，，

(1.天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院，天津 300387；2.先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300160)

聚酰胺酯纖維(儀綸纖維)是近年來開發(fā)的一種“超仿棉”纖維，兼具了棉花優(yōu)異的柔軟性、保暖性，以及滌綸的良好力學(xué)性能、耐熱性、色牢度等于一身[1]，具有廣泛的應(yīng)用前景，其與棉纖維進(jìn)行混紡能夠減少棉纖維的使用，緩解糧棉爭地的矛盾。聚酰胺酯/棉混紡織物可以使聚酰胺酯纖維與棉纖維的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行互補(bǔ)，從而得到更加優(yōu)良的產(chǎn)品性能。但是聚酰胺酯纖維泛黃，白度低，造成了混紡織物難以達(dá)到漂白產(chǎn)品和淺色花布鮮艷度的質(zhì)量要求[2]，因此必須進(jìn)行漂白處理，提高織物的白度和鮮艷度。

聚酰胺酯纖維泛黃原因目前尚不明確，參照美國專利公開的聚酯(PET)和含叔胺基團(tuán)的聚酰胺共混，會(huì)產(chǎn)生大量的氨基造成纖維的白度下降[3]。聚酰胺酯纖維是將聚酯大分子鏈進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在主鏈中植入酰胺鏈節(jié)[4]，這可能是造成纖維泛黃的原因。

常規(guī)漂白劑過氧化氫能夠?qū)旒徔椢锲鸬揭欢ǖ钠鬃饔?，但漂白效果不佳，需要找出一種有效的漂白劑對(duì)織物進(jìn)行漂白。過氧乙酸(PAA)漂白體系是一種高效的氧化漂白體系[5]，其氧化電位高于過氧化氫，比起傳統(tǒng)漂白劑具有更高的漂白效率[6]。本研究以過氧乙酸為漂白劑，從質(zhì)量濃度、溫度、時(shí)間、pH值4個(gè)方面進(jìn)行單因素試驗(yàn)，初步探討聚酰胺酯/棉混紡織物的漂白工藝。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料、藥品及儀器

材料：聚酰胺酯/棉混紡織物(中國石化儀征化纖有限責(zé)任公司，65%棉，35%聚酰胺酯，原布頂破強(qiáng)力283.1 N)

主要藥品：冰乙酸、過氧化氫、碳酸鈉(分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司)，濃硫酸、氫氧化鈉(分析純，天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠)。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法

1.2.1 過氧乙酸的配置

將冰乙酸、過氧化氫按照摩爾比1∶1混合并加入30 g/L濃硫酸，混合均勻，靜置24 h，可得到含量15%左右的過氧乙酸，使用期限為7 d。

1.2.2 漂白工藝

工藝及處方：100%PAA 3～20 g/L；浴比1∶20；氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值3～8；溫度60～110 ℃；時(shí)間30～150 min。單因素實(shí)驗(yàn)時(shí)只改變某一因素，其余同基礎(chǔ)工藝。

基本工藝流程：稱取聚酰胺酯/棉混紡織物→配漂白工作液→浸漂→取出織物→水洗→烘干→測試白度。

1.3 性能測試

白度測試：參照GB/T 17644—2008《紡織纖維白度色度試驗(yàn)方法》，使用CIE白度系統(tǒng)(D65光源，10°視角)進(jìn)行測試，將織物折疊4層，測量4個(gè)不同位置，取其平均值。

頂破強(qiáng)力測試：參照GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強(qiáng)力的測定 鋼球法》，將一定面積的試樣夾持在固定基座的圓環(huán)試樣內(nèi)，圓球形頂桿以恒定的移動(dòng)速度垂直地頂向試樣，使試樣變形直至破裂，測得頂破強(qiáng)力。

使用強(qiáng)降率表示漂白后織物強(qiáng)力下降程度，如下式：

首先，求得彈簧伸長量為0 mm時(shí)整個(gè)系統(tǒng)所需最小舉升力FL min(方向?yàn)樨Q直向上)，當(dāng)FL=FL min時(shí)，機(jī)械臂不會(huì)起到承受負(fù)載的作用。在ADAMS靜力學(xué)仿真中通過逐步減小FL，可以得到機(jī)械臂保持靜平衡的具體位置[18]。設(shè)FL為隨時(shí)間變化的函數(shù)，通過ADAMS靜力學(xué)仿真，得出舉升高度隨時(shí)間變化的曲線，經(jīng)過相應(yīng)的處理就可以得到舉升力與舉升高度的關(guān)系。本文所測量的彈簧伸長量為0 mm、外負(fù)載為10 kg時(shí)的最小舉升力為118 N左右，為方便測量，將最小舉升力設(shè)為120 N，則FL=120-20×t，仿真時(shí)間為6 s。

