胡廣波的論文

1、1 引言棉型織物主要是指純棉織物和滌棉織物，純棉織物是由棉纖維通過紡紗和織造加工而成。純棉織物種類十分豐富，用途非常廣泛，除可以用作服裝外，還能供裝飾用和工業(yè)用。純棉織物有很好的吸濕性，保濕性，耐堿性，耐熱性，在世界紡織品的市場中占有很高的比例。未經(jīng)染整加工的純棉織物稱為原色棉布，原色棉布制成后直接供給染整廠進(jìn)一步加工成漂白布、色布和花布等供給消費(fèi)者使用。但是由于原布中含有大量的雜質(zhì)（主要包括棉纖維上的天然雜質(zhì)、合成纖維上的油劑、經(jīng)紗上的漿料以及污垢）的緣故，不但色澤欠白，手感粗糙，而且吸水性也差。如果要將原布加工成潔白、柔軟的漂白布或色澤鮮艷堅牢的花、色布，都必須要經(jīng)過前處理加工1?？椢锶菊?/p>

2、前處理工序（燒毛、退漿、煮練、漂白、絲光等）是染整生產(chǎn)過程中的基礎(chǔ)工序，前處理中的每個步驟都起著非常重要的作用2。1.1 棉纖維的概述棉纖維是一種天然的單細(xì)胞纖維。棉纖維的生長和發(fā)育可以分為兩個階段：首先是纖維細(xì)胞的延長生長階段。在這個時候細(xì)胞發(fā)育并逐漸生長成為一個具有薄壁的、內(nèi)部充滿原生質(zhì)的圓形小管，纖維細(xì)胞生長到成熟時的長度時，第二階段是胞壁增厚階段。這時細(xì)胞壁不斷的加厚，原生質(zhì)漸漸轉(zhuǎn)化為纖維素，并逐漸沉積在細(xì)胞內(nèi)壁上。伴隨著細(xì)胞壁的加厚，胞腔也在逐漸縮小。當(dāng)纖維變得成熟時，胞腔中的液體會逐漸干涸，纖維也會發(fā)生收縮和扭曲。在生長過程中棉纖維的組成成分是不斷變化的，成熟棉纖維的主體部分為纖維

3、素，此外還含有一定量的共生物或稱伴生物3。成熟棉纖維的平均組成見表1-13。表1-1成熟棉纖維的平均組成（以絕對干燥纖維計）3成分含量/%成分含量/%纖維素94.0多糖類0.3蠟狀物質(zhì)0.6有機(jī)酸0.8含氮物質(zhì)（按蛋白質(zhì)計算）1.3灰分1.2果膠物質(zhì)（按果膠酸計算）0.9未測定部分0.91.2 前處理簡介1.2.1 棉織物上的雜質(zhì)棉織物前處理的主要是以去除棉織物上的雜質(zhì)為目的, 進(jìn)而可以使棉織物具有較好的外觀和染色印花性能。因此 棉織物上雜質(zhì)的含量、性質(zhì)和種類決定著棉織物前處理的工具體藝。棉織物上主要含有雜質(zhì)可以分為伴生雜質(zhì)、棉籽殼、人工添加的雜質(zhì)。1.2.1.1 伴生雜質(zhì) 棉纖維在生長過程中

4、，主要伴生的雜質(zhì)組分為果膠物質(zhì)、含氮物質(zhì)、蠟狀物質(zhì)、灰分等。從圖1-1截面結(jié)構(gòu)來看，棉纖維是由、表皮層、次生胞壁和胞腔構(gòu)成。次生胞壁的主要組分組成為纖維素，它是構(gòu)成棉纖維的主體物質(zhì)。表皮層是棉纖維的最外層結(jié)構(gòu)，主要是由果膠質(zhì)、油蠟和蛋白質(zhì)等構(gòu)成。初生胞壁緊連表皮層，處于次生胞壁和表皮層之，主要是纖維素的網(wǎng)狀組織, 也含有一定數(shù)量的油蠟和果膠質(zhì)等雜質(zhì)。胞腔位于棉纖維中心，含有蛋白質(zhì)、礦物鹽及一些色素等。顯然，棉纖維中的天然雜質(zhì)主要集中于初生胞壁和表皮層中4。圖1-1􀀁 棉纖維的截面結(jié)構(gòu)及模型1.2.1.2 棉籽殼.棉花在加工過程中也同樣會產(chǎn)生一些雜質(zhì)，如棉籽殼、塑料繩、鐵絲或其

5、他一些物質(zhì)等，但在經(jīng)過紡紗加工后，殘留在織物上的雜質(zhì)主要是棉籽殼。這樣嚴(yán)重影響了織物的外觀。棉籽殼主要由木質(zhì)素、單寧、纖維素、半纖維素以及其它的多糖類物質(zhì)組成，此外還含有少量的色素、油蠟、蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)，但以木質(zhì)素為最主要的組分關(guān)于木質(zhì)素，至今尚不能精密的確定，目前僅僅知道它是屬于芳香族化合物公認(rèn)的基本單位是苯環(huán)上的三個碳原子的側(cè)鏈的芳香族物質(zhì)。關(guān)于這些基本單位的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)情況，以及這些基本單位的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)是怎樣連接起來而構(gòu)成分子量比較高的化學(xué)物的問題，至今還未真正解決，棉籽殼是棉織物上最難去除的雜質(zhì)之一，棉籽殼的多少與配棉等級和棉紗質(zhì)量關(guān)系很大1。1.2.1.3 人工添加的雜質(zhì)在織造時，經(jīng)紗由于

6、開口和投梭作用受到較大的張力和摩擦，常有斷裂現(xiàn)象發(fā)生。為了減少斷經(jīng)，使織造可以順利的進(jìn)行，經(jīng)紗一般都要經(jīng)過上漿處理 。經(jīng)紗上漿常用的漿料有天然漿料和化學(xué)漿料兩類1。前者主要包括淀粉和一些天然膠類如海藻膠；后者則有聚乙烯醇( PVA )、羧甲基纖維素（CMC）、聚丙烯酸酯類（PA）等，一般織物的上漿率為4%-8% 。這些人工添加的雜質(zhì)是目前造成印染前處理廢水COD值高的主要原因之一。1.2.2 棉織物前處理工序原布在織造的過程中需要經(jīng)過上漿處理，經(jīng)紗經(jīng)過上漿處理，對織造來說是有利的，但是會給染整生產(chǎn)帶來一定麻煩，因為漿料的存在不僅會玷污工作液或耗費(fèi)染化料，甚至?xí)璧K染化料和纖維的接觸，使加工過程

