任敦云,徐成書,邢建偉

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

紫絨脫色預(yù)處理工藝優(yōu)化

任敦云,徐成書,邢建偉

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

為了改善紫絨脫色預(yù)處理后單纖維斷裂伸長度率低，處理效果差的問題，在預(yù)處理階段對亞鐵鹽體系進(jìn)行改進(jìn)，并將改進(jìn)后的3種脫色活化體系應(yīng)用于紫絨的脫色預(yù)處理.從白度及手感兩項指標(biāo)優(yōu)選出最佳活化體系及工藝，并將此最優(yōu)工藝與傳統(tǒng)工藝的脫色效果及單纖維拉伸斷裂性能進(jìn)行比較.結(jié)果表明，最佳活化體系由SA、WFE與Na2SO3(質(zhì)量比為3∶3∶1)組成,其最佳用量為20%(owf)．采用該工藝進(jìn)行脫色預(yù)處理的紫絨白度、手感均較好，且單纖維斷裂強(qiáng)力與傳統(tǒng)工藝相當(dāng)，單纖維斷裂伸長率明顯提高．

紫絨;脫色預(yù)處理;活化體系；白度

0 引 言

山羊絨被譽(yù)為“纖維鉆石”,是稀有的天然紡織原料,屬于高檔紡織原料,具有柔軟、纖細(xì)、保暖等特性,所制得的羊絨制品具有光澤柔和、絨面豐滿、手感柔軟、穿著舒適、保暖性好、滑糯等特點[1]．山羊絨可按照其顏色分為白絨、青絨、紫絨等,其中紫絨數(shù)量約占羊絨總數(shù)量的60%,色澤為紫褐色、纖維細(xì)而長、手感柔軟、強(qiáng)力大,紫絨價格相對較低[2-9],一般僅限于染制深色樣品．因此,為了提高紫絨的經(jīng)濟(jì)價值,需將紫絨進(jìn)行脫色處理,使之達(dá)到白絨的效果，提高羊絨制品生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價值[10]．文獻(xiàn)[11-18]通過“脫色”使紫絨纖維的各項性能達(dá)到白絨的水準(zhǔn),然后進(jìn)行染色,已成為工廠降低成本、提高紫絨的實用價值、擴(kuò)大原料使用范圍的一個重要途徑．傳統(tǒng)工藝通常采用亞鐵鹽預(yù)處理→氧化→還原的加工流程對紫絨進(jìn)行脫色,但是存在脫色絨斷裂伸長度較低的問題．其中亞鐵鹽預(yù)處理是為了使亞鐵離子吸附在紫絨纖維上,作為后續(xù)氧化階段雙氧水的漂白催化劑．本文分析活化體系脫色工藝的預(yù)處理階段各項因素對脫色絨纖維理化性能的影響,得出最佳活化體系及其工藝．采用活化體系脫色工藝處理的脫色絨在手感、白度、單纖維強(qiáng)力等各項指標(biāo)與傳統(tǒng)工藝相當(dāng),且單纖維斷裂伸長率得到明顯改善．

1 實 驗

1.1 材料、藥品及儀器

1.1.1 材料 內(nèi)蒙古左旗紫絨(中銀絨業(yè)股份有限公司)．

1.1.2 藥品 30%過氧化氫(分析純,天津市富宇精細(xì)化工有限公司)、保險粉(分析純,天津市津北精細(xì)化工有限公司)、草酸(分析純,天津市化學(xué)試劑六廠三分廠)、甲酸(分析純,天津市福晨化學(xué)試劑廠);纖維保護(hù)劑WBH、觸媒體WFE(含有FeSO4)、氧漂活化劑WSP、調(diào)理劑WPA(工業(yè)品,江蘇沃森化工有限公司);山羊絨保護(hù)劑、色素分離劑、絡(luò)合劑、絡(luò)合穩(wěn)定劑、氧化穩(wěn)定劑、還原保護(hù)劑(工業(yè)品);活化體系Ⅰ(SA、WFE、Na2SO3體系)、活化體系Ⅱ(PT、WFE、Na2SO3體系)、活化體系Ⅲ(S-7、WFE、Na2SO3體系)(自制)．

