陳 鎮(zhèn)，陽 祺，羅嘉威，方 文

(湖南工程學院 生態(tài)紡織材料及染整新技術湖南省高校重點實驗室，湖南湘潭 411104)

黏土礦物功能強大、綠色安全、價格較低，已成熟應用于石化、建材、環(huán)保、食藥等領域[1-2]，本世紀開始，逐漸在印染行業(yè)中嶄露頭角[3-4]，尤其是其在前處理加工中的應用成為研究熱點，如德國拜耳公司研制的綠色氧漂助劑Tannex GEO及用于連續(xù)式漂白的Tannex REN A，河北科技大學研制的無機氧漂穩(wěn)定劑G-PR，上海德桑精細化工有限公司研制的前處理劑GreenStone G等[5-6]，研究表明[7-8]：(1)黏土礦物具有防止重金屬離子催化分解雙氧水和提供鎂源的作用；(2)具有獨特的活化功能，并可有效控制雙氧水的分解，其大致作用機理如下：

H2O2+OH-→HOO-+H2O

2HOO-+Mg2+→HOO-Mg-OOH

HOO-Mg-OOH+ CLAY→

CLAY [HOO-Mg-OOH] CLAY

CLAY [HOO-Mg-OOH] CLAY→HOO-(緩慢釋放)

HOO-+H2O2→HO-+HO0+HOO0

HOO0→O20

(3)黏土礦物本身優(yōu)秀的穩(wěn)定、吸濕、分散等性能，促進了試劑與纖維的親密長效作用，并有利于織物洗滌時脫落雜質的均勻分散，減少反沾。

膨潤土作為典型代表性黏土礦物，空間結構為含水層狀硅酸鹽，單元層是中間O層、兩邊T層，其中，O層為八面體層，被Ca2+、Na+、Al3+等陽離子占據[9-10]。因此，考慮到膨潤土的結構、組成等，本研究采用鹽酸進行酸熱活化改性，通過鹽酸和膨潤土作用，使層間的陽離子與酸電離出來的H+置換，轉變?yōu)榭扇苄喳}溶出，增加孔洞數目，減弱層間鍵能，增大層間距，形成大比表面積的多孔活性物質[11]；同時，清除膨潤土結構通道中的雜質，增大孔道容積，有利于吸附質分子的擴散，使改性后的膨潤土的化學活性和物理吸附性增強，活性大大增加，然后應用于毛巾冷軋堆前處理，考察改性膨潤土作為前處理氧漂助劑的性能。

1 實驗部分

1.1 實驗藥品及儀器

1.1.1 材料

純棉毛巾坯布(面密度：350g/m2，益陽龍源紡織有限公司提供)，膨潤土(細度：400目，遼寧建平縣潤營礦業(yè)有限公司提供)。

1.1.2 藥品

氫氧化鈉、30%雙氧水、鹽酸、硅酸鈉 (均為分析純，上海國藥集團化學試劑有限公司)，非離子滲透劑DM-1230、非硅型氧漂穩(wěn)定劑DM-1404(均為工業(yè)級，廣東德美精細化工有限公司)。

1.1.3 主要儀器及設備

YG871型毛細管效應測定儀(上海精密儀器儀表有限公司)、YG026H型多功能電子織物強力機(寧波紡織儀器廠)、WSB-Ⅱ白度儀(溫州儀器儀表有限公司)、Rapid P-Po電動軋車(臺灣瑞比公司)，SHZ-88A型水浴恒溫振蕩器(太倉市實驗設備廠)。

1.2 實驗內容

1.2.1 膨潤土的酸熱改性實驗

表1 膨潤土改性正交實驗設計

1.2.2 改性膨潤土在毛巾冷軋堆前處理中的應用實驗

前處理液初始配方：

NaOH/(g·L-1) 40

H2O2/(g·L-1) 50

改性膨潤土/(g·L-1) 4

DM-1230/(g·L-1) 2

浴比 1∶20

1.2.3 前處理液配方及工藝優(yōu)化實驗

表2 前處理正交實驗設計

1.2.4 橫向對比實驗

采用1.2.3優(yōu)化后的前處理工作液配方及工藝作為坯巾冷軋堆前處理的標準配方及工藝，對比改性膨潤土與常用的雙氧水穩(wěn)定劑硅酸鈉、DM-1404、未改性膨潤土及不加氧漂助劑的前處理效果。

1.3 測試與分析

(1)毛效：參照FZ/T 01071-2008《紡織品毛細效應測試方法》測定。

(2)白度：參照GB/T 8424.2-2001《紡織品色牢度試驗相對白度的儀器評定方法》測定。

(3)強力損失：用強降率來表示，參照GB/T3923-1997《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定 條樣法》，測定織物的初始經向斷裂強力F0和處理后的經向斷裂強力F1，則：

