無機(jī)氧漂穩(wěn)定劑G-PR應(yīng)用性能的研究

劉 麗，劉亨昌，魏玉娟

(河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院，河北 石家莊 050081)

目前，在純棉織物漂白工藝中由于雙氧水去雜能力強(qiáng)，且漂白成本低、白度高、不易泛黃、手感好等特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用[1]。但漂白過程中漂液的pH值、溫度和含雜情況都會(huì)使雙氧水過快分解，為了使織物獲得良好的漂白效果，減少纖維的損傷，漂液中需要加入一定量的穩(wěn)定劑[2]。我國(guó)中、小型企業(yè)大多仍使用硅酸鈉作為雙氧水穩(wěn)定劑。其原理是硅酸鈉與漂液中的Ca2+、Mg2+結(jié)合而形成高度分散的硅酸鈣、硅酸鎂膠體，對(duì)金屬離子有吸附功能，因此具有穩(wěn)定作用。雖然其價(jià)格低，穩(wěn)定性能好,但容易在設(shè)備上沉積形成硅垢，還會(huì)導(dǎo)致織物皺條、擦傷和手感粗硬,在后序工藝處理時(shí)容易產(chǎn)生布面疵點(diǎn)，使織物品質(zhì)下降。因此未來趨勢(shì)是研發(fā)新型的氧漂穩(wěn)定劑來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅酸鈉[3-4]。本課題對(duì)以無機(jī)礦物為原料制備無機(jī)氧漂穩(wěn)定劑的應(yīng)用性能進(jìn)行研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

純棉坯布，規(guī)格為25 tex×28 tex(石家莊新時(shí)代紡織有限公司)、無機(jī)氧漂穩(wěn)定劑G-PR(自制)。

1.2 實(shí)驗(yàn)藥品

雙氧水(30%，AR，東莞市東江化學(xué)試劑有限公司)、高效滲透劑JFC(AR，石家莊市聯(lián)邦科特化工有限公司)、氫氧化鈉(AR，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司)。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器

電子天平FA-C(北京聯(lián)動(dòng)盈創(chuàng)科技發(fā)展有限公司)、YG065型織物電子強(qiáng)力儀(萊州市電子儀器有限公司)、白度儀WSD—Ⅲ(溫州儀器儀表有限公司)、HH-601數(shù)顯恒溫水浴鍋(江蘇省金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠)、101-0型電熱鼓風(fēng)烘箱(天津市泰斯特儀器有限公司)、P-AO立式氣壓電動(dòng)小軋車(佛山市岡崎機(jī)械制造有限公司)、TU-1810型紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)、毛效測(cè)試儀(上海羅眾)。

1.4 實(shí)驗(yàn)工藝

(1)工作液配置

稱取一定量氧漂穩(wěn)定劑G-PR加少量水→加入高效滲透劑JFC(2 g/L) →加氫氧化鈉→加雙氧水→攪拌

(2)純棉織物冷軋堆前處理工藝流程

布樣準(zhǔn)備→浸軋工作液(常溫二浸二軋，軋余率110%)→打卷堆置24 h(密封放置)→90℃以上熱水洗3 min→冷水洗3 min(兩次)→自然晾干

1.5 測(cè)試指標(biāo)

1.5.1 雙氧水的分解率測(cè)試

采用高錳酸鉀標(biāo)定溶液中的過氧化氫在放置過程中的含量，進(jìn)而計(jì)算雙氧水的分解率。

配制高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液C(KMnO4)=0.02 mol/L和硫酸溶液C(H2SO4)=3 mol/L。準(zhǔn)確移取5 mL的雙氧水漂液，置于100 mL的錐形瓶中，加入10 mL配好的硫酸溶液，搖勻，用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，當(dāng)溶液呈現(xiàn)微紅色30 s不褪色即為終點(diǎn)。記錄耗用的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液體積V，平行滴定三次取平均值。

高錳酸鉀法測(cè)定雙氧水質(zhì)量濃度基于如下反應(yīng)式：

2KMnO4+5H2O2+3H2SO4→

2MnSO4+K2SO4+8H2O+5O2

H2O2質(zhì)量濃度=

(1)

