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前处理
织物前处理漂白原理及工艺(1)
佚名
2015/7/31
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织物前处理漂白原理及工艺(1)

1概述

一、漂白目的

去除天然色素,赋于织物必要和稳定的白度。

广义上还包括上蓝和荧光增白等利用增白剂使产生光学性的泛白作用。

二、漂白法分类:化学漂白法氧化剂、还原剂

日晒法:利用紫外线作用使水产生氧和H2O2起到氧化作用,

增白法上蓝和荧光增白

1、氧化剂漂白:纤维易受损、但很少变色

常用的NaClOH2O2NaClO2、过乙酸等。

漂白原理:破坏色素发生体分达到消色目的

2、还原剂漂白:纤维脆损少,但漂白后有因空气氧化变色倾向,仅对丝及羊毛等使用一部分

常用的:SO2NaHSO3Na2S2O4

漂白原理:通过还原色素产生漂白作用

三、对漂白产品质量要求

1、白度:87%以上

2、损伤小(NaClO漂白,要求潜在作用)

四、设备及加工方式

视品种和漂白剂而定,纯棉织物采用绳状连续漂机,厚重棉布和涤/棉织物则用平幅连续练漂机。

漂白方式:

(1)浸漂:

(2)淋漂:

(3)轧漂:

不同品种,对漂白要求不同。

2 NaClO漂白

一、NaClO溶液的性质

NaClO是白色粉末,易溶于水,商品以液状出售(以电解食盐溶液制的,印染厂用Cl2通入NaOH溶液中自制。

1、无色和淡黄色带有Cl2臭味液体,商品溶液浓度为有效氯含量1015%

2、强碱弱酸盐,易水解

3、遇过量HCl放出Cl2NaClO+HCl→HClO+NaCl

HClO+HCl→Cl2↑+H2O

4NaClO溶液处于复杂和不稳定状态。溶液中各成分组合随pH值不同而变

NaClO在碱性条件下更稳定,商品溶液pH12

5、重金属及其化合物对NaClO有催化分解作用,使纤维严重受损,以FeCoNiCu的化合物较为强烈,设备不宜用铁质。

NaClO漂白原理

NaClO与色素的作用很复杂,只能对漂白原理作一般说明。

根据NaClO溶液组成的资料,产生漂白作用的有效成分可能是ClO-HClOCl2,且溶液由碱性转变为酸性时,依下列次序变化:NaClO→HClO→Cl2

根据实验的结果,随pH↓,漂白速率,当pH4时,漂白速率

认为NaClO的漂白在不同条件下可能是不同成分在起作用。

笼统地说,漂白的主要成分是HClOCl2,碱性范围是HClO为主,PH<4Cl2

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观点一:漂白作用是依赖HClO分解产生的新生氧将发色基团破坏而消色,该反应在弱酸性条件下才迅速发生,纤维损伤亦很剧烈。

观点二:漂白作用主要是由于HClOCl2的分解产物对色素双键有加成作用

此外NaClO对其他杂质,也可发生氧化、氯化、加成等反应。

果胶物质、多糖类及其水解物,其醛基易被氧化生成羧基。

含氮物质和蜡状物可被氯化成相应的氯氨酸及脂肪酸的氯化衍生物。

棉籽壳中的木质素可被氯化为氯化木质素。

NaClO对纤维素亦有氧化作用(非选择性氧化),氧化作用复杂。

NaClO漂白工艺条件分析

1、漂液的pH

主要表现在对漂白速率和对纤维损伤大小影响

酸性条件下,但Cl2逸出,污染环境

中性条件,纤维损伤最严重,此时氧化纤维素羧基多,对纤维的损伤程度较大。

所以选择pH9—10漂白,尽管漂白速度慢一些,但通过延长t可达到目的。

注意:漂白时,由于纤维吸取NaClO水解产生的NaOH,加之纤维素,果胶等有机物产生酸的影响,还有空气中CO2的作用,使漂液pH逐渐,轧漂时要不断补充新鲜漂液,淋漂和浸漂时需要加碱剂Na2CO3以维持pH值,防止纤维损伤。

