棉用增白剂CNT-2的应用性能

2020-10-24李代梅洪言情贾言星

染整技术 2020年9期

李代梅，洪言情，贾言星

（传化智联股份有限公司，浙江杭州 311215）

目前，市场上很多全棉梭织家纺类印染厂在前处理时主要采用冷堆+汽蒸工艺。一些订单要求高的面料对前处理的白度要求也很高，需要对织物进行荧光增白处理。为了缩短工艺流程、节约水电气，工厂将冷堆后的汽蒸工艺调整为氧漂增白同浴汽蒸工艺，这就要求棉增白剂具有良好的水溶性以及耐碱氧性。目前，全棉织物前处理增白同浴使用的增白剂以VBL 为主，可与阴离子表面活性剂或染料、非离子表面活性剂、双氧水同浴使用［1］。VBL 虽然有较好的水溶性、耐碱性以及耐洗性，但泛黄点较低，增白效果往往达不到客户需求。

棉增白剂CPD 结构属于二苯乙烯双三嗪类，由于分子结构中有吗啉基团具有良好的增白效果。相对于其他种类的增白剂，CPD 和纤维的亲和力更高，有极佳的耐洗性能，另外，CPD 增白的产品不泛黄，耐高温定形，并且可与H2O2等漂白剂同浴整理［2］，但由于水溶性不好［3］，主要应用于增白浸渍工艺。在连续工艺中，增白剂浓度明显高于浸渍工艺，因此CPD很容易析出而造成增白不匀、增白斑等疵病。

为了满足客户对织物品质以及加工工艺的需求，传化智联股份有限公司改进了CPD 的水溶性。经过一系列实验研发出增白效果好并能与氧漂汽蒸同浴的棉用增白剂CNT-2。

1 实验

1.1 材料和设备

织物：纯棉府绸布（半漂布）40s×40s/133×72，棉斜纹布（前处理后）20s×16s/128×90。

试剂：多功能精练粉TF-120EA、TF-120EB、TF-120EC 和棉增白剂CNT-2、CPD（传化智联股份有限公司），双氧水（27.5%，工业级），棉增白剂A（市售，以下简称增白剂A，结构与CPD 一致），氯化钙、氯化铝、氯化铁（分析纯）。

设备：UV-2450 型紫外可见分光光度仪（日本岛津仪器有限公司），Rapid 型卧式轧车（厦门瑞比精密机械有限公司），HH-250L 型汽蒸箱（常州易晨仪器制造有限公司），PT 1A 型针板拉幅机（日本辻井染机工业株式会社），DL-6000 PLUS 型红外染样机（苏州丝达乐印染机械有限公司），X-RITE CI7600型爱色丽测色仪、Judge Ⅱ型标准灯箱（爱色丽仪器有限公司）。

1.2 整理工艺

1.2.1 工艺流程

浸渍工艺：前处理→热水洗→冷水洗→增白→冷水洗→脱水→定形烘干（150 ℃，1 min）→回潮→测白度。

氧漂汽蒸同浴工艺：冷堆→热水洗→冷水洗→汽蒸（98 ℃，60 min）→95 ℃热水洗2 道→冷水洗→脱水→定形烘干（150 ℃，1 min）→回潮→测白度。

1.2.2 增白工艺

增白剂X，浴比1∶20，保温温度Y，保温时间Z。

1.2.3 氧漂汽蒸同浴工艺

TF-120EB 30 g/L，双氧水（27.5%）30 g/L，增白剂X，带液率80%，汽蒸温度98 ℃，汽蒸时间60 min。

1.3 测试

1.3.1 水溶性

在去离子水中加入过量增白剂，分别在40、60 和100 ℃下溶解30 min，采用0.45 μm 滤膜快速过滤，测试滤液在350 nm 波长下的吸光度，并通过标准曲线计算增白剂的质量浓度。

1.3.2 耐硬水性

用CaCl2固体和去离子水配制100、250 mg/kg 的硬水，取适量增白剂溶于硬水中（其中增白剂质量浓度分别为CNT-2 2 g/L、CPD 1.33 g/L、增白剂A 2 g/L），静置一段时间后观察溶液是否有沉淀析出。

