无磷活化剂2103在羊毛漂白中的应用

赵士毅，李美真，郑爱萍

(1.内蒙古工业大学，内蒙古 呼和浩特 010081； 2.内蒙古北平纺织有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010080)

羊毛纤维受羊生长环境的影响，羊毛本色为黄色或浅黄色[1]。对于一些高附加值的高档羊毛制品，特别是一些浅色织物，仅经过洗练无法使白度达到要求。另外，提花纯羊毛水纹毛毯这类织物主要以浅色系为主色调，在加工过程中对白度要求较高[2-3]，因此需要对羊毛进行漂白。目前，羊毛常规漂白大多是在弱碱性条件下用双氧水进行漂白，但是存在纤维损伤大，白度不持久等弊端[4-5]。考虑到对水资源的保护，现阶段漂白已不使用焦磷酸钠，需要寻找新的工艺，不仅要降低纤维损伤，减少能耗，还要提升纤维品质[6]。本文实验采用新型无磷活化剂2103(简称“活化剂2103”)与双氧水联合对羊毛进行漂白，分析了漂白后羊毛的白度以及力学性能等指标，提高羊毛白度的同时降低了纤维的强力损伤，并优化出最优的整理工艺。

1 实验部分

1.1 实验材料与仪器

实验材料：线密度为8.95 tex洗净羊毛，白度为48.806%，断裂强度为3.25 cN/dtex。 本文每个试样为1 g羊毛纤维。

试剂：双氧水、醋酸、碳酸钠(辽阳瑞鸿化工有限公司)；过氧化氢酶(卡梅舒(上海)生物科技有限公司)；活化剂2103(北京蒙特莱科技开发有限责任公司)。

仪器：AS-12型常温振荡小样染色机(佛山市亚诺精密机械公司)，Y(B)802 N小型高温烘箱(温州际高检测仪器有限公司)，2180UV型电脑测色配色仪(广州市晶博电子有限公司)，YG001B型电子单纤维强力仪(泰仕特仪器(中国)有限公司)，BS223S型电子天平(北京赛多威利斯仪器系统有限公司)，pH110酸度计(宁波市鄞州安群实验仪器有限公司)，ORP-169E ORP型测试笔(深圳市宇辉扬科技公司)。

1.2 整理工艺

1.2.1 配方及工艺

漂白液配方：双氧水体积浓度AmL/L，活化剂2103体积浓度BmL/L，温度T，时间t，pH值C，浴比1∶40。

酶洗液配方：过氧化氢酶质量浓度2 g/L，温度40 ℃，时间20 min，pH值5，浴比1∶40。

漂白工艺：润湿羊毛→加双氧水及活化剂2103漂白→80 ℃水洗→酶洗→水洗→烘干→测试。加双氧水及活化剂2103法漂白工艺曲线见图1。

图1 加双氧水及活化剂2103法工艺曲线

1.2.2 漂白羊毛的白度稳定性实验条件

漂白羊毛在存储和加工过程中易泛黄，引起泛黄的主要因素有水煮、酸煮、碱煮和日晒等。

酸煮：将各试样分别浸没于pH值为5.5～6.0的醋酸溶液中，浴比1∶40，沸煮1 h。

水煮：将各试样浸没于沸腾的水中，沸煮1 h，浴比为1∶40。

碱煮：将各试样分别浸没于pH值为8.0～8.5的碳酸钠溶液中，浴比1∶40，85 ℃处理30 min。

日晒：将各试样梳理均匀，在室外晴天自然阳光下放置2周。

1.3 性能测试

1.3.1 白 度

按照GB/T 17644—2008《纺织纤维白度色度试验方法》在2180UV型电脑测色配色仪上进行白度测试。

1.3.2 纤维强力

采用YG001B型电子单纤维强力仪参照GB/T 3916—2013《纺织品 卷装纱 单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》测各个试样的单纤维强力。

1.3.3 泛黄指数

在2180UV型电脑测色配色仪中选择D65光源，测试各试样的X、Y、Z刺激值，每个被测试样选取3个不同的位置测试，取平均值。并用式(1)计算泛黄指数YI:

