周 輝，汪南方，陳 鎮(zhèn)，翦育林，陳建斌

(1.湖南工程學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，湘潭 411104；2.益陽龍源紡織有限公司，益陽 413002)

多功能前處理劑的制備及應(yīng)用*

周 輝1，汪南方1，陳 鎮(zhèn)1，翦育林1，陳建斌2

(1.湖南工程學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，湘潭 411104；2.益陽龍源紡織有限公司，益陽 413002)

研制了一種低成本、用量少、對環(huán)境友好的多功能前處理劑用于退、煮、漂一步法前處理工藝。通過單因素實驗探討退漿、煮練、漂白的助劑和工藝因素對前處理效果的影響，發(fā)現(xiàn)精煉劑、滲透劑、氫氧化鈉、雙氧水等助劑對前處理效果影響顯著。利用正交實驗配制多功能前處理劑，其配方為復(fù)合精煉劑4%，滲透劑7%，氫氧化鈉25%，30%過氧化氫30%～35%，穩(wěn)定劑20%。將多功能前處理劑應(yīng)用于織物退、煮、漂一步法工藝，織物的毛效達到17.8 cm/30 min，白度達到84．2%，手感柔軟.

前處理；前處理劑；多功能；純棉織物

0 前言

功能前處理劑在純棉織物上的應(yīng)用，由于高速高效前處理技術(shù)的發(fā)展，純棉及其混紡織物的退漿、煮練、漂白作用被普遍認為是萃取雜質(zhì)、膨化纖維.即采用新型的多功能前處理劑所產(chǎn)生的萃取膨化、增效、脫色作用、去除織物上的雜質(zhì)[1].

隨著退煮漂一浴法短流程前處理工藝的推廣，為了縮短加料程序、節(jié)約成本，一劑型前處理劑應(yīng)運而生.目前，該類產(chǎn)品存在價格高、用量大、燒堿含量高，易變質(zhì)和對環(huán)境不友好等缺點[2].近年來，世界各地區(qū)特別是歐美地區(qū)紛紛展開了對多功能前處理劑的研究，以求穩(wěn)定生產(chǎn)中的工藝條件，防止操作中多種前處理助劑加入時的漏加、錯加及用量組合不合理等人為因素對生產(chǎn)造成的不利影響，同時還可以減輕工人的勞動強度，提高勞動保護，并節(jié)約生產(chǎn)成本，多功能前處理劑的研發(fā)與應(yīng)用就顯得尤為迫切.多功能前處理劑的使用，使棉織物的前處理工藝的時間減少，節(jié)約了生產(chǎn)成本[3].目前市場上的多功能前處理劑很少，單一功效的前處理劑很多.單一功效的前處理劑在生產(chǎn)果過程中添加步驟多，操作繁瑣，容易引起漏加、多加或少加的問題.為了解決這些問題，新型多功能前處理劑應(yīng)運而生.多功能前處理劑在前處理中，能很好的解決耗時長，生產(chǎn)成本高等一系列問題[5].多功能前處理劑會成為市場上的主流前處理劑.特別是歐美一些國家，在多能前處理劑的研究上，已取得突破性的進展.隨著紡織品前處理技術(shù)的發(fā)展，多功能前處理劑能解決退漿、煮練、漂白等一系列前處理工序所需的助劑[6]，將受到越來越多廠家的歡迎.

1 實驗部分

1.1 織物、藥品和儀器設(shè)備

織物 棉坯布

藥品 氫氧化鈉、過氧化氫、高效精煉劑DM-1364(廣東德美精細化工有限公司)、強力滲透精煉劑140606A(杭州多恩紡織科技有限公司)、非離子滲透劑DM-260(廣東德美精細化工有限公司)、氧漂穩(wěn)定劑(杭州多恩紡織科技有限公司)、螯合分散劑(東莞市科峰紡織助劑實業(yè)有限公司)

儀器 101烘箱(寧波紡織儀器廠)，WSD-Ⅲ全自動型白度儀(上海通顯機電設(shè)備有限公司)，毛細效應(yīng)測定儀TG871(上海美譜達儀器有限公司)，YG031D電子織物強力機(寧波紡織儀器廠)

1.2 單一前處理劑工藝試驗

1.2.1 前處理堿退漿工藝實驗

堿退漿工藝流程：配制工作液→放入坯布→加熱至100 ℃(30 min)→取出織物→熱水洗(80～90 ℃熱水洗2次)→溫水洗(50～60 ℃熱水洗1次)→冷水洗.

