氫氧化鈉(AR)、27.5%雙氧水(CP)、滲透劑(工業(yè)品)、穩(wěn)定劑(工業(yè)品)、精練劑(工業(yè)品)。

YG004N電子單纖強(qiáng)力儀(南通三思)、WSB-Ⅱ白度儀(溫州儀器儀表有限公司)、紡織品毛細(xì)效應(yīng)測試儀。

1.2 活化劑的制備

取一定量CMC加入熱水中攪拌，制備既定濃度的CMC透明溶液，備用。將事先制備好的過渡金屬鹽混合物加入三口瓶中，加熱攪拌至全部溶解，然后邊攪拌邊加入焦磷酸鈉溶液，10 min后升溫，繼續(xù)攪拌30 min，然后在30 min內(nèi)加入預(yù)先制備的CMC溶液，攪拌2 h后測定溶液pH值，并調(diào)節(jié)至中性，繼續(xù)攪拌至溶液澄清即得氧漂活化劑。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 傳統(tǒng)冷軋堆前處理工藝

配制漂液→浸軋堿氧液(常溫二浸二軋)→堆置(常溫20 h)→熱水洗→軋熱堿→熱水洗→冷水洗→烘干落布。

處方:雙氧水40g/L，燒堿40g/L，精練劑6 g/L，穩(wěn)定劑12 g/L，堆置時間20 h，堆置溫度為室溫。

1.3.2 新冷軋堆前處理工藝

流程:配制漂液→浸軋漂液(二浸二軋，軋液率70% ～80%)→堆置→水洗→自然晾干。

處方:H2O2、NaOH和活化劑質(zhì)量濃度和堆置時間均為變量，滲透劑3 g/L，堆置溫度室溫。

1.4 指標(biāo)測試

白度:根據(jù)GB/T 8424.2—2001《紡織品色牢度試驗(yàn)相對白度的儀器評定方法》，用全自動白度計測定。

強(qiáng)力:根據(jù) GB/T 3923.1—1997《紡織品織 物拉伸性能第1部分:斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定條樣法》，用電子織物強(qiáng)力儀測試。

毛效:根據(jù) FZ/T 01071—1999《紡織品毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》測定。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 活化劑用量對前處理效果的影響

表1示出活化劑質(zhì)量濃度對前處理效果的影響。可看出，隨著活化劑質(zhì)量濃度的增加，白度先迅速增加，后變化緩慢，最后幾乎不變，強(qiáng)力呈下降趨勢，毛效則先增加后減小。這說明活化劑的加入可促進(jìn)有效漂白成分HOO－的生成，實(shí)現(xiàn)促漂，提高織物白度，但強(qiáng)力受損傷程度愈嚴(yán)重。綜合白度、強(qiáng)力和毛效以及生產(chǎn)成本，活化劑質(zhì)量濃度取6 g/L。

表1 活化劑質(zhì)量濃度對前處理效果的影響Tab.1 Effect of mass concentration of activator on pre-treatment

2.1.2 H2O2質(zhì)量濃度對前處理效果的影響

表2示出H2O2質(zhì)量濃度對前處理效果的影響。由表可知，隨著H2O2質(zhì)量濃度的增加，白度先增加后趨于不變，強(qiáng)力呈下降趨勢，毛效增加。這可能是因?yàn)殡p氧水的不斷加入促進(jìn)了越來越多有效漂白成分的生成，因而白度增加，但當(dāng)H2O2質(zhì)量濃度達(dá)到30g/L后，已生成足夠多的 HOO－，繼續(xù)提高雙氧水用量只會造成織物更嚴(yán)重的損傷和資源的浪費(fèi)。綜合考慮織物白度、強(qiáng)力、毛效以及生產(chǎn)成本等指標(biāo)，H2O2質(zhì)量濃度取30g/L。

表2 H2O2質(zhì)量濃度對前處理效果的影響Tab.2 Effect of mass concentration of H2O2 on pre-treatment

2.1.3 NaOH質(zhì)量濃度對前處理效果的影響

表3示出不同NaOH質(zhì)量濃度對前處理效果的影響。由表可知，隨著NaOH質(zhì)量濃度的增加，白度增加，強(qiáng)力下降，毛效增加。這是因?yàn)槠簤A性的增強(qiáng)可促進(jìn)雙氧水的分解以及棉織物中多種雜質(zhì)的去除，因而織物白度和毛效增加，然而，隨著堿性的增強(qiáng)，棉纖維的氧化速率增加，棉織物的強(qiáng)力下降。綜合棉織物的白度、強(qiáng)力、毛效以及生產(chǎn)成本，NaOH質(zhì)量濃度取30g/L。