7、的進(jìn)行發(fā)生困難。為此，織物在染整加工之初，都要經(jīng)過退漿處理經(jīng)過退漿處理，盡可能地去除漿料，為后續(xù)加工創(chuàng)造有利條件。常用的退漿方法包括堿退漿、酸退漿以及氧化劑退漿等。棉織物經(jīng)過退漿之后，雖然大部分的漿料、油劑、以及小部分的天然雜質(zhì)已經(jīng)去除，但是由于殘留的漿料、油劑和天然雜質(zhì)的存在，導(dǎo)致布面色澤較黃，吸水性還是很差。因此，對棉織物來說，退漿以后一般還需要進(jìn)行以去除天然雜質(zhì)為主要目的的煮練，進(jìn)一步降低織物上的含雜量，以利于后續(xù)加工的順利進(jìn)行1。棉織物在退漿之后，絕大部分的雜質(zhì)已被去除，吸水性也有很大程度的提高，但是織物的的白度并沒有得到顯著提高，因此還有經(jīng)過以去除色素，提高白度為主要目的漂白加工?？?/p>

8、而言之，棉織物的前處理工序?qū)Ψ€(wěn)定提高后道工序( 染色、印花、后整理等) 的產(chǎn)品質(zhì)量, 滿足消費(fèi)者各種不同要求起著極其重要的作用。近幾年來, 消費(fèi)者對產(chǎn)品質(zhì)量的要求( 色度、色差、色澤鮮艷度、純正度、實物外觀、縮水率、手感及生態(tài)環(huán)境等方面的要求) 越來越高, 這更顯示出染整前處理工序的重要性2。1.3 棉織物傳統(tǒng)前處理工藝棉織物傳統(tǒng)前處理工藝主要采用的是退煮漂三步工藝，棉織物前處理的三道主要工序退漿、煮練、漂白通常是分步進(jìn)行的。最早出現(xiàn)的是繩狀生產(chǎn)線：燒毛繩狀進(jìn)堆布池堿退漿、堿煮氯漂聯(lián)合機(jī)絲光機(jī)，或煮布鍋堿煮繩狀氯漂布鋏絲光。其后隨著染整技術(shù)的發(fā)展，又開發(fā)了平幅處理退煮漂三步工藝生產(chǎn)線，即燒毛0

9、42堿退漿機(jī)113堿煮練( 打卷間歇式)平幅氯漂聯(lián)合機(jī)布鋏絲光。后又發(fā)展042堿退漿機(jī)- 062 履帶蒸箱堿煮練機(jī)063履帶汽蒸氧漂機(jī)布鋏絲光。也有采用042堿退漿機(jī)軋卷汽蒸堿煮練軋卷汽蒸氧漂機(jī)布鋏絲光。還有采用平幅退煮漂聯(lián)合機(jī)即軋酶堆置退漿水洗-R箱軋堿汽蒸煮練或履帶軋堿汽蒸煮練機(jī)063履帶汽蒸氧漂機(jī)布鋏絲光【1】。三步法前處理工藝雖然工藝穩(wěn)妥，重演性好，但是操作設(shè)備過于繁瑣，反應(yīng)時間較長，能耗、水耗較高，而且效率十分低下，同時前處理工序產(chǎn)生的污水對環(huán)境污染有極大影響。因此近些年來，隨著生物工程、精細(xì)化工和電子技術(shù)的迅速發(fā)展，紡織行業(yè)積極地尋求開發(fā)環(huán)保型的新產(chǎn)品、新技術(shù)和新設(shè)備，并相繼開發(fā)了

10、高效低耗的短流程前處理和生物酶制劑的新工藝來替代傳統(tǒng)的前處理工藝( 用堿處理工藝)和短流程的堿氧工藝。由此也可以看出，縮短工藝流程、簡化工藝設(shè)備、降低能耗、保證質(zhì)量是棉織物前處理工藝發(fā)展的必然方向。1.4新型前處理工藝1.4.1 兩步法工藝 棉織物前處理工藝再近些年來發(fā)展迅速，兩步法工藝應(yīng)用越來越廣泛，一種是先退漿，然后煮練、漂白合并，即退漿+退煮合一兩步法，其工藝簡稱D-SB工藝 。另一種是退漿、煮練合并，然后再漂白，即退煮一浴+漂白兩步法，其工藝簡稱DS-B工藝。D-SB工藝主要適用于含漿較重的純棉厚重緊密織物或合纖和棉的混紡織物，要求退漿后徹底洗滌，最大限度地去除漿料和部分雜質(zhì)，以提高堿

11、氧一浴中雙氧水的穩(wěn)定性，此外，必須有較強(qiáng)的堿性和較濃的過氧化氫，以除去織物上的雜質(zhì)，同時完成漂白加工。為此，必須嚴(yán)格控制工藝條件，并選擇性能良好的耐強(qiáng)堿、耐高溫的氧漂穩(wěn)定劑和螯合分散劑，使纖維受損傷程度減少。其工藝的主要有兩種工藝流程，其中一種工藝流程為：燒毛浸軋退漿液堆置（4h10h）90以上充分水洗浸軋堿氧液液下履帶箱（60，浸漬20min）短蒸（100，2min）高效水洗烘干 ；另一種為：燒毛浸軋退漿液室溫堆置（4h以上）90以上充分水洗浸軋堿氧液（軋余率100）L履帶汽蒸（100102，20min）高效水洗烘干。DSB二步法工藝退煮合一，此法漂白用常規(guī)工藝加工，對雙氧水穩(wěn)定性的要求不高