實驗處方及工藝條件：

氫氧化鈉 6、8、10、12、14(g/L)

滲透劑 3 g/L

溫度 100 ℃

時間 30 min

浴比 1∶50

1.2.2 前處理煮練工藝實驗

煮練工藝流程：配制工作液→放入坯退漿后的布→加熱至100 ℃(120 min)→取出織物→熱水洗(90 ℃熱水洗2次)→溫水洗(50～60 ℃熱水洗2次)→冷水洗.

實驗處方及工藝條件：

氫氧化鈉 20 g/L

高效精煉劑 3 g/L

浴比 1∶30

煮練溫度 100 ℃

煮練時間 120 min

1.2.3 前處理漂白工藝實驗

漂白工藝流程：配制工作液→加熱至90 ℃→放入織物→浸漂60 min→取出織物→冷水洗.

實驗處方及工藝條件：

30%雙氧水 6、8、10、12、14(g/L)

氧漂穩(wěn)定劑 9 g/L

氫氧化鈉/10 g·L調(diào)pH值

10.5～11.0

滲透劑 3 g/L

浴比 1∶30

漂白溫度 90 ℃

漂白時間 60 min

1.2.4 前處理漂白氧漂穩(wěn)定劑實驗

漂白工藝流程：配制工作液→加熱至90 ℃→放入織物→浸漂60 min→取出織物→冷水洗.

實驗處方及工藝條件：

30%雙氧水 10 g/L

氧漂穩(wěn)定劑 5、7、9、11、13(g/L)

氫氧化鈉(10 g/L)調(diào)pH值

10.5～11.0

滲透劑 3 g/L

浴比 1∶30

漂白溫度 90 ℃

漂白時間 60 min

1.3 多功能前處理劑最佳配方1.3.1 精煉劑的復(fù)配

精煉劑的復(fù)配，采用高效精煉劑DM-1364與強力滲透精煉劑140606A按1∶1、1∶2、2∶1比例復(fù)配.復(fù)配完成后處理織物，測試其效果.

煮練工藝流程：配制工作液→放入坯退漿后的布→加熱至100 ℃(120 min)→取出織物→熱水洗(90 ℃熱水洗2次)→溫水洗(50～60 ℃熱水洗2次)→冷水洗.

實驗處方和工藝條件：

高效精煉劑DM-1364：

強力滲透精煉劑140606A (1∶1、1∶2、2∶1) 3 g/L

氫氧化鈉 20 g/L

浴比 1∶30

煮練溫度 100 ℃

煮練時間 120 min

1.3.2 制備多功能前處理劑

根據(jù)前處理單因素實驗數(shù)據(jù)，確定每個工藝處理劑的用量，進行正交實驗，通過正交實驗，獲得多功能前處理劑的最佳配方.通過最佳配方，配制多功能前處理劑.配制成功后，放置24 h后，進行效果測試.

1.3.3 多功能前處理劑效果測試

使用多功能前處理劑處理純棉坯布.

實驗材料、化學(xué)藥品和儀器：純棉坯布，多功能前處理劑，燒杯，量筒，溫度計，電子天平.

實驗處方和工藝條件：

多功能前處理劑 25 g/L

浴比 1∶50

溫度 100 ℃

時間 60 min

前處理工藝流程：配制工作液→ 放入潤濕坯布→升溫至100 ℃→保溫60 min→取出熱水洗(80～85 ℃)→溫水洗(50～60 ℃)→冷水洗→晾干

1.3.4 退漿效果的測定

重量法：

主要實驗材料和儀器

純棉坯布，電子天平(精度為0.0001 g)，干燥箱，烘箱.

