梁必超，韓春艷，季 軒，魏 青，趙炯心，王建慶*

(1.東華大學(xué)國家染整工程技術(shù)研究中心，上海 201620;2.中國石化儀征化纖有限責(zé)任公司研究院，江蘇儀征 211900;3.江蘇省高性能纖維重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇儀征 211900;4.東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201620)

儀綸是一種改性聚酰胺酯纖維，該纖維系由對(duì)苯二甲酸乙二醇酯與脂肪族聚酰胺共聚紡絲而成［1－2］。儀綸纖維由于在聚酯大分子鏈段中嵌入聚酰胺組分，使其服用性能和印染加工性能得到改善:纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降為68～72℃，回潮率提高到0.6%，初始彈性模量和斷裂強(qiáng)度低于普通聚酯纖維，使得纖維可在較低溫度條件下染色，纖維制品服用的舒適性、抗起毛起球性和觸感均優(yōu)于現(xiàn)有的聚酯和棉纖維。該纖維的成功開發(fā)，為聚酯纖維的超仿棉化以及染整加工過程的節(jié)能減排開辟了一個(gè)新的途徑［3］。

儀綸纖維外觀呈淡黃色，與纖維分子中引入的聚酰胺組分在高溫熔融紡絲條件下生成具有共軛結(jié)構(gòu)的雜環(huán)類有色物質(zhì)有關(guān)［4－5］。纖維的這種顏色使其難以應(yīng)用于白色或鮮艷色的紡織制品，因此，開展儀綸纖維制品的脫色技術(shù)研究，對(duì)該纖維的推廣應(yīng)用具有重要意義。本文采用過氧化氫和亞氯酸鈉兩種氧化劑，通過白度、強(qiáng)力指標(biāo)，從濃度、pH值、溫度、時(shí)間等方面，對(duì)儀綸針織物的脫色加工進(jìn)行了研究。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料、試劑和儀器

試驗(yàn)材料:

儀綸針織羅紋布(18.45 tex，140 g/m2)，中國石化儀征化纖有限責(zé)任公司提供。

試劑:

亞氯酸鈉，工業(yè)品，含量80%，響水久旺化工有限公司產(chǎn);

無水碳酸鈉，分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司產(chǎn);

鹽酸，分析純，昆山晶科微電子材料有限公司產(chǎn);

30%過氧化氫、氫氧化鈉、硫代硫酸鈉均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn);

雅潔瑞LTP-H、雅潔瑞LFD、增白劑雅潔輝PE均為工業(yè)品，上海雅運(yùn)紡織助劑有限公司制。

儀器:

RY-25012常溫型染樣機(jī)，上海龍靈電子科技有限公司制;

101A-2E型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海實(shí)驗(yàn)儀器廠有限公司制;

HD026N多功能電子織物強(qiáng)力機(jī)，南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司制;

Datacolor 650型電腦測(cè)色配色儀，美國Datacolor公司制。

1.2 過氧化氫脫色處理

將5 g經(jīng)水潤濕的儀綸針織物投入按規(guī)定配方配制的脫色工作液中(浴比1∶20)，然后置于振蕩染樣機(jī)中于98℃脫色處理90 min后取出，經(jīng)80℃熱水清洗10 min、流動(dòng)冷水淋洗5 min后，再在70℃條件下烘干。

1.3 亞氯酸鈉脫色處理

將5 g經(jīng)水潤濕的儀綸針織物放入按規(guī)定配方配制的脫色工作液中(浴比1∶20)，然后置于振蕩染樣機(jī)中，于規(guī)定溫度下脫色處理，達(dá)到規(guī)定時(shí)間后取出，用冷水淋洗干凈，再經(jīng)硫代硫酸鈉(20 g/L)和碳酸鈉(40 g/L)的混合溶液于75℃中和脫氯處理15 min，取出用冷水淋洗干凈并烘干［6－7］。

1.4 儀綸的增白處理

將2 g已經(jīng)過亞氯酸鈉脫色處理的儀綸針織物潤濕后投入配制的增白工作液中(浴比1∶50)，置于振蕩染樣機(jī)中于98℃增白處理90 min后取出，流動(dòng)冷水淋洗5 min后，于70℃條件下烘干。