式中:C(KMnO4)—高錳酸鉀濃度,mol/L;

V(KMnO4)—耗用高錳酸鉀體積,mL;

V(H2O2)—雙氧水體積,mL。

(2)

1.5.2 前處理織物毛效測(cè)定

取兩條尺寸為25 cm×4 cm(經(jīng)×緯)試樣，在試樣的下端夾上張力夾，將布樣的另一端固定在毛細(xì)效應(yīng)測(cè)試儀的布夾上，并調(diào)整布夾夾取織物的長(zhǎng)度，使布邊與標(biāo)尺讀數(shù)的零點(diǎn)重合，將布邊接觸水槽液面，開始計(jì)時(shí)，30 min以后，立即量取每條布樣的最低點(diǎn)并記錄液體上升的高度(cm)，取兩條布樣毛細(xì)效應(yīng)的平均值作為試樣的毛效值。

1.5.3 前處理織物白度測(cè)定

用WSD-Ⅲ全自動(dòng)型白度儀測(cè)試，測(cè)試同一塊織物的不同地方，取平均值。白度測(cè)試結(jié)果參照FZ/T 01068-2009《評(píng)定紡織品白度用白色樣卡》來評(píng)定。

1.5.4 前處理織物斷裂強(qiáng)力測(cè)試

織物斷裂強(qiáng)力的測(cè)試按照GB/T 3923.1-1997《紡織拉伸性能第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定條樣法》的方法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉織物冷軋堆前處理工藝的選擇

2.1.1 雙氧水質(zhì)量濃度的選擇

按4 g穩(wěn)定劑G-PR，2 g/L JFC、40 g NaOH，一定量30%H2O2配成1 000 mL處理液，測(cè)定不同雙氧水質(zhì)量濃度對(duì)棉織物白度、強(qiáng)力和毛效的影響，結(jié)果如圖1、2、3及表1所示。

表1 雙氧水質(zhì)量濃度對(duì)白度、斷裂強(qiáng)力、毛效的影響

圖1 雙氧水質(zhì)量濃度對(duì)白度的影響

圖2 雙氧水質(zhì)量濃度對(duì)毛效的影響

圖3 雙氧水質(zhì)量濃度對(duì)斷裂強(qiáng)力的影響

由表1及圖1、2、3可以看出，隨著雙氧水質(zhì)量濃度的增加，氧漂棉織物的白度、毛效逐漸提高，當(dāng)雙氧水質(zhì)量濃度達(dá)到55 g/L后，織物白度、毛效上升的趨勢(shì)比較平緩，說明織物上的雜質(zhì)及色素大部分已被分解了。隨著雙氧水質(zhì)量濃度的增加，前處理織物的斷裂強(qiáng)力呈下降趨勢(shì)，尤其是當(dāng)雙氧水質(zhì)量濃度達(dá)到55 g/L后，織物的斷裂強(qiáng)力下降較明顯，這是由于在堿性條件下，雙氧水質(zhì)量濃度過大會(huì)氧化纖維素，會(huì)對(duì)纖維素纖維造成了嚴(yán)重的損傷。因此，在退煮漂一浴前處理工藝條件下，雙氧水質(zhì)量濃度選擇55 g/L左右為宜。

2.1.2 NaOH質(zhì)量濃度的選擇

按4 g穩(wěn)定劑G-PR，2 g/L JFC、55 g/L 30%H2O2、一定量NaOH，配成1 000 mL處理液，測(cè)定不同NaOH質(zhì)量濃度對(duì)棉織物白度、強(qiáng)力和毛效的影響，結(jié)果如表2及圖4、5、6所示。

