过硫酸氢钾复合盐在印度发漂白工艺中的应用

2020-04-26郑琳娟毛庆辉

印染助剂 2020年3期

郁佳，王伟，郑琳娟，毛庆辉

（南通大学纺织服装学院，江苏南通226019）

人发被剪下后常被用来做假发，但颜色较为单一。为了适应人们爱美的要求，要将头发染成各种各样的颜色，但大多数头发颜色较深。黑色素可分为真黑素和暗黑素，印度发的发色由两者的量和比例来决定［1］，只有经漂白后才能染色。印度发发质较软，符合欧美客户的需求，因此研究印度发的漂白工艺具有一定的意义。

过硫酸氢钾复合盐多用于纸浆漂白，效果显著，而传统过氧化氢漂白对印度发的白度提升效果不显著，且强力损伤较大。本实验在过氧化氢漂白的基础上加入过硫酸氢钾复合盐进行复合漂白，开发一种新型漂白技术，并对该技术的工艺条件和漂白后印度发纤维的白度与力学性能进行了探究。

1 实验

1.1 材料和仪器

材料：印度发，过氧化氢（分析纯，西陇化工股份有限公司），焦磷酸钠（分析纯，天津市北辰方正试剂厂），过二硫酸钾（分析纯，江苏强盛功能化学股份有限公司），过硫酸氢钾复合盐（上海迈瑞尔化学技术有限公司），蛋白酶，无水碳酸钠、氢氧化钠（分析纯，上海润捷化学试剂有限公司），白猫洗洁精（上海和黄白猫有限公司），二氧化硫脲（分析纯，天津市化学试剂四厂）。

仪器：HH-S恒温水浴锅（浙江省余姚市检测仪表厂），EL303电子天平［梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司］，SHA-C水浴恒温振荡器（金坛市恒丰仪器制造有限公司），pHS-25精密pH计（上海宵盛仪器制造有限公司），3385H型Instron万能材料试验机（美国Instron英斯特朗公司），S-3400N扫描电子显微镜，WS-SD d/o色度白度计。

1.2 工艺流程

洗脂脱脂→洗涤→蛋白酶预处理→洗涤→过硫酸氢钾复合盐漂白→过氧化氢漂白→洗涤→二氧化硫脲还原漂白→洗涤。

洗脂脱脂：由于头发为蛋白质纤维且印度发表层附着了大量的油脂和尘土，通过洗脂脱脂可以去除大部分油脂和灰尘颗粒，有利于提高蛋白酶对印度发鳞片层的剥鳞效果。称取1.0 g碳酸钠、1.0 g洗洁精，用量筒量取500 mL水配成洗涤液，将5.0 g印度发放入其中，80℃洗脂脱脂30 min，取出清洗干净，自然晾干。

蛋白酶预处理：蛋白酶2 g/L，浴比1∶100，温度50℃，时间20 min。

过硫酸氢钾复合盐漂白：过硫酸氢钾复合盐10～18 g/L，浴比1∶100，pH 9.5～11.5，温度45～60℃，时间0.5～1.5 h。

过氧化氢漂白：焦磷酸钠12 g/L［2］，过氧化氢6%，过二硫酸钾4 g/L，浴比1∶100，用NaOH调节pH至9.8，温度50℃，时间3 h。

1.3 测试

1.3.1 微观形貌

将样品放入扫描电镜的样品交换室，抽真空后在15.0 kV加速电压下观察放大1 000倍的表面形态。

1.3.2 断裂强力

在室温、夹持长度7 cm、拉伸速率50 mm/min的条件下［3］，选用万能材料试验机进行测试，多次测量取平均值。

1.3.3 白度

采用R457色度白度计进行测定。

2 结果与讨论

2.1 过硫酸氢钾复合盐漂白工艺优化

2.1.1 过硫酸氢钾复合盐用量

由图1、2可知，随着过硫酸氢钾复合盐用量的增加，印度发的白度提高，当达到12 g/L时，印度发的白度最好，继续增加过硫酸氢钾复合盐用量，白度反而下降。这是因为当用量过高时，过硫酸氢钾复合盐分解速率加快，分解量增加，导致漂白效果下降［4］。

图1 过硫酸氢钾复合盐用量对漂白效果的影响

图2 过硫酸氢钾复合盐用量对印度发白度的影响

2.1.2 pH

由图3、4可知，随着pH的逐渐提高，白度逐渐增大，当pH达到11.0时，漂白效果最好，继续增加pH，白度反而下降。这是因为随着pH的增大，过硫酸氢钾复合盐的电离速率不断提高，分解产生更多的过氧根，能有效破坏色素的结构，但pH超过11.0，过硫酸氢钾复合盐分解速率过快，漂白效果降低。

图3 pH对漂白效果的影响

图4 pH对印度发白度的影响

2.1.3 漂白温度

由图5、6可知，随着漂白温度的不断升高，过硫酸氢钾复合盐的分解速率不断加快，分解产生的过氧根氧化印度发纤维，从而提升漂白效果，但漂白温度超过60℃，过氧化氢分解速率过快，印度发纤维强力损伤严重，所以温度选择60℃。

图5 漂白温度对漂白效果的影响

图6 漂白温度对印度发白度的影响

2.1.4 漂白时间

由图7、表1可知，延长漂白时间可以提升印度发白度，但漂白时间过长，印度发的强力损伤严重。综合考虑白度与断裂强力，漂白时间选择1.0 h。

图7 漂白时间对漂白效果的影响

表1 漂白时间对印度发白度的影响

2.2 复合漂白与传统过氧化氢漂白效果对比

2.2.1 白度

由图8可知，相比传统过氧化氢漂白的头发白度（37.05），过硫酸氢钾复合盐与过氧化氢复合漂白的头发白度（46.50）提升显著。因为使用过硫酸氢钾复合盐对印度发进行处理，印度发表面鳞片层发生轻微刻蚀［5］产生微小孔洞，使过氧化氢与印度发充分接触，从而提升漂白效果。

图8 复合漂白与传统过氧化氢漂白效果对比

2.2.2 扫描电镜

由图9可知，印度发原发的外层被厚实的鳞片层包覆，经过硫酸氢钾复合盐处理后，印度发表面并未发生明显的变化，经过氧化氢漂白后，印度发表面的鳞片层发生轻微刻蚀，部分鳞片层从表面剥离［6］，破坏程度较低，强力损失不大。

图9 印度发形态对比

2.2.3 断裂强力

印度发原发的断裂强力为0.899 7 N；传统过氧化氢漂白后断裂强力为0.600 1 N，仅为原发断裂强力的66.7%；过硫酸氢钾复合盐复合过氧化氢漂白后断裂强力为0.714 4 N，为原发断裂强力的79.4%，强力损伤较小。这是因为使用过硫酸氢钾复合盐进行处理后，印度发表面鳞片层发生轻微刻蚀［5］产生微小孔洞，从而使过氧化氢与印度发可以充分接触，在过氧化氢用量较小的情况下即可进行有效漂白，从而减少印度发的强力损伤。