ISO 105-N01：1993紡織品耐次氯酸鹽漂白色牢度測(cè)試方法分析

楊曉梅，潘璐璐，謝曉磊，王 伶，何 潔 ，董鎖拽(.達(dá)利

(中國(guó))有限公司，杭州311231; 2.浙江出入境檢驗(yàn)檢疫局絲類(lèi)檢測(cè)中心，杭州310012;3.蕭山出入境檢驗(yàn)檢疫局，杭州311208)

研究與技術(shù)

ISO 105-N01：1993紡織品耐次氯酸鹽漂白色牢度測(cè)試方法分析

楊曉梅1，潘璐璐2，謝曉磊3，王 伶2，何 潔2，董鎖拽2(1.達(dá)利

(中國(guó))有限公司，杭州311231; 2.浙江出入境檢驗(yàn)檢疫局絲類(lèi)檢測(cè)中心，杭州310012;3.蕭山出入境檢驗(yàn)檢疫局，杭州311208)

紡織品耐次氯酸鹽漂白色牢度是服裝洗護(hù)的重要指標(biāo)，現(xiàn)行的ISO 105-N01：1993測(cè)試方法能夠在一定程度上評(píng)價(jià)紡織品耐氯漂的性能。文章對(duì)實(shí)際操作過(guò)程中存在的問(wèn)題及影響因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，漂白過(guò)程具有時(shí)溫等效性；測(cè)試設(shè)備密封性對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大的影響。文章還提出了不完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求的常規(guī)次氯酸鈉溶液的配制方法。

紡織品； 有效氯； 漂白； 色牢度； 測(cè)試方法； 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

近年來(lái)，越來(lái)越多的國(guó)家制定了服裝及家居裝飾用品的洗滌護(hù)理法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)FTC制定了紡織服裝護(hù)理標(biāo)簽的法規(guī)16 CFR PART 423—CARE LABELING OF TEXTILE WEARING APPAREL AND CERTAIN PIECE GOODS，中國(guó)制定的標(biāo)簽標(biāo)識(shí) GB/T 8685—2008《紡織品 維護(hù)標(biāo)簽規(guī)范 符號(hào)法》和國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 5296.4—1998《消費(fèi)品使用 說(shuō)明 紡織品和服裝使用說(shuō)明》。其中漂白就是洗水標(biāo)簽中的一個(gè)重要指標(biāo)。

為了清洗和消毒服裝，人們常常使用帶有漂白作用的洗衣粉或消毒劑。漂白劑具有破壞和抑制發(fā)色因子，使服裝“褪色”，通過(guò)氧化還原反應(yīng)達(dá)到漂白物品的功用。常用的化學(xué)漂白劑通常分為兩類(lèi)：氯漂白劑及氧漂白劑。目前，氧漂漂白劑的品種主要有過(guò)氧化氫及過(guò)硼酸鈉等過(guò)氧化物。次氯酸鈉作為一種最常用的氯漂白劑，通常出現(xiàn)在帶漂白效果的洗衣粉或消毒劑內(nèi)。人們的衣物、被服常以棉麻為材料，可使用含氯漂白劑。如果用含有氯漂成分的洗衣粉漂洗不可氯漂的衣物，就可能出現(xiàn)“洗花”的現(xiàn)象。現(xiàn)行的紡織品耐次氯酸鈉鹽漂白色牢度測(cè)定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是ISO 105-N01 Colour fastness to bleaching:hypochlorite:1993，該標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)等效采用(國(guó)標(biāo)標(biāo)號(hào)是GB/T7069—1997《紡織品 色牢度試驗(yàn)?zāi)痛温人猁}漂白牢度》)。本文對(duì)方法中的內(nèi)容及影響因素進(jìn)行了探討。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 樣 品

實(shí)驗(yàn)選用的樣品是日常檢測(cè)過(guò)程中氯漂結(jié)果小于等于3～4級(jí)的面料，分別是：1)紅色針織物，100%羊毛，酸性3G紅染料；2)黑色機(jī)織物，100%棉，直接耐曬黑G染料；3)紫色燈芯絨面料，100%棉，C.I.可溶性硫化紫染料；4)彩色尼龍面料，100%尼龍，活性X-3R紅，活性X-RG黃及活性FN-G藍(lán)染料。選用的4種面料分別剪成40 mm×100 mm的試樣。

1.2 試 劑

次氯酸鈉溶液，有效氯含量大于14%，游離堿7%～8%(分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司)，2.5 mL/L過(guò)氧化氫溶液(上海凌峰化學(xué)試劑有限公司)；符合GB/T 3921.1標(biāo)準(zhǔn)的皂片(上海紡織工業(yè)技術(shù)監(jiān)督所)；符合ISO105-A01標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室自制3級(jí)水，pH 5.0～7.5，電導(dǎo)率為0.5 ms/m(25 ℃)。