表2 燒堿質(zhì)量濃度對(duì)白度、毛效、斷裂強(qiáng)力的影響

圖4 NaOH質(zhì)量濃度對(duì)白度的影響

圖5 NaOH質(zhì)量濃度對(duì)毛效的影響

圖6 NaOH質(zhì)量濃度對(duì)斷裂強(qiáng)力的影響

由表2及圖4、5、6可以看出，隨著NaOH質(zhì)量濃度的逐漸增加，前處理織物的白度逐漸提高，當(dāng)NaOH質(zhì)量濃度達(dá)到50 g/L后，織物白度上升的趨勢(shì)變緩； 隨著NaOH質(zhì)量濃度的增加，前處理的毛效也在逐漸提高，當(dāng)NaOH質(zhì)量濃度達(dá)到55 g/L后，織物毛效上升趨勢(shì)比較平緩。隨著NaOH質(zhì)量濃度的增加，前處理織物的斷裂強(qiáng)力逐漸下降，但當(dāng)NaOH質(zhì)量濃度達(dá)到50 g/L后，織物的斷裂強(qiáng)力下降趨勢(shì)較為明顯。這是因?yàn)殡S著漂白工作液堿性的增強(qiáng)，雙氧水的分解速率會(huì)增加，因此，漂白效率提高，但纖維氧化的速度也加快。因此，在退煮漂一浴前處理過程中燒堿質(zhì)量濃度選擇50 g/L為宜。

2.1.3 穩(wěn)定劑G-PR質(zhì)量濃度的選擇

按2 g/L JFC、55 g/L 30%H2O2、50 g/L NaOH，一定量穩(wěn)定劑G-PR，配成1 000 mL處理液，測(cè)定穩(wěn)定劑G-PR質(zhì)量濃度對(duì)棉織物白度、強(qiáng)力和毛效的影響，結(jié)果如表3及圖7、8、9所示。

表3 穩(wěn)定劑G-PR質(zhì)量濃度對(duì)白度、強(qiáng)力、毛效的影響

圖7 穩(wěn)定劑G-PR質(zhì)量濃度對(duì)白度的影響

圖8 穩(wěn)定劑G-PR質(zhì)量濃度對(duì)毛效的影響

圖9 穩(wěn)定劑G-PR質(zhì)量濃度對(duì)斷裂強(qiáng)力的影響

由表3及圖7、8、9可以看出，隨著穩(wěn)定劑G-PR質(zhì)量濃度的增加前處理后織物的白度、毛效逐漸上升，斷裂強(qiáng)力下降，但當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到5 g/L時(shí)再增加其質(zhì)量濃度，前處理后織物的白度反而有所下降，織物的毛效及斷裂強(qiáng)力幾乎不再變化。這是因?yàn)殚_始時(shí)隨著穩(wěn)定劑G-PR質(zhì)量濃度的增加，其吸附的前處理浴中的重金屬離子的量也越來越多，從而抑制了雙氧水的分解，使雙氧水的穩(wěn)定性提高；但當(dāng)穩(wěn)定劑G-PR質(zhì)量濃度超過5 g/L后，再增加其質(zhì)量濃度時(shí)，過多的穩(wěn)定劑G-PR就會(huì)沉積在棉織物上，造成織物白度下降，而這部分過多的穩(wěn)定劑G-PR對(duì)雙氧水的穩(wěn)定不再起作用，在同一凈洗工藝條件下，對(duì)織物的毛效、斷裂強(qiáng)力不會(huì)造成影響。因此，在退煮漂一浴前處理過程中穩(wěn)定劑G-PR質(zhì)量濃度取5 g/L為宜。

2.2 穩(wěn)定劑G-PR和硅酸鈉處理后織物性能的比較

穩(wěn)定劑G-PR和硅酸鈉處理后織物性能的比較見表4。

表4 穩(wěn)定劑G-PR和硅酸鈉處理后織物性能的比較

由表4可以看出，通過對(duì)白度、毛效、斷裂強(qiáng)力及手感指標(biāo)的評(píng)定，采用穩(wěn)定劑G-PR處理的純棉織物能滿足前處理要求，其效果不及常規(guī)氧漂穩(wěn)定劑硅酸鈉，但性能差距不大，可有效避免硅斑對(duì)設(shè)備和織物造成影響?？紤]到穩(wěn)定劑G-PR原料所用的無機(jī)礦物資源豐富，價(jià)格低廉，而且制備工藝簡(jiǎn)單、操作方便。因此，穩(wěn)定劑G-PR可作為一種新型氧漂穩(wěn)定劑應(yīng)用于純棉織物前處理工藝。

