棉用增白劑CNT-2的應(yīng)用性能

李代梅，洪言情，賈言星

（傳化智聯(lián)股份有限公司，浙江杭州 311215）

目前，市場(chǎng)上很多全棉梭織家紡類印染廠在前處理時(shí)主要采用冷堆+汽蒸工藝。一些訂單要求高的面料對(duì)前處理的白度要求也很高，需要對(duì)織物進(jìn)行熒光增白處理。為了縮短工藝流程、節(jié)約水電氣，工廠將冷堆后的汽蒸工藝調(diào)整為氧漂增白同浴汽蒸工藝，這就要求棉增白劑具有良好的水溶性以及耐堿氧性。目前，全棉織物前處理增白同浴使用的增白劑以VBL 為主，可與陰離子表面活性劑或染料、非離子表面活性劑、雙氧水同浴使用［1］。VBL 雖然有較好的水溶性、耐堿性以及耐洗性，但泛黃點(diǎn)較低，增白效果往往達(dá)不到客戶需求。

棉增白劑CPD 結(jié)構(gòu)屬于二苯乙烯雙三嗪類，由于分子結(jié)構(gòu)中有嗎啉基團(tuán)具有良好的增白效果。相對(duì)于其他種類的增白劑，CPD 和纖維的親和力更高，有極佳的耐洗性能，另外，CPD 增白的產(chǎn)品不泛黃，耐高溫定形，并且可與H2O2等漂白劑同浴整理［2］，但由于水溶性不好［3］，主要應(yīng)用于增白浸漬工藝。在連續(xù)工藝中，增白劑濃度明顯高于浸漬工藝，因此CPD很容易析出而造成增白不勻、增白斑等疵病。

為了滿足客戶對(duì)織物品質(zhì)以及加工工藝的需求，傳化智聯(lián)股份有限公司改進(jìn)了CPD 的水溶性。經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)研發(fā)出增白效果好并能與氧漂汽蒸同浴的棉用增白劑CNT-2。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料和設(shè)備

織物：純棉府綢布（半漂布）40s×40s/133×72，棉斜紋布（前處理后）20s×16s/128×90。

試劑：多功能精練粉TF-120EA、TF-120EB、TF-120EC 和棉增白劑CNT-2、CPD（傳化智聯(lián)股份有限公司），雙氧水（27.5%，工業(yè)級(jí)），棉增白劑A（市售，以下簡(jiǎn)稱增白劑A，結(jié)構(gòu)與CPD 一致），氯化鈣、氯化鋁、氯化鐵（分析純）。

設(shè)備：UV-2450 型紫外可見分光光度儀（日本島津儀器有限公司），Rapid 型臥式軋車（廈門瑞比精密機(jī)械有限公司），HH-250L 型汽蒸箱（常州易晨?jī)x器制造有限公司），PT 1A 型針板拉幅機(jī)（日本辻井染機(jī)工業(yè)株式會(huì)社），DL-6000 PLUS 型紅外染樣機(jī)（蘇州絲達(dá)樂印染機(jī)械有限公司），X-RITE CI7600型愛色麗測(cè)色儀、Judge Ⅱ型標(biāo)準(zhǔn)燈箱（愛色麗儀器有限公司）。

1.2 整理工藝

1.2.1 工藝流程

浸漬工藝：前處理→熱水洗→冷水洗→增白→冷水洗→脫水→定形烘干（150 ℃，1 min）→回潮→測(cè)白度。

氧漂汽蒸同浴工藝：冷堆→熱水洗→冷水洗→汽蒸（98 ℃，60 min）→95 ℃熱水洗2 道→冷水洗→脫水→定形烘干（150 ℃，1 min）→回潮→測(cè)白度。