實驗步驟：

取三塊純棉坯布，分別精確稱取重量W1和G1、G2，將其中一塊(W1)置于105～110 ℃烘箱中，烘至恒重(約2 h)，迅速取出織物，放入干燥器中，冷確至室溫，用分析天平精確稱取重量W2，按下式計算樣品的回潮率A.

A=(W1-W2)/W1×100%

取另外1塊織物分別按上述工藝進行退漿，充分洗滌并擠去水分后放入烘箱，在105～110 ℃下烘至恒重(4 h以上)，迅速取出織物，放入干燥箱中，冷卻至室溫，精確稱取重量G1.按下式計算退漿率.

退漿率=[G(1-A)-G1]/G(1-A) ×100%

1.3.5 煮練效果-毛細效應(yīng)的測定

參照FZ/T 01071-1999《紡織品毛細效應(yīng)試驗方法測試》，將織物剪成寬2.5 cm，長30 cm的布條，測試液為重鉻酸鉀溶液，將布條懸垂在支架上，下端浸在測試液中，在恒溫的條件下測量30 min，記錄布條上液體的上升高度(cm).

1.3.6 漂白效果白度的測定

按照國家標準GB/T8424.2-2001《紡織品 色牢度試驗 相對白度的儀器評定方法》測試.將織物用熨斗燙平整，冷卻后折疊四層，在織物的不同位置檢測4個點，取數(shù)據(jù)的平均值.

2 結(jié)果與討論

2.1 不同濃度氫氧化鈉堿退漿效果測試

分別配制含氫氧化鈉6 g/L、8 g/L、10 g/L、12 g/L、14 g/L濃度的退漿工作液，處理棉織物.測試其效果.測試結(jié)果如表1所示.

表1 不同濃度氫氧化鈉退漿效果

從表1中可以得出，隨著氫氧化鈉濃度升高，退漿效果越好.在熱堿液中，淀粉和變形淀粉、羧甲基纖維素等天然漿料會放生膨脹，從凝膠狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z狀態(tài)，與纖維的黏附變松，再經(jīng)機械作用，就會比較容易從織物上脫落下來.在熱堿液中，含有羧甲基的變性淀粉和聚丙烯酸類漿料以及羧甲基纖維素[7]，就會生成水溶性的鈉鹽，溶解度增大，在水洗過程中就會被洗除.氫氧化鈉濃度為6～10 g/L時，退漿率變化比較大，隨著氫氧化鈉的濃度增大，退漿率效果變化不大，從節(jié)約成本的角度看，選擇氫氧化鈉濃度10 g/L來處理坯布較為適宜，效果也好.

分別配制含滲透劑1 g/L、2 g/L、3 g/L、4 g/L、5 g/L濃度的退漿工作液，處理棉織物.測試其效果.測試結(jié)果如表2所示.

表2 不同濃度滲透劑對退漿效果的影響

由表2中數(shù)據(jù)可以，隨著滲透劑濃度增大，退漿效果越好，2～5 g/L濃度的退漿效果變化大，3～5 g/L濃度的退漿效果變化不大.從成本上來看，選擇3 g/L濃度的滲透劑退漿效果好，而且節(jié)約成本.

2.2 不同濃度氫氧化鈉煮練效果測試

分別配制含氫氧化鈉10 g/L、15 g/L、20 g/L、25 g/L、30 g/L濃度的煮練工作液，處理棉織物，測試其效果.測試結(jié)果如表3所示.

表3 不同濃度氫氧化鈉煮練效果(失重率)

分別配制含氫氧化鈉10 g/L、15 g/L、20 g/L、25 g/L、30 g/L濃度的煮練工作液，處理棉織物.測試其效果.測試結(jié)果如表4所示.