12、。DS-B工藝最先應(yīng)用于滌棉混紡織物的加工，現(xiàn)在已擴(kuò)展到多種織物的加工。普遍采用L履帶平幅汽蒸設(shè)備，特別是引進(jìn)R汽蒸箱后，由于R汽蒸箱具有汽蒸與浸煮雙重作用，因而用R蒸箱結(jié)合的二步法被許多工廠所采用。其主要工藝流程為：燒毛浸軋退煮液R形汽蒸箱汽蒸（100102，60min）充分水洗L履帶氧漂（按常規(guī)工藝進(jìn)行）高效水洗烘干 ；還有另一種采用兩組履帶式連續(xù)汽蒸練漂機(jī)組合的工藝流程為： 燒毛浸軋退煮液L履帶式汽蒸（100102，60min）充分水洗L履帶氧漂（按常規(guī)工藝進(jìn)行）高效水洗烘干。1. 4.2 一步法工藝一步法是指將退漿、煮練、漂白三合為一進(jìn)行加工的方法 。根據(jù)加工的溫度不同，它又可分為冷軋

13、堆法和汽蒸法。冷軋堆法是在室溫條件下采用堿氧一浴工藝，由于在低溫下作用，盡管堿濃度較高，但雙氧水的反應(yīng)速率仍很慢，故除需用高濃度的藥劑外，還必須延長堆放時間，才能達(dá)到滿意的效果。由于冷堆作用溫和，因此對纖維的損傷相對較小，適用于各種棉織物的退煮漂一步工藝。一般工藝流程：燒毛干落布浸軋堿氧工作液（高給液）轉(zhuǎn)動堆置1624h（轉(zhuǎn)速46r/min）熱堿洗水洗烘干。此法最大的特點是可以減少設(shè)備投資，上馬投產(chǎn)快，設(shè)備占地面積少，能降低能耗和用工，有利于提高半制品質(zhì)量（折皺少，油污斑漬少，棉纖維損傷少等），符合少批量、多品種、快交貨的生產(chǎn)經(jīng)營要求。但生產(chǎn)管理要求高，如后道清洗不凈毛細(xì)管效應(yīng)會較差，染化料助

14、劑成本高，印染為水雖然量少，但濃度高，會給污水處理加重負(fù)擔(dān)。退煮漂一浴汽蒸法工藝，在高濃度堿和高溫情況下，很易引起雙氧水的快速分解和加重織物的損傷。這只能通過降低燒堿用量和加入高溫強(qiáng)堿的穩(wěn)定劑來實現(xiàn)。但降低燒堿用量會降低退煮效果，尤其對重漿和含雜量大的純棉厚重織物。故此工藝適用于輕漿的中、薄型織物和滌棉混紡織物。其重要工藝流程為：浸軋工作液汽蒸（8590，80min）后處理。1.5 新型前處理方法隨著近年來科技不斷發(fā)展，棉織物前處理新技術(shù)層出不窮。以及目前還在研發(fā)的新工藝并已取得一定成效的有如等離子體技術(shù)、超聲波技術(shù)、超臨界二氧化碳無水處理技術(shù)、電解煮漂技術(shù)及新型漂白助劑等。1.5.1 超聲波

15、退漿1962 年,瑞典的Iwasaki5等研究了超聲波對單根木漿纖維的作用發(fā)現(xiàn)，在超聲波的作用下，纖維細(xì)胞的壁次生壁中層S2 發(fā)生了位移、次生壁外層Sl脫除、S2 層微纖維潤脹，并使S2 層纖維發(fā)生了細(xì)纖維化，所以超聲波都具有機(jī)械打漿的作用。采用超聲波研究紡織用淀粉上漿和退漿表明，與一般的淀粉上漿與退漿相比，使用降解的淀粉上漿后然后再用超聲波退漿可以節(jié)約許多能量。在退漿的過程中，利用超聲波空化作用所引起的分散作用可以使大分子彼此之間產(chǎn)生分離，促進(jìn)漿料與纖維的粘著變松；而超聲波所引起的乳化作用可以使去除的漿料由凝膠轉(zhuǎn)化為溶膠狀，溶解性能提高,使其具有比較好的退漿效果。由于超聲波的吸熱效應(yīng)還可以使

16、反應(yīng)保持在一定的溫度，為反應(yīng)提供能量，從而節(jié)省了其它能量。Valu 等人2在研究關(guān)于織物超聲波退漿時也發(fā)現(xiàn)化學(xué)藥劑和能量的節(jié)約現(xiàn)象。使用超聲波退漿，可以使N aOH 對纖維的降解減輕，從而提高精練劑在退漿過程中的反應(yīng)活性，進(jìn)而降低了退漿時燒堿的使用濃度、退漿溫度和時間，節(jié)約了能源，降低了環(huán)境污染，處理后紡織品的白度和潤濕性與傳統(tǒng)退漿方法接近甚至有所提高， 而且對試樣的機(jī)械強(qiáng)度沒有不利的影響。1.5.2 等離子退漿等離子退漿是一種新型工藝,具有一定的特色。此工藝所用的等離子為冷型氧等離子，它是由作高頻率、高電壓放電的兩極間的氧氣所產(chǎn)生的。但坯布暴露在氧的等離子區(qū)（200瓦）一定時間，例如10分鐘

17、后將有60%PVA漿料被氧化成氣體，在再經(jīng)冷水沖洗后共可去除95%的PVA。坯布通過等離子區(qū)后，漿料PVA一部分被氧化成氣體，殘存下來的也變得易溶于水了。等離子退漿工藝比較簡單，成本低，效率高，又無污染，對實現(xiàn)連續(xù)化工藝是有利的，但是設(shè)備的費(fèi)用相對來說比較高5。1.5.3 臭氧漂白臭氧是淺藍(lán)色有臭味的氣體由氧氣經(jīng)高壓放電產(chǎn)生。臭氧能殺菌、除臭、脫色。臭氧是強(qiáng)的氧化劑，在水中的氧化電位為2.07伏是優(yōu)良的漂白劑6。臭氧漂白的機(jī)理在于空氣中的氧氣經(jīng)高壓放電裝置后，被激化為臭氧，臭氧經(jīng)過被漂物時很快分解為氧氣和新生態(tài)氧。依靠新生態(tài)氧對色素的氧化作用，從而達(dá)到漂白的目的7,8。從機(jī)理上講，臭氧漂白與雙