不同增白剂按照相同荧光强度进行对比。荧光强度用E1cm10g/L表示，为换算成质量浓度10 g/L，1 cm 比色皿测得的吸光度值。CNT-2 荧光强度为250，CPD 荧光强度为370，增白剂A 荧光强度为250。将3只增白剂按相同荧光强度换算成不同的质量浓度。

1.3.3 增白剂与碱的复配稳定性

分别用去离子水配制3、5 g/L 的NaOH 溶液以及30 g/L 的多功能精练粉溶液，并加入一定量增白剂水溶液（2 g/L），静置观察增白剂与碱的复配稳定性。

1.3.4 色牢度

耐光色牢度：按ISO 105 B02—2014 方法测试及评级。耐洗色牢度：按ISO 105 C10—2006 方法测试及评级。耐氯化水色牢度：按ISO 105 E03—2010 方法测试及评级。

2 结果与讨论

2.1 CNT-2 的物化性质

2.1.1 水溶性

由表1 可以看出，改进的新产品CNT-2 的水溶性明显好于CPD 和增白剂A。其中，在100 ℃下，CNT-2的最大质量浓度高达14.0 g/L。

表1 不同增白剂在不同温度下的水溶性

2.1.2 耐硬水性

不同增白剂在不同水质情况下的析出时间见表2。

表2 不同增白剂在不同水质情况下的析出时间

由表2 可以看出，改进的新产品CNT-2 的耐硬水性好于增白剂A 和CPD，但3 者的耐硬水性都不是很好。耐硬水性与增白剂的结构有关，由于这3 只增白剂均为二苯乙烯双三嗪类，结构中只含有两个磺酸基，对钙镁离子几乎没有螯合缓冲作用；而硬水中的钙离子越多越容易析出沉淀，故在使用过程中不建议使用硬度过高的水。从结果可见，这3 种增白剂在水中放置6 h 后均会析出沉淀，因此，在使用此类增白剂时最好现配现用并不断搅拌，以免在生产过程中产生增白斑。

2.1.3 与碱的复配稳定性

由表3、4 可以看出，CNT-2、CPD 以及增白剂A与氢氧化钠的复配性均较差，因为氢氧化钠属于强电解质，解离作用强，而CNT-2、CPD 以及增白剂A 均为弱电解质，当CNT-2、CPD 以及增白剂A 与氢氧化钠复配时，氢氧化钠的强解离作用会抑制增白剂的解离，使增白剂在复配溶液中更容易聚集甚至析出。而CNT-2、CPD 以及增白剂A 与TF-120EB 的复配性略好，主要是因为TF-120EB 中的表面活性剂成分较多，提高了增白剂的溶解性能。因此，在长车碱氧增白一浴工艺中应选择TF-120EB 与增白剂CNT-2 复配使用，且在混合槽中不停搅拌，以免出现增白剂沉淀导致白度不匀以及增白斑。

表3 不同增白剂在不同质量浓度氢氧化钠溶液中的析出时间

表4 不同增白剂与多功能精练粉的复配稳定性

2.2 CNT-2 在浸渍工艺中的应用

2.2.1 CNT-2 用量

CNT-2用量对棉斜纹布增白效果的影响见图1。

图1 CNT-2用量对棉斜纹布增白效果的影响

CNT-2用量分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%（omf），保温温度为80 ℃，保温时间为15 min。从图1 可以看出，在浸渍工艺中，CNT-2 的饱和用量为0.4%（omf）；用量在0.1%～0.4%时，白度随着CNT-2 用量的增加而增大；用量在0.4%～1.0%时，白度有所下降，且布面色光略微偏黄绿光。因此，在浸渍工艺应用过程中，为了避免增白剂的浪费以及布面偏黄绿光，CNT-2 用量最好为0～0.4%（omf）。

