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前处理
尿素在棉针织物前处理中的应用
佚名
2015/7/27
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尿素在棉针织物前处理中的应用

摘要:通过正交实验对硅酸钠和尿素在棉针织物前处理中的作用进行了详细的对比分析,验证了尿素能够控制过氧化氢的分解,织物处理后的白度、毛效、强力均能达到生产的要求。尿素具有价格低、漂白时间短、污染轻的优势,可以替代硅酸钠用于棉针织物前处理采用尿素做稳定剂的最佳工艺为:双氧水4,尿素12g/LNaOH2g/LJFC25g/L,浓度100℃,时间90min,浴比120

在传统棉针织物煮漂一浴前处理过程中,多以硅酸钠(水玻璃)作为稳定剂控制过氧化氢的分解,达到煮练和漂白的目的。虽然硅酸钠价格低廉。稳定性好,但很容易在织物和设备的表面形成难以去除的硅垢,容易使织物在加工过程中容易形成擦伤、破洞、皱条和硅斑。造成大量的疵布。影响了企业的经济效益。因此人们寻求更为优良的稳定剂来代替硅酸钠,尿素便是其中之一。使用尿素的确能减少织物的损伤.使漂白后的织物品质优良。且尿素是一种价格低廉、稳定性好、使用方便、工艺条件温和的缓释剂。尿素在机织物前处理工艺中的应用较多。在针织物上的应用还比较少。所以需要进行研究。找出合适的工艺技术条件,以便在生产中得到广泛的应用。

1理论分析

11硅酸钠的稳定机制

硅酸钠是最典型的吸附型稳定剂,能与漂白液(硬水)中的Ca2+Mg2+离子结合,形成高度分散的硅酸镁、硅酸钙胶体,吸附在催化剂(金属离子)的表面.使其失去活性,降低了金属离子对过氧化氢分解的催化作用,同时还能封闭H02——和抑制HO2自由基的形成和分解。从而起到稳定的作用,进而控制过氧化氢的分解。硅酸钠在去离子水的漂白液中,非但没有稳定作用。还因为它是碱性物质,能提高漂白液的pH值而导致过氧化氢的活化,是活化剂。所以硅酸钠只有在硬水漂白液中才能发挥稳定作用,这也是使用自来水作漂白液的根本原因。硅酸钠一金属离子一过氧化氢组成了此控制系统。

12尿素在过氧化氢漂白中的作用

尿素的作用和硅酸钠有所区别,它不是改变金属离子的浓度,起到控制过氧化氢分解的作用.而是直接和过氧化氢发生反应.生成亚稳定的物质,然后分解产生自由羟基基团,进一步分解产生自由过羟基基团、自由羟基基团、水和氧气。分说明放出的氧化成分与纤维上色素不饱和键反应,起到漂白作用。为了消除金属离子的作用,尿素应用蒸馏水组成漂白液,而非自来水。

当不加尿素时,过氧化氢的分解反应式为:

2H2O2==2H2O+O2

在尿素的存在下。过氧化氢的分解一种情况是按以下步骤进行:

H2O2+(NH2)2CO==(NH2)2CO·H2O2

(NH2)2CO·H2O2==H2NCONH2+2HO·

HO·+H2O==H2O+HO2·

HO2·+H2O2==HO·+H2O+O2

以上反应表示过氧化氢与尿素作用首先形成了配合物,然后分解产生自由羟基基团HO·,再分解产生自由过羟基基团HO2

另一种可能是过氧化氢通过氢键作用与酰胺基连接的产物促使过氧化氢较快地分解。其作用情况是:

H2O2=H++H02

(H2N)2CO+HO2==(NH2)2CO…HO2

由此过氧化氢与尿素的结合是比较复杂的.有待进行更深入的研究。尿素一过氧化氢组成了该控制系统。

2实验部分

21实验材料

182tex纯棉双面针织坯布(坯布顶破强力为3325N)

化学药品:过氧化氢、尿素、氢氧化钠、硅酸钠(均为分析纯)

工业药品:渗透剂JFC、洗涤剂。

实验仪器:HH—S电子恒温水浴锅(河南)220V/1kW封闭电炉(江苏)FA2004电子天平(上海)、织物毛细效应测定仪(自制)SBD1B织物白度测定仪(浙江)HDO26N织物强力测定仪(江苏)

22实验操作

在染杯内加入一定量的水(硅酸钠的加自来水.尿素的加蒸馏水).按工艺处方依次加入硅酸钠(或尿素)、氢氧化钠、过氧化氢和渗透剂JFC,然后放入织物,开始加热,控制升温速率于50min加热到100℃.再恒温至规定的煮漂处理时间。在加热过程中要不断翻动织物,且不可将织物长久地露在前处理液面以外.然后经热水洗、皂洗、热水洗、冷水洗和晾干,最后测定织物的白度、毛效和顶破强力。

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2.3织物性能测试方法

根据对前处理半制品的要求.测试不同前处理条件下织物的有关性能,从而评定工艺条件的合理性测试的主要项目有:织物白度、织物毛细管效应和织物顶破强力.