2.3 穩(wěn)定劑G-PR和硅酸鈉對(duì)雙氧水穩(wěn)定性的影響

表5 堿性條件下雙氧水的分解率

注：穩(wěn)定劑G-PR 4 g/L； 硅酸鈉10 g/L； 氫氧化鈉18 g/L； Cu2+25 ppm； 30%H2O220 g/L。

由表5可以看出，在25 ppm Cu2+存在條件下，雙氧水在含有穩(wěn)定劑G-PR的堿氧浴中隨時(shí)間的延長(zhǎng)其分解速率緩慢升高，但是其分解速率略高于含有硅酸鈉穩(wěn)定劑的堿氧浴，這種分解率表明穩(wěn)定劑G-PR對(duì)重金屬離子有較好的吸附作用，可以減少重金屬離子對(duì)雙氧水的催化分解，但是對(duì)雙氧水的穩(wěn)定效果不及硅酸鈉。這是因?yàn)榉€(wěn)定劑G-PR礦物質(zhì)中可交換的 Na+、Mg2+、K+、Ca2+等陽離子與雙氧水電離出來的H+轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘柠}類而溶出使礦物巖層層間距增大，形成了微孔網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，孔容積增大，從而很大程度上提高了其與離子交換的能力，對(duì)重金屬離子的吸附主要是通過離子交換吸附的，而在不加任何雙氧水穩(wěn)定劑的堿氧浴中，0.5 h內(nèi)雙氧水分解了70%以上，1 h基本分解完全，失去漂白能力。

因此，我們可看出穩(wěn)定劑G-PR對(duì)重金屬離子有很好的吸附作用，在強(qiáng)堿性條件下能較好地穩(wěn)定雙氧水。所以，在退、煮、漂冷軋堆一浴法前處理過程中，自制的穩(wěn)定劑G-PR可作雙氧水穩(wěn)定劑使用。

3 結(jié)論

穩(wěn)定劑G-PR用于純棉織物退、煮、漂冷軋堆短流程的前處理中，通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及理論分析可以得出以下結(jié)論。

(1) 在強(qiáng)堿性條件下，自制穩(wěn)定劑G-PR具有減少或者抑制雙氧水(H2O2)過快分解的作用，從而減少了雙氧水的浪費(fèi)，提高了前處理織物的白度及毛效，穩(wěn)定劑G-PR可在純棉織物短流程前處理中作雙氧水穩(wěn)定劑使用。

(2) 純棉織物退、煮、漂一步法前處理工藝中，雙氧水質(zhì)量濃度、氫氧化鈉質(zhì)量濃度及穩(wěn)定劑G-PR質(zhì)量濃度均會(huì)影響到前處理中織物的白度、毛效及斷裂強(qiáng)力。通過分析各因素對(duì)處理后織物的白度、毛效及強(qiáng)力的綜合影響，確定在純棉織物退、煮、漂冷軋堆短流程前處理工藝中，雙氧水質(zhì)量濃度為55 g/L左右，NaOH質(zhì)量濃度為50 g/L，穩(wěn)定劑G-PR質(zhì)量濃度為5 g/L時(shí)，處理后織物的白度、毛效及強(qiáng)力較理想。

[1] 劉旭峰.染整前處理綠色助劑及新型前處理工藝[J].日用化學(xué)品科學(xué),2007,30(8):21-24.

[2] 張艷,郝龍?jiān)?蔡玉青,等.短流程工藝中氧漂穩(wěn)定劑的發(fā)展[J].染整技術(shù),2007,29(3):28-31.

[3] 孫曉日,林翠花.氧漂穩(wěn)定劑的穩(wěn)定性理論及其制備[J].濰坊學(xué)院學(xué)報(bào).2005,5(6):101-104.

[4] 黃茂福.略論雙氧水漂白穩(wěn)定劑(二)[J].印染,1999(2):53-55.