紡織前處理用精練劑的應用現狀

李 偉，周 利，楊樹梅，鄧 勇，陳聲才，周 維，張貴英*

(1.貴陽寶藍環保科技有限公司，貴州 貴陽 550002；2.貴州省化工研究院，貴州 貴陽 550002)

天然纖維在進行紡織的過程中需要進行多步前處理工序，這些工序的主要目的就是去除纖維中的雜質。天然纖維中所含的雜質主要有蠟質、棉籽殼、果膠質、含氮物質、灰分、天然色素等[1-2]，雜質的存在會嚴重影響織物的染色、印花、后整理性能，以及織物的外觀和手感。因此，天然纖維紡織物再進行后續的加工之前進行前處理是非常必要的，這些去除雜質的前處理工序中最關鍵的就是精煉工序。精練的效果對最終產品織物的品質起著至關重要的作用[3-4]。

傳統的精煉工藝是高溫堿氧法工藝[5]。該工藝的特點是利用堿和雙氧水的協同效應達到對織物的去雜和漂白的目的，堿氧工藝的優點是除雜效果好，缺點是高溫強堿條件，廢水堿性強，水耗、電耗均較高，易損傷天然纖維，而造成次品率高等問題[6-8]。相對傳統的堿氧精煉工藝，逐漸發展起來的酶精煉和節能型精煉具有低溫、低能耗、低污染排放等優點，其缺點是效率普遍沒有堿氧法高，還需要進一步研究和改進。

1 天然纖維中所含的雜質成分及性質

天然纖維中通常含有92%左右的纖維素，同時還含有8%左右與纖維素共生的雜質。這些雜質主要有果膠類物質、含氮物質、蠟狀物質、灰分、色素、棉籽殼、人為雜質等。這些雜質的存在嚴重阻礙了紡織物的后染整性能，所以需要精練工序來除去這些有害的雜質。

棉纖維中果膠含量與棉纖維的成熟度、纖維品種等相關，通常在0.9%～6%之間[16]，在植物細胞間充當粘接劑的作用。果膠的疏水性相對較高，會降低纖維的潤濕性能，對纖維的染色牢度等性能造成一定的影響[9]。

棉纖維中的含氮物質主要為蛋白質及部分無機鹽類，棉纖維中的含氮量通常在0.5%左右變化[17]。棉纖維中的含氮蛋白質含有三種帶有芳環的氨基酸，蛋白質分子可在堿性條件下發生水解，生成可溶性的鹽而去除。含氮的無機鹽直接溶解在水中而去除[10-12]。

棉纖維中不溶于水但能溶于有機溶劑的雜質統稱為蠟質，它主要存在于纖維細胞的初生細胞壁中，含量通常在0.8%左右。蠟質是一種由多種物質組成的混合物，含有高級脂肪醇，游離的脂肪酸，高級醇酯等[13]。

棉纖維中含有約1.5%左右的灰分。灰分由多種無機鹽組成，其中鈉鹽和鉀鹽的含量最多，約占灰分總量的95%。灰分的含量和成分與纖維成熟度有關，通常成熟度越大灰分含量越低，灰分同時還具有一定的堿性[14]。灰分中的部分無機鹽對纖維的吸水性、白度和手感等有一定影響，部分鹽類會增強漂白劑的催化效果，使得織物纖維在漂白的過程中加速分解。

棉纖維中的天然色素研究相對較少，根據對少量色素的研究結果可知。精練工序對色素的去除作用相對較小。大部分要依靠氧化劑的漂白作用去除[15]。

棉纖維中的棉籽殼的組成主要成分有纖維素、木質素、多糖、單寧等物質構成，還含有少量的蛋白質、油脂、無機鹽和礦物質等。木質素是棉籽殼的主要組成成分[16]。棉籽殼質地較硬，色深，紡織物中含有棉籽殼會嚴重影響織物的外觀和品質。棉籽殼是最難去除的雜質。

紡織物中的外來雜質主要是來自一些較為靠前的處理工序，如上漿等過程，漿料的主要成分為淀粉、潤滑劑等人為添加的雜質，上漿率一般在6%左右。這些人工雜質帶入既增加了織物去渣的難度，又使得產生的廢水具有很高的COD值，難以處理。

2 紡織行業常用的精練工藝

2.1 堿氧精練工藝

堿氧精練就是用稀燒堿溶液做精練劑的加工工藝，除了天然色素外，棉纖維中的天然雜質大部分會在堿精練中除去，因此精練后棉及棉型織物變得比較潔凈。在此過程中雜質被分解成可溶性的產物被去除[26]。堿在適當溫度下能使果膠中的酯鍵水解，成為可溶性的羧酸鈉鹽被去除。部分含氮物質也能發生水解而被去除。蛋白質分子也會發生水解，形成氨基酸鈉鹽而去除。蠟狀物質中的脂肪酸酯在堿中能發生皂化而溶解于水中去除，其溶解物還能起到表面活性劑的作用，幫助去除其他雜質[17-18]。堿氧工藝流程長，效率低，能耗和水耗高等是其主要面臨的難題。

2.2 酶精練工藝

近年來隨著生物技術的不斷發展，生物酶在棉紡織物精練領域得到了廣泛的研究和應用。可用于精練的生物酶有果膠酶、纖維聚酶、蛋白酶、脂肪酶等。酶具有高效性、專一性和反應條件溫和等特點。同時酶具有用水量少，廢液可生化性強，易于處理的優點，但是酶的精練效果較堿差[31]。酶的處理溫度和溶液pH值與所用的酶種類密切相關，因此，精練時根據酶的種類選擇最適宜溫度和pH值，才能使酶的活性達到最大程度[19]。

2.3 節能型精練工藝

傳統堿氧精練需在較高溫度下經過較長的處理時間才能完成，此過程需要消耗了大量的堿和熱量，對棉纖維的損傷也相對較大，難以控制。為了改進棉型織物前處理工藝存在的難題，部分紡織企業逐漸研發了更加節能的精煉技術，這些技術將部分特定的表面活性劑與堿配合使用，產生協同效應，可以在較低的溫度下發揮更加理想的潤濕、乳化、增白等效果，同時對于提高織物白度和毛效也有很好的作用[20-21]，從而為后續的染色加工提供合格的半成品。

3 總結與展望

天然纖維中含有許多雜質，主要有蠟質、棉籽殼、果膠質、含氮物質、灰分、天然色素和人工雜質等。這些雜質的存在嚴重影響了織物的品質，也對織物的精練、后整理等工序帶來了較大的難度。在現有精練技術的基礎上尋找更好的精煉劑配方，甚至開發更加有效的精練劑及精練技術是未來紡織行業需要努力的方向。