2、温度和时间

T↑,漂白速率↑,但棉纤维的氧化速率↑,在一定pH下,T↑10℃,氧化速率↑2.7倍,T35℃
T35℃,急剧高温不宜,但低温需制冷设备,能耗大,时间长。

选择室温2035℃,时间以3045min为宜

3、浓度

pHTt一定时,C↑,白度,但并非成正比,C达一定值白度提高不多,而损伤大,实际生产时应根据含杂、织物厚薄,对白度要求确定

NaClO漂白工艺

1、工艺过程

(1)纯棉:绳状轧漂在绳状漂白联合机上进行

水洗浸轧漂液(轧余率100120%)→堆置水洗酸洗中和(Na2CO3)→水洗脱氯水洗。

(2)/棉织物采用平幅加工,深色织物有效氯2~4g/L

2、应注意的两个问题

(1)前处理问题:必须有较好的退浆和精练效果,否则要加重漂白负担,影响棉纤维的强度,对T/C来说,这一点较难满足,一旦精练不净,纤维上的含氮物质漂白时会与HClO生成氯胺类化合物,释出HCl,使纤维泛黄、脆损。

NaClO漂白对T/C仅适用于深色品种,中、浅色须复漂一次

(2)脱氯问题:漂白后,残留氯经过一定时间会使纤维损伤,色泽发萎,泛黄,对不耐氯的dye亦有破坏作用。

3、对NaCeO漂白工艺评价

(1)NaClO价格低,工艺设备简单,广泛用于棉布的漂白。

(2)该工艺要求有较好的退浆精练效果,否则会加重漂白复担影响棉纤维的强度。

(3)T/C仅限于深色品种,不用于蛋白质纤维的漂白(引起损伤、泛黄)

(4)Cl2逸出,有污染。

3 H2O2漂白

H2O2氧化电位低于NaClO,对纤维损伤小,且无潜在损伤,适用范围较广。.最早出现于1938年,国内主要用于T/C和棉针织物的漂白,白度高,不泛黄,手感好。

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一、H2O2溶液的性质

1、俗称双氧水,商品有多种浓度,低浓度(3%35%)为无色无臭溶液,高浓度为浅蓝色粘稠液体,印染厂使用3036%左右商品。

2、系强氧化剂,30%H2O2对皮肤有刺激性和灼伤作用,浓度>65%H2O2与易燃物接触易燃、易爆

3、水溶液呈弱酸性,遇碱低温亦极易分解。商品H2O2加稳定剂,并在酸性条件下出售保存。

430℃以下的H2O2较稳定,>70℃,分解速率加快。

5、遇有色金属离子及酶等剧烈分解,其分解是一个剧烈的放热反应,可能引起爆炸。

6、对玻璃、和纯铝都不起作用、可用来制容器的设备,工厂用不绣钢材料,

7H2O2遇强氧化剂KMnO4则显还原性,可利用该性质对H2O2进行分析。

二、H2O2漂白原理

H2O2是弱二元酸,在水溶液中按下式电离

H2O2=H++HO2-(1)K1=1.55×10-12

HO2-→H+O22-(2)K2=1.0×19-25

1、最早认为H2O2分解放出新生氧,而起漂白作用,

H2O2分解极复杂,目前对H2O2破坏色素的化学反应的性质了解很少,对新生氧起漂白作用的说法缺乏有力的论证。

2、亦有人认为,H2O2漂白是由于羟基阴离子的作用,依据是,当pH↑时,(1)式中[HO2-]↑,而漂白速率也因pH↑

3、有人提出H2O2分解的游离基在起漂白作用。

在某些金属离子存在时,H2O2的分解会加速,有复杂的反应,对色素虽有破坏作用,但将使纤维素受到损伤。

关于H2O2的漂白机理,通常认为HO2-是漂白的主要成份,能解除有机色素的电子流动性能,而起脱色作用,也可能引发游基侵袭发色基团:

三、H2O2漂白工艺条件分析(以棉为例)