式中：F1為漂白前織物頂破強(qiáng)力；F2為漂白后織物頂破強(qiáng)力。

2 結(jié)果與討論

2.1 PAA質(zhì)量濃度對(duì)漂白效果的影響

漂白劑的質(zhì)量濃度對(duì)織物的漂白效果有較大的影響，質(zhì)量濃度過高會(huì)對(duì)織物造成較大損傷，質(zhì)量濃度較低時(shí)，雖然對(duì)織物強(qiáng)力影響較小，但織物白度達(dá)不到應(yīng)用要求，所以篩選出適宜的漂白質(zhì)量濃度是至關(guān)重要的。

圖1是PAA質(zhì)量濃度對(duì)織物的白度及頂破強(qiáng)力的影響。從圖1中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PAA質(zhì)量濃度低于13 g/L時(shí)，織物白度隨著漂液中PAA質(zhì)量濃度增加而呈增長趨勢，這是因?yàn)樵谶@個(gè)范圍內(nèi)PAA質(zhì)量濃度增加，生成具有漂白作用的·OOH增多，充分地與織物接觸，使其更有效地與色素的共軛基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，從而提高織物白度。PAA質(zhì)量濃度達(dá)到13 g/L以后，隨著PAA質(zhì)量濃度的增加，織物白度的增長趨于平緩，這是因?yàn)镻AA質(zhì)量濃度超過13 g/L后，雖然產(chǎn)生的漂白有效成分·OOH隨之增長，但是在織物表面吸附的·OOH達(dá)到飽和，多余的·OOH并不能與織物發(fā)生反應(yīng)或者部分發(fā)生反應(yīng)，從而造成白度增長趨于平緩。

圖1 PAA質(zhì)量濃度對(duì)漂白效果及頂破強(qiáng)力的影響

隨著PAA質(zhì)量濃度的增加，織物的頂破強(qiáng)力整體呈下降趨勢，在PAA質(zhì)量濃度從10 g/L增長到12 g/L過程中出現(xiàn)了較大幅度地降低，可能是因?yàn)樵赑AA質(zhì)量濃度低于10 g/L時(shí)對(duì)纖維造成的損傷是局部的或者是獨(dú)立的，沒有達(dá)到損傷臨界值，隨著質(zhì)量濃度增加后，對(duì)纖維造成較大范圍的損傷，超過損傷臨界值，從而出現(xiàn)了頂破強(qiáng)力大幅度下降的現(xiàn)象，綜合織物白度以及頂破強(qiáng)力情況，選擇10 g/L進(jìn)行漂白是一個(gè)較為合適的質(zhì)量濃度。

2.2 溫度對(duì)漂白效果的影響

漂白過程中溫度的高低往往決定著漂白劑的活化能力，溫度達(dá)不到漂白劑活化溫度，漂白劑的有效成分發(fā)揮不了作用，得不到較好的白度；溫度過高，會(huì)造成能源的過度消耗，適宜的漂白溫度是漂白工藝的重要因素。圖2是溫度對(duì)漂白效果及頂破強(qiáng)力的影響。

觀察圖2中曲線可以發(fā)現(xiàn)，織物的白度隨溫度的升高呈增長趨勢，這是因?yàn)樯邷囟饶軌蛴行Ы档头磻?yīng)所需活化能，同時(shí)PAA能夠快速產(chǎn)生有效成分·OOH與色素反應(yīng)，使漂白反應(yīng)更加徹底，從而增加白度；當(dāng)溫度達(dá)到100 ℃時(shí)，白度達(dá)到最大值；溫度高于100 ℃時(shí)，織物白度變化不明顯，甚至略有下降，這可能由于溫度過高，PAA產(chǎn)生的有效成分·OOH還沒有與色素反應(yīng)就分解散逸到空氣中，也可能是PAA的有效成分與色素的反應(yīng)達(dá)到飽和，白度不再發(fā)生變化。

圖2 溫度對(duì)漂白效果及頂破強(qiáng)力的影響

隨著溫度的升高，頂破強(qiáng)力有所下降，但是在60 ℃時(shí)，頂破強(qiáng)力略有升高，這可能是因?yàn)榛旒徔椢锍煞种泻忻?，吸水發(fā)生收縮，從而增大了頂破強(qiáng)力。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，漂白后織物的強(qiáng)降率均在可服用范圍內(nèi)，而在100 ℃時(shí)白度達(dá)到最大，故選用100 ℃進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.3 時(shí)間對(duì)漂白效果的影響

從圖3可以看出，漂白時(shí)間小于60 min時(shí)，織物白度增加較為明顯；時(shí)間大于60 min時(shí)，織物白度趨于穩(wěn)定，這是因?yàn)樵谄走^程中漂白體系處于封閉狀態(tài)，而漂液溫度以及PAA的質(zhì)量濃度是一定的，隨著時(shí)間的增加，PAA產(chǎn)生的有效成分·OOH逐漸與色素反應(yīng)，當(dāng)時(shí)間超過60 min時(shí)·OOH與色素反應(yīng)完全，即使延長漂白時(shí)間，對(duì)織物白度的增加沒有意義。