表3 NaOH質(zhì)量濃度對前處理效果的影響Tab.3 Effect of mass concentration of NaOH on pre-treatment

2.1.4 堆置時間對前處理效果的影響

表4示出堆置時間對前處理效果的影響，由表可知，隨著堆置時間的延長，織物白度增加，強(qiáng)力降低，毛效增加。這是因?yàn)殡S著堆置時間的延長，雙氧水的分解以及雜質(zhì)的去除反應(yīng)會更充分，因而棉織物的白度和毛效增加，強(qiáng)力降低。綜合白度、強(qiáng)力、毛效以及生產(chǎn)成本，堆置時間選為7 h。

表4 堆置時間對前處理效果的影響Tab.4 Effect of batching time on pre-treatment

經(jīng)單因素試驗(yàn)得純棉織物冷軋堆新工藝條件:H2O2質(zhì)量濃度30g/L，NaOH質(zhì)量濃度30g/L，活化劑質(zhì)量濃度6 g/L，滲透劑質(zhì)量濃度3 g/L，堆置時間 7 h，浴比 20∶1，溫度室溫。

2.2 正交試驗(yàn)

在以上單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計正交試驗(yàn)，結(jié)果如表5所示。

由表5可知:對于白度，各因素影響順序?yàn)镃＞D＞B＞A，最佳組合為A3B3C2D3;對于強(qiáng)力，各因素影響順序?yàn)锳＞D＞C＞B，最佳組合為A1B1C2D3;對于毛效，各因素影響順序?yàn)锽＞D＞A＞C，最佳組合為A3B1C2D1。綜合以上分析以及生產(chǎn)成本，最終確定最優(yōu)氧漂工藝條件:H2O2質(zhì)量濃度30g/L，NaOH質(zhì)量濃度30g/L，活化劑質(zhì)量濃度6 g/L，滲透劑質(zhì)量濃度3 g/L，堆置時間7 h，浴比20∶1，溫度為室溫。

表5 正交試驗(yàn)結(jié)果及分析Tab.5 Results and analysis of orthogonal experimental

2.3 不同試驗(yàn)工藝前處理效果的比較

表6示出不同工藝處理下純棉織物的各項指標(biāo)。由表可知，與傳統(tǒng)冷軋堆工藝處理效果相比，經(jīng)新工藝處理后棉織物的白度增加，強(qiáng)力降低，毛效增加。

表6 不同工藝前處理效果的比較Tab.6 Comparision of different pre-treatment process

3 結(jié)論

本文成功制備了一種成本低、效果良好的新型雙氧水活化劑，并用于純棉織物冷軋堆氧漂工藝中。工藝條件為:H2O2質(zhì)量濃度30g/L，NaOH質(zhì)量濃度30g/L，活化劑質(zhì)量濃度6 g/L，滲透劑質(zhì)量濃度3 g/L，堆置時間7 h，浴比20∶1，溫度為室溫。該工藝條件下，織物白度為84.2%，強(qiáng)力為682.7 N，30 min毛效為8cm。

加入新型氧漂活化劑的冷軋堆工藝不僅可使棉織物在較低NaOH質(zhì)量濃度和較短堆置時間條件下獲得稍優(yōu)于一般冷軋堆前處理的效果，還能在一定程度上減少堿和雙氧水的質(zhì)量濃度，縮短堆置時間，提高效率，降低生產(chǎn)成本，即在節(jié)能降耗方面具有一定優(yōu)勢。

［1］ 徐谷倉.對近年來染整前處理工藝技術(shù)進(jìn)展的回顧和看法:上［J］.紡織科技進(jìn)展，2010(3):27－32.XU Gucang.Review and views on advancesin technology of short dyeing and finishing pretreatment process［J］.Progress in Textile Science＆ Technology，2010(3):27－32.

［2］ 錢咸芳.節(jié)能減排的低溫前處理新工藝與助劑［C］//康地恩杯第八屆全國染整前處理學(xué)術(shù)研討會論文集.北京:中國紡織工程學(xué)會，2009.QIAN Xianfang.Study on energy saving cryogenic treatment technology and aids［C］//Symposium of Kang En Cup the Eighth National Meeting on Pre-treatment of Dyeing and Finishing. Beijing: China Textile Engineering Society，2009.