表4 不同濃度氫氧化鈉煮練效果(毛細效應(yīng))

從表4中數(shù)據(jù)可以看出，隨著氫氧化鈉濃度的增大，煮練效果效果越好.棉纖維中的天然雜質(zhì)大部分都會在堿煮練中除去，煮練后織物變得潔凈，吸水性獲得顯著提高，外觀也大有改善.氫氧化鈉在在煮練過程中，能使果膠中的酯鍵水解[8]，成為可溶性的羧酸鈉鹽而被除去，還能使果膠大分子鏈的斷裂，在水中的溶解性提高，以致能比較徹底的去除.織物中的蠟狀物質(zhì)在煮練中能被皂化而全部溶解，經(jīng)水洗就能去除.氫氧化鈉濃度為10～20 g/L，織物的失重率變化較大，毛細效應(yīng)變化也較大，隨著氫氧化鈉的濃度增大，失重率變化不大，毛細效應(yīng)變化也不大.從節(jié)約成本的角度看，選擇氫氧化鈉濃度20 g/L來進行織物煮練較為適應(yīng)，效果好.

分別配制含精煉劑1 g/L、2 g/L、3 g/L、4 g/L、5 g/L濃度的煮練工作液，處理棉織物.測試其效果.測試結(jié)果如表5所示.

表5 不同濃度精煉劑的煮練效果

由表5中數(shù)據(jù)可以，隨著精煉劑濃度增大，毛細效應(yīng)越好，1～3 g/L濃度的毛細效應(yīng)變化大，3～5 g/L濃度的退漿效果變化不大.從成本上來看，選擇3 g/L濃度的精煉劑毛細效應(yīng)好，而且節(jié)約成本.

2.3 不同濃度過氧化氫漂白效果測試

分別配制含氫氧化鈉0 g/L、5 g/L、10 g/L、15 g/L、20 g/L濃度的漂白工作液，處理棉織物.測試其效果.測試結(jié)果如表6所示.

表6 不同濃度過氧化氫漂白效果

2.4 精煉劑的復(fù)配效果測試

精煉劑的復(fù)配，采用高效精煉劑DM-1364與強力滲透精煉劑140606A按1∶1比例復(fù)配.復(fù)配完成后處理織物，測試數(shù)據(jù)如表7所示.

表7 精煉效果(高效精煉劑：強力滲透精煉劑=1∶1)

精煉劑的復(fù)配，采用高效精煉劑DM-1364與強力滲透精煉劑140606A按1∶2比例復(fù)配.復(fù)配完成后處理織物，測試數(shù)據(jù)如表8所示.

表8 精煉效果(高效精煉劑：強力滲透精煉劑=1∶2)

精煉劑的復(fù)配，采用高效精煉劑DM-1364與強力滲透精煉劑140606A按2∶1比例復(fù)配.復(fù)配完成后處理織物，測試數(shù)據(jù)如表9所示.

表9 精煉效果(高效精煉劑：強力滲透精煉劑=2∶1)

由表7～表9中數(shù)據(jù)可以看出，強力滲透劑∶高效精煉劑=1∶1的處理效果平均失重率為16.4%，平均毛細效應(yīng)為15.48 cm/30 min;強力滲透劑∶高效精煉劑=2∶1的處理效果平均失重率為20.14，平均毛細效應(yīng)為12.84 cm/30 min;強力滲透劑∶高效精煉劑=1∶2的處理效果平均失重率為20.78，平均毛細效應(yīng)為14.66 cm/30 min.由數(shù)據(jù)得出，復(fù)配精煉劑的最佳配方為強力滲透劑∶高效精煉劑=1∶1.處理效果最好.

2.5 多功能前處理劑的制備正交實驗結(jié)果

據(jù)前處理單因素實驗數(shù)據(jù)，確定每個工藝處理劑的用量，進行正交實驗，通過正交實驗，獲得多功能前處理劑的最佳配方.根據(jù)本實驗的單因素實驗，確定3水平4因素的正交試驗.氧漂穩(wěn)定劑確定為9 g/L，精煉劑濃度為2 g/L、3 g/L、4 g/L，滲透劑濃度為2 g/L、3 g/L、4 g/L，過氧化氫濃度,5 g/L、10 g/L、15 g/L，氫氧化鈉濃度10 g/L、15 g/L、20 g/L，正交實驗如表10～表11所示.