1.2.2 增白工藝

增白劑X，浴比1∶20，保溫溫度Y，保溫時(shí)間Z。

1.2.3 氧漂汽蒸同浴工藝

TF-120EB 30 g/L，雙氧水（27.5%）30 g/L，增白劑X，帶液率80%，汽蒸溫度98 ℃，汽蒸時(shí)間60 min。

1.3 測(cè)試

1.3.1 水溶性

在去離子水中加入過量增白劑，分別在40、60 和100 ℃下溶解30 min，采用0.45 μm 濾膜快速過濾，測(cè)試濾液在350 nm 波長(zhǎng)下的吸光度，并通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算增白劑的質(zhì)量濃度。

1.3.2 耐硬水性

用CaCl2固體和去離子水配制100、250 mg/kg 的硬水，取適量增白劑溶于硬水中（其中增白劑質(zhì)量濃度分別為CNT-2 2 g/L、CPD 1.33 g/L、增白劑A 2 g/L），靜置一段時(shí)間后觀察溶液是否有沉淀析出。

不同增白劑按照相同熒光強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比。熒光強(qiáng)度用E1cm10g/L表示，為換算成質(zhì)量濃度10 g/L，1 cm 比色皿測(cè)得的吸光度值。CNT-2 熒光強(qiáng)度為250，CPD 熒光強(qiáng)度為370，增白劑A 熒光強(qiáng)度為250。將3只增白劑按相同熒光強(qiáng)度換算成不同的質(zhì)量濃度。

1.3.3 增白劑與堿的復(fù)配穩(wěn)定性

分別用去離子水配制3、5 g/L 的NaOH 溶液以及30 g/L 的多功能精練粉溶液，并加入一定量增白劑水溶液（2 g/L），靜置觀察增白劑與堿的復(fù)配穩(wěn)定性。

1.3.4 色牢度

耐光色牢度：按ISO 105 B02—2014 方法測(cè)試及評(píng)級(jí)。耐洗色牢度：按ISO 105 C10—2006 方法測(cè)試及評(píng)級(jí)。耐氯化水色牢度：按ISO 105 E03—2010 方法測(cè)試及評(píng)級(jí)。

2 結(jié)果與討論

2.1 CNT-2 的物化性質(zhì)

2.1.1 水溶性

由表1 可以看出，改進(jìn)的新產(chǎn)品CNT-2 的水溶性明顯好于CPD 和增白劑A。其中，在100 ℃下，CNT-2的最大質(zhì)量濃度高達(dá)14.0 g/L。

表1 不同增白劑在不同溫度下的水溶性

2.1.2 耐硬水性

不同增白劑在不同水質(zhì)情況下的析出時(shí)間見表2。

表2 不同增白劑在不同水質(zhì)情況下的析出時(shí)間

由表2 可以看出，改進(jìn)的新產(chǎn)品CNT-2 的耐硬水性好于增白劑A 和CPD，但3 者的耐硬水性都不是很好。耐硬水性與增白劑的結(jié)構(gòu)有關(guān)，由于這3 只增白劑均為二苯乙烯雙三嗪類，結(jié)構(gòu)中只含有兩個(gè)磺酸基，對(duì)鈣鎂離子幾乎沒有螯合緩沖作用；而硬水中的鈣離子越多越容易析出沉淀，故在使用過程中不建議使用硬度過高的水。從結(jié)果可見，這3 種增白劑在水中放置6 h 后均會(huì)析出沉淀，因此，在使用此類增白劑時(shí)最好現(xiàn)配現(xiàn)用并不斷攪拌，以免在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生增白斑。

2.1.3 與堿的復(fù)配穩(wěn)定性

由表3、4 可以看出，CNT-2、CPD 以及增白劑A與氫氧化鈉的復(fù)配性均較差，因?yàn)闅溲趸c屬于強(qiáng)電解質(zhì)，解離作用強(qiáng)，而CNT-2、CPD 以及增白劑A 均為弱電解質(zhì)，當(dāng)CNT-2、CPD 以及增白劑A 與氫氧化鈉復(fù)配時(shí)，氫氧化鈉的強(qiáng)解離作用會(huì)抑制增白劑的解離，使增白劑在復(fù)配溶液中更容易聚集甚至析出。而CNT-2、CPD 以及增白劑A 與TF-120EB 的復(fù)配性略好，主要是因?yàn)門F-120EB 中的表面活性劑成分較多，提高了增白劑的溶解性能。因此，在長(zhǎng)車堿氧增白一浴工藝中應(yīng)選擇TF-120EB 與增白劑CNT-2 復(fù)配使用，且在混合槽中不停攪拌，以免出現(xiàn)增白劑沉淀導(dǎo)致白度不勻以及增白斑。