YI=100×(X-Z)/Y

(1)

YI值越大，被测试样黄值越高，反之则越低。

泛黄敏感度S的大小可用来衡量漂白样的白度稳定性，计算公式见式(2)：

(2)

式中：YI1为未经泛黄处理漂白试样的泛黄指数；YI2为经泛黄处理漂白试样的泛黄指数。YI01为未经泛黄处理未漂白试样的泛黄指数，YI02为经过相应泛黄处理未漂白试样的泛黄指数。

当S=0时，表示漂白试样与未漂白试样的黄度敏感程度相等；S<0时，表示漂白试样比未漂白试样的泛黄敏感程度大，负值越大，敏感程度越大，则漂白羊毛的白度稳定性越差；S>0时，表示漂白试样比未漂白试样的泛黄敏感程度小，正值越大，敏感程度越小，则漂白羊毛的白度稳定性越好[7-8]。

2 结果与讨论

2.1 双氧水体积浓度对漂白效果的影响

漂白工艺条件：活化剂2103体积浓度2 mL/L，pH值为6，时间60 min，温度70 ℃，浴比1∶40。改变双氧水体积浓度，对羊毛进行漂白，双氧水体积浓度对羊毛漂白效果的影响见表1[4,9]。可以看出，漂白羊毛的白度随双氧水体积浓度的增加而提高，断裂强度不断下降。双氧水体积浓度的增大提高了漂白液中的O22-及[O]的含量，利于羊毛的漂白，但同时加剧了对羊毛的损伤。因此，双氧水体积浓度选择15 mL/L为宜。

表1 双氧水体积浓度对羊毛漂白效果的影响

2.2 活化剂2103体积浓度对漂白效果影响

应用2.1实验结果：双氧水体积浓度15 mL/L，固定其他漂白工艺条件：pH值为6，时间60 min，温度70 ℃，浴比1∶40，改变活化剂2103体积浓度对羊毛进行漂白，活化剂2103体积浓度对羊毛漂白效果的影响见表2。

表2 活化剂2103体积浓度对羊毛漂白效果的影响

由表2可以看出，活化剂2103的加入提高了漂白液中漂白成分的含量，利于羊毛漂白，但当活化剂2103体积浓度过大，活化作用太强而降低双氧水的有效利用，使羊毛受损加剧。因此选择活化剂2103体积浓度为2 mL/L。

2.3 pH值对漂白效果的影响

由上述实验结果可知，双氧水最适体积浓度为15 mL/L，活化剂2103体积浓度为2 mL/L，固定其他漂白工艺条件：时间60 min，温度70 ℃，浴比1∶40，改变漂白液的pH值对羊毛进行漂白，pH值对羊毛漂白效果的影响见表3。由表3可知，随着pH值的升高，双氧水加速分解，提高了漂白效率，但当pH值过高时，双氧水的分解速率太快反而降低了有效利用率，所以漂白羊毛白度随pH值的升高先增后降，断裂强度不断降低。因此综合考虑白度与断裂强度，pH值选择6为宜。

表3 pH 值对羊毛漂白效果的影响

2.4 漂白温度对漂白效果的影响

在双氧水体积浓度l5 mL/L，活化剂2103体积浓度2 mL/L，pH值为6，时间60 min，浴比1∶40条件下，改变漂白温度对羊毛进行漂白，温度对羊毛漂白效果的影响见表4。

表4 温度对羊毛漂白效果的影响

由表4可知，温度的升高有助于促进双氧水的分解，提高漂白效率，但温度过高会使双氧水分解速率过快，只有部分作用在色素的共轭体上，其余都消耗在漂白液中，仅对纤维结构造成破坏，使漂白羊毛白度下降，强力损伤较大。因此选择70 ℃作为最宜漂白温度。