表10 正交實驗

表11 正交結(jié)果分析

根據(jù)表11,按照極差大小得到各單項性能的主次因素及最佳工藝,可以看出,對于白度:過氧化氫影響最大,滲透劑次之，氫氧化鈉次之，精煉劑影響最小;對于毛效:氫氧化鈉影響最大，精煉劑次之，滲透劑次之，過氧化氫影響最小;對于斷裂強力:氫氧化鈉影響最大，精煉劑次之，滲透劑次之,過氧化氫影響最小.綜合考慮毛效、白度和強力，以及本次本次前處理的研究目的，確定多功能前處理劑配方復(fù)合型精煉劑2 g/L，滲透劑3 g/L，氫氧化鈉10 g/L，過氧化氫15 g/L,穩(wěn)定劑9 g/L.

2.6 多功能前處理劑處理效果

根據(jù)本實驗的實驗數(shù)據(jù)確定多功能前處理劑配方復(fù)合型精煉劑4%，滲透劑7%，氫氧化鈉25%，過氧化氫30%～35%,穩(wěn)定劑20%；該配方下處理棉坯布，測定處理前后布樣基本系能，各項結(jié)果如表12所示.

表12 多功能前處理劑處理后棉坯布前后性能對比

由表12可以看出，在該多功能前處理劑處理下，棉織物經(jīng)處理前后毛效、白度強力、大幅度提升，同時處理后手感也顯著提升，觸感柔軟.

3 結(jié)論

(1) 對堿劑、精煉劑、滲透劑、漂白劑及其用量進行實驗，通過對不同的配比的前處理效果比較，研制出一種低成本、用量少、對環(huán)境友好的多功能前處理劑；

(2) 多功能前處理劑在前處理中，能很好的解決時耗長、生產(chǎn)成本高等一系列問題；

(3) 通過實驗數(shù)據(jù)得出其組成為螯合型精煉劑4%，滲透劑7%，氫氧化鈉25%，過氧化氫30-35%,穩(wěn)定劑20%；

(4) 使用該多功能前處理劑進行前處理的的工藝條件為：多功能前處理劑25 g/L，浴比1∶50，溫度100 ℃，時間60 min，在該工藝條件下，處理后的織物毛效17.8 cm/30 min，白度達到84.2，手感較為柔軟.

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Preparation and Application of Multifunctional Pretreatment Agent

ZHOU Hui1,WANG Nan-fang1,CHEN Zhen1, JIAN Yu-lin1, CHEN Jian-bin2

(1. School of Chemistry&Chemical Engineering,Hunan Institute of Engineering, Xiangtan 411101, China;2. Yiyang Longyuan Textile Co., Yiyang 413002, China)

In this paper, a multifunctionanl pretreatment agent is developed to be used in the one-step treatement of desizing, scouring and bleaching with low cost, less dosage and frendly environmen. By using tile single factor experiment, the effects of desizing, scouring and bleaching auxiliaries and their process factors on fabric properties show that refining agent, penetrating agent, sodium hydroxide and hydrogen peroxide have a significant influence on the pretreated effects. The orthogonal experiment shows that the formula of the multifunctional treatmenting agent is composite refining agent 4%, penetrating agent 7%, sodium hydroxide 25%, 30% hydrogen peroxide 30-35% and stabilizer 20%. Tile result shows that the fabric has tile capillary effect of 17.8 cm / 30 rain, whiteness of 84.2%, and soft handle.

pretreatment; pretreatment agent; multi-function; cotton fabric

2016-04-26

湖南省高校科技成果產(chǎn)業(yè)化培育項目(13CY024)；湖南工程學(xué)院校博士科研啟動基金項目(13094)；湖南工程學(xué)院研究生科技創(chuàng)新項目(Y16015).

周 輝 (1992-)，男，碩士研究生，研究方向：新型染整助劑的開發(fā)與應(yīng)用.

汪南方 (1974-)，男，副教授，研究方向：新型染整技術(shù)及助劑開發(fā).

R284.2

A

1671-119X(2016)04-0064-06