等离子预处理对增强低温漂白助剂效果的应用研究

时间：2024-08-31

高俊，王雪燕

(西安工程大学纺织与材料学院,陕西西安 710048)

高俊，王雪燕

(西安工程大学纺织与材料学院,陕西西安 710048)

为提升自制的金属配合物低温漂白助剂的漂白效果，将低温等离子体预处理与低温漂白助剂联合应用于双氧水漂白中，以织物的白度、毛效作为评价指标，优化出等离子预处理条件：放电功率20W，放电真空度80Pa，放电时间2min。结果表明：等离子预处理可以增强金属配合物低温漂白的效果，并可降低双氧水用量。

等离子体棉织物低温漂白金属配合物

0 前言

棉织物传统漂白多在高温强碱的作用下进行，存在能耗大，纤维损伤等严重问题，不符合当今环保要求[1-2]。前期研究表明，自制的金属蛋白配合物可实现双氧水低温漂白，在较低的温度下可达到理想的白度[3]。等离子体技术应用于棉织物前处理中已有较多报道，低温等离子体的高能粒子可以轰击织物表面，使纤维表面发生物理刻蚀，使得杂质与纤维的作用力减弱，有利于杂质的去除，同时，等离子处理，可在纤维表面引入亲水性基团，提高织物的润湿性，使得在加工过程中，双氧水等助剂较容易渗入纤维内部，与色素、杂质作用，从而减少化学助剂的用量[4-6]。本课题采用等离子预处理与金属配合物低温漂白助剂联合，旨在进一步提高双氧水的漂白效果，降低助剂的用量。

1 实验

1.1 实验材料及药品

织物：棉针织物

药品：金属肽配合物(自制)，30%双氧水(分析纯，天津市天力化学试剂有限公司)，硅酸钠(分析纯，天津市恒兴化工试剂制造有限公司)，精练剂(广东某助剂公司，工业级)，渗透剂JFC(西安科信有限公司，工业级)，氢氧化钠(分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司)。

1.2 仪器

仪器：WSB-3A智能式数字白度仪(温州市鹿东仪器厂)，HS高温电脑程控染色机(江苏南通宏大仪器厂)，BS110S电子天平(北京多利斯天平有限公司)，WHL-25A台式电热恒温干燥箱(天津市泰斯特仪器有限公司)，PHSJ-4A型实验室pH计(上海精科仪器公司)，DT-02 型等离子体处理仪(苏州市奥普斯等离子体科技有限公司)。

1.3 等离子预处理工艺

真空度 (Pa)： 0-95

放电时间(min) 0-6

放电功率(W) 0-250

1.4 棉织物漂白工艺

金属蛋白配合物2g/L，30%H2O210ml/L，硅酸钠3g/L，精练剂0.2(%，owf)，渗透剂JFC 1g/L，浴比30:1，70℃处理60min。

按照上述配方配制漂白液，在室温下将棉坯布投入漂白液中，70℃处理60min，取出织物，充分洗涤，烘干。

1.5 测试方法

1.5.1 白度测试

采用WSB-3A智能式数字白度仪，按照GB/T8424.2—2001《纺织品色牢度试验相对白度的仪器评定方法》，将织物折叠成4层，进行测试。测定4次取平均值。

1.5.2 毛效测试

按照FZ/T 01071—1999《纺织品毛细效应试验方法》测定。取25cm×5cm大小的布样，测定30min时重铬酸钾稀溶液沿织物上升的最低高度。三个平行试样取平均值(cm/30min)。

2 结果与讨论

2.1 等离子放电功率的优选

按照工艺1.3对棉坯布进行等离子预处理，固定放电真空度80Pa，放电时间2min，经处理的织物按照1.4工艺进行漂白，最后测定漂白织物的白度以及毛效。结果如表1所示。

