張 瑋,邢建偉,徐成書,周夢宇

(西安工程大學(xué) 紡織與材料學(xué)院,陜西 西安 710048)

棉筒子紗低溫前處理的新工藝

張 瑋,邢建偉,徐成書,周夢宇

(西安工程大學(xué) 紡織與材料學(xué)院,陜西 西安 710048)

選用實驗室自合成低溫催化氧漂助劑XTA,以低溫工藝對棉紗進(jìn)行前處理,比較低溫前處理工藝與傳統(tǒng)前處理工藝的處理效果．結(jié)果表明，在低溫(70℃)條件下,雙氧水對棉紗漂白能力較弱,助劑XTA可催化雙氧水分解出有效成分,與棉纖維上的色素及雜質(zhì)發(fā)生持續(xù)反應(yīng),達(dá)到漂白效果,與傳統(tǒng)前處理工藝(105℃)相比,采用低溫前處理工藝所得棉紗的白度、毛效、強(qiáng)力和棉籽殼去除度一致,且可大幅降低處理溫度．

低溫前處理;棉筒子紗;白度;毛效

0 引 言

雙氧水是無氯漂白劑,其漂白效果和穩(wěn)定性好,無毒,無臭,對環(huán)境無污染,可分解出HOO-和自由基,與棉纖維上有色物質(zhì)中的雙鍵發(fā)生反應(yīng),使得有色物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中的共軛體系被破壞,賦予棉紗產(chǎn)品良好的白度[1-2]．雙氧水前處理普遍在接近沸點的高溫條件下處理60～90min,且pH條件在11左右,方有最佳效果,卻易造成纖維的過度降解[3]．此外,為達(dá)到高溫條件需消耗大量能源,且染廠數(shù)量龐大,在能源日益短缺的形勢下,節(jié)約能源成為迫在眉睫的問題[4-6]．

近年來,在雙氧水低溫前處理技術(shù)方面,研究工作主要集中在開發(fā)雙氧水活化劑[7-10],即通過酰氯或酸酐將酰基接枝到含氧、含氮、含硫的原子上,生成具有酰基結(jié)構(gòu)的化合物[11-12]．活化劑在堿性過氧化氫漂液中與過氧氫陰離子反應(yīng)生成活化能較低的過氧羧酸陰離子,提高漂白效率．但活化劑大多成本較高,且應(yīng)用中可能會伴隨副反應(yīng)發(fā)生[13-14]．針對此問題,選用實驗室自合成助劑XTA,該助劑可在低溫條件下催化雙氧水分解有效成分,與棉纖維上的色素及雜質(zhì)發(fā)生持續(xù)反應(yīng),從而實現(xiàn)棉紗線低溫前處理,并對低溫前處理工藝進(jìn)行探討．

1 實 驗

1.1 實驗材料

(1) 紗線 普梳40S純棉反捻紗.

(2) 藥品 低溫催化劑XTA(自制),高效精煉劑XQC(自制),NaOH(天津市河?xùn)|區(qū)紅巖試劑廠),30%雙氧水(天津市富宇精細(xì)化工有限公司),HAc(天津市百世化工有限公司),除氧酶(德美化工),雙氧水穩(wěn)定劑、螯合分散劑、多功能前處理劑(浙江三元紡織有限公司)．

1.2 設(shè)備及測試儀器

SDM2-12-140型多功能染色機(jī)(立信染整機(jī)械深圳有限公司),BS323S電子天平(上海滬粵明科學(xué)儀器有限公司),絞紗測長儀YGO86C(常州市第二紡織機(jī)械廠),YG020A型電子單紗強(qiáng)力儀(寧波紡織儀器廠),Color i7愛色麗測色儀(美國X-rite愛色麗公司),WSB-3A智能式數(shù)字白度儀、YG(B)871毛細(xì)管效應(yīng)測定儀(溫州大榮紡織儀器有限公司)．

1.3 前處理工藝

1.3.1 傳統(tǒng)前處理工藝 傳統(tǒng)前處理工藝工藝曲線如圖1所示,傳統(tǒng)前處理工藝處方：過氧化氫穩(wěn)定劑1.0,螯合分散劑0.5g·L-1,多功能前處理劑1.5g·L-1,NaOH 2.4g·L-1,30%過氧化氫3.2g·L-1，浴比10∶1．

1.3.2 低溫前處理工藝 傳統(tǒng)前處理工藝工藝曲線如圖2所示,低溫前處理工藝處方：XTA1.0g·L-1,XQC 0～1g·L-1, NaOH 0～4.4g·L-1,30%過氧化氫3.2g·L-1，浴比10∶1．