18、氧水漂白是一致的，都是依靠新生態(tài)氧對色素的氧化達(dá)到漂白目的。它們的漂白效果也差不多，色光暖白，白度穩(wěn)定，不易泛黃。與水浴法漂白相比，臭氧漂白有許多優(yōu)點，如以空氣為原料，成本低；現(xiàn)場制取漂白劑，安全性好；生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生廢水、廢氣、廢渣，無污染，且剩余的微量臭氧還起到凈化車間空氣的作用；在室溫常壓下進(jìn)行漂白，節(jié)約能源和水資源等等，但臭氧漂白需要特殊的裝置，且在紡織品漂白方面的研究尚屬起步階段。1.5.4 光化學(xué)漂白紡織品的光化學(xué)漂白，是指有光參與的漂白過程，它屬于現(xiàn)場漂白的范疇，即漂白劑在漂白現(xiàn)場同時生成和參與漂白工藝過程。光化學(xué)漂白原理9明在于在光照條件下，光漂白劑吸收陽光中的能量而成為激發(fā)態(tài)

19、，激發(fā)態(tài)光漂白劑將能量傳遞給空氣中無處不在的氧分子，使其從基態(tài)躍遷到具有氧化能力的激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)氧分子即初生態(tài)的氧能夠除去可氧化型色素，從而使織物漂白，同時，光漂劑本身則被分解成無色物質(zhì)。光漂白工藝由于借助滲入織物中的初生態(tài)氧來漂白織物，因此它不會損傷織物及其染料，而且由于從織物內(nèi)部進(jìn)行漂白，其漂白效率遠(yuǎn)高于通常使用的氯漂劑、氧漂劑21。同時，它能使產(chǎn)品具有一定的抑殺微生物的能力，具有清潔和清新的效果，并且只需陽光、空氣和水這些自然資源即可高效發(fā)揮作用，是一種真正意義上的綠色環(huán)保產(chǎn)品。但其存在的主要問題是漂白效果受陽光輻射強(qiáng)度影響較大，當(dāng)日光照射不足時會導(dǎo)致漂白效率的降低。此外，核心技術(shù)的壟斷

20、也阻礙了該技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)今，光化學(xué)漂白的應(yīng)用主要集中于紡織品洗滌。在紡織品前處理漂白方面的研究，目前，僅有文獻(xiàn)報道了由日本科學(xué)工作者開發(fā)了一種光化學(xué)棉織物漂白工藝10，但該工藝效果并不理想。1.5.5 織物復(fù)合生物酶前處理工藝生物酶屬于催化活性很強(qiáng)的蛋白質(zhì)類物質(zhì)，其處理作用具有高效性和專一性特征，能夠高效地、有針對性地作用于特定對象，并且可在常溫常壓、酸堿度適中的溫和條件下完成。酶處理法應(yīng)用于棉織物的前處理加工11，有學(xué)者利用葡萄糖淀粉酶和葡萄糖氧化酶對棉織物的漂白進(jìn)行了探討，研究發(fā)現(xiàn)，利用此法漂白處理后的織物具有柔軟厚實的手感，但白度略差。此外也有研究發(fā)現(xiàn)利用蛋白酶可以顯著促進(jìn)羊毛織物的漂白

21、12,13。傳統(tǒng)前處理工藝相比, 生物酶工藝污染小, 能耗低, 對織物損傷小,助劑及污水處理成本低, 是很有發(fā)展前景的高效環(huán)保的前處理工藝【14】。但是, 棉纖維上的雜質(zhì)組分復(fù)雜, 而生物酶具有高度專一性, 實際印染生產(chǎn)中的pH 值、溫度、酶濃度、機(jī)械攪動和所使用的表面活性劑等諸多因素都會影響酶活性的發(fā)揮。因此, 采用生物酶處理的棉織物常存在, 諸如毛效達(dá)不到傳統(tǒng)工藝水平(特別是低紗支厚重織物) , 棉籽殼、蠟質(zhì)去除不盡等不足。部分酶制品如蛋白酶、脂肪酶等處理效果不佳, 而PVA 退漿酶、耐熱性原果膠酶、半纖維素酶、漂白酶和去除棉籽殼的酶, 則尚在開發(fā)等15。1.5.6 紡織助劑簡介練染助劑E

22、S為果膠酶、木質(zhì)素酶、半纖維素酶、淀粉酶、脂肪酶、漆酶等多種生物酶的復(fù)配體, 并添加了多種表面活性劑和多種無機(jī)物。生物酶ES 是具有催化功能的蛋白質(zhì), 通過其一級結(jié)構(gòu)與底物發(fā)生誘導(dǎo)契合作用, 與底物結(jié)合。生物酶具有高效性, 專一性等優(yōu)點, 反應(yīng)條件也相對溫和。以510 nm粒徑的二氧化鈦為載體, 對天然基料甲殼素和羥甲基纖維素進(jìn)行改性, 制備出多微孔的納米粒子, 經(jīng)剪切分散后復(fù)配包覆酶組分。經(jīng)測試, 所形成的復(fù)合粒子比表面積高達(dá)120 m2 /g, 顯著提高反應(yīng)速度, 提高了酶的活力。在實際應(yīng)用中, 較低用量即可快速水解漿料, 降解脂肪、蠟質(zhì)、棉籽殼等雜質(zhì), 同時可增加白度, 使前處理的諸多步

