染整前處理工藝及助劑的研究進展

文章編號：1672 - 500X (2015) 03 - 0010 - 04

收稿日期：2015 - 06 - 09

作者簡介：秦文利(1969 -)，男，廣州番禺人，紡織染化工程師，從事染色、整理節(jié)能環(huán)保技術和管理工作。

在整染生產(chǎn)過程中織物前處理是一道基礎的工序，其能夠有效地穩(wěn)定染色、印花、后整理等后道工序的產(chǎn)品質(zhì)量，特別是純棉織物的前處理工藝最主要的目的就是要將紡織過程中附加的玷污物、助劑、漿料和織物上的天然雜質(zhì)去除，同時也要將化纖織物上的各種助劑和油劑去除掉，從而確保織物具有較高的強力和尺寸穩(wěn)定性、較好的手感及光澤、均勻的白度、良好的濕潤性。現(xiàn)在全棉織物前處理工藝不管是短流程的前處理工藝，還是傳統(tǒng)的退煮漂工藝都必須采用必要的化學藥品、表面活性劑、燒堿等，并且需在高溫條件下完成，因此會對生態(tài)環(huán)境造成一定污染。染整行業(yè)在進入21世紀之后開始積極的采用清潔生產(chǎn)和生態(tài)工藝，并且希望能夠以此為基礎促進染整行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。比如現(xiàn)在世界各國都在對生物酶制劑進行積極的研究和開發(fā)，希望能夠?qū)⒍塘鞒糖疤幚淼膲A氧工藝和使用燒堿的傳統(tǒng)前處理工藝淘汰掉。生物酶制劑在生物工程技術不斷發(fā)展的今天實現(xiàn)了較快的發(fā)展，尤其是一些前處理的生物酶制劑具有非?？焖俚难芯亢烷_發(fā)速度。因為生物酶制劑具有較少的能耗、對環(huán)境無害、去雜效果好、易洗盡、可自然降解、反應條件低、高效性以及專一性等特點，因此目前將生物酶制劑用于前處理工藝符合染整前處理過程追求高質(zhì)量和短流程的需求。如今我國在生物酶助劑方面的研究也取得了較大進展，我國從上世界90年代開始即對前處理工藝中生物酶的應用進行研究，在這方面已經(jīng)積累了大量經(jīng)驗，目前我國用于前處理的生物酶主要包括過氧化氫酶、蛋白酶、脂肪酶、果膠酸、纖維素酶以及淀粉酶等。本文對染整前處理的工藝及助劑的技術進步進行了分析和介紹，希望能夠?qū)θ菊疤幚砉に嚰爸鷦┘夹g的不斷發(fā)展起到一定的促進作用。

1　短流程前處理新工藝進展

1. 1　新型漂白工藝

過醋酸漂白新工藝具有對生態(tài)有利的特點，在使用過程中不會有任何的毒副產(chǎn)品產(chǎn)生，而且也不會有AOX出現(xiàn)在廢水中，能夠?qū)崿F(xiàn)完全的生物降解，而且具有較低的設備腐蝕性。同時，相對于雙氧水而言，過醋酸漂白新工藝活性也比較低，對纖維只有較小的傷害，所以屬于最佳的氯酸鈉漂白工藝替代物。比如天津工業(yè)大學曾經(jīng)對棉織物進行復合果膠酶過醋酸的處理工藝進行了研究，研究表明，采用這種工藝的織物具有較小的損傷、比較軟的手感，同時還能夠達到節(jié)能的目的 [ 1 ]。研究結(jié)果表明，新型漂白工藝在短流程前處理中可以完全將氯漂工藝取代掉，特別是高檔亞麻織物更加適合采用這種工藝。寧夏大學在對純棉織物進行漂白的時候選擇新型漂白劑過氧化尿素的工藝，并且研究了過氧化尿素漂白時pH值、時間和濃度等工藝條件，研究結(jié)果表明，在pH值為9的過氧化尿素溶液中進行一個小時的漂白能夠獲得非常好的效果 [ 2 ]。新型漂白劑過氧化尿素的工藝在分解的過程中能夠保證均勻有效性，并且可以有效地防止出現(xiàn)纖維損傷的情況，使前處理漂白工藝流程得以縮短。由于新型漂白工藝能夠在漂白的過程中實現(xiàn)持續(xù)放氧，所以新型漂白劑過氧化尿素具有較高的利用率、較少的用量、較短的反應時間，而且其溶液可以反復利用，具有較低的綜合成本，因此新型漂白劑過氧化尿素的發(fā)展前景十分良好。

1. 2　超臨界二氧化碳無水處理工藝

超臨界二氧化碳無水處理工藝能夠使能耗和污水量得以顯著減少，在超臨界二氧化碳中傳統(tǒng)的漿料無法直接溶入，因此現(xiàn)在開發(fā)出以氟化物為基礎的漿料，而且在滌棉混紡紗線的上漿中得到廣泛的應用。大量實踐表明，相對于傳統(tǒng)的淀粉/PVA漿料，可溶于超臨界二氧化碳中的漿料可以使滌棉混紡紗線具有更加優(yōu)越的耐磨性能，利用超臨界二氧化碳的萃取/洗滌功能能夠?qū)⒖椢锷系臐{料去除掉，同時還可以將一定的合成漿料、油劑和蠟質(zhì)去除，因此超臨界二氧化碳無水處理工藝具有良好的應用前景。