1.3.3 前處理后續(xù)處理方法 傳統(tǒng)工藝后續(xù)處理方法:水洗(80℃,15min,浴比10:1)→酸中和(50℃,15min,醋酸 0.5g·L-1,除氧酶0.3g·L-1,浴比10∶1)．低溫前處理工藝后續(xù)處理方法:水洗(70℃,15min,浴比10∶1)→酸中和(50℃,15min,醋酸 0.5g·L-1,除氧酶0.3g·L-1,浴比10∶1)．

1.4 測試方法

1.4.1 白度 按照GB/T 17644—2008《紡織纖維白度色度試驗方法》,使用Color i7愛色麗測色儀,測試3次取其平均值．

1.4.2 毛效 按照FZ/T 01071—2008《紡織品毛細(xì)效應(yīng)試驗方法》,對紗線的毛效進(jìn)行測試,每組測試3次取其平均值．

1.4.3 斷裂強(qiáng)力 按照GB/T 3916—2013《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定》,使用YG020A型電子單紗強(qiáng)力儀對紗線強(qiáng)力的進(jìn)行測試,每組測試30根取平均值．

1.4.4 棉籽殼去除度 采用目測法比較棉籽殼的去除程度,分好、較好、差三級．將未經(jīng)處理的紗線的棉籽殼的去除程度定為“差”．

2 結(jié)果與討論

2.1 低溫催化劑XTA與雙氧水用量

在低溫條件下(溫度為70℃),助劑XTA可催化雙氧水分解．助劑XQC為潤濕滲透劑,用以提高前處理效果．按照1.3.2對棉紗線進(jìn)行低溫前處理,助劑XTA為0是空白對照組,在助劑XTA與雙氧水不同用量的條件下,棉紗線處理后白度如圖3所示;其中部分紗線強(qiáng)力測試結(jié)果見表1．

從圖3可以看出,在低溫前處理工藝中,在雙氧水用量相同條件下,加入助劑XTA棉紗線白度均比空白對照組白度高,且隨著XTA用量的增加而增加;而在XTA用量相同條件下,隨雙氧水用量增加,棉紗線白度提高,且雙氧水用量大于8g·L-1后維持穩(wěn)定;當(dāng)XTA用量為0.8g·L-1,雙氧水用量為8g·L-1時,紗線白度最佳．在70℃下,雙氧水漂白能力較弱．助劑XTA在纖維表面可發(fā)生充分的吸附,隨著處理過程的進(jìn)行,吸附在纖維表面的XTA使雙氧水活化,加速其分解,生成HO2-等游離基和色素持續(xù)作用,達(dá)到漂白效果．因此,確定XTA用量為0.8g·L-1,雙氧水用量為8g·L-1．

表 1 XTA與H2O2用量對單紗斷裂強(qiáng)力的影響

從表1可以看出，低溫前處理工藝與空白對照組相比,在雙氧水用量相同的條件下,棉紗強(qiáng)力基本沒有變化．助劑XTA可增強(qiáng)雙氧水漂白條件下的氧化能力,并使其氧化能力對棉紗線具有一定選擇性,減少其造成對纖維的降解．助劑XTA對棉紗強(qiáng)力基本沒有影響．

2.2 NaOH用量

按照1.3.2工藝及處方對棉紗線進(jìn)行低溫前處理,考察NaOH用量對棉紗線白度和毛效的影響,NaOH用量為0～4.4g·L-1,白度及毛效結(jié)果見表2.

從表2可以看出,在低溫前處理工藝中,隨著NaOH用量的增加,棉紗線白度和毛效逐步增大,且當(dāng)NaOH用量大于2.4g·L-1后,白度、毛效變化趨于平穩(wěn)．出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因為:處理浴堿性增強(qiáng)后,雙氧水分解速率加快,漂白效率提高．因此確定NaOH用量為2.4g·L-1．

2.3 助劑XQC用量

按照1.3.2對棉紗線進(jìn)行低溫前處理,考察助劑XQC用量對棉紗線白度和毛效的影響,XQC用量為0～1g·L-1,白度及毛效結(jié)果見表3.