1.3 儀 器

DATA 600測(cè)色儀(美國(guó)Datacolor公司)，D65測(cè)色光源(美國(guó)GretaMacbeth)，Verivide標(biāo)準(zhǔn)燈箱(英國(guó)Verivide公司)，Binder incubator恒溫箱(德國(guó)Binder GmbH)，ISO 105 A02變色灰卡(SDL Atlas有限公司)。

1.4 工作液配制

次氯酸鈉工作液配制：將次氯酸鈉溶液，配置成2 g/L有效氯的溶液，再用10 g/L的Na2CO3溶液調(diào)節(jié)pH值至(11.0±0.2)。

1.4.1 2g/L有效氯含量次氯酸鈉溶液配制

有效氯是指氯化物中以正價(jià)存在的氯，有效氯的含量是根據(jù)氧化還原反應(yīng)式來(lái)計(jì)算。習(xí)慣上將Cl2的有效氯定義為100%。

NaClO—Cl-1得到2e

(1)

Cl2—Cl-1得到2e

(2)

從式(1)和(2)可看出1 mol NaClO 與1 mol Cl2具有相同的氧化能力。由于次氯酸鈉溶液不穩(wěn)定，2 g/L有效氯的次氯酸鈉溶液，需要硫代硫酸鈉進(jìn)行標(biāo)定，現(xiàn)配現(xiàn)用。反應(yīng)原理如下：

NaClO+HCL+KI→NaCl+I2+H2O+KCl

(3)

I2+2Na2S2O3→2NaI+Na2S4O6

(4)

設(shè)所需0.1 mol/L硫代硫酸鈉溶液體積為VmL，用來(lái)標(biāo)定的次氯酸鈉體積vmL(標(biāo)準(zhǔn)中v=25 mL)。由式(1)～(4)得出公式(5):

NaClO溶液中有效氯含量(g/L)=0.1×V×70.9/(2×v)=0.1418V

(5)

配制有效氯含量為2 g/L的工作液所需標(biāo)定的次氯酸鈉溶液體積為2/(0.1418V)L即為14 104/VmL，然后定容到1 000 mL即可。

1.4.2 次氯酸鈉工作液pH值調(diào)整

由于次氯酸鈉溶液是極不穩(wěn)定的溶液，常溫下都會(huì)分解，儲(chǔ)存不能超過(guò)3 d。標(biāo)準(zhǔn)要求的每升含有效氯140 ～160 g的次氯酸鈉定制溶液，濃度高開(kāi)蓋使用后，有效氯含量會(huì)迅速降低，這給使用帶來(lái)極大的不便。目前提高總堿度是增強(qiáng)次氯酸鈉溶液穩(wěn)定性的主要手段，通常當(dāng)pH值大于12時(shí)，次氯酸鈉溶液較穩(wěn)定，因此，常見(jiàn)市售的次氯酸鈉溶液pH值大部分都較高。

市購(gòu)規(guī)格的次氯酸鈉溶液按1.4.1配制成有效氯含量2 g/L的溶液后，測(cè)定其pH值為12～13。無(wú)法按標(biāo)準(zhǔn)中要求的使用碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值達(dá)到11.0，只能用乙酸調(diào)節(jié)溶液。此反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式如下：

NaClO+CH3COOH→HClO+CH3COONa

(6)

2HClO→2HCl+O2↑

(7)

HClO+HCl→Cl2↑+H2O

(8)

上述反應(yīng)式可見(jiàn)，使用乙酸調(diào)節(jié)pH值，會(huì)有氯氣放出，因此，該法對(duì)試樣的色牢度會(huì)有嚴(yán)重影響。基于上述分析，針對(duì)高堿度的市購(gòu)次氯酸鈉溶液，制備甲乙兩種次氯酸鈉工作液進(jìn)行比較。

甲液：未調(diào)節(jié)pH值，直接使用配好的有效氯含量2 g/L的次氯酸鈉溶液使用。

乙液：將有效氯含量2 g/L的溶液用乙酸調(diào)節(jié)pH值后使用。

1.5 氯漂方法

實(shí)驗(yàn)用樣品未經(jīng)過(guò)拒水整理，無(wú)需用皂液去除表面的拒水整理劑。直接將潤(rùn)濕后的試樣置于大小合適的長(zhǎng)方形的培養(yǎng)皿中，用玻璃片加蓋密閉，保證試樣能平展地浸泡在次氯酸鈉工作液中。溫度(20±2)℃，浴比50︰1。60 min后沖洗，沖洗后用H2O2還原10 min，再?zèng)_洗晾干。