表1 放电功率对漂白织物性能的影响

由表1可以看出，随着放电功率的增加，织物的毛效和白度值增加。当放电功率为200W时，织物白度达到最大，继续增加功率，织物白度不再增加。这是因为，在固定放电时间和真空度的情况下，反应腔内粒子数不变，随着处理功率的增大，单个粒子的能量增大，对纤维的物理刻蚀作用增强。经等离子处理后，织物表面引入了亲水性基团，因此织物的润湿性提高，随后进行漂白，双氧水等助剂更易渗入到纤维内部，与杂质、色素作用，因而织物白度值提高。因此确定等离子放电功率为200W。

2.2 等离子放电真空度的优选

按照工艺1.3对棉坯布进行等离子预处理，固定放电功率200W，放电时间2min，经处理的织物按照1.4工艺进行漂白，最后测定漂白织物的白度以及毛效。结果如表2所示。

表2 放电真空度对漂白织物性能影响

由表2可知，随着放电真空度的增加，织物白度和毛效不断增加，当放电真空度为80Pa时，织物的白度和毛效值达到最大，继续增加放电真空度，织物白度趋于稳定。这是因为当真空度较小时，虽然高能粒子碰撞损失能量小，粒子能量高，但反应器内的高能粒子数量很少，对棉织物的刻蚀不明显; 随着真空度的增大，反应器内的高能粒子数量增多，对于纤维表面刻蚀作用增大，进而有利于双氧水进一步向纤维内部扩散，增强漂白效果。继续增加放电真空度，虽然反应器内的粒子数量增多，但粒子碰撞损失的能量也增大，对织物的刻蚀效果并没有增加。因此确定放电真空度为80Pa。

2.3 等离子放电真空度的优选

按照工艺1.3对棉坯布进行等离子预处理，固定放电功率200W，放电真空度80Pa，改变放电时间。经处理的织物按照1.4工艺进行漂白，最后测定漂白织物的白度以及毛效。结果如表3所示。

表3 放电时间对漂白织物性能影响

从表3可以看出，随着放电时间的延长，织物白度以及毛效值提高，当放电时间大于2min时，织物白度以及毛效值趋于稳定。这是因为棉织物经等离子体高能粒子短时间轰击后，纤维表面引入新的亲水性基团，并在其表面刻蚀形成许多凹槽，增大了纤维比表面积，有利于漂白的进行。综合漂白效果以及能耗，确定等离子放电时间为2min。

综上所述，确定了低温等离子体的最佳预处理工艺：放电功率200W，放电真空度80Pa，放电时间2min。

2.4 等离子体预处理对双氧水用量的影响

为探究等离子预处理是否可以降低双氧水用量的使用，进行了以下实验，按照1.4的工艺对织物进行漂白，改变双氧水用量，分别测定等离子+金属配合物联合处理与单独金属配合物漂白的织物的白度，实验结果如图1所示。

图1 双氧水用量对漂白织物性能的影响

由图1可以看出，随着双氧水用量的增加，等离子体+金属配合物以及单独金属配合物漂白的织物白度都在增加，但经等离子预处理的织物白度始终大于未经等离子体预处理的织物。由图1还可以看出，当达到相同白度时，经等离子预处理的织物在进行漂白时可适当降低双氧水用量，从而降低纤维损伤，节约成本。

2.5 等离子体预处理对漂白效果影响评定

棉织物按照1.3的工艺进行等离子预处理后再按照1.4的工艺进行漂白，测定织物的白度及毛效，结果见表4。

表4 不同方法漂白织物的性能

由表4可以看出，织物白度以及毛效存在以下规律：等离子体+金属配合物>金属配合物>未加金属配合物。这是因为加入金属配合物是一种低温漂白助剂，可以在较低温下促进双氧水分解，使织物得到理想白度；进行等离子体预处理后，织物表面被刻蚀，同时引入了亲水性基团，进而有利于双氧水进一步向纤维内部扩散，与色素、杂质作用，进一步增强漂白效果。通过实验结果证明：等离子体预处理可以增强低温漂白助剂的漂白效果。