表3 不同增白劑在不同質(zhì)量濃度氫氧化鈉溶液中的析出時(shí)間

表4 不同增白劑與多功能精練粉的復(fù)配穩(wěn)定性

2.2 CNT-2 在浸漬工藝中的應(yīng)用

2.2.1 CNT-2 用量

CNT-2用量對(duì)棉斜紋布增白效果的影響見圖1。

圖1 CNT-2用量對(duì)棉斜紋布增白效果的影響

CNT-2用量分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%（omf），保溫溫度為80 ℃，保溫時(shí)間為15 min。從圖1 可以看出，在浸漬工藝中，CNT-2 的飽和用量為0.4%（omf）；用量在0.1%～0.4%時(shí)，白度隨著CNT-2 用量的增加而增大；用量在0.4%～1.0%時(shí)，白度有所下降，且布面色光略微偏黃綠光。因此，在浸漬工藝應(yīng)用過程中，為了避免增白劑的浪費(fèi)以及布面偏黃綠光，CNT-2 用量最好為0～0.4%（omf）。

2.2.2 保溫時(shí)間

CNT-2 用量為0.4%（omf），保溫溫度為80 ℃，保溫時(shí)間分別為5、10、15、20、30、40 min。由圖2 可以看出，在保溫時(shí)間為5～15 min 時(shí)，增白劑不斷吸附到纖維上，白度隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)而增大；在保溫時(shí)間為15～40 min 時(shí)，纖維上吸附的增白劑質(zhì)量濃度與溶液中的增白劑質(zhì)量濃度逐步達(dá)到平衡；隨著保溫時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，織物的白度下降，但下降不多。這主要是因?yàn)镃NT-2 對(duì)棉纖維的親和力較強(qiáng)，在吸附初期，短時(shí)間內(nèi)就能使吸附到纖維上的增白劑質(zhì)量濃度達(dá)到最大值，而后慢慢從纖維上解離下來，與溶液中的增白劑質(zhì)量濃度達(dá)到平衡。因此，CNT-2 應(yīng)用在單獨(dú)的增白浸漬工藝中，保溫時(shí)間為10～15 min時(shí)，既可以獲得較高的白度，也可以縮短工藝時(shí)間。但在常規(guī)浸漬工藝中，一般采用堿氧增白同浴工藝，該工藝將前處理和增白同時(shí)進(jìn)行，可以縮短時(shí)間、節(jié)約水電氣。在前處理工藝中，時(shí)間和溫度對(duì)雙氧水的分解是相互關(guān)聯(lián)的［4］，為了保證雙氧水充分分解，提高漂白效果，在堿氧增白同浴工藝中一般會(huì)將保溫時(shí)間延長(zhǎng)至40～60 min。

圖2 保溫時(shí)間對(duì)CNT-2在棉斜紋布上增白效果的影響

2.2.3 保溫溫度

CNT-2 用量為0.4%（omf），保溫時(shí)間為15 min，保溫溫度為50、60、70、80、90、95 ℃。由圖3 可以看出，保溫溫度在60～100 ℃時(shí)，CNT-2 在棉斜紋布上的增白效果差異不大，80 ℃時(shí)白度最高。因此在工廠應(yīng)用中，為了節(jié)約成本，一般品質(zhì)可選用60 ℃，如果是高品質(zhì)產(chǎn)品則選擇80 ℃，以達(dá)到最好的增白效果。如果CNT-2 應(yīng)用在堿氧增白同浴工藝中，由于存在穩(wěn)定劑，溫度升高會(huì)加速雙氧水的有效分解，提高對(duì)色素的氧化反應(yīng)速度，縮短漂白處理時(shí)間［4］。為了使坯布獲得更好的白度，將保溫溫度升高至95～100 ℃，因?yàn)樵诖藴囟确秶鷥?nèi)，CNT-2 的白度下降不到1，而且能夠使雙氧水的漂白作用得到快速有效的發(fā)揮。