23、驟可以合二為一16。 本課題旨在探索練染助劑ES用于棉織物前處理時的工藝條件，在研究其物理形狀及化學(xué)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，研究其在純棉織物前處理中的應(yīng)用性能，并從應(yīng)用效果、加工成本、可操作性等方面與傳統(tǒng)的燒堿雙氧水退煮漂三步法前處理進(jìn)行對比，制定練染助劑ES用于棉織物前處理時的工藝流程和優(yōu)化工藝。 試驗部分2.1材料和化學(xué)試劑本試驗所用的材料為棉坯布，所用的染化料見表-1。表 化學(xué)試劑化學(xué)試劑規(guī)格生產(chǎn)廠家硅酸鈉分析純天津市標(biāo)準(zhǔn)科技有限公司葡萄糖分析純天津市自世化學(xué)試劑廠磷酸三鈉分析純天津市博迪化工有限公司30%雙氧水分析純天津市恒興化學(xué)試劑有限公司醋酸分析純天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠紡織助劑 分析純

24、天津市大茂化學(xué)試劑廠皂粉.2 儀器與設(shè)備本實驗所用的設(shè)備見表2-2。表化學(xué)設(shè)備設(shè)備規(guī)格生產(chǎn)廠家恒溫水浴鍋HH-4江蘇金壇市宏華儀器廠白度儀WSB- d/o溫州儀皿代表有限公司織物強(qiáng)力儀YG-026A溫州儀器代表有限公司電子天平MP200A上海精科廠毛效測試儀量筒燒杯溫度計2. 實驗方案本課題主要通過單因子試驗和正交試驗研究紡織助劑ES在棉織物前處理中的最佳工藝。應(yīng)用以上所選的化學(xué)試劑對原坯布進(jìn)行前處理，選用的是棉織物前處理退、煮、漂一步法工藝。就是將常規(guī)的退漿、煮練、漂白三步加工合并為一步完成。實驗分別采用退煮漂一浴浸漬法和冷軋堆法，其中浸漬法為主要實驗方法，冷軋堆法作為對照實驗進(jìn)行?？椢锝?jīng)過

25、處理后，分別用白度儀、毛效計、織物強(qiáng)力儀測定織物的白度、毛效和強(qiáng)力，通過所測得的數(shù)據(jù)可以得出：紡織助劑ES在不同工藝下處理棉織物時，棉織物性能的變化規(guī)律，進(jìn)而可以得到紡織助劑ES在棉織物前處理中的最佳工藝。2.3.1 工藝流程和工藝條件浸漬法的工藝流程為：配制工作液潤濕坯布工作液處理坯布熱水洗冷水洗自然晾干冷軋堆法的工藝流程為：配制工作液坯布浸軋工作液打卷堆置水洗自然晾干浸漬法的工藝曲線為：加入布樣 熱水洗 冷水洗配置工作液 T min 10min 自然晾干冷軋堆法的工藝曲線為： 加入布樣 打卷堆置 熱水洗 冷水洗配制工作液 兩浸兩軋 T h 10min 自然晾干實驗處方和工藝條件: 紡織助劑

26、ES X g/L 過氧化氫 Y g/L 時間 T min 溫度 t 浴比 W 磷酸鈉 A g/L 硅酸鈉 B g/L 注：X g/L代表不同的紡織助劑ES濃度，分別是5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/LY g/L代表不同的紡織助劑ES濃度，分別是3g/L、6g/L、9g/L、12g/L、15g/L T min代表不同的反應(yīng)時間，分別是20min、40min、60min、80min、100min、120mint 代表不同的反應(yīng)溫度，分別是室溫、30、40、50、60、70、80、90W 代表不同的浴比，分別是1：20、1：30、1：40、1：50A 代表不同的硅酸鈉濃度，分別

27、是4g、2g、1g、0gB 代表不同的磷酸鈉濃度，分別是0g、2g、3g、4g2.4 測試方法2.4.1 手感和目測通過對處理后的棉織物試樣進(jìn)行反復(fù)的觸摸手感測試，獲得纖維拉伸強(qiáng)度的信息；通過目測，仔細(xì)觀察試樣的白度，從而粗略地比較不同工藝條件的優(yōu)劣，選出較優(yōu)的工藝。2.4.2 白度的測定方法使用WSB- d/o白度計（溫州儀皿代表有限公司）測測試處理后織物的白度。測試時，首先打開機(jī)器，用黑筒和標(biāo)準(zhǔn)白板校正儀器。校正儀器后，將織物折成4層（織物表面紋路方向盡可能一致，織物平整），對準(zhǔn)光孔壓住，并按下測試鍵，每個布樣分別測試三組數(shù)值，然后取平均值。2.4.3 毛效的測定方法使用毛效測試儀測定布樣

28、的毛效，首先將布樣剪成尺寸大小為25cm×3cm（經(jīng)×緯），在剪好的的布樣下端固定一根短玻璃棒上端固定在毛效儀搖桿上。在與水平面相平處畫一條平行線,測量30min水沿布樣上升的高度17。2.4.4 拉伸強(qiáng)力的測定方法調(diào)試好織物強(qiáng)力儀，調(diào)節(jié)上下夾頭之間的距離為20cm，旋動上夾頭松緊柄，使夾頭分開約1cm的距離，然后將布樣短邊送入上夾頭，布樣居于夾頭中間且短邊要與夾頭平行，旋緊松緊柄，夾緊布樣。按上述操作，將布樣下端送入下夾頭，用鐵夾夾住條樣下端，使條樣自然下垂，懸緊松緊柄，夾緊布樣，扳動上夾頭固定鎖，鎖定上夾頭，設(shè)定拉伸速度為10cm/min，按啟動按鈕，直至將布樣拉斷。讀

29、取強(qiáng)力儀上的強(qiáng)力數(shù)值即可17。2.5 實驗步驟 1） 按實驗的工藝處方配置工作液（一），并置于恒溫水浴鍋中，使其達(dá)到處方溫度。2） 取要處理的多塊布樣轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的工作液（一）中處理，使織物完全浸沒在工作液中，按照處方的時間充分處理。3） 到處理時間后取出布樣用8090熱水洗滌10min，之后用溫水洗凈，再用涼水洗，洗滌要充分。4） 按實驗的工藝處方配置工作液（二），并置于恒溫水浴鍋中，使其達(dá)到處方溫度。5） 取要處理的多塊布樣轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的工作液（二）中處理，使織物完全浸沒在工作液中，取出進(jìn)軋車，兩浸兩軋，用保鮮膜在常溫下封存。4） 到處理時間后取出布樣用8090熱水洗滌10min，之后用溫水洗

