维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年第９期 国蚤纺织技，Ｉｃ 染整 棉布过乙酸漂白的最优化工艺 Ｍ． ｂａｈａｒａｎ等著 羔 本文通过改变工艺参数（ｐＨ值、温度、处理 时间和酸的浓度）对棉进行过乙酸漂白，讨论了 这些工艺参数对漂白质量的影响并与常规漂白剂 进行对比，获得了理想的白度，并对棉的化学损伤 最小，工艺参数最佳。 过乙酸具有很高的氧化电位，因此是十分活 泼的，通常所有有机过氧酸均具有酸的反应性，随 着ｐＨ值和温度的增加，它们的稳定性减弱。过 乙酸的反应产物是过氧化氢、氧气、水和乙酸，重 金属如铜、镁或铁存在时，这种酸被催化分解。 次氯酸盐和过氧化氢被广泛用于棉的漂白， 但最近次氯酸盐的使用受到，因为它在漂白 过程中有氯气放出而污染环境。在最近几年里， 研究者们已经考虑使用过乙酸漂白棉。但工艺参 数对漂白质量的影响报道很少，因此我们在这方 面进行研究，试图得到用过乙酸漂白的ｐＨ值、时 间、温度和酸浓度等最佳工艺参数。我们测试了 漂白棉布在白度、强力损失、纤维素降解（羧基和 醛基的含量）和染色吸收等质量参数。 １ 实验及试验步骤 中等质量的棉织物通常用酸退浆和碱煮练； 化学试剂和活性染料（低温类）分别为分析纯级 和商品级； 过乙酸的制备：将３０％Ｈ２０ （１份体积）加 入醋酸酐（３份体积）中，在１％Ｈ２ＳＯ 催化作用 下制得。过乙酸的含量由碘量滴定法测定。 实验采用Ｂｏｘ－Ｂｅｈｎｋｅｎ二次正交设计，选四 变量三水平，其特性曲线通过一个二次多项式给 出。 样品以浴比ｌ：２０进行漂白，用ＮａＯＨ调节所 需ｐＨ值，过氧化氢和次氯酸钙漂白遵循标准的 步骤。 样品的白度指标（ＷＩ）用Ｈａｒｒｉｓｏｎ方程来评 价： ＷＩ＝１００一（Ｒ６７０一Ｒ４３０） 式中： 是在６７０ ｎｍ和４３０ ｎｍ时的反射值，断裂 强力根据印度标准测定，并由此计算漂白后强力 损失百分率（ＰＳＬ）。漂白样品采用传统方法活性 染料染色，由Ｋ／Ｓ值评价，在漂白时纤维素降解 程度根据印度标准方法测羧基和醛基（铜值）。 ２ 结果与讨论 据文献报导，过乙酸不同于次氯酸盐．在漂白 棉时仅对纤维素造成很小的损害。为了获得良好 的白度，过乙酸漂白时控制ｐＨ＝７，温度在５０％ 一９ｏｃ【＝范围内。另外有报导：漂白可以在低温 ３０ｃ【＝下进行，同时有螯合剂２，２ ．双吡啶和月桂磺 酸钠存在，ｐＨ值为７。 在此项研究中，我们在初步研究的基础上限 定工艺变量如下：ｐＨ值从４—１Ｏ变化，温度为 ５０ｃ【＝一９０℃，反应时间为３０ ｒａｉｎ到１２０ ｍｉｎ，过乙 酸（１０％），浓度从１Ｏ ｇ／１—３Ｏ ｇ／１，在工序的各变 量之间建立相关性，用二次方程式的回归系数进 行回归分析，用Ｆ检验测试各工艺变量影响的显 著程度。 ２．１ 工艺参数对白度的影响 ２．１．１ ｐＨ值的影响 正如过氧化氢和次氯酸盐漂白一样，ｐＨ值在 过乙酸漂白中也起着重要作用，对过乙酸漂白反 应提出两种机理：释放初生态氧（伴随乙酸）或者 释放出过羟基（伴随羰基），前者的反应发生在酸 一１ １— 维普资讯 http://www.cqvip.com 染整 国外纺织技疵 总第２１０期 性介质中，而后者的反应发生在中性或碱性介质 中。 