圖3 保溫溫度對(duì)CNT-2在棉斜紋布上增白效果的影響

2.2.4 金屬離子

按增白工藝對(duì)棉斜紋布進(jìn)行增白處理，其中CNT-2 用量為0.4%（omf），保溫溫度為80 ℃，保溫時(shí)間為15 min，工作液中提供金屬離子的藥劑分別為MgCl2、AlCl3、CaCl2、FeCl3，質(zhì)量濃度均為2 g/L。從表5可以看出，Mg2+和Ca2+對(duì)CNT-2 的增白效果影響不大，Al3+對(duì)CNT-2 的增白效果影響較大，造成白度嚴(yán)重下降，下降幅度達(dá)到4.3%，F(xiàn)e3+直接使布面發(fā)黃。因此，工廠使用回用水進(jìn)行增白加工時(shí)，若要獲得理想白度，一定要排除其中的鋁離子和鐵離子。

表5 金屬離子對(duì)CNT-2增白效果的影響

2.3 CNT-2 在氧漂增白同浴汽蒸工藝中的應(yīng)用

CNT-2、增白劑A 和CPD 氧漂增白同浴汽蒸處理后的白度見圖4。

圖4 CNT-2、增白劑A 和CPD 氧漂增白同浴汽蒸處理后的白度

將不同的增白劑按照相同的熒光強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，CNT-2 用量為1.6 g/L，增白劑A 用量為1.6 g/L，CPD 用量為1.0 g/L。從圖4 可以看出，在氧漂增白同浴汽蒸工藝中，CNT-2 處理后的織物白度明顯好于增白劑A 和CPD 處理。在暗室的標(biāo)準(zhǔn)燈箱UV 燈下對(duì)比增白處理后的織物布面效果，使用CNT-2 處理的布面亮度及均勻性相對(duì)更好。由于CNT-2 良好的水溶性以及復(fù)配性，使其在氧漂增白同浴汽蒸工藝中能夠保持分子間不易團(tuán)聚，發(fā)揮更好的增白效果，CNT-2的增白效果比增白劑A 和CPD 更好。

2.4 色牢度

CNT-2 0.4%（omf）或增白劑A 0.4%（omf）或CPD 0.27%（omf），保溫溫度和時(shí)間分別為80 ℃、15 min。從表6可以看出，改進(jìn)的新產(chǎn)品CNT-2的色牢度滿足市場(chǎng)需求，與CPD 以及增白劑A 的各項(xiàng)色牢度一樣。這是由于改進(jìn)的CNT-2 使用了表面活性劑的復(fù)配增效作用，使其水溶性和增白效果都有所提升，且沒有改變其分子結(jié)構(gòu)。

表6 CNT-2、增白劑A 與CPD 的色牢度

3 結(jié)論

（1）CNT-2 的水溶性、耐硬水性以及耐堿性均好于CPD 以及增白劑A，且CNT-2 與多功能精練粉TF-120EB 的復(fù)配性最好。因此，在長(zhǎng)車氧漂增白同浴汽蒸工藝中可使用TF-120EB 與其配套使用。在使用回用水加工時(shí)，應(yīng)避免鋁離子和鐵離子的存在。

（2）CNT-2 應(yīng)用于單獨(dú)增白浸漬工藝中，用量不應(yīng)超過0.4%（omf），保溫溫度為60～80 ℃，保溫時(shí)間為15 min。

（3）CNT-2 比增白劑A 以及CPD 更適合氧漂汽蒸同浴工藝。若加工全棉梭織家紡類品種，既想獲得理想的高白度，又想縮短工藝流程，可選用棉增白劑CNT-2與多功能精練粉TF-120EB 配套使用。