金屬配合物/H2O2體系棉針織物溫堆工藝研究

高俊 王雪燕

摘要：將自制的金屬配合物應用于棉針織物雙氧水軋堆工藝中，采用單因素實驗，探究了金屬配合物用量、雙氧水用量、軋余率、硅酸鈉用量以及堆置溫度和時間對織物白度、毛效及強力的影響，確定了棉織物軋堆的最佳工藝條件：金屬配合物6 g/L，30% H2O2 30 mL/L，硅酸鈉8 g/L，精練劑0.4 g/L，滲透劑JFC 3 g/L，軋余率100%，70 ℃下堆置60 min。并與TAED低溫軋堆工藝、傳統軋蒸工藝進行了比較，結果表明，經金屬配合物/H2O2體系軋堆工藝漂白棉織物的白度以及毛效值顯著提高，效果優于活化劑TAED/H2O2體系低溫軋堆漂白工藝；織物的毛效值與傳統軋蒸工藝相近，只是白度略低于傳統軋蒸工藝，織物損傷明顯低于傳統軋蒸工藝。

關鍵詞：金屬配合物；雙氧水；棉針織物；溫堆；漂白

中圖分類號：TS192.5文獻標志碼：A文章編號：1009-265X（2017）04-0048-05Study of Cooled Padbatch Technology of Cotton Knitted Fabric

with Metal Complexes/H2O2 System

GAO Jun， WANG Xueyan

（School of Textile and Materials， Xian Polytechnic University， Xian 710048， China）Abstract：By applying selfmade metal complex was applied in hydrogen peroxide pad batch process of cotton and using single factor experiment， the effect of use amount of metal complex， use amount of hydrogen peroxide， pickup， use amount of sodium silicate， and temperature and time of batching up on fabric whiteness， capillary effect and strength were analyzed， and the optimum process conditions for rolling and packing of cotton knitted fabric were determined on this basis： 6 g/L metal complexes， 30mL/L 30% H2O2， 8 g/L sodium silicate， 0.4 g/L scouring agent， JFC 3 g/L penetrant， pickup of 100% ， and packing at 70℃ for 60 min. Besides， comparison was made with TAED low temperature padbatch technology and traditional pad steaming process， and the results show that the whiteness and capillary effect of cotton knitted fabric are significantly improved after being bleached with cooled padbatch technology with metal complexes/H2O2 system， and the effect of the technology is superior to that of TAED/H2O2 cooled padbatch process； the capillary effect of fabric processed with this technology is close to that processed with traditional pad steaming process， the whiteness of the former is slightly poorer than that of the latter， and the damage to the former is significantly less than that of the latter.

Key words：Metal complexes； hydrogen peroxide； cotton knitted fabric； cooled padbatch process； bleaching

在加工棉織物時，冷軋堆漂白工藝極大的節約了能源和設備上的投資，但冷軋堆的反應溫度低，時間長，工作液的滲透比較困難，同時也會增加藥劑的成本。本文探討了金屬配合物在雙氧水溫堆工藝中的應用工藝和效果，以達到節能減排，保證產品質量，同時提高生產效率的目的。

1實驗

1.1實驗材料、藥品、儀器

織物：14.6 tex（40S）棉針織坯布。

藥品：金屬配合物（自制），30%雙氧水（分析純，天津市天力化學試劑有限公司），硅酸鈉（分析純，天津市恒興化工試劑制造有限公司），精練劑（工業級，廣州弘化化工有限公司），滲透劑JFC（工業級，西安科信有限公司），氫氧化鈉（分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司）

儀器：M U505T臺式軋車（北京紡織機械器材研究所）；WSB3A智能式數字白度儀（溫州市鹿東儀器廠），HS高溫電腦程控染色機（江蘇南通宏大儀器廠），BS110S電子天平（北京多利斯天平有限公司），WHL25A臺式電熱恒溫干燥箱（天津市泰斯特儀器公司有限公司），YG031Q型頂破強力儀（溫州百恩儀器有限公司）。

1.2漂白工藝

1.2.1金屬配合物溫堆漂白工藝

二浸二軋（金屬配合物0～15 g/L，30% H2O2 10～50 mL/L，硅酸鈉3～12 g/L，精練劑0.4 g/L，滲透劑JFC 3 g/L帶液率70%～110%）→70 ℃堆置一定時間→熱水洗（80 ℃、10 min）→冷水洗→烘干。

1.2.2傳統前處理浸軋工藝

二浸二軋（30% H2O2 30 mL/L，pH值10.5，硅酸鈉6 g/L，精練劑0.4 g/L，滲透劑JFC 3 g/L，帶液率95%～100%）→100 ℃汽蒸60 min→熱水洗（80 ℃、10 min）→冷水洗→烘干。

1.2.3TAED溫堆低溫漂白工藝[9]

浸軋工作液（TAED 4 g/L，30% H2O2 30 mL/L，pH值10.5，硅酸鈉5 g/L，滲透劑JFC 3 g/L，室溫、二浸二軋）→堆置→熱水洗（80 ℃、10 min）→冷水洗→烘干。

