ZLFM-精練劑性能及其在棉織物前處理中的應(yīng)用

朱俊輝，董愛學，王維明，唐耿鐵，趙春磊

（1.紹興文理學院 紡織服裝學院，浙江 紹興 312000；2.紹興興明染整有限公司，浙江 紹興 312072）

脂蠟、果膠、棉籽殼、色素等天然雜質(zhì)對棉纖維的染色性能及后整理質(zhì)量具有重要影響作用。所以，棉及棉型織物在染色與后整理之前需要經(jīng)過前處理，為后續(xù)加工提供合格的半制品[1-2]。前處理通常包括退漿、煮練和漂白，主要利用堿和過氧化氫的協(xié)同作用來達到去雜和漂白的目的，其過程包括潤濕、滲透、膨化、乳化、分散等步驟[3-4]。為了提高前處理效率和產(chǎn)品質(zhì)量，加工中通常需要加入精練劑，由于染廠應(yīng)用最多的前處理工藝是堿氧一浴一步法，所以精練劑不僅應(yīng)有良好的潤濕、滲透、乳化等功能，同時還需要有優(yōu)異的耐堿性[5-6]。

ZLFM-精練劑是由仲醇和陰離子表面活性劑復(fù)配而成的一種高效多功能精練劑，本文以JFC 精練劑和競品高效精練劑為對比樣品，分析了該精練劑的表面張力、乳化性能、潤濕性能和耐堿性，并將其應(yīng)用于棉織物退煮漂一浴一步法加工，優(yōu)化了工藝條件。

1 試驗

1.1 材料、試劑和儀器

材料：純棉機織物，克重為150 g/m2，斷裂強力為225N。

試劑：ZLFM-精練劑（商品，浙江礫紡新材料科技有限公司），氫氧化鈉（分析純，國藥集團化學試劑有限公司），30 %過氧化氫（分析純，永華化學科技有限公司），濃硫酸（分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），JFC 精練劑（商品，廣州市玥舜化工有限公司），高效精練劑（商品，浙江灝宇科技有限公司）。

儀器：UF260Plus 型強制對流通用烘箱（德國MEMMERT 公司），L-12 型振蕩染色機（廈門瑞比精密機械公司），H-10K-L 型萬能材料試驗機（美國Tinius Olsen 公司），WSB-3A 型智能式數(shù)字白度計（溫州大榮紡織儀器有限公司），YG（B）871 型毛細管效應(yīng)測定儀（溫州大榮紡織儀器有限公司），DCAT21 型全自動表面張力儀（德國Dataphysics 儀器股份有限公司）。

1.2 棉織物前處理

采用浸漬法對棉織物進行前處理，處理液由氫氧化鈉3～5g/L、過氧化氫3～7g/L 和精練劑0.5～3.0g/L 組成，處理溫度70～95℃，處理時間40～120min，浴比1∶25。處理結(jié)束后，熱水洗，酸中和，冷水洗，烘干。

1.3 性能測試

1.3.1 毛效

織物毛效根據(jù)FZ/T 01071—2008 《紡織品毛細效應(yīng)試驗方法》 規(guī)定的方法進行測試，每個樣品測試3次，取平均值。

1.3.2 白度

將織物對折至不透光后，使用WSB-3A 型智能式數(shù)字白度計對織物白度進行測試，在織物正反面各取3 處不同位置進行測試，取平均值。

1.3.3 斷裂強力保留率

織物斷裂強力根據(jù)GB/T 3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能第一部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》規(guī)定的方法進行測試，每個試樣測試3 次，取平均值。斷裂強力保留率根據(jù)公式（1）進行計算。

1.3.4 表面張力

精練劑的表面張力根據(jù)GB/T 22237—2008《表面活性劑表面張力的測定》規(guī)定的方法進行測試，每個樣品測3 次取平均值。

1.3.5 耐堿性能

精練劑的耐堿性根據(jù)GB/T 5556—2003 《表面活性劑耐堿性測試法》規(guī)定的方法進行測試，通過目測進行評級。

1.3.6 乳化性能

以液蠟為研究對象，根據(jù)GB/T 11543—2008《表面活性劑中、高粘度乳液的特性測試及其乳化能力的評價方法》規(guī)定的方法對精練劑的乳化性能進行了測試。