出的任一系列工艺条件下，当ｐＨ＞７时，可获得 高的白度，这可以从过羟基离子释放的事实得到 表１表明工艺参数对白度的影响。表１是由 白度表面特性方程得到的，从表中可以看出：在给 解释，过羟基离子对漂白起主要作用，它只发生在 中性和碱性介质中。 裹１ 工艺参数对自度和强力损失率的影响 图１表明，在给定过乙酸浓度和温度下，ｐＨ 值和处理时间对白度的影响正如所期望的，随着 时间增长，白度在研究的整个ｐＨ值范围内都增 加。白度在中性和碱性条件下比在酸性条件下更 高，但在给定时间内，白度在碱性介质中随ｐＨ值 增加而下降。Ｒｕｃｋｅｒ等人报导在低温下用过乙 酸漂白棉时有同样发现。 过乙酸在强碱性ｐＨ值下的这种特性与过氧 化氢漂白时ｐＨ值的影响相似，如果ｐＨ值超过 １０．９，过氧化氢会很快分解，而使过羟基释放出来 并在它们漂白棉之前逸出进入大气中。 ２．１．２温度的影响 ２ 目 一 一 暑 过乙酸的稳定性依赖于温度，在室温下，它相 ｐＨ（实际坂） 对稳定；温度增高开始分解。因此，我们期望随着 温度增加，白度也增加，并使分解速率保证所有的 一图ｌ在温度７０℃和浓度２０ ｇ／ｌ下，ｐＨ值和处理 时间（ｒａｉｎ）对白度的影响 １２— 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年第９期 国外纺织技戎 染整 过羟基离子都用于漂白，如果分解速率过快，过羟 基离子就要在用于漂白之前逸出进入大气，此种 情况发在强碱性ｐＨ值下。初步研究表明，对于 给定的一系列工艺参数，如果漂白发生在５０ｃ【＝以 下或９ｏｃ【＝以上，效果是很差的。温度对白度的影 响由表１和图２可见，当温度从５０ｃ【＝增加到７０ｃ【＝ 时，白度大大增加，但当温度继续增加到９０ｃ【＝时， 白度保持不变或有所下降。Ｒｕｃｋｅｒ等在温度和 过乙酸分解百分率之间建立一种关联。他们声 称，在ｐＨ值为７时，随着温度从２０℃增加到 ６０℃，分解百分率从５．８增加到８ｌ，并且随着温 度升到５０℃后白度增加，然后稍有下降。他们认 为温度使漂白效果增加的作用被过乙酸稳定性减 少所抵消，因此最佳效果在５０ｃ【＝。 一 一 一 驾 －ｊ 砖 图２在ｐＨ值为７和浓度２Ｏ ｇ／ｌ下，处理时间 （ｍｉｎ）和温度（℃）对白度的影响 ２．１．３反应时间和浓度的影响 随着反应时间或浓度的增加，我们将期望得 到一个良好的白度。表１清楚地表明了这种趋 势，然而在一长的反应时间（１２０ ｍｉｎ）下和高的过 乙酸浓度（３０ ｇ／１）下白度增加并不很大，这清楚 地表明获得可接受的白度的条件是过乙酸处理１ ｈ，以此作为保守漂白方法，浓度和反应时间对白 度的影响见图３。 ２．２ 工艺参数对强力损失百分率的影响 用氧化剂漂白棉的主要缺点是断裂强力的损 失，这是由于纤维长链断裂和羟基转变为羰基和 醛基所致，而且高的白度总是伴随着高的强力损 失。在传统漂白剂中，要想达到同样白度，用次氯 酸盐漂白时强力损失比用过氧化氢漂白时更大， 这就是为什么后者优于前者的一个原因。因此建 立商业化可行的过乙酸漂白工艺，研究样品的力 学性能是必要的。 ０ ＝ 兰 拭 一 图３在ｐＨ值为７和温度为７Ｏ℃下，处理时间 （ｍｉｎ）和浓度（ｇ／ｉ）对白度的影响 表１表明各种工艺参数对强力损失百分率的 影响，随着白度增加，强力损失百分率也增加。