1.6 次氯酸鹽漂白程度評(píng)價(jià)

方法一：使用ISO 105 A02變色灰卡，在標(biāo)準(zhǔn)燈箱中，依照灰卡的級(jí)差評(píng)定試樣的色牢度等級(jí)。漂白程度越嚴(yán)重，試樣的顏色變化越明顯，表明試樣耐次氯酸鹽漂白色牢度等級(jí)越低。

方法二：用測(cè)色儀進(jìn)行分析，即通過(guò)測(cè)量原樣與測(cè)試后樣品的三刺激值X、Y、Z，根據(jù)CIELAB公式，計(jì)算出兩者的色差值ΔE。該方法能更精確地表明試樣的漂白后顏色變化程度，色差ΔE值越大則表明漂白程度越高。在以下的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)際需要，分別采用了灰卡評(píng)定色牢度等級(jí)和測(cè)色儀測(cè)定色差的方法。

2 結(jié)果與分析

ISO 105-N01：1993紡織品耐次氯酸鹽漂白色牢度測(cè)試方法主要研究的內(nèi)容為測(cè)試時(shí)間、溫度、次氯酸鈉溶液濃度及pH值等因素對(duì)紡織品漂白程度的影響。為了提高測(cè)試結(jié)果的精密度，首先采用變色灰卡評(píng)級(jí)，根據(jù)需要再采用DATA 600測(cè)色儀測(cè)定樣品漂白變化程度。

2.1 溫度、時(shí)間因素對(duì)漂白程度的影響

次氯酸鈉在酸性條件下，幾乎全部轉(zhuǎn)化為次氯酸，次氯酸不穩(wěn)定，常溫下即發(fā)生分解，釋放有效氯，能與織物中的染料分子的共軛雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)，從而染料的發(fā)色體系遭到破壞而消失，織物因此被漂白了。當(dāng)試樣浸泡在次氯酸鈉工作液中時(shí)，pH值5～6則為試樣提供了酸性條件，生成次氯酸，從而使紡織品試樣受到漂白作用。

根據(jù)阿雷尼烏斯方程，溫度上升10 K(熱力學(xué)溫度的單位)，化學(xué)反應(yīng)速率增加1倍。因此通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)，即在次氯酸鈉工作液、浴比相同的條件下，改變溫度、時(shí)間對(duì)4種不同面料進(jìn)行測(cè)試，評(píng)價(jià)其褪色程度。結(jié)果顯示符合阿雷尼烏斯方程。以樣品2為例，其溫度、時(shí)間與色差的關(guān)系如圖1所示。

圖1 溫度、時(shí)間與漂白程度的關(guān)系Fig.1 Relationship among temperature, time and the degree of bleaching

從圖1可以看到，20 ℃保溫1.25 h與30 ℃保溫0.75 h及40 ℃保溫0.5 h，漂白程度接近。達(dá)到同樣的變色程度，溫度越高所需時(shí)間越短。當(dāng)時(shí)間超過(guò)1 h后，漂白效果變化程度趨緩。標(biāo)準(zhǔn)中要求溫度控制在(20±2)℃，實(shí)際上，南方大部分時(shí)間環(huán)境溫度都會(huì)超過(guò)20 ℃。紡織實(shí)驗(yàn)室常用的恒溫箱不含制冷系統(tǒng)的，因此，可采用提高溫度縮短時(shí)間的方法解決此矛盾。

2.2 次氯酸鈉工作液對(duì)織物漂白程度的影響

2.2.1 次氯酸鈉工作液濃度

研究4種不同的織物樣品在pH 11.0左右，溫度為20 ℃時(shí)，次氯酸鈉工作液濃度的變化對(duì)織物漂白程度的影響(圖2)。

圖2 次氯酸鈉濃度與漂白程度關(guān)系Fig.2 Relationship between concentration of sodium hypochlorite solution and the degree of bleaching

由圖2可見(jiàn)，一定范圍內(nèi)，隨著次氯酸鈉溶液的濃度增加，褪色明顯，當(dāng)濃度達(dá)到一定程度時(shí)，褪色程度雖然增大但趨勢(shì)減緩。顯然，次氯酸鈉溶液濃度對(duì)漂白效果影響十分明顯，因此，按標(biāo)準(zhǔn)配制規(guī)定濃度的次氯酸鈉工作液顯得尤為重要。