1.3.7 潤濕性能

精練劑的潤濕性能根據(jù)GB/T 11983—2008《表面活性劑潤濕力的測定 沉沒法》 規(guī)定的方法進行測試，所用織物為棉帆布片。

2 結(jié)果與討論

2.1 ZLFM-精練劑的性能指標

2.1.1 表面張力

一般而言，在不改變固體表面能的前提下，表面張力越低的溶液越容易在固體表面進行潤濕和鋪展[7]。精練劑的主要作用就是降低前處理液的表面張力，促進其在紡織品表面潤濕并快速滲透進入纖維內(nèi)部，進而達到提高處理效果的目的。在濃度相同的條件下，ZLFM-精練劑和競品精練劑的表面張力如圖1 所示。

圖1 表面張力

由圖1 可見，與競品高效精練劑相比，ZLFM-精練劑具有更小的表面張力，即ZLFM-精練劑更有利于前處理液在紡織品表面進行潤濕和鋪展。

2.1.2 耐堿性能

耐堿性是堿氧一浴一步前處理工藝用精練劑的一項重要指標。在氫氧化鈉濃度為50g/L 的條件下，于95℃測試了ZLFM-精練劑和競品精練劑的耐堿性，結(jié)果如表1 所示。

表1 耐堿性

由表1 數(shù)據(jù)可以看出，ZLFM-精練劑和JFC 精練劑在120min 時的評級仍為1 級，而競品高效精練在90min 時的評級為1～2 級。試驗過程發(fā)現(xiàn)，120min 時，加有ZLFM-精練劑和JFC 精練劑的堿液中未出現(xiàn)明顯的絮狀物，而競品高效精練在90min 時開始出現(xiàn)絮狀物，在120min 時產(chǎn)生了渾濁現(xiàn)象。通常，棉織物堿氧一浴一步浸漬法前處理所用堿的濃度為5～10g/L。為此，ZLFM-精練的耐堿性能夠滿足棉織物堿煮練的需要。

2.1.3 乳化性能

精練劑不僅要能有效降低處理液表面張力，同時還應(yīng)對溶解到處理液中的天染雜質(zhì)及其分解產(chǎn)物具有良好的乳化和分散作用，以避免對紡織品的二次沾污[3]。為此，乳化性能是精練劑的又一項重要指標。試驗分析了ZLFM-精練劑、JFC 精練劑和市售高效精練劑對液蠟的乳化性能，結(jié)果如圖2 所示。圖中數(shù)據(jù)表明，ZLFM-精練劑對液蠟的乳化時間為80s，明顯小于JFC 精練劑與高效精練劑的乳化時間，即ZLFM-精練劑具有較好的乳化性能。

圖2 乳化性能

2.1.4 潤濕性能

圖3 為ZLFM-精練劑與競品精練劑對棉帆布的潤濕性能。由圖中數(shù)據(jù)可以看出，ZLFM-精練劑對棉帆布的潤濕時間僅有20.3 s，明顯小于JFC 精練劑與高效精練劑的潤濕時間。這是因為ZLFM-精練劑具有較低的表面張力（見圖1），能更好地降低處理液的表面張力，進而減少處理液在棉帆布表面潤濕與鋪展的時間。由此可見，ZLFM-精練劑具有較好的潤濕性能。

圖3 潤濕性能

2.2 棉織物前處理中的應(yīng)用性能

采用堿氧一浴一步法對棉織物進行前處理，分析了ZLFM-精練劑與工藝參數(shù)間的關(guān)系，優(yōu)化了工藝條件，并在最佳前處理工藝下，對比了ZLFM-精練劑與競品精練劑的前處理效果。

2.2.1 精練劑濃度對前處理過程的影響

表2 為精練劑濃度對前處理效果的影響。從表中數(shù)據(jù)可以看出，織物白度和毛效值均隨著精練劑用量的增加而逐漸增大，兩者分別在精練劑濃度為0.5 g/L和1.0 g/L 時達到最大值，之后，織物的白度和毛效值不再隨著精練劑用量的繼續(xù)增加而發(fā)生明顯變化。這可能是因為當精練劑分子足以在織物表面形成緊密的定向排列時，處理液在織物表面的潤濕鋪展并向纖維內(nèi)部滲透才能達到最佳狀態(tài)，但是過量的精練劑不再對處理液的潤濕鋪展與滲透起促進作用。由此可見，ZLFM-精練劑的最佳濃度為1.0 g/L。