我 们的研究表明：工艺参数的不同组合，可达到理想 的白度。例如在某一特定的ｐＨ值和浓度下，低 温长时间或高温短时间都可以达到同样的白度， 但在这种情形下，两个样品是否具有同样的强力 损失百分率呢？我们的研究表明这两个样品的强 力损失百分率是不同的。因此，确定哪些工艺参 数对抗张特性有更大危害是有价值的，而且为达 到理想的白度，通过改变工艺条件怎样才使强力 损失百分率降到最小呢？从强力损失百分率的回 归方程就可清楚看出，它明显受处理时间、温度和 过乙酸浓度变化的影响。ｐＨ值的负面影响表明， 高ｐＨ值（碱性）比低ｐＨ值（酸性）下造成较少的 强力损失，从白度的回归方程看，ｐＨ值的综合效 果是正面的，这意味着随着ｐＨ值的增加（由酸性 到碱性）白度增加，因此酸性介质对漂白是不利 的，因为不仅增加了强力损失百分率，而且也降低 了所能达到的白度。 一１３— 维普资讯 http://www.cqvip.com 染整 国 纺织技批 总第２１０期 表２最小强力损失率下，获得理想 ２．２．１ 对化学损伤程度的影响 白度的最佳工艺条件 测定纤维素中羰基和醛基的存在是漂白过程 中纤维素受损程度的指标，这些基团的存在可减 少活性染料的吸附。通常认为在传统漂白剂中， 次氯酸盐比过氧化氢造成的化学损伤更大，因此， 前者漂白的布样用活性染料上染的程度低于后者 漂白布样的上染程度。 在根据铜值和羧基含量评价过乙酸漂白样品 的化学损伤时，我们注意到偶尔羧基含量低于退 浆样品。Ｍ．Ｈ．Ｅｌ Ｒａｆｉｅ等人也报道了类似的观 测结果。产生的原因是残余物和不纯物（酸和还 表３过乙酸和传统的漂白方法对织物性能影响的比较 注：碱退浆织物白度＝７９；强力（经纱）５５ ｋｇ，羧基含量：６．７５百万ｅｑ／１００ ｇ；铜值：Ｏ．０４２ 原基团）被除去，在漂白处理时从织物上除去的 过程中纤维素的化学损伤程度，根据羧基和醛基 酸和非纤维素的还原成分超过了那些造成棉纤维 含量测定，几乎与过氧化氢漂白的效果相同，次氯 化学降解的物质，这就是为什么被处理织物的羧 酸漂白纤维损伤最大，正如以前所认为的那样，有 基含量比退浆样低的原因。 很高的强力损失百分率和低的染料吸收。 在此项研究中，我们清楚地看到在漂白过程 中羧基的形成依赖于各工艺参数。在漂白过程 ３ 结论 中，不管ｐＨ值是低或高，反应时间长或短，反应 温度低或高，浓度稀或浓，均会产生羧酸基团。 过乙酸漂白是环境友好的工艺，是传统漂白 显而易见的原因是在低水平工艺参数下不纯 工艺的良好替代工艺。漂白可在中性和温和碱性 物的存在显著影响羧基含量。在高水平工艺参数 条件下进行，过乙酸（１０％）浓度为３０ ｇ／ｌ，对后面 下，不纯物不存在，而增加的羧量含量对纤维降解 进行染色的织物，漂白工序在５０ｃＩ＝下持续３０ 程度的增加有贡献，铜值的趋势也是相似的。 ｍｉｎ；而对于进行ＯＢＡ处理的织物，漂白工序在 ２．２．２过乙酸和传统漂白剂的比较 ６０ｃＩ＝～７０ｃＩ＝下持续进行１ ｈ左右。漂白织物的质 我们已经对比了过乙酸漂白，过氧化氢和次 量与过氧化氢漂白相当。 氯酸钙漂白织物的质量（表３）。由表３看出，给 定白度、强力损失百分率，染料吸收、过乙酸漂白 资料来源：Ｔｅｘｔ．Ｒｅｓ．Ｊ．，２０００，７０（８）．６５７．６６１ —１４—