1.5 測(cè)試方法

1.5.1 試樣頂破強(qiáng)力

按照《紡織品頂破強(qiáng)力的測(cè)定鋼球法》(GB/T 19976-2005)對(duì)儀綸針織物進(jìn)行頂破強(qiáng)力的測(cè)試。測(cè)試條件:定長設(shè)置值為450 mm，速度為300 mm/min。按下式計(jì)算試樣的頂破強(qiáng)力保留率，取5塊試樣的平均值。

B=Q1/Q0×100

式中B為織物頂破強(qiáng)力保留率(%);Q0、Q1分別為處理前和處理后試樣的頂破強(qiáng)力(cN)。

1.5.2 試樣白度

采用電腦測(cè)色配色儀，參照《紡織品的白度測(cè)定》(AATCC110-2005)進(jìn)行CIE白度的測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 過氧化氫處理的脫色效果

按1.2的方法采用過氧化氫對(duì)儀綸針織物進(jìn)行脫色處理［8－9］，脫色工藝和結(jié)果如表1所示。

表1 過氧化氫脫色配方與結(jié)果

由表1中的白度數(shù)據(jù)可知，過氧化氫對(duì)儀綸脫色的方法對(duì)試樣白度的提高極其有限，不能滿足后續(xù)染整加工的需要。其原因?yàn)檫^氧化氫氧化還原電位較低［10］，難以破壞纖維中含氮有色物質(zhì)的共軛體系，不適用于儀綸制品的脫色處理。

2.2 亞氯酸鈉處理的脫色效果

按1.3規(guī)定的方法，從濃度、pH值、溫度、時(shí)間等因素考察亞氯酸鈉對(duì)儀綸的漂白效果。

2.2.1 濃度的影響

在溫度為95℃，時(shí)間為2 h，pH為3的條件下，亞氯酸鈉濃度對(duì)織物白度和強(qiáng)力的影響如圖1所示。

圖1 亞氯酸鈉濃度對(duì)白度和強(qiáng)力的影響

由圖1可見，隨著亞氯酸鈉濃度的提高，試樣的白度呈增大趨勢(shì)。在亞氯酸鈉濃度從1 g/L到10 g/L范圍內(nèi)，織物的白度提高速度較快，但濃度繼續(xù)升高時(shí)，織物白度提高趨勢(shì)逐漸減緩，亞氯酸鈉濃度提高到20 g/L時(shí)，白度僅由10 g/L時(shí)的57.30提升為57.73;由圖1還可看出，隨著亞氯酸鈉濃度的增加，織物的頂破強(qiáng)力保留率與白度提高呈同步降低的趨勢(shì)，這種降幅隨濃度的變化呈先快后緩的情況，在亞氯酸鈉濃度為6 g/L以下時(shí)隨濃度提高下降的幅度較大，此后則降幅減緩。

試驗(yàn)結(jié)果表明，與過氧化氫相比，亞氯酸鈉對(duì)儀綸中的有色物質(zhì)具有有效的脫色作用;而強(qiáng)力保留率隨濃度降低的現(xiàn)象則表明亞氯酸鈉在對(duì)有色物質(zhì)作用的同時(shí)，對(duì)纖維的結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生一定的破壞，導(dǎo)致纖維的強(qiáng)力降低。

2.2.2 pH 的影響

選擇比較活潑的酸性條件作為考察條件。在亞氯酸鈉濃度為20 g/L，溫度為95℃，時(shí)間為1.5 h的條件下，pH值對(duì)織物的白度和強(qiáng)力的影響如圖2所示。

圖2 pH值對(duì)白度和強(qiáng)力的影響

圖2表明，隨著介質(zhì)pH值的降低，織物的白度呈提高趨勢(shì)，pH值為2時(shí)，白度達(dá)到最大值58.13，說明增大介質(zhì)的酸性有利于漂白的進(jìn)行;與此同時(shí)，隨著pH值的降低，強(qiáng)力保留率不斷下降，介質(zhì)pH值為2時(shí)，強(qiáng)力保留率降低至79.5%，反映出亞氯酸鈉對(duì)纖維的損傷隨介質(zhì)酸性的增強(qiáng)而加大。

