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双氧水硫脲正在污渍羊毛漂染工艺中的使用磋商

  

双氧水硫脲正在污渍羊毛漂染工艺中的使用磋商

  s 一 3 双氧水/ 硫脲在污渍羊毛漂染工艺中的应用研究 . 堡 茔 ( 南通工学院) 一 rs f9 3 【 摘 要】 研究了 污浦羊毛用双氧水/ 硫脲 进行氧化/ 还 原漂 白及连续 低温一浴染色 的机理 和主要工 艺 与传统方法相 比, 新方法在加工温 度 、 加工时 间及 污染 环境 方面均有所降低 {白度和上染百分率 获得 提高 。为低档原料开 发高档产品提供参考 。 荤 嚣等意 器 。 亟 盟 丝 。 一、前言 近年来 由于羊毛原料质量及加工操作上存 在的一些问题, 使羊毛白度得不到保证 , 影响了 浅色织物的色泽鲜艳度及产品的档次 。 此外 , 由 于原 料价格 的太幅度 上涨 , 毛纺 厂面临的原料 短缺及成本增加的问题 日趋 突出, 企业就要设 法选用较低档的原料, 做高档的产品, 如利用品 质较好但受细菌污渍及 圈养尿渍的黄残毛 , 其 价格为纯 白毛的 65 , 因此对提高污渍羊毛的 白度及染色产品鲜艳度就显得 日趋重要 传统的漂白一般采用氧化漂白、 还原漂白、 氧化一还原二浴漂 白, 它们分别存在对纤维损 伤大 , 白度不持久及操作麻烦等缺点 。 由于羊毛鳞 片层的阻碍 , 羊毛常规的染色 方法须采取沸染工艺 , 既浪费能源 , 又加重了羊 毛的损伤。 双氧水/ 硫脲体 系对污渍羊毛的漂白及连 续低温一浴染色工艺 , 是采用双氧水/ 硫脲的氧 化/ 还原一浴连续漂 白, 即先用双氧水进行氧化 漂 白, 再在其残液中加入硫脲进行还原漂 白; 若 在漂白结束 时向残浴中再加入酸性染料 , 可进 行连续一浴染色 本文研究在上述工艺中节约 时间 , 降低温 度、 减少损伤 , 并获得最佳的漂 白和染色效果。 二、 实验 1.试验材料及主要化学药品 污渍黄 残毛, H O (30 )C P , 硫脲 CP 焦磷酸钠 CP , 非离子润湿剂 , 酸性大红 G , 普拉 艳红 B 。 2.漂 白 1 J 哺 口 野 0 j寻 ; 白时 间f分 ) 图 1漂 白工 艺流 程曲线 A _ -双氧水漂 白阶段 的 pH 为 9~ i0, 潜 比 1 : 30 B一 用 HA c 调 节 pH 至 5. O~5. s } c 一加入硫脲 与残余 的双氧 水反 应 ; D一用浓氨水 调节 pH 值 至 7~8 以获得稳定 电位进 行还 原漂白 } E 一用 HAC 调节 pH 值 至 4. 5~5. 0 ; F一 用步量的双氧水 中和还原漂 白液 图 2酸性红 G 的染色升温 曲线.双 氧 水 分 解率 的测 定 : 用高锰酸钾标准 溶液进行 。 5.pH 值及 氧 化、 还 原 电位 测 定 : 用 pH 25 型酸度计进行 。 6.白度的测定 : 用 ZBR 白度仪进行 。 7.染料上 梁百分率 的测 定: 用残 液法在 维普资讯 纺织学报第十 九卷第五期 U 蝮 计 颜 用 自 进 的 囝 3普拉艳红B 染色升温曲线 测 定 : 在 Y 361 单纱强力机上进 行 。 三、 结果与讨论 1.双氧水/ 硫脲 用于羊毛漂染一浴的机理 双氧水在碱性条件下 , 生成 Ho , 与色 素 作用, 完成氧化漂白过程 。 双氧水氧漂一段 时间后 , 向其残 浴中加入 硫脲, 硫脲与残余的双氧水反应, 生成二氧化硫 脲 , 二氧 化硫脲在碱性 条件下水解成次硫酸根 阴离子和尿素, 次硫酸根阴离子是还原剂 , 可进 行还原漂 白。 } H2 N 一NH2+ 2H2 o 2 坚 : ! H2 N 一NH2+ 2H2 O ( 1) 。 H zN _N H 2罢H ~ N ---C ”一 N H 2 +H z SO ) U H so l + 4OH当还原漂 白结束时 , 加入少量的双氧水 , 将 溶液 中的还原性硫类氧化成硫酸根 阴离子 : S O!一+ 2[ 0 ] 一 s0 l一 这样 , 生成的硫酸根离子和尿素一起 又作 为随后的染色助剂 , 当溶液的温度降低时, 染料 便可加入到 同一浴 中, 由于经过 氧化/ 还原 漂 白, 特别是尿素的生成, 更加改善了纤维的溶胀 性 , 使低温染色成为可能。 2.氧化/ 还原一浴连续漂白工艺 ① 双氧水浓度对漂 白效果 的影响 由图 4 可知, 随着双氧水浓度的提高 , 漂 白 产品的白度增加。 因为双氧水浓度的提高 , 不仅 一4eSo 2一 -- 2H 2 O ( 3) ( 4) H O 浓度g/ J ) 氧化漂 白效果 增 强 , 而 且具 有还原作用的 次硫酸根的生 成也 增 加, 还 原漂白作用也 增强。但从图 5 可 看 出, 此 图 双氧水漂白浓度与白度的关 时纤维的损伤 系曲线~ J。 若综 “ z 。 , ”效果的影响 图 5注 : 漂 白 按 图 进 行 . 氧 漂 时 间 =_ 二 。 :. 还 原 漂 白 同) 双氧水漂白浓度对强力影响 由图 6可 : ⋯ 145 r a in 2.0氧r a in 嚣 时. 羊毛 的 白 度不 高 , 甚 至 不如氧漂工艺 的漂 白效果 这主要是 由于 在 双 漂 工 艺 中, 氧漂 时 间 短, 硫 脲 若 用 量过 低, 不 足 以与氧漂后漂 液 中过剩的双 氧 水 反 应. 那 么. 在 此 条 件 下就不会形成 盖 (下 图 1 I { ; 】 一 硫髁浓度{g/ 1) 围 6处理 条 件 ; 漂 白接 图 1 进 行 , H2O: 用量 8g/ l} 氧漂 时间 45r a in; 还原漂 时间 20r a in 硫脲用 量对漂 白教果 的影响 还原性物质或足够的还原性 物质, 而 只是消耗 残余的双氧水。所以, 从提高织物 白度 , 保证充 分进行还原漂 白的角度考虑 , 硫脲 的用量 应按 漂 白后残余 的双氧水的量来确定 , 双氧水与硫 维普资讯 脲 的理 想反应摩 尔比为 2 : 1。 必须注意, 由于硫脲与双氧 水的反应需 在 弱酸条件下进行 , 所以, 氧漂中止时调节 pH 值 至 4 5; 而反应产物二氧 化硫脲虽然是一种强 还 原剂 , 它在纯 的状态时, 既无氧化性 , 也无还 原性 , 在热碱性条件下, 生成强还原性的次硫酸 (如式 ( 】 ) 、 ( 2) 所示) , 所以, 当漂 液进 行还原漂 白时, 必须将 pH 调节到 7 原性物质才开始有活性 , 这可从 电位波 动得到 证 实 。 ③ 漂白时间对漂白效果的影响 衰 l氧化还原漂 白时 间对 产品漂 白效果影响 8, 反应 中形成的还 试样 氧化漂 白时间 (r a i n) 还原漂 白时 间 (mi n ) 白度值 ( ) 1 2 3 4 4 O 40 45 45 20 25 20 25 68 . 7 69 . 5 73.8 74 . 0 注 : 漂 白按图 1 , A ~F 进 行 , HzO z8g/ 1, 硫脲 2g/ 1 a 从表 1 可知 , 氧化漂 白的时间对漂 白效果 的影响较大, 即 3 、 4 的 白度明显要大于 1 、 2 。所以, 加入硫脲前 , 羊毛必须经双氧水氧化 漂白 45min , 有利于羊毛的改性 , 这样接着采用 还 原漂白对提高羊毛的白度更有效 另外, 从表 1 可知 , 1 与 2 , 3 与 4 的白度相 差较 小 , 即 还原漂白时间可选择 20~ 25分钟 。 ④ 连续氧化/ 还原漂白效果 衰 2不 同漂 白方法 的曝白效果 漂 白 方 法 漂 白 i氧 化 漂 白 ⋯ l氧 化 / 还 原 一 浴 漂 白 2 白度值 36. 5 65. 1 强力 (E) 922. 2 840. 9 注 : ( 1) 氧化漂 白按 图 1 , A 阶段 进 行 , 延 长至 85r a in, H o 敞度 8gA I (2) 氧化/ 还原漂 白按 图 1, A ~F 进行 , H o 。 浓度 8g/ [, 硫 碌 2 g/ t}氧漂时间 45r a in, 还 原漂 白时 I 可 20mir~。 从表 2 可知 , 采用连续氧化/ 还原漂白的 白 度比传统的氧漂白度高, 而强力损伤降低。 漂 白剂对羊毛胱氨酸残基的影 响, 在碱性 氧漂中 , 二硫键受主要破坏 , 不可逆地形成了磺 基丙氨酸残基 , 羊毛与氧漂剂 的作用时间越长 , 形成的磺基丙氨酸残基的数 目也越多 }另外 , 在 73. 8 860. 2 碱性条 件下, 漂 白时间增 加, 肽键 也会发 生水 解 。所以, 氧漂工艺中 . 强力有较大的损伤。在 连续 氧化/ 还原漂白过程 中, 当漂液转变为还原 介质时, 氧漂提前中断 , 这时二硫键受到还原剂 的进攻 , 形成 了更多的磺基丙氨酸和 s一 磺酸半 胱胺残基 , 且此时二硫键的断裂机理是 不均 匀 和可逆的, 在缓和的氧化条件下 , 磺基丙氨酸和 s一 磺基半胱胺酸残基 可重新形成二硫键 , 所以, 漂 白结束用步量双 氧水 中和对二硫键 的重建, 以至进一步保护羊毛强力起很大的作用。 3.氧化/ 还原漂白一沿连续染色 ① 氧漂浴双氧水浓度对染色效果的影响 囝 7处 理 条 件 漂 白 按 图 1 进 行 . 氧 曝 45r a int还 原 凛 20r a in 染 色按 图 2 进行 , 染 料 : 酸 性大红 G , 温度 : 85C , 时间 : l l 0mir~. 羊毛纤维经氧化/ 还原漂白后, 羊毛蛋白的 二硫键 部分 断裂, 溶胀性得到提 高( 如 图 8 所 示) , 随着漂液双氧水浓度的提高 , 上染百分率 增加 ; 但羊毛漂 白后 , 表面产生的负电荷会阻止 染料的吸附和扩散 , 若双氧水浓度过高 , 相应形 成的还原漂白剂浓度也就越高 , 染色前 中和还 原漂 白剂所形成 的硫酸根 离子 的浓度也就 越 高 , 而硫酸根阴离子在羊毛强酸性 染色中起缓 染 作用 , 所 以, 如 图 7 所示 , 双氧 水 浓度超 过 8g/ l 以后, 酸性大红 G 上染百分率反而呈下降 趋势。 综上所述 , 漂 白连续一浴染色工艺中, 漂 白 剂的用量对染色效果有较大的影响 , 以5~ 8g/ 1 的双氧水用量较为恰 当。 ② 染色 前还 原漂 白残液 的处理对 染色效 果的影响 氧漂中双 氧水 用量 对染色效果的影响 曲线 维普资讯 纺织 学报 第十九卷 第五期 漂 白结束后 用少量双氧水 对漂液进 行 中 和 , 不仅可 以保护羊毛的强力 , 对染色效果也有 十分重要的影响。因为此时漂液中若存在过量 的还原性物质, 则会对染料的发色体系产生破 坏, 发生消琶现象(如表 3 所示) , 所以, 用少量 的双氧水充分氧化漂 白残浴中的还原漂 白剂 , 生成的硫酸根阴离子可作为染色助荆 ; 此外 , 在 还原漂 白过程中, 被次硫酸还原 断裂 的胱氨酸 在稀双氧水中和过程中可得到 图7 所示。 