梁 冬，劉紅蕾

(1.廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 佛山 528041； 2.科凱精細(xì)化工(上海)有限公司，上海 200062)

羽絨生長在禽類動物的腹部、胸部及翼基，以鴨絨、鵝絨為主。羽絨內(nèi)部可以儲存大量靜止空氣，具有質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)蓬松以及良好的保曖隔熱、抗潮濕、防輻射等性能[1]。羽絨作為填充物被廣泛用于服裝、床上用品、體育用品中，是優(yōu)良的生物可降解材料[2]。我國是世界上最大的羽絨制品生產(chǎn)、出口和消費(fèi)國。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國年產(chǎn)羽絨40萬t左右，其中鵝絨和鴨絨比約為1∶9。鵝絨產(chǎn)量有限，價(jià)格高昂，難以滿足消費(fèi)者對羽絨制品的大量需求，鴨絨以灰鴨絨為主，產(chǎn)量高[3]。鴨子是雜食動物，其含有脂肪較多，灰鴨絨的油脂含量較高，普遍帶腥臊味。近年市場上羽絨專用凈洗劑品種較少，質(zhì)量參差不齊，羽絨凈洗工藝粗放,存在去雜不完善、氣味殘留較大、絨毛損耗大以及凈洗后灰鴨絨性能下降等問題。關(guān)于灰鴨絨處理助劑的文獻(xiàn)主要集中在鴨絨漂白方面[4-5]，王學(xué)川等[6-7]通過單一固定工藝研究常見表面活性劑對含絨量約30%的山東夏季小鴨羽絨洗滌效果的影響，表明陽離子表面活性劑脫脂率低、清潔度和蓬松性差；陰離子表面活性劑脫脂率和蓬松性較好，但清潔度不佳；非離子表面活性劑有較好的清潔度，但蓬松性差。鮮有文獻(xiàn)對灰鴨絨專用凈洗劑的優(yōu)選、凈洗工藝流程優(yōu)化等進(jìn)行研究。

本文主要研究磺化醋氨、椰子油二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸鈉等常用表面活性劑在灰鴨絨凈洗上的應(yīng)用效果，選取最佳凈洗劑，通過正交試驗(yàn)確定最佳工藝。所處理的灰鴨絨雜質(zhì)去除明顯，具有較好的理化性能，可為提升灰鴨絨品質(zhì)和企業(yè)生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料及試劑

初洗灰鴨絨(南京市雨花羽絨廠)；脂肪醇聚氧乙烯醚(工業(yè)純，非離子型，科凱精細(xì)化工(上海)有限公司)；椰子油二乙醇酰胺(工業(yè)純，非離子型，廣東潔氏化學(xué)有限公司)；磺化醋氨洗滌劑(工業(yè)純，陰離子型，泰興市恒源化學(xué)廠)；十二烷基苯磺酸鈉(工業(yè)純，陰離子型，南京化學(xué)試劑股份有限公司)；98%硫酸(分析純，廣州化學(xué)試劑廠)；高錳酸鉀(分析純，廣州市海珠化學(xué)試劑有限公司)；無水乙醚(分析純，廣州化學(xué)試劑廠)。

1.2 儀器及設(shè)備

BSA224S電子天平(賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司)；HWS-26電熱恒溫水浴鍋(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)；SHA-B水平振蕩器(常州未來儀器制造有限公司)；SP-18智能數(shù)顯磁力攪拌器(杭州米歐儀器有限公司)；標(biāo)準(zhǔn)篩(新鄉(xiāng)市大漢振動機(jī)械有限公司)；微量滴定管(譜焰實(shí)業(yè)(上海)有限公司)；普通濁度計(jì)(上海壘固儀器有限公司)；索氏抽提器(上海洪紀(jì)儀器設(shè)備有限公司)。

1.3 凈洗工藝試驗(yàn)

稱取30.0 g灰鴨絨→凈洗劑浸漬、振蕩→排水→水洗→脫水→烘干[8]。主要工藝參數(shù)為：浴比1∶40，溫度25℃，振蕩時(shí)間30min。

1.4 性能測試

氣味、濁度、耗氧量、殘脂率參照GB/T 10288—2016 《羽絨羽毛檢驗(yàn)方法》進(jìn)行測試[9-10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 凈洗劑對灰鴨絨凈洗效果的影響

討論脂肪醇聚氧乙烯醚、椰子油二乙醇酰胺、十二烷基苯磺酸鈉和磺化醋氨4種表面活性劑在相同工藝條件不同用量時(shí)對灰鴨絨凈洗效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 凈洗劑對灰鴨絨凈洗效果的影響

由表1可知，隨著凈洗劑用量的增加，每種凈洗劑對灰鴨絨氣味的去除能力都有增強(qiáng)，在相同用量下，去除氣味順序?yàn)椋褐敬季垩跻蚁┟?十二烷基苯磺酸鈉、椰子油二乙醇酰胺>磺化醋氨。

隨著凈洗劑用量的增加，灰鴨絨中殘脂率都有所降低，在相同用量下，殘脂率順序?yàn)椋褐敬季垩跻蚁┟?十二烷基苯磺酸鈉、椰子油二乙醇酰胺<磺化醋氨。

灰鴨絨濁度檢測數(shù)值越大，凈洗效果越好。在相同用量下，濁度值順序?yàn)椋褐敬季垩跻蚁┟?十二烷基苯磺酸鈉、椰子油二乙醇酰胺>磺化醋氨。

灰鴨絨耗氧指數(shù)檢測值越小，凈洗效果越好。在相同用量下，耗氧指數(shù)檢測值順序?yàn)椋褐敬季垩跻蚁┟?椰子油二乙醇酰胺>十二烷基苯磺酸鈉>磺化醋氨。