1.3測試方法

1.3.1白度測試

采用WSB3A智能式數字白度儀，按照GB/T8424.2—2001《紡織品色牢度試驗相對白度的儀器評定方法》，將織物折疊成4層，進行測試。在織物表面不同位置測定4次取平均值。

1.3.2毛效測試

按照FZ/T 01071—1999《紡織品毛細效應試驗方法》測定。取25 cm×5 cm大小的布樣，測定30 min時重鉻酸鉀稀溶液沿織物上升的最低高度。3個平行試樣取平均值（cm/30 min）。

1.3.3頂破強力測試

按GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強力的測試 鋼球法》在YG031Q型頂破強力儀上測定。按式（1）計算織物頂破強力保留率。

強力保留率/%=F1F0×100（1）

式中：F0—棉坯布的頂破強力，N；F1—漂白后織物的頂破強力，N。

2結果與討論

2.1金屬配合物在棉針織物溫堆氧漂工藝

中的應用2.1.1金屬配合物用量的優化

按照工藝1.3.1對織物進行處理，改變金屬配合物質量濃度（0～15 g/L），固定30% H2O2 30 mL/L，硅酸鈉質量濃度6 g/L，精練劑0.4 g/L，滲透劑JFC 3 g/L，軋余率80%，70 ℃堆置60 min，水洗、烘干，測定織物的白度、毛效、強力，結果如表1所示。

由表1可以看出，隨著金屬配合物用量的增加，織物白度、毛效增加，織物強力有所下降，當金屬配合物用量由0 g/L增加至2 g/L，織物白度顯著提高，說明金屬配合物可以促進雙氧水有效漂白，提高雙氧水漂白效率，當金屬配合物用量為6 g/L時，白度基本達到最大，為87.2%。繼續增加金屬配合物用量，對織物白度貢獻較小，當金屬配合物用量為15 g/L時，織物白度有所下降，織物強力保留率為82.41%，纖維損傷嚴重。其原因是當金屬配合物用量較少時，它可以吸附到織物上，催化雙氧水產生高活性羥自由基，有效破壞織物上的色素，從而提高織物白度，但羥自由基也會與纖維發生作用，當金屬配合物用量過多時，產生過多的羥自由基或者活性更高的過氧化物，使雙氧水無效分解增大，致使織物白度明顯降低，纖維氧化損傷增大。綜合考慮織物的白度及纖維損傷，確定金屬配合物質量濃度為6 g/L。

2.1.2軋余率的優選

按照工藝1.3.1對織物進行處理，改變軋余率，金屬配合物質量濃度為6 g/L，30% H2O2 30 mL/L，硅酸鈉質量濃度6 g/L，精練劑0.4 g/L，滲透劑JFC 3 g/L，70 ℃堆置60 min，烘干，測定織物的白度、毛效、強力，結果如表2所示。

由表2可以看出，隨著軋余率的增大，織物的白度、毛效均增大，但纖維損傷也隨之增大。這是由于軋余率增大，織物上所帶工作液增多，有效漂白成分增加，對織物的漂白效果提高。當軋余率由70%增加到80%時，織物白度增幅較大，當軋余率大于80%后，織物白度增幅較小，綜合考慮軋余率為100%。

2.1.3硅酸鈉用量的優選

改變硅酸鈉用量，固定金屬配合物質量濃度為6 g/L，30% H2O2 30 mL/L，精練劑0.4 g/L，滲透劑JFC 3 g/L，軋余率100%，70 ℃堆置60 min，烘干，測定織物的白度、毛效、強力，結果如表3所示。

由表3可知，當硅酸鈉質量濃度低于10 g/L時，織物白度、毛效隨硅酸鈉用量增加而增加，在10 g/L時，織物白度達到最大值89.3%；繼續增加硅酸鈉用量，織物白度有所下降。這是因為當硅酸鈉用量較低時，漂液pH值較低，無法促進雙氧水分解出過氧氫負離子，而當硅酸鈉用量過多，漂液pH值較大，雙氧水分解速率過快，無效分解增多，其次，硅酸鈉與金屬配合物絡合，降低金屬配合物的催化效率，同時pH值增大，纖維的損傷增大。綜合考慮選用硅酸鈉質量濃度8 g/L。

2.1.4雙氧水用量的優選

改變雙氧水用量，固定金屬配合物質量濃度為6 g/L，硅酸鈉質量濃度8 g/L，精練劑0.4 g/L，滲透劑JFC 3 g/L，軋余率100%，70 ℃堆置60 min，并與未加金屬配合物的織物進行比較，測定織物的白度、強力，結果如圖1、圖2所示。

由圖1可以看出，金屬配合物漂白體系與未加金屬配合物漂白體系織物白度都隨著雙氧水用量增加而增加。加金屬配合物體系織物的白度都比未加金屬配合物的高，同樣雙氧水體積濃度為30mL/L時，金屬配合物漂白體系織物白度為88.0%，未加助劑體系織物白度為77%。說明金屬配合物對雙氧水有一定的催化作用。對于金屬配合物體系而言，當雙氧水體積濃度低于30 mL/L時，織物白度隨雙氧水用量增加顯著增加，當雙氧水體積濃度大于30 mL/L時，織物白度增加不顯著。這是由于隨著雙氧水用量增大，金屬配合物與雙氧水反應產生的羥自由基增多，漂液氧化能力提高，織物白度增加。而當雙氧水用量繼續增加時，織物表面色素基本去除干凈，趨于平衡。