进一步保护了羊毛的强力, 在染色过 程 中, 羊毛纤维负电荷与染料阴离子 间的静电 斥力 显著减弱 , 有利 于染料的上 染, 如表 3 所 示 。双氧水 的最佳用量为 2g/ l。 衰 3中和还原波的双氧水用 量对 染色效果影响 戴韵恢 如 试样号 H 2 0 2( g/ 1) 染色试样剥色情况 上染百分 率( l 0 严重剥色 2 l 轻微剥色 3 L 5 不剥色 4 2 不剥色 5 4 不剥色 注 。 氧化/ 还原漂 白及染色 按 图 1、 图 3 的升温线进 行 。 漂液浓度 : Hz0 z8gA , 硫脲 2g/ 1, 氧漂 45r a in, 还 原漂 白 20r a in, 染料普拉艳红 B, 染色温度 B5℃, 时向 l 10r a i n 一 ③ 一浴连续染色效果 我们使用两种不同类别的酸性染料表明漂 白染色一浴法工艺的效果 。 结果如 图 8、 9 所示。 ] / 68. 6 84. 6 93. 4 82. 9 圉 8普 拉艳红 B 上染 曲线 采用漂 白 染色 一浴法工 艺 , 与 传 统 工 艺 相 比, 染 料 在低温 (85℃) 染色就对羊毛 有较高的上染 百分率和较高 的得色量。因 为连续氧化/ 还原漂 白的最终产物之一是尿素, 尿 素不仅对溶液 中的染 料起解聚 作用 , 还 能促 进羊毛溶胀, 染料更易扩散进入纤维 内部 ; 当羊 毛在漂白残浴中进行染色时, 这种溶胀便被保 持到染色 阶段}为了进行还原漂白. 氧漂提前中 锝 隶 l叮 圉 . , 酸性红 的上染 曲线 止 , 因而 所 形 成的磺基丙氨 酸也就 比常规 漂 白要 减 少 , 而且在还原漂 白中被还原断 裂的胱氨酸在 少量双氧水 中 和过程 中得到 有效 的 恢复 , 如图 7 所示 。因此连续漂 白染色一浴法能够使 羊毛在低温下获得较高上染百分率的原因可归 结于羊毛的有效溶胀和羊毛表面及内部磺基丙 氨酸基团对染料阴离子 的排斥被显著地削弱 。 由于连 续氧化/ 还原漂 白与常规氧漂相 比 白度提 高 , 所以其一浴染色物的鲜艳度也得到 改善 。 四、 结论 1.用双 氧水/ 硫脲体 系耐污溃黄残毛进 行 氧化/ 还原漂 白新工艺与常规工艺相比, 可提高 白度 , 降低损伤 其工艺控制的关键在于硫脲的 用量须按氧漂残浴 中双氧水的含量来决定。 2.用双氧水/ 硫脲体系可进行污渍羊毛的 浴连续漂白染色 , 与常规染色工艺相 比, 产品 的均 染度 相近 , 染色温度 下降至 85 C , 鲜 艳度 得到改善, 上染百分率和给色量明显提高。 其工 艺控制的的关键在于漂 白浴中漾液的浓度 不能 过高 , 染前须用少量双 氧水 中和过量的还原剂 。 参考[ 1] M. A rifoglu. r extile Research J ournal , V o1. 6 2 , N o. 3 , 1 23 ~ 13 0 ( 19 92 ) . ] M. A rif。 glu T extile Research J ournal vol 60, N 6 . 3 l 9~ 32 7( 1 990 ) . E33 《 印染》 , 1982, No. 2, P. 23~25。 E43 刘正超 《 染化 药剂 》 (下) . 纺 织 工业出 版社 , l 978 , P .1 99 [5] 王菊生主编 ; 《 染整工艺原理 》 第一 册 , 纺织工 业 出版杜 , 1982, P. 323 。 [ 6] 孔繁超 。 《 毛织物染整理论与 实践 》 , 纺织工业 出版社 . 1990. P. 458 。 一资料 维普资讯

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