表2 精練劑濃度對前處理效果的影響

2.2.2 氫氧化鈉濃度對處理效果的影響

表3 列出了氫氧化鈉濃度對前處理效果的影響。結(jié)果表明，織物毛效值隨著氫氧化鈉濃度的增加而逐漸增大，當氫氧化鈉濃度超過5.0 g/L 繼續(xù)增大時，毛效值幾乎不再發(fā)生明顯變化，但是織物白度并未隨著氫氧化鈉濃度的變化而發(fā)生明顯變化。這是因為漿料、脂蠟、果膠等雜質(zhì)可在熱堿和過氧化氫協(xié)同作用下通過水解等反應(yīng)而被去除，雜質(zhì)的去除可提高織物的毛效值。眾所周知，色素的去除效果主要取決于過氧化氫的使用量，而平行試驗中并未改變過氧化氫的濃度，所以織物的白度并未發(fā)生明顯變化。為此，氫氧化鈉的最佳濃度為5.0 g/L。

表3 氫氧化鈉濃度對處理效果的影響

2.2.3 過氧化氫濃度對處理效果的影響

表4 為過氧化氫濃度對前處理效果的影響。表中數(shù)據(jù)顯示，過氧化氫濃度在3.0～5.0g/L 范圍內(nèi)變化時，織物白度隨著過氧化氫濃度的增大而迅速增大，此后，織物白度不再隨著過氧化氫濃度增大而發(fā)生顯著提升。表4 同時表明，織物毛效值在過氧化氫濃度為5.0g/L 時達到最大值，繼續(xù)增加過氧化氫濃度，毛效值反而有所下降。這是因為過氧化氫是去除色素的主要助劑，色素去除效果隨著過氧化氫濃度的增大而增強，所以白度隨著過氧化氫濃度的增大而增大。但是，當過氧化氫濃度較大時，過氧化氫會生成氧氣（O2）等無效漂白成分，不僅無益于白度的改善，而且會影響雜質(zhì)的去除。所以，過氧化氫的最佳濃度為5.0g/L。

表4 過氧化氫濃度對處理效果的影響

2.2.4 溫度對處理效果的影響

表5 為溫度對處理效果的影響。由表中數(shù)據(jù)可以看出，織物白度和毛效值均隨著處理溫度的升高而逐漸增大，且都在95℃時達到最大值。這是因為升高溫度有利于纖維溶脹，進而促進處理液向纖維內(nèi)部滲透，提高雜質(zhì)去除效果。由此可見，前處理溫度控制在95℃為宜。

表5 溫度對處理效果的影響

2.2.5 時間對處理效果的影響

時間對處理效果的影響如表6 所示。表中數(shù)據(jù)表明，毛效值在80 min 時已達到9.60，之后，毛效值不再隨著保溫處理時間的延長而發(fā)生明顯增大。此外，織物白度隨著反應(yīng)時間的延長而逐漸增大，在80 min 時已超過80。綜合考慮能耗與生產(chǎn)效率，選用80 min 為最佳保溫時間。

表6 時間對處理效果的影響

2.2.6 ZLFM-精練劑與競品精練劑的處理效果對比

表7 為ZLFM-精練劑與競品精練劑的處理效果對比數(shù)據(jù)，處理液組成為氫氧化鈉5.0 g/L、過氧化氫5.0 g/L、精練劑1.0 g/L，處理溫度95℃，處理時間80 min，浴比1∶25。

表7 ZLFM-精練劑與競品精練劑的處理效果

由表7 可以看出，ZLFM-精練劑處理棉織物的白度、毛效值和斷裂強力保留率均明顯優(yōu)于競品高效精練劑處理的織物。這是因為，與JFC 精練劑和高效精練劑相比，ZLFM-精練劑具有更好的潤濕性、耐堿性和乳化能力，進而能夠更好地提高去雜效果。

3 結(jié)論

（1）與JFC 精練劑和競品高效精練劑相比，ZLFM-精練劑具有較小的表面張力和較好的潤濕性能、液蠟乳化性能和耐堿性。

（2）ZLFM-精練劑用于棉織物前處理時，最佳工藝條件為：氫氧化鈉5.0g/L、過氧化氫5.0g/L、精練劑1.0 g/L，處理溫度95℃，處理時間80min。

（3）在ZLFM-精練劑最佳應(yīng)用工藝下，ZLFM-精練劑處理棉織物的白度、毛效和斷裂強力保留率均大于JFC 精練劑或競品高效精練劑處理的織物。