2.2.2 次氯酸鈉工作液的pH值

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：甲液的結(jié)果明顯優(yōu)于乙液，與標(biāo)準(zhǔn)配制液的結(jié)果一致(表1)。用乙酸調(diào)節(jié)pH值，釋放氯氣嚴(yán)重破環(huán)染料的發(fā)色基團(tuán)，導(dǎo)致褪色。標(biāo)準(zhǔn)是使用低堿度的次氯酸鈉溶液，用無(wú)水碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值，就不存在此問(wèn)題。甲液能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)方法的精度要求，切實(shí)可行。

針對(duì)市售的高堿度的次氯酸鈉原液，建議工作液配制程序如下：取有效氯含量8%～9%，堿度7%～8%的次氯酸鈉溶液32 mL稀釋到1 L。再取稀釋液25 mL，加入20 mL 10%碘化鉀溶液和20 mL 10%鹽酸，用0.1 mol/L的硫代硫酸鈉滴定，所用體積為Vml，用淀粉做指示劑。取14 100/VmL的次氯酸鈉溶液稀釋到1 L，不需調(diào)節(jié)pH值，直接作為工作液使用。

表1 甲乙液測(cè)定色牢度的結(jié)果

2.3 浴比、密封對(duì)色差的影響

標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)浴比、密封性做了明確規(guī)定。如表2所示，浴比是確定參加反應(yīng)的量，隨著浴比的增加，色差值逐漸增大。培養(yǎng)皿的密封對(duì)結(jié)果影響顯著，因?yàn)榇朔磻?yīng)過(guò)程中會(huì)有氯氣放出，密封與否直接影響起漂白作用的物質(zhì)的量，對(duì)比實(shí)驗(yàn)中可見(jiàn)。且不密封時(shí)，樣品會(huì)出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象。

表2 不同浴比、密封的色差結(jié)果

2.4 脫氯反應(yīng)

上述實(shí)驗(yàn)1.5操作程序中要求將漂白后的樣品用過(guò)氧化氫溶液還原10 min，即通過(guò)過(guò)氧化氫與含氯單質(zhì)反應(yīng)，達(dá)到去除氯的效果，又稱(chēng)脫氯反應(yīng)。現(xiàn)將該實(shí)驗(yàn)的4種樣品直接用清水漂洗晾干的結(jié)果，與用過(guò)氧化氫溶液還原的結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)色牢度等級(jí)一致。說(shuō)明是否采用過(guò)氧化氫溶液脫氯對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響甚微，主要原因是實(shí)驗(yàn)后樣品本身含氯量較低，氯氣溶于水，清水漂洗已能去除。

3 結(jié) 論

1)采用ISO 105-N01：1993紡織品耐次氯酸鹽漂白色牢度測(cè)試方法進(jìn)行檢測(cè)，溫度、時(shí)間、次氯酸鈉工作液的配制、浴比及培養(yǎng)皿密封性均會(huì)影響測(cè)試準(zhǔn)確度，其中密封性對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大的影響。

2)次氯酸鈉漂白過(guò)程時(shí)存在溫效應(yīng)性。針對(duì)南方平均氣溫偏高的情況，可優(yōu)選實(shí)驗(yàn)條件：溫度30 ℃保溫0.75 h，或40 ℃保溫0.5 h。

3)對(duì)于市售高堿度的次氯酸鈉溶液，可直接配制有效氯含量2 g/L次氯酸鈉溶液，無(wú)需調(diào)節(jié)pH值，能滿足實(shí)驗(yàn)精度要求。

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Analysis of ISO 105-N01: 1993 Textiles Tests for Color Fastness to Hypochlorite Bleaching

YANG Xiaomei1, PAN Lulu2, XIE Xiaolei3, WANG Ling2, HE Jie2, DONG Suozhuai2

(1. High Fashion (China) Co.,Ltd., Hangzhou 311231, China; 2.Silk Inspection Center of Zhejiang Entry-Exit Inspection & Quarantine Bureau, Hangzhou 310012, China;3. Xiaoshan Entry-Exit Inspection & Quarantine Bureau, Hangzhou 311208, China)

Hypochlorite bleaching color fastness of textile products is an important property index of clothing washing and protection. Current ISO 105-N01: 1993 testing method can somewhat evaluate the properties of chlorine bleaching of textile products. The problems in actual operation process and influence factor of the method were analyzed. The results show that: bleaching process has time-temperature equivalence; sealing degree of testing equipment has obvious impacts on the result. The paper also proposes a method to prepare conventional sodium hypochlorite solution which fails to completely meet the requirement of the standard.

textile product; active chlorine; bleaching; color fastness; testing method; International standard

doi.org/10.3969/j.issn.1001-7003.2015.06.003

2014-07-04;

2015-03-12

TS107.4

A

1001-7003(2015)06-0014-04 引用頁(yè)碼: 061103