1. 3　等離子體前處理

等離子前處理技術只是對材料表面進行改性，并不會破壞材料，同時還具有較少的污染，因此對環(huán)境的保護十分有利；其具有較低的能耗，而且很少使用水，因此還具有節(jié)能節(jié)水的特點。經(jīng)過等離子技術處理之后的棉坯布不僅在親水性方面出現(xiàn)了顯著提升，而且還可以有效地氧化分解漿料，從而使?jié){料的溶解性得以提升，極大地改善了前處理效果。比如天津工業(yè)大學采用等離子體處理新技術作為前處理工藝，其加工而成的半制品相對于常規(guī)工藝在染色的K/S值、強力、白度、毛效等各方面均明顯要好，因此等離子前處理技術具有非常好的發(fā)展前景 [ 3 ]。

1. 4　生態(tài)型納米前處理劑

東華大學化學與化工學院開發(fā)的生態(tài)型納米前處理劑的主要原料是納米級的天然礦石，在經(jīng)過超微分散、活化以及純化之后，再將少量的表面活性劑加入配制而成 [ 4 ]。在堿氧浴中生態(tài)型納米前處理劑具有較好的耐硬水性、雙氧水穩(wěn)定性、膨脹性、分散性和吸附性等特點。使用該助劑處理之后的織物具有手感極佳、表面柔順、染色性能好、白度好等特點，同時還具有較低的BOD、COD值，因此其環(huán)保效益十分顯著。

1. 5　在前處理加工中對超聲波技術的應用

利用超聲波退漿的技術可以使織物上漿膜膨化和脫離的速度得以加快，并且可以提升退漿效率，尤其是在處理一些難膨化的漿膜時效果更好。同時，對棉織物進行處理的時候也可以選擇20 kHz頻率的超聲波實施有效的雙氧水漂白，能夠很好地提升漂白速度，并且將節(jié)約大量的時間，因此相對于常規(guī)的漂白工藝而言具有更加好的效果。在漂白亞麻織物的時候選擇超聲波技術可以使雙氧水的反應速度和用量得以有效降低，也可以使亞麻的剛性得到明顯改善，便于染色，而且也不需要再添加任何助劑，在棉紗線漂白的時候這種工藝具有十分顯著的優(yōu)勢。在對純棉織物進行過醋酸漂白過程中選擇超聲波技術進行輔助能取得較好的效果，能夠使過醋酸的分解率得以有效降低，并且可以使其利用率顯著提升。

1. 6　電解煮漂棉織物的工藝

選擇燒堿作為電解液，利用一定的電壓和溫度對其實施電解，采用網(wǎng)狀玻璃碳和石墨顆粒的高表面積的平面狀陽極和多孔性堆積床陰極共同將電解槽組成。在具體的處理過程中只需要保證電解液具有可以煮練棉織物的堿濃度，同時還要具有一定數(shù)量的精煉劑 [ 5 ]。采用這種工藝具有非常好的處理效果和顯著的濕潤性，其可以達到小于1 s的瞬時吸水性。因此在陰極連續(xù)產(chǎn)生的雙氧水在具體的電解過程中能夠始終處于平衡的濃度，可以有效地控制其產(chǎn)生的雙氧水，同時還可以有效地降低纖維的損傷。

2　前處理工藝及助劑發(fā)展意見

2. 1　優(yōu)化前處理工藝條件

首先必須充分認識到在染整加工中前處理工藝作為一種基礎工序的重要作用，并且采取有效措施積極優(yōu)化前處理工藝條件。目前在前處理工藝中堿氧一浴短流程工藝仍然具有最關鍵的作用，但是如何對其進行優(yōu)化則屬于一個非常關鍵的問題，還需要進一步正確理解短流程前處理工藝、正確選用環(huán)保型助劑、合理確定堿氧的用量 [ 6 ]。

2. 2　提升前處理工藝清潔性

現(xiàn)在人們普遍具有越來越高的環(huán)保要求，因此必須采取有效措施提升前處理工藝的清潔性，只有這樣才能夠滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，目前迫切需要積極運用生物酶技術，淘汰傳統(tǒng)的氯漂工藝和堿氧工藝。在前處理工藝中應用生物酶技術已經(jīng)得到了行業(yè)的普遍關注，目前國外幾家大公司開發(fā)了一系列紡織染整用的酶制劑，而且在研發(fā)過程中對工藝條件的摸索、助劑的選擇、復合酶活性的控制調(diào)節(jié)、酶制劑的復配以及酶型號的選擇都比較關注。國外在對工業(yè)用酶進行開發(fā)的時候普遍采用現(xiàn)代生物技術，而在這方面我國跟發(fā)達國家還存在較大差距，所以要對擁有自主知識產(chǎn)權(quán)以及與我國國情相符合的生物酶生產(chǎn)技術進行開發(fā)，目前急需解決去除PVA漿料、麻皮以及棉籽殼等漂白用酶制劑的研發(fā)問題。