從表3可以看出,在低溫前處理工藝中,與空白對照組相比,XQC對白度幾乎沒有影響,對毛效影響較大,且隨著XQC用量的增加,棉紗線白度基本不變,而毛效逐步增大,當(dāng)XQC用量為0.8g·L-1時,毛效,白度效果較好,其用量超過0.8g·L-1,毛效,白度變化不大．助劑XQC是多功能高效精煉劑,在處理過程中,可使XTA、NaOH分子更充分的向纖維內(nèi)部擴(kuò)散．因此,確定XQC用量為0.8g·L-1．

2.4 低溫前處理工藝溫度和時間

按照1.3.2對棉紗線進(jìn)行低溫前處理,分別設(shè)定溫度為40℃～90℃,時間30min～90min對棉紗線進(jìn)行低溫前處理,考察前處理溫度和保溫時間對紗線白度的影響結(jié)果見表4．

表 2 NaOH用量對紗線白度的影響

表 3 XQC用量對紗線白度的影響

表 4 處理溫度、處理時間對紗線白度的影響

從表4可以看出,隨著處理溫度升高,棉紗線白度顯著增加．當(dāng)處理溫度為70℃時,紗線白度較好,超過其溫度后,白度變化不明顯;隨著處理時間延長,紗線白度逐漸增大,處理時間為60min時,紗線白度值較高,且可滿足后續(xù)生產(chǎn)需要．綜合白度和能耗之間的關(guān)系,確定低溫前處理溫度為70℃,時間為60min．

表 5 傳統(tǒng)工藝與低溫前處理工藝處理效果對比

Table 5 Performance comparision of traditional preteatment and low-temperature pretreatment

測試項目傳統(tǒng)工藝低溫前處理工藝白度/%85.284.7單紗斷裂強(qiáng)力/cN255244單紗斷裂伸長率/%6.646.21毛細(xì)效應(yīng)/(cm·30min-1)13.514.2棉籽殼去除度好好

注: XTA用量1g·L-1,XQC用量0.8g·L-1,NaOH用量2.4g·L-1,30%過氧化氫用量8g·L-1.

2.5 不同前處理工藝效果的比較

分別按照1.3.1和1.3.2,采用傳統(tǒng)工藝和低溫前處理工藝對棉紗線進(jìn)行前處理,測試各自的白度,單紗斷裂強(qiáng)力,單紗斷裂伸長率,毛效和棉籽殼去除度,結(jié)果見表5．

從表5可以看出,采用低溫前處理工藝(70℃)所得前處理試樣的白度,單紗斷裂強(qiáng)力,單紗斷裂伸長度和棉籽可去除度均與采用傳統(tǒng)工藝(105℃)處理相比基本一致,毛效略高．因此XTA/XQC/H2O2體系的漂白能力比傳統(tǒng)H2O2/NaOH體系更為有效．

3 結(jié) 論

(1) 雙氧水在70℃前處理效果較差,助劑XTA可加速其分解,提高前處理效率,實現(xiàn)棉紗線低溫前處理．低溫前處理最佳工藝為NaOH 2.4g·L-1,30%過氧化氫 8g·L-1,XQC 0.8g·L-1,70℃處理60min．

(2) 低溫前處理工藝與采用傳統(tǒng)工藝前處理效果基本一致,并能顯著降低處理溫度,節(jié)省能源．

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編輯、校對：田 莉

A new process of low-temperature pretreatment to cotton yarn

ZHANGWei,XINGJianwei,XUChengshu,ZHOUMengyu

(School of Textile and Materials,Xi′an Polytechnic University,Xi′an 710048,China)

By selecting laboratory synthesized low-temperature peroxide bleaching catalyst XTA,the cotton yarn was pretreated with low-temperature process,the treatment effect was compared with traditional pretreament process. It is found that the hydrogen peroxide bleaching of cotton yarn is weak at a low temperature (70 ℃),and the XTA will catalyze the decomposition of hydrogen peroxide and react with pigment and impurities on cotton yarn, to achive the bleaching effect. The whiteness, capillary effect, strength of cotton yarn pretreated by low-temperature are like the ones pretreated by traditional high-temperature (105℃)scouring and bleaching pretreatment of cotton yarn. The new process can significantly reduce the processing temperature.

low-temperature pretreatment;cotton yarn;whiteness;capillarity

1006-8341(2016)04-0545-05

10.13338/j.issn.1006-8341.2016.04.022

2016-07-03

陜西省教育廳重點實驗室基金資助項目(16JS034);西安工程大學(xué)博士科研啟動基金資助項目(BS1534)

邢建偉(1956—),男,陜西省西安市人,西安工程大學(xué)教授,研究方向為紡織品化學(xué)加工新材料、新工藝的理論及應(yīng)用等.E-mail:xjw1123@sina.com

張瑋,邢建偉,徐成書,等.棉筒子紗低溫前處理的新工藝[J].紡織高?；A(chǔ)科學(xué)學(xué)報，2016，29(4)：545-549.

ZHANG Wei,XING Jianwei,XU Chengshu,et al.A new process of low-temperature pretreatment to cotton yarn[J].Basic Sciences Journal of Textile Universities,2016，29(4)：545-549.

TS 192.5

A