1.1.3 儀器 cp313電子天平(奧豪斯儀器(上海)有限公司)、HH-S4電熱恒溫水浴鍋(北京科偉永興儀器有限公司)、YG004E電子式單纖維強(qiáng)力測試儀(寧波紡織制造廠)、WSD-3全自動白度儀(成都貝斯達(dá)儀器有限公司)．

1.2 紫絨脫色工藝流程及參數(shù)

活化體系脫色工藝流程和傳統(tǒng)脫色工藝一致,流程:預(yù)處理→氧化脫色→還原脫色,浴比均為20∶1,紫絨脫色工藝處方見表1，2,紫絨活化體系脫色工藝流程如圖1所示,其中傳統(tǒng)工藝在預(yù)處理階段為55℃處理70min,其他兩個階段與紫絨活化體系脫色工藝一致．

1.3 性能測定

1.3.1 纖維白度的測試 將脫色后的樣品平鋪,梳理纖維使其基本平行、厚度均勻并且不透光,有一定寬度的纖維薄層,每個樣品在白度儀下取不同的點,分別測試10次,取10次平均值作為脫色后樣品的白度．

表 1 紫絨脫色傳統(tǒng)工藝處方

1.3.2 單纖維強(qiáng)力及斷裂延伸度的測試 將紫絨與脫色絨纖維在恒溫恒濕條件下放置24h,按照GB4711—1984《羊毛單纖維斷裂強(qiáng)力和伸長試驗方法》對相關(guān)樣品進(jìn)行單纖維強(qiáng)力及斷裂延伸度測試,每個試樣測200根纖維,求平均值．

表 2 紫絨脫色活化體系工藝處方

1.3.3 纖維手感的評價 由5位人員對樣品的手感進(jìn)行評價,手感分為差、較差、一般、較好、好,未脫色紫絨的手感評為好．

2 結(jié)果與討論

2.1 活化體系組成的影響

整合劑與亞鐵鹽進(jìn)行反應(yīng)形成螯合體系稱之為活化體系.為了探討不同的活化體系預(yù)處理對紫絨脫色的影響,以及確定最佳的活化體系,分別采用SA、PT、S-7 3種不同螯合劑,以水為介質(zhì)對WFE中的亞鐵離子進(jìn)行螯合,為防止亞鐵離子的氧化,在體系中加入Na2SO3,活化體系中各組分質(zhì)量比為螯合劑：WFE∶Na2SO3=n∶3∶1.不同螯合劑配制得到3種活化體系,分別為活化體系Ⅰ、活化體系Ⅱ、活化體系Ⅲ．按1.2紫絨脫色工藝流程及其參數(shù)進(jìn)行紫絨脫色預(yù)處理,結(jié)果見表3～5．其中，nSA,nPT及nS-7分別為3種螯合劑在對應(yīng)活化體系中與WFE、Na2SO3的質(zhì)量比.