2. 3　開發(fā)和應用新的短流程前處理技術

現(xiàn)在能源緊張問題變得越來越嚴重，特別是一些地方嚴重缺水。而在染整行業(yè)中，前處理工序水耗占整個工序水耗的70%以上，所以要高度重視開發(fā)應用新的前處理工藝和技術，比如納米技術、電解技術、生物酶生產(chǎn)技術、超聲波技術以及低溫等離子體技術等，同時還要高度關注新型漂白劑的開發(fā)和應用，以期能夠?qū)鹘y(tǒng)漂白工藝徹底取代，實現(xiàn)清潔生產(chǎn) [ 7 ]。

2. 4　染整工藝和助劑需同步發(fā)展

要想優(yōu)化前處理工藝，首先必須要重視新型助劑的開發(fā)。助劑行業(yè)必須要對與標準化、系列化短流程前處理工藝相配套的新型助劑進行積極研究，要對高新技術進行積極利用，從而將有利于生態(tài)環(huán)境保護、容易生物降解、適用于短流程工藝的環(huán)保助劑開發(fā)出來。同時認真做好現(xiàn)代企業(yè)科學管理工作，確保助劑出廠產(chǎn)品質(zhì)量的延續(xù)性、穩(wěn)定性、成熟性和先進性，不斷強化試化驗檢測工作，這是確保責任制檢查考核的關鍵內(nèi)容。要以每個產(chǎn)品的不同特點為根據(jù)，制定相應的試化驗檢測標準與工藝程序，做到突出重點，將助劑與成品、半成品的各項應用性能和主要指標準確快速地反映出來。與此同時，助劑行業(yè)必須對環(huán)保型助劑進行優(yōu)先開發(fā)，環(huán)保型助劑必須具有不含AOX和環(huán)境激素、不會對水生物和人體產(chǎn)生危害、不超過限量的重金屬和甲醛、致癌芳胺等特點 [ 8 ]?？傊?，助劑廠必須要積極配合染整廠，開發(fā)與生態(tài)發(fā)展理念相符合的環(huán)保型助劑，同時還要做好把關和檢測工作，從而能夠有效推動染整行業(yè)的不斷發(fā)展。歐盟的生態(tài)紡織標準，禁止使用7種表面活性劑，同時也包括由這7種表面活性劑組成的制劑和配方：二乙烯三胺五乙酸、乙二胺四乙酸、二(硬化牛油)二甲基氯化銨、二硬脂基二甲基氯化銨、雙(氫化牛油烷基)二甲基氯化銨、烷基苯磺酸鹽、烷基酚聚氧乙烯醚等。然而在印染助劑中這些表面活性劑卻大量應用，比如在乳化劑、精練劑、洗滌劑中大量采用的烷基酚聚氧乙烯醚；在精練劑、洗滌劑中大量采用烷基苯磺酸鹽；在柔軟劑、抗靜電劑中大量采用三種季胺鹽；在螯合劑和氧漂穩(wěn)定劑中大量采用二乙烯三胺五乙酸和乙二胺四乙酸；尤其是在乳化劑、精練劑、洗滌劑、分散劑、滲透劑、潤濕劑等各種印染助劑中大量采用烷基酚聚氧乙烯醚，這主要是由于烷基酚聚氧乙烯醚系列產(chǎn)品具有去污、增溶、洗滌、分散、滲透、潤濕等很多優(yōu)異的功能，因此具有較大的用量和較多的品種。由于烷基酚聚氧乙烯醚會對人體造成極大的危害，因此要對烷基酚聚氧乙烯醚的使用具有正確的認識?，F(xiàn)在必須要禁止繼續(xù)使用對含有烷基酚聚氧乙烯醚的助劑，并且對合適的表面活性劑進行積極的研究，使之能夠取代烷基酚聚氧乙烯醚。目前脂肪醇聚氧乙烯醚能夠替代烷基酚聚氧乙烯醚，而且也有一些工藝采用表面活性劑烷基多苷來取代烷基酚聚氧乙烯醚，這些表面活性劑具有去污、增溶、洗滌、分散、滲透、潤濕等很多優(yōu)異的功能，不含重金屬離子和致癌芳胺，不會對人體產(chǎn)生任何危害。

3　結(jié)語

我國的染整前處理工藝和助劑技術發(fā)展水平越來越高，然而與發(fā)達國家相比仍然存在較大差距。要想我國染整前處理工藝和助劑技術實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就必須對新工藝、新技術進行積極研究和開發(fā)，確保新工藝、新技術具有環(huán)保性，最終有效推動我國染整前處理工藝和助劑技術的不斷發(fā)展。