30、凈，再用涼水洗，洗滌要充分。5） 使布樣自然晾干后，測定已處理布樣的白度、毛效值及強(qiáng)力值。3 實驗結(jié)果分析3.1 單因子實驗3.1.1 紡織助劑ES濃度變化對棉織物前處理的影響 在過氧化氫為10 g/L，硅酸鈉為4 g/L，浴比為150，pH值為9，時間為90 min，溫度為50 條件下 ，改變紡織助劑ES的濃度，依次做出坯布經(jīng)不同紡織助劑ES濃度處理的試樣，測得其各個性能，實驗結(jié)果見表3-1、圖3-1。表3-1 紡織助劑ES濃度對前處理效果的影響實驗號ES濃度g/L拉伸強(qiáng)力/N白度/%毛效/cm1557678.18.521064079.27.531559379.49.942060878.29

31、.552557976.59.3圖3-1 紡織助劑ES濃度對前處理效果的影響由表3-1可以看出，當(dāng)其他的工藝條件確定時，改變紡織助劑ES的濃度，經(jīng)處理后的布樣白度的變化規(guī)律為隨著ES濃度的增大先增大、后減小，當(dāng)ES濃度為15g/L時，布樣的白度值為最高；布樣的拉伸強(qiáng)力的隨著ES濃度的改變變化規(guī)律，當(dāng)ES濃度為10g/L時，經(jīng)處理后的布樣拉伸強(qiáng)力最大，為640N；布樣經(jīng)處理后毛效的變化規(guī)律和白度的變化規(guī)律相似，均是先變大、后變小的情況，在ES濃度為15g/L時，布樣的毛效最高，為9.9cm。綜合以上實驗結(jié)果，結(jié)合實際生產(chǎn)以及效果的對比，確定紡織助劑ES的最佳濃度為15g/L。3.1.2 過氧化氫濃

32、度變化對棉織物前處理的影響 在紡織助劑ES為15 g/L，硅酸鈉為4 g/L，浴比為150，時間為90 min，pH值為9，溫度為50 條件下 ，改變過氧化氫的濃度，依次做出坯布經(jīng)不同過氧化氫處理的試樣，測得其各個性能，結(jié)果見表3-2，圖3-2。表3-2 過氧化氫濃度對前處理效果的影響實驗號過氧化氫濃度g/L拉伸強(qiáng)力/N白度/%毛效/cm1350874.59.52653977.010.03943976.610.541251979.310.051550377.910.17475767778798005101520過氧化氫濃度（g/L）白度/%9.49.69.81010.210.410.6毛效/c

33、m白度毛效圖3-2 過氧化氫濃度對前處理效果的影響過氧化氫是一種氧化型漂白劑，主要用于滌棉織物和棉織物的漂白。由表3-2可以看出，當(dāng)其他的工藝條件和實驗處方確定時，改變過氧化氫的濃度，經(jīng)處理后的布樣白度的變化規(guī)律為先增大，后減小，當(dāng)過氧化氫為12g/L時，布樣的白度值為最高；布樣的拉伸強(qiáng)力的隨著ES濃度的改變變化無一定規(guī)律，當(dāng)過氧化氫濃度為9g/L時，經(jīng)處理后的布樣拉伸強(qiáng)力最大，為539N；布樣經(jīng)處理后毛效的變化規(guī)律和白度的變化規(guī)律相似，均是先變大、后變小的情況，在ES濃度為9g/L時，布樣的毛效最高，為10.5cm。因為過氧化氫在浴液中主要起到了漂白的作用，故選取白度為主要指標(biāo)。綜合以上實驗

34、結(jié)果，結(jié)合實際生產(chǎn)以及效果的對比，確定過氧化氫的最佳濃度為12g/L。3.1.3 反應(yīng)時間的變化對棉織物前處理的影響在紡織助劑ES為15 g/L，過氧化氫濃度為12g/L，硅酸鈉為4 g/L，浴比為150，pH值為9，溫度 50 條件下 ，改變反應(yīng)的時間，依次做出坯布經(jīng)不同反應(yīng)時間處理的試樣，測得其各個性能，結(jié)果見表3-3，圖3-3。表3-3 反應(yīng)時間對前處理效果的影響實驗號反應(yīng)時間min拉伸強(qiáng)力/N白度/%毛效/cm12049673.99.724042977.89.636043579.21148044679.79.5510060681.410.6612054781.610.473747576

35、777879808182050100150反應(yīng)時間/min白度/%9.49.69.81010.210.410.610.81111.2毛效/cm白度毛效圖3-3 反應(yīng)時間對前處理效果的影響棉織物前處理時反應(yīng)時間的長短是影響反應(yīng)效果的一個重要因素，反應(yīng)時間過短，布樣不能和浴液充分反應(yīng)；反應(yīng)時間過長，則有可能損傷布樣。由表3-3可以看出，當(dāng)其他的工藝條件和實驗處方確定時，改變反應(yīng)時間，經(jīng)處理后的布樣的各項指標(biāo)變化明顯。隨著反應(yīng)時間的增長，布樣的白度提升較快，當(dāng)反應(yīng)時間為120min是白度最高，但反應(yīng)時間為100min時布樣的白度和反應(yīng)時間為120min時相差很?。焕鞆?qiáng)力在反應(yīng)時間為100min時最

36、大，為606N；布樣的毛效則在反應(yīng)時間為60min時達(dá)到最高，為11cm，但在反應(yīng)時間為100min和120min時布樣的毛效也相對較高。綜合以上實驗結(jié)果，結(jié)合實際生產(chǎn)以及效果的對比，確定最佳反應(yīng)時間為100min。3.1.4 溫度的變化對棉織物前處理的影響在紡織助劑ES為15 g/L，過氧化氫濃度為12g/L，硅酸鈉為4 g/L，浴比為150，pH值為9，反應(yīng)時間為100min條件下 ，改變處理的溫度，依次做出坯布經(jīng)不同溫度處理的試樣，測得其各個性能，實驗結(jié)果見表3-4，圖3-4。表3-4 不同溫度對前處理效果的影響實驗號處理溫度拉伸強(qiáng)力/N白度/%毛效/cm1室溫52870.49.5230