24实验方案设计

为了确定硅酸钠和尿素分别作稳定剂的最佳前处理工艺条件,根据实际生产中主要的影响因素,选定前处理条件中的过氧化氢、氢氧化钠、稳定剂作为实验因素,且各因素取3个水平因子,选用部分(3)正交表进行正交实验设计。

241硅酸钠做稳定剂的实验方案

用硅酸钠做稳定剂设计正交实验时,根据各单因素对过氧化氢分解速率的影响,选定了3个因素、3个水平的正交实验方案。设计的因素、水平方案如表1所示。

2-42尿素做稳定剂的实验方案

以尿素做稳定剂时,根据各单因素对过氧化氢分解速率的影响,同样选定了3个因素、3个水平的正交实验方案。设计的因素、水平方案如表2所示。

243正交实验方案说明

以上正交实验均以织物10g浴比120,加渗透剂JFC25g/L配制前处理溶液于染杯内。按22操作至100℃.以后每隔20min汲取煮漂液10mL。测定过氧化氢的含量,直到剩余过氧化氢的量与吸出量之和占过氧化氢总量20%以下(80%以上的过氧化氢用于了氧化煮练与漂白),进而确定每组实验的前处理时间。

3结果分析

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31以硅酸钠做稳定剂的实验结果

根据设计的正交实验方案,以硅酸钠做稳定剂的实验结果如表3、表4、表5所示。

根据表3、表4、表5的实验结果综合分析得到,第一,对织物白度、毛效的影响硅酸钠较大,双氧水次之.氢氧化钠较小;对织物强力的影响双氧水较大.氢氧化钠次之,硅酸钠较小。第二,随着双氧水用量的增加,织物的白度、毛效增加,但强力下降:随着硅酸钠用量的增加,也是织物的白度、毛效增加,强力下降:随着氢氧化钠用量的增加,织物的白度、毛效、强力基本不变。第三,由于所选择各因素的水平变化范围较小,各因素的显著性F值均没有达到较显著的临界值水平。第四,综合考虑各因素的影响,采用双氧水4g/L、硅酸钠8g/L、氢氧化钠2g/L的用量较为合理。

32以尿素做稳定剂的实验结果

根据正交实验设计,以尿素作稳定剂的实验结果如表6、表7、表8所示。

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同样根据表6、表7、表8的实验结果综合分析得到,第一,对织物白度的影响,双氧水较大,尿素次之氢氧化钠较小:对织物毛效、强力的影响,均是氢氧化钠较大,双氧水次之,尿素较小。第二,随着双氧水、尿素、氢氧化钠用量的增加,织物的白度、毛效变化不大,但强力变化较大。第三,由于所选择各因素的水平变化范围较小,各因素的显著性瞄均没有达到较显著的临界值水平。第四,综合考虑各因素的影响,采用双氧水4g/L、尿素12g/L氢氧化钠2g/L为合理的用量。

4工艺方案的验证

41煮漂时问确定

通过对正交实验过程中,过氧化氢浓度的测定。以硅酸钠为稳定剂的120min可分解80%以上,而以尿素为稳定剂的90min即可分解80%以上.所以选定硅酸钠的煮漂时间为120min.尿素的煮漂时间为90min

42验证工艺方案确定

根据实验选择最佳工艺,确定了验证工艺方案。见表9

4-3验证实验结果

对确定的工艺方案进行实验验证。平行实验3次所得结果如表10所示。

通过实验验证.硅酸钠和尿素做稳定剂都能起到控制双氧水分解的目的。尿素做稳定剂与硅酸钠作稳定剂相比,处理后的结果是织物的白度、毛效、强力变化不大。能够满足生产的需求。尿素可以代替硅酸钠控制过氧化氢的分解。应用于漂白工艺过程。同时尿素具有价格低、漂白所需时间短、能够减少织物的损伤,使漂白后的织物品质优良、污染较轻等优势。

5结论

51在棉针织物前处理煮漂液中,使用尿素或硅酸钠,均能起到控制过氧化氢分解的作用。

52随着硅酸钠用量的增加,织物的白度、毛效增加,但强力下降;随着尿素用量的增加,织物的白度、毛效变化不大,但强力变化较大。

53尿素控制体系在工艺时间上有明显的优势,且织物的白度、毛效、强力等可以满足生产要求.尿素能够应用于棉针织物煮漂工艺过程。

54通过在郑州市新郑针织服装印染厂的生产实践,取得了良好的应用效果。


              

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