2 結果與討論

2.1 膨潤土的酸熱改性

根據1.2.1酸熱改性實驗設計及1.2.2改性膨潤土的應用實驗，測得結果如下頁表3，結果分析如表4、表5、表6。

表3 改性膨潤土正交試驗結果

從表3可以看出，采用經過改性處理過的膨潤土用于純棉毛巾坯布冷軋堆前處理，在相同工藝條件下，具有較好的前處理效果(未處理的坯巾白度值為39.9，毛效值0.4)，且不同的膨潤土改性條件所對應的前處理效果具有一定的差異。

從表4按照極差大小得到影響白度的主次因素及優(yōu)化工藝組合：改性時間影響最大，液固比次之，鹽酸摩爾濃度再次之，改性溫度影響最小，最佳工藝為A4B3C4D4。

表5 毛效正交結果分析

從表5按照極差大小得到影響毛效的主次因素及優(yōu)化工藝組合：改性時間影響最大，改性溫度次之，鹽酸摩爾濃度再次之，液固比影響最小，最佳工藝為：A1B2C1D4。

表6 強力損失正交結果分析

從表6按照極差大小得到影響強力損失的主次因素及優(yōu)化工藝組合：改性時間影響最大，液固比次之，鹽酸摩爾濃度再次之，改性溫度影響最小，最佳工藝為A1B3C3D4。

綜合考慮毛效、白度和強力，以及研究目的，確定具有最佳前處理效果的改性膨潤土的改性條件為A1B3C3D4，即改性時間2h，改性溫度90℃，液固比5∶1，鹽酸摩爾濃度4mol/L。

經該條件改性后的膨潤土應用于毛巾冷軋堆前處理后的效果為白度67.1%，毛效10.2cm/30min，強力損失10.7%。

2.2 冷軋堆前處理液及工藝優(yōu)化

根據1.2.3冷軋堆前處理液及工藝優(yōu)化實驗設計，測得結果如下表7，結果分析如表8，表9，表10。

表7 前處理液及工藝優(yōu)化實驗結果

表8 正交結果白度分析

根據表8，按照極差大小得到影響白度的主次因素及優(yōu)化工藝組合：堆置時間影響最大，氫氧化鈉質量濃度次之，雙氧水質量濃度同等于膨潤土質量濃度影響最小，最佳工藝為E1F1G1H2。

表9 正交結果毛效分析

根據表9，按照極差大小得到影響毛效的主次因素及優(yōu)化工藝組合：堆置時間影響最大，膨潤土質量濃度次之，雙氧水質量濃度再次之，氫氧化鈉質量濃度影響最小，最佳工藝為E2F1G1H2。

表10 正交結果強力損失分析

根據表10，按照極差大小得到影響強力損失的主次因素及優(yōu)化工藝組合：堆置時間影響最大，膨潤土質量濃度次之，氫氧化鈉質量濃度再次之，雙氧水質量濃度影響最小，最佳工藝為E1F2G3H1(H3)。

綜合考慮毛效、白度和強力，以及本次前處理的研究目的,確定前處理的優(yōu)化配方及工藝是E1F1G1H2，即氫氧化鈉質量濃度40g/L，雙氧水質量濃度50g/L，膨潤土質量濃度4g/L，堆置時間18h，該優(yōu)化條件下的改性膨潤土應用于純棉毛巾冷軋堆前處理中的效果為白度70.1%，毛效10.5cm/30min，強力損失9.6%。

2.3 與其他氧漂助劑的對比結果

根據1.2.4實驗設計，改性膨潤土與硅酸鈉、DM-1404、未改性膨潤土及不加任何氧漂助劑的對比實驗結果如表11。

表11 其他氧漂助劑對比

從表11可以看出，采用改性膨潤土與雙氧水穩(wěn)定劑硅酸鈉、DM-1404的坯巾前處理效果基本相當，明顯優(yōu)于未改性膨潤土及不加氧漂助劑的處理效果。綜上，可以認為經過改性的膨潤土在純棉毛巾冷軋堆前處理應用中起到了傳統(tǒng)氧漂助劑的功能作用；同時，膨潤土本身具有價格成本優(yōu)勢，酸熱改性又簡單易操作，且無硅垢產生而不影響設備運行和織物手感，因此，改性膨潤土可作為一種新型氧漂助劑用于坯巾的冷軋堆前處理。

3 結論

(1)黏土礦物膨潤土經過簡單酸熱改性可作為氧漂助劑，用于純棉織物冷軋堆前處理。

(2)在本研究中，膨潤土酸熱改性的優(yōu)化工藝為：改性時間2h，改性溫度90℃，液固比5∶1，鹽酸摩爾濃度4mol/L。

(3)改性膨潤土用于毛巾冷軋堆前處理優(yōu)化配方及工藝條件為：氫氧化鈉質量濃度40g/L，雙氧水質量濃度50g/L，改性膨潤土質量濃度4g/L，非離子滲透劑DM-1230質量濃度2 g/L，堆置時間18h，處理后的棉織物白度70.1%，毛效10.5cm/30min，強力損失9.6%，效果與傳統(tǒng)氧漂助劑基本相當。