2.5 漂白时间对漂白效果的影响

在双氧水体积浓度15 mL/L，活化剂2103体积浓度为2 mL/L，pH值为6，温度70 ℃，浴比1∶40条件下，改变漂白时间对羊毛进行漂白，漂白时间对羊毛漂白效果的影响见表5。由表5可知，随着漂白时间的延长，漂白羊毛白度趋于稳定，断裂强度不断降低。在一定时间内漂白基本结束，继续延长时间对增加白度没有太大作用，反而使强力损伤加剧。所以选择最佳漂白时间为40 min。

2.6 羊毛保护剂对漂白羊毛白度的影响

羊毛在漂白过程中容易受到氧化及还原损伤，导致二硫键(—S—S—)和肽键断裂，使漂白羊毛易泛黄[10]。在羊毛漂白工艺中加入羊毛保护剂，可以起到保护纤维减少纤维受损的作用[11]。实验主要采用了3种不同类型羊毛保护剂对漂白羊毛白度及其稳定性的影响进行分析。羊毛保护剂对羊毛漂白效果的影响见表6。由表6可知，漂白羊毛过程中加入保护剂，纤维白度和断裂强度均较未加入保护剂时有所提高。从白度方面考虑，保护剂用量2%(owf)比较合适。

表5 漂白时间对羊毛漂白效果的影响

表6 羊毛保护剂对羊毛漂白效果的影响

上述无磷漂白的最优工艺结果为：双氧水体积浓度15 mL/L，活化剂2103体积浓度2 mL/L，pH值为6，漂白时间40 min，漂白温度70 ℃，浴比1∶40；该工艺条件下羊毛白度为64.545%。

3 漂白羊毛的白度稳定性分析

对上述漂白羊毛进行白度稳定性研究，实验条件为1.2.2工艺，得到泛黄指数(YI)值见表7。

表7 不同泛黄处理工艺下的泛黄指数(YI)值

从表7可以看出：①酸煮中S值为0.270 0>0，漂白羊毛比未漂白羊毛的耐酸煮稳定性好；②水煮中S值为-0.612 6<0漂白羊毛较未漂白羊毛耐水煮稳定性好；③碱煮中S值为-0.120 8>0,漂白羊毛比未漂白羊毛的碱煮稳定性好；④日晒中S值为0.670 9>0,漂白羊毛比未漂白羊毛的耐日晒稳定性好。

因此，漂白羊毛的各项稳定性都较漂白前羊毛有所提高，这与色素的脱除有直接关系，漂白羊毛更耐酸煮和耐日晒。

理论上，蛋白保护剂对漂白羊毛的白度稳定性会有影响，接下来测试漂白过程中加入蛋白保护剂后对漂白羊毛白度稳定性的影响，各工艺条件下羊毛的泛黄指数(YI)值见表8。由表8可知，与未加入羊毛保护剂的漂白羊毛对比，无论是酸煮、水煮、碱煮还是日晒处理，同种工艺中，加入羊毛保护剂的漂白羊毛的泛黄指数皆有所降低。泛黄敏感度S较未加入羊毛保护剂的漂白羊毛的S值变大，这是由于3种类型的羊毛保护剂都能保护羊毛中酰胺键，减少其断裂后生成的氨基，一定程度上起到了防泛黄的作用，从而提高漂白羊毛的白度稳定性。

表8 羊毛保护剂对泛黄指数(YI)值的影响

4 结 论

①实验通过对双氧水+活化剂2103漂白工艺效果进行分析，优化出的最优工艺为双氧水体积浓度15 mL/L，活化剂2103体积浓度2 mL/L，温度70 ℃，时间40 min，pH值6，浴比1∶40，所得漂白羊毛白度为61.084%，与传统漂白工艺羊毛白度60%～61%接近；强降率为7.69%，低于传统漂白工艺10%～11%。

②从漂白稳定性研究来看，白度的稳定性也十分理想，说明这种无磷的酸性漂白方法是可行的。漂白过程中加入羊毛保护剂，对白度和断裂强度都有所提高，漂白羊毛的泛黄指数降低，即漂白羊毛的稳定性提高。