37、49172.110.234057176.510.445058778.310.956047581.711.367058983.111.678051183.61289054082.913.968707274767880828486020406080100處理溫度/白度/%0246810121416毛效/cm白度毛效圖3-4 不同溫度對前處理效果的影響棉織物前處理時的反應(yīng)溫度對布樣的處理效果影響很大，升高溫度，可以使過氧化氫的分解率加快，進(jìn)而使漂白速度加快，但是溫度過高有可能是ES的處理效果變差。由表3-4可以看出，當(dāng)其他的工藝條件和實驗處方確定時，改變反應(yīng)溫度，經(jīng)處理后的布樣白度和毛效上升較快，基

38、本上是隨著溫度的上升呈增大的趨勢，當(dāng)溫度為80時，處理后的布樣白度最高，為83.6，當(dāng)溫度為90時，經(jīng)處理布樣所得的毛效最好，為13.9cm。經(jīng)處理后的布樣的拉伸強(qiáng)力隨著溫度變化的變化趨勢并沒有明顯的規(guī)律，當(dāng)溫度為70時，所得布樣的強(qiáng)力最大，為589N。綜合以上實驗結(jié)果，結(jié)合實際生產(chǎn)以及效果的對比，確定最佳反應(yīng)溫度為70。3.1.5 穩(wěn)定劑的變化對棉織物前處理的影響在紡織助劑ES為15 g/L，過氧化氫濃度為12g/L，浴比為150，反應(yīng)時間為100min，pH值為9，處理溫度為70條件下 ，改變穩(wěn)定劑的種類和濃度，依次做出坯布經(jīng)不同穩(wěn)定劑處理的試樣，測得其各個性能，實驗結(jié)果見表3-5，圖3-

39、5。表3-5 穩(wěn)定劑對棉織物前處理效果的影響 實驗號硅酸鈉/g/L磷酸鈉/g/L白度/%毛效/cm拉伸強(qiáng)力/N14080.312.461523179.712.261632279.712.556840480.112.361379.679.779.879.98080.180.280.380.4012345硅酸鈉（g/L）白度/%12.1512.212.2512.312.3512.412.4512.512.55毛效/cm白度毛效圖3-5 穩(wěn)定劑對棉織物前處理效果的影響過氧化氫化學(xué)性質(zhì)活潑，在處理棉織物的過程中易分解，為了控制過氧化氫的分解，有效的漂白，通常在浴液中加入穩(wěn)定劑。由表3-4可以看出，當(dāng)其

40、他的工藝條件和實驗處方確定時，改變穩(wěn)定劑的種類，對處理后的布樣的三項指標(biāo)影響并不明顯，四組實驗雖然選用的穩(wěn)定劑種類并不相同，但最后處理的效果卻大致相同。結(jié)合經(jīng)濟(jì)因素和實際生產(chǎn)，確定選用穩(wěn)定劑種類為硅酸鈉。3.1.6 浴比的變化對棉織物前處理的影響在紡織助劑ES為15 g/L，過氧化氫濃度為12g/L，硅酸鈉濃度為4g/L，pH值為9，反應(yīng)時間為100min，處理溫度為70條件下 ，改變處理的浴比，依次做出坯布經(jīng)不同穩(wěn)定劑處理的試樣，測得其各個性能，實驗結(jié)果見表3-6，圖3-6。表3-6 浴比對棉織物前處理效果的影響實驗號浴比拉伸強(qiáng)力/N白度/%毛效/cm112047584.813.921304

41、8285.813.9314051185.813.5415050485.813.284.684.88585.285.485.685.886012345浴比白度/%13.113.213.313.413.513.613.713.813.914毛效/cm白度毛效圖3-6 浴比對棉織物前處理效果的影響由表3-6可以看出，當(dāng)其他的工藝條件和實驗處方確定時，改變處理布樣的浴比，對處理后的布樣的三項指標(biāo)影響并不明顯，四組實驗雖然選用浴比并不相同，但最后處理的效果卻大致相同。結(jié)合經(jīng)濟(jì)因素和實際生產(chǎn)，確定選用浴比為120。3.1.6 pH值的變化對棉織物前處理的影響在紡織助劑ES為15 g/L，過氧化氫濃度為12

42、g/L，硅酸鈉濃度為4g/L，浴比為120，反應(yīng)時間為100min，處理溫度為70條件下 ，改變處理的pH值，依次做出坯布經(jīng)不同穩(wěn)定劑處理的試樣，測得其各個性能，實驗結(jié)果見表3-7，圖3-7。表3-7 pH值對棉織物前處理效果的影響實驗號pH值拉伸強(qiáng)力/N白度/%毛效/cm1未調(diào)54978.214.62856177.314.13958277.414.741053178.914.577.277.477.677.87878.278.478.678.8797891011pH值白度/%1414.114.214.314.414.514.614.714.8毛效/cm白度毛效圖3-7 pH值對棉織物前處理效

43、果的影響在處理布樣的過程中浴液的pH值是影響布樣處理效果的一個重要因素。在以上四組實驗中，第一組實驗未調(diào)pH值,經(jīng)測得pH值為9和10之間。由表3-4可以看出，當(dāng)其他的工藝條件和實驗處方確定時，改變處理液的pH值對處理后的布樣的三項指標(biāo)影響并不明顯，四組實驗雖然選用pH值并不相同，但最后處理的效果卻大致相同。結(jié)合經(jīng)濟(jì)因素和實際生產(chǎn)，確定選用不調(diào)pH值。3.2 正交優(yōu)化實驗根據(jù)紡織助劑ES用于棉織物前處理的單因子實驗，選用紡織助劑ES的濃度，過氧化氫的濃度，穩(wěn)定劑的種類和濃度，溫度，時間五個因素取四個水平具體情況見表3-8。選取三水平正交試驗表進(jìn)行試驗和極差分析,考核的標(biāo)準(zhǔn)是白度、毛效、拉伸強(qiáng)力