由此可見，脂肪醇聚氧乙烯醚處理后的灰鴨絨無異味，殘脂率最低，濁度數(shù)值最大，耗氧指數(shù)最小，說明其凈洗效果最好。椰子油二乙醇酰胺與十二烷基苯磺酸鈉次之，磺化醋氨效果一般。脂肪醇聚氧乙烯醚因具有較好的滲透、乳化和分散能力，比其他洗滌劑的脫脂能力更強(qiáng)，凈洗效果良好，適合于灰鴨絨的氣味及油脂去除，使成品灰鴨絨能滿足低殘脂率及其他性能的要求。

2.2 凈洗工藝正交試驗(yàn)與分析

2.2.1 因素水平表設(shè)計(jì)及試驗(yàn)

以脂肪醇聚氧乙烯醚為凈洗劑，選取影響凈洗效果的凈洗劑用量、凈洗溫度、凈洗時(shí)間等為主要因素進(jìn)行正交試驗(yàn)。為避免人為因素導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差，因素水平數(shù)值按隨機(jī)化處理，因素水平表見表2，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2 因素水平表

表3 試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

正交試驗(yàn)結(jié)果分析如表4所示，分析影響因素的主次和初步優(yōu)選方案。

表4 試驗(yàn)結(jié)果分析

由表4可知：氣味指標(biāo)RA>RC>RB，較優(yōu)方案為A3C4B4；殘脂率指標(biāo)RA>RC>RB，較優(yōu)方案為A4C4B4；濁度指標(biāo)RA>RC>RB，較優(yōu)方案為A3C4B2或A4C4B2；耗氧指數(shù)指標(biāo)RA>RC>RB，較優(yōu)方案為A4C4B2或A4C4B3。

對氣味、殘脂率、濁度、耗氧指數(shù)影響的因素從主到次的順序都為：凈洗劑用量A，凈洗時(shí)間C，凈洗溫度B，但不同指標(biāo)對應(yīng)的優(yōu)選方案不同。

因素A：對于氣味、濁度2個指標(biāo)，取A3較好，對于殘脂率、耗氧指數(shù)為A4較好；因素B：對于氣味、殘脂率2個指標(biāo)，取B4較好，濁度取B2較好，耗氧指數(shù)取B2或B3，說明在較低的溫度下脂肪醇聚氧乙烯醚也有良好的脫脂能力；因素C：對4個指標(biāo)都是以C4為最佳水平。

為深入分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以因素水平的實(shí)際大小進(jìn)行數(shù)據(jù)順序排列，試驗(yàn)指標(biāo)對應(yīng)的ki見表5～8。

對于氣味指標(biāo)而言，ki值越小越好，由表5可知，隨著凈洗劑用量的增加，羽絨氣味明顯降低，當(dāng)凈洗劑用量大于2.0%(owf),氣味指標(biāo)趨于平穩(wěn)，而凈洗溫度及凈洗時(shí)間對羽絨氣味的影響規(guī)律不夠明顯。

表5 因素水平-氣味ki值表

對于殘脂率指標(biāo)而言，ki值越小越好，由表6可以看出，隨著凈洗劑用量的增加，羽絨殘脂率下降明顯，當(dāng)凈洗劑用量大于3.0%(owf)時(shí)，羽絨殘脂率基本不變。隨著凈洗溫度的升高及凈洗時(shí)間的增加，羽絨殘脂率緩慢下降。

表6 因素水平-殘脂率ki值表

對于濁度指標(biāo)而言，ki值越大越好，由表7可以看出，隨著凈洗劑用量的增加，濁度值增加，凈洗效果好，當(dāng)凈洗劑用量大于3.0%(owf)時(shí)，濁度值數(shù)據(jù)趨于定值。隨著凈洗溫度的升高及凈洗時(shí)間的增加，羽絨濁度值緩慢上升，變化不明顯。

表7 因素水平-濁度ki值表

對于耗氧指數(shù)指標(biāo)而言，ki值越小越好，由表8可以看出，隨著凈洗劑用量的增加，耗氧指數(shù)值明顯下降，當(dāng)凈洗劑用量大于3.0%(owf)以后，下降趨勢趨于平緩。隨著凈洗溫度的升高及凈洗時(shí)間的增加，耗氧指數(shù)值緩慢下降，變化值較小。

表8 因素水平-耗氧指數(shù)ki值表

由于殘脂率、耗氧指數(shù)是判斷凈洗效果的重要因素，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐和原材料成本，綜合平衡得到的優(yōu)方案為A4B4C4，即凈洗劑脂肪醇聚氧乙烯醚用量為3%(owf)，凈洗溫度為25 ℃，凈洗時(shí)間為40 min。

3 結(jié) 論

磺化醋氨、椰子油二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸鈉等常用表面活性劑對灰鴨絨均有凈洗的作用，能夠有效去除灰鴨絨的氣味，降低殘脂率和耗氧指數(shù)，提升羽絨清潔度。在相同條件下，脂肪醇聚氧乙烯醚的效果最好。通過正交試驗(yàn)及因素分析，脂肪醇聚氧乙烯醚作為凈洗劑的最優(yōu)工藝條件為:凈洗劑用量3%(owf)，凈洗溫度25℃，凈洗時(shí)間40min。脂肪醇聚氧乙烯醚在常溫下具有良好的脫脂能力，可有效降低凈洗生產(chǎn)中的能耗。