圖3 漂白時(shí)間對(duì)漂白效果及頂破強(qiáng)力的影響

漂白后織物的頂破強(qiáng)力變化很小，相對(duì)比較穩(wěn)定，均在可服用范圍內(nèi)，綜合考慮漂白時(shí)間對(duì)織物白度及頂破強(qiáng)力的影響，選取60 min進(jìn)行實(shí)驗(yàn)較為合適。

2.4 pH值對(duì)漂白效果的影響

一般的漂白工藝需要對(duì)漂液的酸堿度進(jìn)行調(diào)節(jié)，研究使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)漂液的pH值，觀察其對(duì)織物白度以及頂破強(qiáng)力的影響，結(jié)果見圖4。

從圖4可見，織物白度隨漂液pH值的增大而下降，pH值小于4時(shí)，織物白度較為穩(wěn)定；pH值大于4時(shí)，織物白度出現(xiàn)大幅度下降；pH值到達(dá)8時(shí)，織物白度最小，這是因?yàn)镻AA的漂白效果受到分解速率以及最終分解率這兩方面影響，生成PAA的反應(yīng)是可逆的，pH值在3～4時(shí)，反應(yīng)平衡沒被破壞，PAA分解速率較慢，漂白有效成分·OOH能夠滿足漂白所需用量，從而得到穩(wěn)定的白度，隨著pH值升高，氫氧化鈉與冰醋酸發(fā)生中和反應(yīng)，使反應(yīng)平衡向左移動(dòng)，PAA發(fā)生分解，質(zhì)量濃度下降，降低了與色素反應(yīng)的有效成分含量，致使織物白度下降。

圖4 pH值對(duì)漂白效果及頂破強(qiáng)力的影響

從圖4中頂破強(qiáng)力曲線可以發(fā)現(xiàn)，隨著漂液pH值的增大，頂破強(qiáng)力呈現(xiàn)上升趨勢，這是因?yàn)殡S著pH值的增加，漂液中過氧乙酸含量降低，不能對(duì)織物造成氧化損傷。觀察漂白后織物的頂破強(qiáng)力，均在可服用范圍內(nèi)，綜合考慮，酸性條件下織物能夠獲得較好的白度，并且織物損傷不大。

2.5 優(yōu)化工藝與常規(guī)過氧化氫漂白工藝對(duì)比

通過以上單因素試驗(yàn)，優(yōu)選過氧乙酸漂白聚酰胺酯/棉混紡織物工藝為：過氧乙酸10 g/L(質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%)，漂白溫度和時(shí)間分別為100 ℃、60 min，不調(diào)節(jié)pH(pH值在3左右)；過氧化氫漂白工藝為：過氧化氫質(zhì)量濃度18 g/L(質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%)，漂白溫度100 ℃，pH值10，漂白時(shí)間60 min，優(yōu)化后漂白工藝工藝與常規(guī)過氧化氫漂白工藝對(duì)比見表1。

表1 混紡織物漂白效果對(duì)比

通過表1數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，過氧乙酸對(duì)混紡織物的漂白效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于雙氧水漂白，經(jīng)兩種漂白劑漂白的混紡織物頂破強(qiáng)力有所下降，但下降幅度較小，均在可服用范圍內(nèi)；過氧化氫漂白后織物強(qiáng)力下降略大于過氧乙酸的，這是因?yàn)榫埘０孵ダw維是一種不耐堿的纖維，在堿性條件下會(huì)產(chǎn)生分解。

3 結(jié) 論

a)隨著漂液pH值增加，PAA對(duì)混紡織物的漂白效果呈下降趨勢，而頂破強(qiáng)力逐漸上升，綜合考慮，漂液pH值在3左右最為合適；漂白溫度越高，漂白效果越好，當(dāng)漂白溫度過100 ℃，織物白度增加較小，還會(huì)造成能源浪費(fèi)，漂白溫度為100 ℃最佳。

b)PAA質(zhì)量濃度增加，織物白度隨之增加，質(zhì)量濃度過高時(shí)，白度增加緩慢，同時(shí)頂破強(qiáng)力下降比較嚴(yán)重，PAA質(zhì)量濃度選為10 g/L最為合適；混紡織物的白度隨漂白時(shí)間的增加而增加，當(dāng)時(shí)間超過60 min時(shí)，織物白度增長變緩，故漂白時(shí)間選為60 min。

c)試驗(yàn)證明過氧乙酸漂白聚酰胺酯/棉混紡織物是可行的；優(yōu)化后的漂白工藝為：過氧乙酸10 g/L(質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%)，漂白溫度和時(shí)間分別為100 ℃、60 min，不調(diào)節(jié)pH值(pH值在3左右)。

[1] 王華平.“超仿棉”開辟化纖新空間[J].紡織服裝周刊,2011(20):10-10.

[2] 佚名.新一代合成纖維——儀綸[C]//中國科協(xié)2014海峽兩岸超仿棉加工技術(shù)應(yīng)用研究青年科學(xué)家研討會(huì)論文集.2014.

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