44、。按照正交表做十六組試驗，正交結(jié)果見表3-9。表3-8 紡織助劑ES用于棉織物前處理實驗因子水平和極差分析表水平實驗因子溫度A()ES濃度B（g/L）過氧化氫濃度C（g/L）硅酸鈉+磷酸鈉濃度D（g/L）時間E（min）1651284+09027515103+110038518122+211049521140+4120表3-9 正交試驗結(jié)果及計算表試驗號ABCDE白度(%)毛效(cm)強(qiáng)力（N）11111179.010.355721222279.710.458431333379.510.461541444479.210.260052123482.512.259162214382.410.243

45、772341284.411.354682432184.510.763793134284.810.0608103243183.711.0507113312484.610.7573123421385.411.2444134142385.710.0645144231486.711.6609154324185.911.2504164412283.711.2607白度/%K1317.4332329.7335.5333.1K2333.8332.5333.5333.4332.6K3338.5334.4335.5327.6333K4340332.8333332.3333k179.358382.42583.87

46、583.275k283.4583.12583.37583.683.15k384.62583.683.87581.983.25k485.583.283.2583.07583.25R0.8750.61.451.9750.125強(qiáng)力/NK141.342.542.444.443.2K244.443.24542.442.9K342.943.642.744.841.8K44443.342.541.644.7k110.32510.62510.611.110.8k211.110.811.2510.610.725k310.72510.910.67511.210.45k41110.82510.62510.411.

47、175R0.7750.2750.650.80.725毛效/cmK123562401217421562205K222112137212324012345K321322238246922842141K423562288229821492373k1589600.25543.5539551.25k2552.75534.25530.75600.25586.25k3533559.5617.25571535.25k4591.25572574.5537.25593.25R58.256686.56358分析表10中的極差數(shù)據(jù)，從毛效指標(biāo)看，D因素影響最明顯，即穩(wěn)定劑的種類影響最為明顯R值0.8，其次是處理溫度和

48、處理時間。若以織物的毛效水平來評定最佳的工藝為 A2B1C2D3E4。從織物的白度分析，D因素影響最為明顯，即穩(wěn)定劑的種類對織物的白度影響最為明顯，其次是過氧化氫。若以織物的白度來評定最佳工藝，為A4B2C3D1E4。從織物的強(qiáng)力來分析，C因素影響最為明顯，即過氧化氫濃度對織物的強(qiáng)力影響最為明顯，其次是汽蒸時間，最后是汽蒸溫度。若以織物的強(qiáng)降率來評定最佳工藝，為A4B1C4D2E3。綜上所述，優(yōu)選的工藝條件為A4B2C3D1E4。工藝確定為處理溫度95、紡織助劑ES濃度為15g/L、過氧化氫濃度為12g/L、穩(wěn)定劑硅酸鈉濃度為4g/L、處理時間為120min。正交試驗所得的優(yōu)化工藝和單因子實驗

49、確定的最佳工藝相比紡織助劑ES濃度、過氧化氫濃度、穩(wěn)定劑種類和濃度均相同，不同的是處理溫度和時間。為了更好的進(jìn)行比較，在正交試驗和單因子實驗的基礎(chǔ)上，將正交試驗所得的優(yōu)化工藝和單因子實驗確定的最佳工藝做了一組對比實驗，最終確定的最佳工藝為處理溫度95、紡織助劑ES濃度為15g/L、過氧化氫濃度為12g/L、穩(wěn)定劑硅酸鈉濃度為4g/L、處理時間為120min。3.3 冷軋堆實驗在紡織助劑ES為15 g/L，過氧化氫濃度為12g/L，硅酸鈉濃度為4g/L，pH值為9，常溫條件下，改變處理的時間，進(jìn)行紡織助劑ES作用于棉織物前處理的冷軋堆實驗，依次做出坯布經(jīng)不同反應(yīng)時間處理的試樣，測得其各個性能，結(jié)

50、果見表3-11。表3-11 冷軋堆法處理棉織物實驗號時間h拉伸強(qiáng)力/N白度/%毛效/cm1652872.69.521254673.49.932453675.710.143655476.010.5由表3-11可以看出，在常溫條件下用ES通過冷軋堆法處理棉織物時，棉織物的白度和毛效普遍不高，當(dāng)處理時間為36h時，所得的布樣處理效果最好。3.4 實驗結(jié)果討論（1） 通過紡織助劑ES用于棉織物前處理的單因子實驗和正交試驗，我發(fā)現(xiàn)了在幾個單因子實驗中，紡織助劑ES濃度、過氧化氫濃度、溫度是影響ES處理效果的重要因素，經(jīng)分析，原因如下：生物酶ES為果膠酶、木質(zhì)素酶、半纖維素酶、淀粉酶、脂肪酶、漆酶等多種生

51、物酶的復(fù)配體, 并添加了多種表面活性劑和多種無機(jī)物。在退煮漂一浴法工藝中，紡織助劑ES主要起到了退漿和精練的作用，因為ES是各種生物酶的復(fù)配物，其中淀粉酶對淀粉的分解有催化作用，能引起淀粉的迅速降解，對去除織物上的淀粉漿極為有效退漿率很高；退漿后的織物中還含有區(qū)10%的天然雜質(zhì)，包括果膠物質(zhì)、蠟狀物質(zhì)、棉籽殼等，這些物質(zhì)需要精練時去除，ES中含有果膠酶、脂肪酶等生物酶可以很好的作用于這些雜質(zhì)，使經(jīng)過處理后的棉織物變得比較潔凈，吸水性顯著提高，外觀也大有改善。因此，紡織助劑ES的濃度是影響棉織物處理效果的一個重要因素。因紡織助劑ES在棉織物前處理中漂白處理的效果不好，所以過氧化氫在本實驗中主要起到了漂白的作用。在處理棉織物時，過氧化氫與紡織助劑ES 共同作用，達(dá)到了對棉織物退煮漂的目的。因此，過氧化氫的濃度是影響棉織物處理效果的一個重要因素。溫度在棉織