介質(zhì)酸性對(duì)包括亞氯酸鈉在內(nèi)的含氯氧化劑的氧化性能具有重要的影響［11］，這是由于介質(zhì)的pH值變化會(huì)引起亞氯酸鹽發(fā)生如下形式的變化［8］:上述反應(yīng)均屬于發(fā)生電子得失的氧化還原反應(yīng)，所得產(chǎn)物包括具有強(qiáng)烈氧化能力的氧化劑如二氧化氯、氯氣、原子態(tài)氧和其他系列物質(zhì)，其中尤以(1)式產(chǎn)物二氧化氯的氧化能力為最強(qiáng)，其氧化能力是氯氣的2.63倍，可以將氰化物氧化成二氧化碳和氮?dú)狻２艿柙獪y(cè)得二氧化氯在pH值為2時(shí)的氧化還原電位高達(dá)726 mv［12］。這類氧化能力極強(qiáng)的物質(zhì)可以使儀綸纖維中含氮的有色物質(zhì)發(fā)生氧化脫色。

試驗(yàn)結(jié)果表明，適當(dāng)降低介質(zhì)pH值有利于二氧化氯的生成，但當(dāng)介質(zhì)pH值低于2時(shí)，亞氯酸鹽溶液中有大量的氯氣逸出，反而降低了氧化能力。因此，通過調(diào)節(jié)介質(zhì)pH值為2～3時(shí)，可以控制亞氯酸鹽的分解方式，提高漂白脫色的效果。值得注意的是，有色物質(zhì)是纖維本體的組成部分，亞氯酸鈉在破壞有色物質(zhì)的同時(shí)也造成了纖維結(jié)構(gòu)的破壞，從而造成織物強(qiáng)力的降低。因此合理控制脫色工作液的pH值顯得至關(guān)重要。綜合pH值對(duì)白度和強(qiáng)力保留率的影響，認(rèn)為pH為3的實(shí)驗(yàn)條件是比較合理的。

2.2.3 溫度的影響

在亞氯酸鈉濃度為20 g/L、時(shí)間為2 h、pH為3的條件下，溫度對(duì)織物白度和強(qiáng)力的影響關(guān)系見圖3。

圖3 溫度對(duì)白度和強(qiáng)力的影響

由圖3可知，介質(zhì)溫度對(duì)脫色效果同樣具有很大的影響。當(dāng)介質(zhì)溫度由70℃升高至90℃時(shí)，試樣的白度由46快速提高到56;溫度繼續(xù)升高至100℃時(shí)，織物的白度值達(dá)到58，白度提高幅度有限。由圖3還可看出，當(dāng)溫度從70℃增加至90℃時(shí)，織物的強(qiáng)力保留率由90.4%降低至81.9%，之后溫度的提高對(duì)織物強(qiáng)力的影響不再發(fā)生明顯變化。

研究表明，溫度對(duì)二氧化氯氧化還原電位的影響并不顯著［12］。因此，圖3所示內(nèi)容主要?dú)w因于溫度對(duì)纖維大分子鏈段運(yùn)動(dòng)作用的影響。在較低溫度區(qū)間(如纖維的Tg附近，70℃左右)，纖維大分子鏈段運(yùn)動(dòng)的劇烈程度較低，纖維的微隙較小，所以盡管處于強(qiáng)氧化氛圍中，試樣的白度仍較低，隨著溫度的升高，纖維大分子鏈段運(yùn)動(dòng)加劇，有利于纖維中結(jié)構(gòu)較為疏松的部位發(fā)生氧化反應(yīng)，織物的白度隨之提高，同時(shí)伴以強(qiáng)力的降低。但繼續(xù)升高溫度并不能使白度和強(qiáng)力發(fā)生同步變化，原因在于氧化劑難以進(jìn)入結(jié)構(gòu)致密的纖維晶區(qū)與有色物發(fā)生反應(yīng)。綜合考慮，亞氯酸鈉脫色的溫度以95～100℃為宜。