1pH值的影响

pH值对H2O2分解率和漂白质量有影响。从强力看,pH310范围强力变化不大,有较高水平,从聚合度看,只有pH610范围内能达满意水平。

综上所述,pH910较理想,若加入稳定剂,pH可以提高至10.511

2、温度、浓度和时间

H2O2的分解、织物的白度与温度成正比,当T=90100℃时,H2O2可分解90%,白度亦最好,若T=60℃,分解率仅50%,在正确使用稳定剂的情况下,织物的白度和纤维受损程度仅与H2O2分解率有关,分解速率快慢影响并不大,漂白条件应使大部分H2O2发生分解,白度,强力符合要求,根据前处理情况,H2O2浓度在26g/L。漂白时间与T有关,95100℃条件下,4560分钟,大部分H2O2已经分解。

3、稳定剂的作用

加工过程中,织物不可避免地会沾上重金属离子,它们对H2O2有加速分解作用从而脆损纤维素,若局部不匀,会造成破洞。织物在漂白前,必须充分洗净,尽可能金属性杂质,同时在漂液中加适量稳定剂,其不仅可防止金属离子催化分解,而且可调节碱度和起缓冲作用。

(1)对氧漂稳定剂的要求

、要有高效的稳定作用,能控制其分解率达到需要的程度(95100℃存放时,1hH2O2分解率应≤40%,加入织物时经1h漂白,H2O2含分解率宜控制在70%左右;

、对纤维的损伤要减少到最低限度

H2O2漂白的优点是纤维素的损伤比NaCeO少,与使用H2O2的浓度有关,也与稳定剂有关,一般只允许漂后下降15%左右;

、能耐不同浓度的碱(碱性能催化H2O2的分解,而H2O2漂白又需在pH时进行,这就要求稳能抑制碱性催化反应;

、污染小,易被生物降解;

、不结垢,不在纤维上沉积不溶物;

、白度要好。

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(2)稳定剂的种类

按其化学组成是否含硅盐,分含硅和非硅两类

按其作用机理分为吸附型,络合型及混合型。

吸付型

A、最典型的是Na2SiO3,其稳定作用为

稳定作用,Na2SiO3在硬水中形成高度分散的MgSiO3(CaSiO3)胶体,能吸附H2O-和重金属离子,使金属离子失去催化活性。

若在去离子水中漂白,非但没有稳定作用,相反因pH值提高而加速HO2分解,但当Fe2+含量超过Na2SiO3吸附能力时,就会减弱其稳定作用

作为碱剂,可缓冲漂液的pH值。(引起H2O2活化)

优:稳定效果好,白度,价格便宜

缺:易结硅垢,影响手感,清除困难,不耐强碱浴

B、脂肪酸镁

稳定机理:在碱性漂液中形成胶体,能吸附Fe2+正电荷胶体,而起到稳定作用

C、高分子胶体,如聚丙烯酰胺(PPA)部分水解物

络合型稳定剂

稳定机理:能与重金属离子形成络合物,从而降低和消除其催化分解作用,是当今抑制催化分解最佳的稳定剂(远远大于吸附型)

络合物分两类:一类是与金属离子间只有配位键(称络合物);另一类是与金属离子间既有配价键又有共价键(螯合物)

品种有:

磷酸盐,受pH值影响大,又会造成水富营养化

氨基羧酸盐(氨基上接羧甲基的盐类)

螯合能力强,但分散力差,不耐浓碱,EDTA生物降解性差

羟基羧酸盐

洒石酸,葡萄糖酸钠,海藻酸钠,整合能力强,但分散力差,易为生物降解

有机膦酸盐

胺三甲-膦酸盐,乙二胺四-基膦酸盐等具有比EDTA还要强的螯合能力,络合容量高,络合稳定常数大,耐一定量的碱,易于生物降解

Ш混合型

一种是将吸附型与螯合型稳定剂进行物理性拼混;

另一种是稳定剂本身既是吸附型又是螯合型,如聚丙稀酸,聚马来酸聚羟茎丙稀酸,具有良好的胶体特性和分散作用,有温和的螯合作用,耐碱性较好有机膦酸酯,能耐50g/L的烧碱,可用于高碱量的煮漂一浴法


              

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