表 3 活化體系Ⅰ處理效果

表 4 活化體系Ⅱ處理效果

從表3可以看出,活化體系Ⅰ中,隨著螯合劑SA質(zhì)量比例的增大,脫色紫絨的白度提高,當(dāng)SA∶WFE∶Na2SO3為3∶3∶1時,白度效果最佳,脫色絨手感好;但螯合劑SA的質(zhì)量比例繼續(xù)增大,則脫色紫絨的白度降低,手感也略有下降．從表4,5可以看出,螯合劑PT、S-7質(zhì)量比例對活化體系Ⅱ、活化體系Ⅲ的脫色效果的影響與活化體系Ⅰ一致,活化體系Ⅱ的最佳質(zhì)量比例為PT∶WFE∶Na2SO3=6∶3∶1,活化體系Ⅲ的最佳質(zhì)量比例為S-7∶WFE∶Na2SO3=6∶3∶1．由脫色絨的白度及手感,可判定活化體系Ⅰ的效果優(yōu)于其他兩種活化體系．螯合劑與Fe2+形成帶負(fù)電的不穩(wěn)定配位體系,在酸性條件中對帶正電的紫絨纖維進(jìn)行吸附、擴(kuò)散,由于螯合劑與Fe2+的螯合能力較低,活化體系中的螯合劑被纖維中色素區(qū)域的極性配位基團(tuán)所取代,即Fe2+與色素形成配位體,其對后續(xù)雙氧水起到可控催化分解作用,螯合劑在預(yù)處理過程中起到攜帶、輸送Fe2+的作用[19-20]．不同活化體系對紫絨的脫色效果存在差異,可能是由于3種螯合劑與Fe2+螯合能力不同，形成的配位體穩(wěn)定性存在差異.螯合劑螯合能力過低,在紫絨脫色預(yù)處理中不利于對Fe2+的攜帶、輸送;螯合劑螯合能力過強(qiáng),影響活化體系中螯合劑被色素極性基團(tuán)置換的程度,即影響了Fe2+與色素極性基團(tuán)配位體系的形成,進(jìn)而影響紫絨的脫色效果．3種螯合劑中,以SA的螯合能力最為合適,其形成的活化體系Ⅰ的性能最佳．

表 5 活化體系Ⅲ處理效果

2.2 活化體系用量

采用2.1確定的最優(yōu)活化體系組成,按照1.2紫絨脫色工藝流程及參數(shù)對紫絨進(jìn)行脫色,考察活化體系用量對紫絨脫色效果的影響,結(jié)果見表6．

表 6 活化體系Ⅰ用量對紫絨脫色效果的影響

從表6可以看出,白度隨著活化體系的用量增加而增加,用量達(dá)到20%(owf)時,脫色絨的最佳白度為74.3%,活化體系用量繼續(xù)增加時,脫色絨白度略有下降;但脫色絨的手感基本不隨活化體系用量增加而改變,均為好．隨著活化體系用量的增加,預(yù)處理后纖維中的Fe2+的量增加,使雙氧水的分解更為充分,色素的去除更加徹底,脫色絨的白度提升．但活化體系用量過高時,纖維中的Fe2+含量過高,可能使雙氧水的分解速率加快,促進(jìn)雙氧水的無效分解,降低了脫色絨的白度．

2.3 預(yù)處理時間

采用2.1確定的最優(yōu)活化體系組成,按照1.2紫絨脫色工藝流程及參數(shù)對紫絨進(jìn)行脫色,以預(yù)處理時間為變量,考察預(yù)處理時間對紫絨脫色效果的影響,實驗結(jié)果見表7．

從表7可以看出,隨著預(yù)處理時間的延長,脫色絨的白度先提高再趨于穩(wěn)定,時間為60min時,脫色絨的最佳白度為73.8%;但脫色絨的手感基本不受預(yù)處理時間的影響,均為好．這是由于紫絨表面覆蓋著致密的鱗片層,結(jié)構(gòu)緊密,具有一定的疏水性,因而活化體系從纖維表面擴(kuò)散到內(nèi)部,與色素發(fā)生絡(luò)合需要時間,且隨著時間的延長,Fe2+與色素的絡(luò)合趨于充分,使得脫色絨的白度提升．根據(jù)預(yù)處理時間對脫色效果的影響,可確定活化體系的預(yù)處理時間為60min．

2.4 甲酸用量

采用2.1確定的最優(yōu)活化體系組成,按照1.2紫絨脫色工藝流程及參數(shù)對紫絨進(jìn)行脫色,考察甲酸用量對紫絨脫色效果的影響,結(jié)果見表8．