2.2.4 時(shí)間的影響

在亞氯酸鈉濃度為20 g/L、溫度為100℃、pH為3的實(shí)驗(yàn)條件下，保溫時(shí)間對(duì)織物白度和強(qiáng)力的影響如圖4所示。

圖4 時(shí)間對(duì)試樣CIE白度和強(qiáng)力的影響

圖4表明，當(dāng)保溫時(shí)間從60 min增加至180 min時(shí)，織物的白度不斷提高，180 min時(shí)織物的白度已達(dá)到62.5，再延長保溫時(shí)間，織物的白度并無明顯增加。表明亞氯酸鈉與纖維內(nèi)可及區(qū)域內(nèi)有色物質(zhì)的反應(yīng)已經(jīng)完成，延長時(shí)間已無助于織物白度的提高。圖4還表明，當(dāng)保溫時(shí)間從60 min增加至120 min時(shí)，織物的強(qiáng)力并沒有發(fā)生明顯的變化，強(qiáng)力保留率達(dá)到82%左右，之后隨著保溫時(shí)間延長，織物強(qiáng)力不斷下降，當(dāng)保溫時(shí)間達(dá)到270 min時(shí)，織物的強(qiáng)力保留率已降至68%。這是纖維在氧化劑、強(qiáng)酸性、高溫和長時(shí)間處理等條件下共同作用的結(jié)果。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，將處理時(shí)間控制在180 min可以防止織物強(qiáng)力發(fā)生大的損傷。

采用亞氯酸鈉對(duì)織物進(jìn)行脫色處理，可以有效脫除纖維所帶的淡黃色，白度可達(dá)60以上，但無法徹底脫色，難以滿足高白度產(chǎn)品的加工。造成這一現(xiàn)象的根本原因在于儀綸纖維聚酰胺組分中的有色物均勻分布于纖維各個(gè)部分，脫色劑只能進(jìn)入到纖維大分子的無定形區(qū)，使該區(qū)域內(nèi)的有色物質(zhì)氧化脫色，結(jié)構(gòu)排列緊密的結(jié)晶區(qū)內(nèi)的有色物質(zhì)難以發(fā)生氧化脫色，造成織物白度提高有限;與此同時(shí)，織物強(qiáng)力降低程度在一定范圍內(nèi)的現(xiàn)象也可歸因于相同原因。

2.3 儀綸的增白處理

為滿足高白度產(chǎn)品印染加工的需要，對(duì)經(jīng)亞氯酸鈉漂白的儀綸織物進(jìn)行增白處理試驗(yàn)。

在溫度為98℃、pH為5、時(shí)間為90 min的實(shí)驗(yàn)條件下，通過增白劑雅潔輝PE處理，其濃度與織物白度的關(guān)系如圖5所示。

圖5 增白劑用量對(duì)試樣CIE白度的影響

由圖5可知，儀綸織物的白度隨著增白劑用量的增加而顯著提高，當(dāng)用量為0.025 g/L時(shí)，織物白度達(dá)到86，用量為0.25 g/L時(shí)織物白度已高達(dá)115，完全能滿足較高白度的加工要求。通過加入熒光增白劑吸收紫外光并發(fā)射出可見的藍(lán)光，與纖維中殘留的黃光互補(bǔ)脫色，提高了織物的白度［13］。

3 結(jié)論

a)采用過氧化氫的脫色方法無法實(shí)現(xiàn)儀綸纖維制品的脫色。

b)亞氯酸鈉可以破壞儀綸纖維中的有色物質(zhì)，使織物的白度提高到62.5，其最優(yōu)的脫色工藝條件是:濃度為20 g/L、pH值為3、溫度為95～100℃、時(shí)間為3 h。

c)增白處理可以消除亞氯酸鈉脫色后殘留的黃色，滿足白度要求較高產(chǎn)品的印染加工要求。

本文就儀綸纖維的亞氯酸鈉脫色方法及效果進(jìn)行了探索，但鑒于亞氯酸鈉對(duì)加工設(shè)備和操作環(huán)境均有較高的要求，因此，對(duì)該方法的實(shí)際應(yīng)用尚需進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。

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