2. 2 NaOH质量浓度的影响
在1. 3节的漂白工艺中只加1. 5 g/L丝素蛋白,改变NaOH质量浓度,其对织物白度的影响见图1。
由图1看出,随着NaOH质量浓度的增加,织物白度呈先增大后降低的趋势。因为双氧水只有在碱性条件下才能充分电离出过氧氢阴离子(HOO-)[7],未加入NaOH时,漂液中的过氧氢阴离子(HOO-)太少,丝素蛋白分子中的酰胺键不能与过氧氢阴离子(HOO-)反应生成过氧酸化合物,织物白度较低;随着NaOH质量浓度的增大,产生过氧酸化合物的量增多,织物白度明显增大。但当NaOH质量浓度超过1 g/L后,织物白度开始降低,这可能是因为漂白过程中随着NaOH质量浓度的提高,漂液中出现氢氧化钙沉淀(因为丝素由氯化钙、乙醇和水溶液溶解),导致白度降低,也可能是因为碱性过大使得生成的过氧酸化合物发生水解,导致织物白度降低,这将在下面的试验中进行讨论。
2.3 钙离子的影响
由于本试验采用氯化钙、乙醇和水(摩尔分数比1∶2∶8)的溶液溶解丝素,因此制备的丝素蛋白助剂中存在钙离子。按1. 3节的漂白工艺,分别加入未去除钙离子的丝素蛋白(1. 5 g/L)和已去除钙离子的丝素蛋白(1. 5 g/L),改变NaOH质量浓度,调节漂液pH值,对棉织物进行双氧水漂白,结果如图2所示。
由图2可以看出,去除钙离子和未去除钙离子的丝素蛋白漂白工艺中,碱用量对漂白织物白度影响趋势一致,均随着pH值的增大,织物白度先增大后减小。当pH值为9(NaOH用量为1 g/L)时,织物白度达到最大,且白度相近。说明丝素蛋白中存在的钙离子对双氧水漂白棉织物的白度影响不大,丝素蛋白中的钙离子不是影响棉织物白度的主要因素。因此,织物白度随着碱用量的增加而降低,是因为碱性过大使得生成的过氧酸化合物发生水解造成的。
2.4 丝素蛋白/硅酸钠复配比的影响
按1. 3节漂白工艺,选用硅酸钠/丝素蛋白复配作为漂白助剂,测定漂白织物的白度和毛效,结果如图3和图4所示。
由图3可以看出,织物白度均随丝素蛋白用量增大而提高。当硅酸钠质量浓度较低(2 g/L)时,增加丝素蛋白用量,织物白度提高明显;当丝素蛋白质量浓度为1 g/L时,白度达到最大;继续增加丝素质量浓度白度有所降低。说明在以硅酸钠为稳定剂的双氧水漂白体系中加入适量丝素蛋白,织物白度明显提高。当1 g/L丝素蛋白与2 g/L硅酸钠复配时,织物白度最大,且高于单独用8 g/L硅酸钠处理时的白度。表明丝素蛋白与硅酸钠复配有协同增效作用,丝素蛋白不仅可以有效提高织物白度,而且可以降低硅酸钠质量浓度。
由图4可以看出,不加丝素蛋白时,随着硅酸钠质量浓度增加,织物毛效降低;当硅酸钠质量浓度不变时,随着丝素蛋白质量浓度的增加,织物毛效明显提高。这是由于在漂白过程中丝素蛋白吸附在棉纤维上,丝素蛋白分子上存在许多亲水性极性基团,提高了棉织物的亲水性;此外,丝素蛋白与硅酸钠复配作为漂白助剂,在织物漂白的同时,也促进了织物上杂质的去除,进而提高织物毛效。综合考虑,选用硅酸钠/丝素蛋白复配为漂白助剂,其用量为硅酸钠2 g/L,丝素蛋白1 g/L。
2.5 丝素蛋白/硅酸钠双氧水漂白工艺优化
采用正交试验分析双氧水漂白工艺的主要影响因素(见表2)。
由表2极差数据分析可知,影响织物白度的显著因素依次为NaOH质量浓度>双氧水质量浓度>漂白时间>漂白温度,优化工艺为A3B4C4D1;影响织物毛效的显著因素依次为漂白温度>NaOH质量浓度>双氧水质量浓度>漂白时间,优化工艺为A3B4C3D3。由表2可知,漂白温度高于70℃后,白度和毛效的增加已不明显。
综合考虑漂白后织物的白度和毛效,优选的漂白工艺条件为:H2O2用量为20 mL/L,NaOH质量浓度为1g/L, 70℃漂白50 min。
2.6 漂白效果比较
硅酸钠2 g/L,丝素蛋白1 g/L,浴比1∶40,分别采用新工艺(H2O220 mL/L、70℃、50 min、NaOH 1 g/按上述优化工艺)与传统工艺(H2O220 mL/L、90℃、60 min、NaOH 5 g/L)对织物进行漂白,结果见表3。
由表3可以看出,与传统工艺棉织物漂白效果相比,新工艺的白度和毛效接近,但断裂强度明显较高。因此,在棉纤维双氧水漂白体系中加入丝素蛋白,在不降低漂白织物白度和毛效的情况下,可以减少纤维损伤,同时还改善了漂白工艺条件,使漂白时间缩短,漂白温度降低,碱用量降低,实现了双氧水低温低碱的漂白。
3·结论
(1)丝素蛋白对棉织物双氧水漂白白度的提高不大,但能明显提高织物毛效和双氧水分解率,降低纤维损伤。
(2)丝素蛋白与硅酸钠复配对双氧水漂白具有很好的协同增效作用,合适的比例可以提高织物白度,减少硅酸钠用量,使漂白效果更佳。
(3)丝素蛋白漂白新体系优化的漂白工艺为:双氧水20 mL/L,NaOH 1 g/L,漂白温度70℃,漂白时间50 min。与传统漂白工艺相比,新工艺具有漂白时间短、温度低和碱用量较低的优点,实现了双氧水低温低碱漂白。
参考文献:
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[5]解谷声.丝素用氯化钙/乙醇水溶液溶解[J].辽宁丝绸, 1999(3):39-40.
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