表 7 預(yù)處理時間對紫絨脫色效果的影響

表 8 甲酸用量對紫絨脫色效果的影響

從表8可以看出,脫色絨白度隨著甲酸用量的增加而提高,隨著甲酸用量的繼續(xù)增加,白度趨于穩(wěn)定;但脫色絨手感不隨甲酸用量的增加而改變,均為好．用量為1%(owf)時,此時脫色絨的最佳白度為74.2%,手感為好．在預(yù)處理體系中加入甲酸,維持溶液pH值在4左右,可預(yù)防活化體系中的Fe2+的析出被氧化為Fe3+;此外,在酸性條件中紫絨纖維的質(zhì)子化帶正電,有利于帶負(fù)電的活化體系對纖維的吸附和擴(kuò)散．根據(jù)甲酸用量對紫絨脫色效果的影響,可確定甲酸的用量為1%(owf)．

2.5 不同預(yù)處理工藝的比較

采用2.1確定的最優(yōu)活化體系組成,按照1.2紫絨脫色工藝流程及參數(shù)對紫絨進(jìn)行脫色,通過脫色絨的理化性能判定不同工藝的優(yōu)劣,結(jié)果見表9．

表 9 不同工藝對紫絨脫色效果的影響

從表9可以看出,活化體系工藝與傳統(tǒng)工藝脫色絨的手感、白度與單纖維強(qiáng)力基本一致;活化體系工藝脫色絨單纖維斷裂延伸度為42.4%,傳統(tǒng)工藝脫色絨單纖維斷裂延伸度為32.1%,前者比后者高32.1%(以傳統(tǒng)工藝處理的脫色絨的單纖維斷裂延伸度為參考標(biāo)準(zhǔn)),該項指標(biāo)前者明顯優(yōu)于后者．可能由于活化體系中SA與Fe2+形成的螯合體系結(jié)構(gòu),實現(xiàn)較高效率地對Fe2+向纖維色素區(qū)域的輸送,并使Fe2+與色素極性基團(tuán)進(jìn)行有效螯合,而非色素區(qū)域Fe2+的殘留量相對較低,這可促進(jìn)雙氧水在羊絨色素區(qū)域的有效分解,降低了非色素區(qū)因雙氧水的分解帶來的損傷,故更好保留了單纖維斷裂延伸性能．由此可見,紫絨活化體系脫色工藝的綜合效果優(yōu)于傳統(tǒng)工藝．

3 結(jié) 論

(1) 分析紫絨脫色活化體系工藝預(yù)處理階段各個因素,確定紫絨脫色新工藝:最佳活化體系SA∶WFE∶Na2SO3=3∶3∶1,其用量為20%(owf),甲酸用量為1%(owf),預(yù)處理時間為60min．

(2) 活化體系工藝可提高Fe2+對纖維色素的定位吸附與螯合作用,使獲取的脫色絨具有良好的手感、單纖強(qiáng)力與白度的同時,能明顯降低脫色絨的斷裂伸長度的損失．

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編輯、校對：田 莉

Optimization of decolouring pretreatment process of purple cashmere

RENDunyun,XUChengshu,XINGJianwei

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

To improve the low elongation of single fiber and poor treatment effect of purple cashmere after decolouring pretreatment,the ferrous salt system was improved at pretreatment stage,three improved activated systems were applied to decolouring pretreatment process.The optimum decolouring activation system and process were determined from the whiteness and handle feeling test,then the decolourization effect and single fiber tensile fracture performance of optimum process are compared with traditional process.The results show that the optimal activation system is made of SA,WFE and Na2SO3(mass ratio 3∶3∶1),and the optimum dosage is 20%(owf).The purple cashmere treated by this optimum decolouring pretreatment has better whiteness and handle feeling,it is close to the traditional process in single fiber strength,and the elongation of single fiber could be improved obviously.

purple cashmeres; decolouring pretreatment; the activated system; whiteness

1006-8341(2016)04-0539-06

10.13338/j.issn.1006-8341.2016.04.021

2016-07-15

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

任敦云,徐成書,邢建偉.紫絨脫色預(yù)處理工藝優(yōu)化[J].紡織高?；A(chǔ)科學(xué)學(xué)報，2016，29(4)：539-544.

REN Dunyun,XU Chengshu,XING Jianwei.Optimization of decolouring pretreatment process of purple cashmere[J].Basic Sciences Journal of Textile Universities,2016，29(4)：539-544.

TS 134.2

A