［3］ 羅維新，李春光，武廣林，等.棉織物低溫前處理技術(shù)［J］.印染，2002(20):18－22.LUO Weixin，LI Chunguang，WU Guanglin，et al.Low temperature pretreatment of cotton fabric［J］.Dyeing＆Finishing，2002(20):18 －22.

［4］ 楊曉輝，鄒衡，戴瑾瑾.棉針織物的低溫前處理工藝［J］.印染，2007(5):1－4.YANG Xiaohui， ZOU Heng， DAI Jinjin. Low temperature pretreatment of cotton fabric［J］.Dyeing＆Finishing，2007(5):1 －4.

［5］ 左凱杰.冷軋堆前處理設(shè)備及工藝要點(diǎn)分析［J］.針織工業(yè)，2013(12):52－54.ZUO Kaijie.An analysison equipmentand key technological points of cold pad-batch pretreatment［J］.Knitting Industries，2013(12):52 －54.

［6］ 徐谷倉.染整短流程前處理工藝、助劑和設(shè)備的現(xiàn)狀與展望［J］.紡織導(dǎo)報，2001(5):116－121.XU Gucang.Status and prospects short dyeing short pretreatment processes，aids and equipment［J］.China Textile Leader，2001(5):116 －121.

［7］ 王振華，邵建中，徐春松，等.H2O2/NOBS活化體系在棉織物冷軋堆漂白中的應(yīng)用［J］.紡織學(xué)報，2008，29(7):64－68.WANG Zhenhua，SHAO Jianzhong，XU Chunsong，et al.Application of H2O2/NOBS activating system in cold pad-batch bleaching of cotton fabrics［J］.Journal of Textile Research，2008，29(7):64 －68.

［8］ 張婧，李宏偉.活化劑NOBS/TAGU在棉冷軋堆前處理中的應(yīng)用［J］.印染，2009(20):16－18.ZHANG Jing，LI Hongwei.Application of activators NOBS/TAGU to cold pad-batch pretreatment of cotton fabrics［J］.Dyeing ＆ Finishing，2009(20):16 －18.

［9］ 劉今強(qiáng)，張玲玲，王際平.H2O2活化劑體系低溫漂白技術(shù)［J］.浙江工程學(xué)院學(xué)報，2003，20:83－86.LIU Jinqiang，ZHANG Lingling，WANG Jiping.Lowtemperature bleaching with H2O2/activator system［J］.Journal of Zhejiang Institute of Science and Technology，2003，20:83 －86.

［10］ 楊棟梁，王煥祥.活化雙氧水漂白體系新技術(shù)的近況:三［J］.印染，2007(4):46－47.YANG Dongliang，WANG Huanxiang.Status of new technologies on hydrogen peroxide bleaching system activation:Ⅲ ［J］.Dyeing ＆ Finishing，2007(4):46－47.

Preparation and application of bleaching activator for cold pad pre-treatment of cotton fabric

HAN Li，ZHANG Zhanzhu
(Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang，Hebei050000，China)

Aiming at the problem on large amount of alkali and hydrogen peroxide，long production cycle and low efficiency in conventional cold pad pre-treatment of cotton fabric，a new type of oxygen bleaching activator was prepared from homemade transition metal salt mixture，CMC and pyrophosphate，and through single factor and orthogonal experiments，the best conditions for new cold pad pretreatment for cotton fabric were as follows:the mass concentration of H2O2was 30g/L，the mass concentration of NaOH was 30g/L，the mass concentration of activator was 6 g/L，the mass concentration of penetrant was 3 g/L，batching time was 7 h，mangle was 100%and temperature was room temperature.Under above conditions，the fabric whiteness was 84.2%，strength was 682.7 N and capillary effect was 8cm when immersion 30 min.The results showed that the new process not only can make the fabric to obtain better treatment effect but also can reduce the amount of alkali and hydrogen peroxide，shorten stacking time，improve efficiency and lower production costs

activator;cotton fabric;cold pad-batch;pretreatment

TS 192.2

A

10.13475/j.fzxb.20140703004

2014－07－13

2014－09－29

韓麗(1988—)，女，碩士生。主要從事紡織材料與印染助劑的研究。張占柱，通信作者，E-mail:zhangzhanzhu@hebust.edu.cn。