由圖2可以看出，隨著雙氧水用量增加，織物的強力保留率降低，當雙氧水質量濃度為30 mL/L時，織物的強力保留率為89.04%，當雙氧水質量濃度超過40 mL/L，織物強力損傷更為嚴重，當45 mL/L時，強力保留率僅為78%，綜合織物白度及強力，最后優化雙氧水質量濃度為30 mL/L。

2.1.5堆置溫度及時間對織物白度的影響

為探討堆置溫度及時間對溫堆工藝的影響，設定如下工藝：固定金屬配合物質量濃度為6 g/L，30% H2O2 30 mL/L，硅酸鈉質量濃度8 g/L，精練劑0.4 g/L，滲透劑JFC 3 g/L，二浸二軋，軋余率100%，不同的溫度下堆置一定時間。織物白度隨時間的變化的關系如圖3、4所示。圖3不同堆置溫度對織物的漂白速率的影響

由圖3、圖4可以看出，隨著堆置溫度提高及堆置時間的延長，織物白度逐漸提高。這是因為隨著反應時間的延長，有效漂白成分逐漸向纖維內部擴散，與色素的作用時間充分，從而提高織物白度。溫度升高，反應速率提高，當反應溫度為70 ℃、80 ℃時，織物在60 min左右已經達到很好的白度，反應時間超過60 min后，織物白度提高幅度不大。溫堆溫度為60 ℃時，反應基本在90 min時達到平衡，白度值為83%；當反應溫度為40 ℃、50 ℃時，反應在130 min左右基本達到平衡，白度值為79%左右；而當溫度降為30 ℃時，需堆置24 h，織物白度為79.4%，說明當溫度降低時，雖然延長反應時間可以適當的提高白度，但仍無法達到較高溫度的白度，考慮到生產效率，確定溫堆溫度為70 ℃。

綜上所述，優化雙氧水/金屬配合物溫堆工藝為：金屬配合物質量濃度為6 g/L，30% H2O2 30 mL/L，硅酸鈉質量濃度8 g/L，精練劑0.4 g/L，滲透劑JFC 3 g/L，二浸二軋，軋余率100%，70 ℃下堆置60 min。2.2金屬配合物/H2O2溫堆效果評價

為了評價金屬配合物/H2O2溫堆工藝的效果，設計以下實驗：按照1.3工藝分別對棉織物進行未加助劑、金屬配合物、TAED低溫浸軋漂白，并與傳統軋蒸工藝進行比較，測定漂白后織物的白度、毛效以及強力，結果如表4所示。

略低于傳統工藝，但強力保留率明顯提高；與TAED/H2O2體系相比，白度值高于TAED/H2O2體系，強力保留率略低；相比未加助劑體系，白度、潤濕性顯著提高，強力保留率有所降低。

3結論

a）在雙氧水漂白體系中，加入金屬配合物可以有效催化雙氧水破壞織物上的色素，顯著提高織物白度，從而能夠降低漂白溫度。

b）優化出金屬配合物/H2O2溫堆工藝條件為：金屬配合物6 g/L，30% H2O2 30 mL/L，硅酸鈉8 g/L，精練劑0.4 g/L，滲透劑JFC 3 g/L，軋余率100%，70 ℃下堆置60 min。

c）金屬配合物/H2O2溫堆工藝與傳統高溫汽蒸工藝相比，在達到良好白度的基礎上，降低了纖維損傷；同時織物白度值和毛效值高于常用的雙氧水活化劑TAED/H2O2體系溫堆工藝。

參考文獻：

[1] 楊棟梁，王煥祥.活化雙氧水漂白體系新技術的近況（一）[J].印染，2007，2.

[2] 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用[J].紡織學報，2008，19（7）：64-67.

[3] 王雪燕.雙氧水低溫低堿漂白技術的研究現狀及其發展趨勢[J].成都紡織高等?？茖W校，2016，33（2）：134-137.

[4] 張婧，李宏偉.活化劑NOBS/TAGU在棉冷軋堆前處理中的應用[J].印染，2009（20）：16-18.

[5] 劉今強，張玲玲，王際平.H2O2/活化劑體系低溫漂白技術[J].浙江工程學院學報，2003，20（2）：83-86.

[6] 秦新波，尹沖，宋敏，等.雙核錳配合物在低溫漂白中的活化作用[J].印染，2011，37（21）：1-5.

[7] 楊雅蝶，秦新波，尹沖等.棉針織物的SaltrenMn配合物低溫催化漂白[J].印染，2013，39（8）：1-4.

[8] 李俊玲，李淑莉，崔桂新.仿酶金屬配合物在棉織物H2O2低溫催化漂白中的研究進展[J].染整技術，2015，2（37）：1-6.

[9] 王璐璐.金屬配合物低溫催化漂白棉織物的應用[D].上海：東華大學，2014.

（責任編輯：張會巍）