2.2.2 保温时间

CNT-2 用量为0.4%（omf），保温温度为80 ℃，保温时间分别为5、10、15、20、30、40 min。由图2 可以看出，在保温时间为5～15 min 时，增白剂不断吸附到纤维上，白度随着保温时间的延长而增大；在保温时间为15～40 min 时，纤维上吸附的增白剂质量浓度与溶液中的增白剂质量浓度逐步达到平衡；随着保温时间的进一步延长，织物的白度下降，但下降不多。这主要是因为CNT-2 对棉纤维的亲和力较强，在吸附初期，短时间内就能使吸附到纤维上的增白剂质量浓度达到最大值，而后慢慢从纤维上解离下来，与溶液中的增白剂质量浓度达到平衡。因此，CNT-2 应用在单独的增白浸渍工艺中，保温时间为10～15 min时，既可以获得较高的白度，也可以缩短工艺时间。但在常规浸渍工艺中，一般采用碱氧增白同浴工艺，该工艺将前处理和增白同时进行，可以缩短时间、节约水电气。在前处理工艺中，时间和温度对双氧水的分解是相互关联的［4］，为了保证双氧水充分分解，提高漂白效果，在碱氧增白同浴工艺中一般会将保温时间延长至40～60 min。

图2 保温时间对CNT-2在棉斜纹布上增白效果的影响

2.2.3 保温温度

CNT-2 用量为0.4%（omf），保温时间为15 min，保温温度为50、60、70、80、90、95 ℃。由图3 可以看出，保温温度在60～100 ℃时，CNT-2 在棉斜纹布上的增白效果差异不大，80 ℃时白度最高。因此在工厂应用中，为了节约成本，一般品质可选用60 ℃，如果是高品质产品则选择80 ℃，以达到最好的增白效果。如果CNT-2 应用在碱氧增白同浴工艺中，由于存在稳定剂，温度升高会加速双氧水的有效分解，提高对色素的氧化反应速度，缩短漂白处理时间［4］。为了使坯布获得更好的白度，将保温温度升高至95～100 ℃，因为在此温度范围内，CNT-2 的白度下降不到1，而且能够使双氧水的漂白作用得到快速有效的发挥。

图3 保温温度对CNT-2在棉斜纹布上增白效果的影响

2.2.4 金属离子

按增白工艺对棉斜纹布进行增白处理，其中CNT-2 用量为0.4%（omf），保温温度为80 ℃，保温时间为15 min，工作液中提供金属离子的药剂分别为MgCl2、AlCl3、CaCl2、FeCl3，质量浓度均为2 g/L。从表5可以看出，Mg2+和Ca2+对CNT-2 的增白效果影响不大，Al3+对CNT-2 的增白效果影响较大，造成白度严重下降，下降幅度达到4.3%，Fe3+直接使布面发黄。因此，工厂使用回用水进行增白加工时，若要获得理想白度，一定要排除其中的铝离子和铁离子。

表5 金属离子对CNT-2增白效果的影响

2.3 CNT-2 在氧漂增白同浴汽蒸工艺中的应用

CNT-2、增白剂A 和CPD 氧漂增白同浴汽蒸处理后的白度见图4。

图4 CNT-2、增白剂A 和CPD 氧漂增白同浴汽蒸处理后的白度

将不同的增白剂按照相同的荧光强度进行对比，CNT-2 用量为1.6 g/L，增白剂A 用量为1.6 g/L，CPD 用量为1.0 g/L。从图4 可以看出，在氧漂增白同浴汽蒸工艺中，CNT-2 处理后的织物白度明显好于增白剂A 和CPD 处理。在暗室的标准灯箱UV 灯下对比增白处理后的织物布面效果，使用CNT-2 处理的布面亮度及均匀性相对更好。由于CNT-2 良好的水溶性以及复配性，使其在氧漂增白同浴汽蒸工艺中能够保持分子间不易团聚，发挥更好的增白效果，CNT-2的增白效果比增白剂A 和CPD 更好。

2.4 色牢度

CNT-2 0.4%（omf）或增白剂A 0.4%（omf）或CPD 0.27%（omf），保温温度和时间分别为80 ℃、15 min。从表6可以看出，改进的新产品CNT-2的色牢度满足市场需求，与CPD 以及增白剂A 的各项色牢度一样。这是由于改进的CNT-2 使用了表面活性剂的复配增效作用，使其水溶性和增白效果都有所提升，且没有改变其分子结构。