0.前言

为了实现印染加工的节能减排和可持续性发展，长期以来印染企业和研究单位在涤棉混纺织物短流程前处理工艺的开发和应用方面做了大量的工作。短流程前处理工艺要把前处理三步工序变为两步或是一步，原来所要除去的浆料，棉蜡，果胶等杂质要集中在这一步或二步中去除，故必须采用强化处理的方法，提高烧碱和双氧水的用量，同时还需添加各种高效助剂[1]。因此，虽然短流程前处理工艺节约了时间，但是在强碱浴中双氧水的分解速度有明显的增加，增大了涤棉纤维损伤的危险性，因此短流程前处理需要严格的掌握其工艺条件和流程[2]，短流程前处理处理后布面pH值高，需要大量水洗，废水量大、含碱量高也不利于环保，而且多数短流程前处理工艺由于去杂效果差，目前主要用于含棉比例较低的涤棉混纺织物前处理。而低温活化氧化短流程前处理工艺中所需的活化氧化剂价格昂贵，购买困难。

针对目前短流程前处理工艺存在的问题，本文选用自制的高效环保精练剂HB101，以价格低廉而易得的含尿素为主要成分的促进剂BF104和硫酸亚铁为双氧水分解促进剂，通过单因素实验，分析了他们的用量对前处理后50/50涤棉织物半成品的退浆率，毛效，白度，断裂强力等指标的影响，研究开发了一种新型的低碱短流程前处理生产配方和工艺，将其应用于50/50涤棉织物短流程前处理，并与传统前处理工艺的处理效果进行了比较。

1.试验

1.1 织物、药品及仪器

药品  水玻璃、双氧水（25％）、硫酸亚铁、氢氧化钠（以上均为分析纯），促进剂BF104、精练剂HB101（自制）。

织物  涤/棉（50/50）织物 

仪器  YG065型电子织物强力测试仪（山东莱州电子仪器厂）、SC-80A白度仪（北京康光仪器有限公司）、AS2-IPM(KASEN)浸轧机、恒温水浴锅（北京长安科学仪器厂）。

1.2 处理工艺

工艺流程：织物两浸两轧处理液（轧余率%，室温，浸轧液pH值8-8.5）→汽蒸（95℃×50min）→热水洗一次（80～85℃）→冷水洗一次→干燥待测。

浸轧处理液配方：双氧水14g/L；HB101 6g/L; BF104 20 g/L; 水玻璃2 g/L;FeSO4 60 mg/L。

传统工艺流程：织物两浸两轧处理液（80℃、6g/烧碱溶液，轧余率%，堆置40～60min）→水洗→两浸两轧碱液（烧碱9g/l,渗透剂3g/l，轧余率%，）→汽蒸（95℃×60min）→热水和冷水洗→两浸两轧漂白液（双氧水14g/l，pH值10.5-11，轧余率%）→汽蒸（95℃×50min）→热水洗一次（80～85℃）→冷水洗一次→干燥待测

1.3 测试方法

1.3.1 退浆率的测定

织物的退浆率是以处理前后织物的质量差与处理前织物质量的比值来表征的，其计算公式如下：

式中：M0– 涤棉坯布的质量；

M – 处理后涤棉织物的质量。

1.3.2 织物毛效的测定

根据FZ/T01071-1999《 纺织品 毛细效应试验方法》 测定。

1.3.3 织物白度的测定

根据GB8425-87纺织品白度仪器评定方法用白度仪对织物白度进行测定，试样折叠8层，经纬向各测4次，取平均值。

1.3.4 断裂强力和断裂伸长的测定

按照GB/T3923.1-1997《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》对织物进行测定。

2．结果与讨论

2.1 助剂对涤棉织物短流程低碱前处理效果的影响

2.1.1 环保精练剂HB101用量

改变HB101用量，其它条件同1.2节，考察精炼剂用量对前处理效果的影响，结果如表1所示。

表1. HB101浓度对短流程低碱前处理效果的影响

从表1可知，随着环保精练剂HB101用量的增大，织物的退浆率和毛效均逐渐增加。在织物的前处理中，精练剂发挥着主要作用，精练剂能够润湿渗透到织物内部，削弱浆料、棉籽壳、果胶等杂质与纤维的结合力，从而有利于这些杂质的去除，达到退浆、煮练、提高织物毛效的目的。故精炼剂用量越大，织物上浆料以及脂蜡等天然杂质去除得越多，退浆率和毛效就越大。但是当精练剂用量超过6g/L后，继续增加精练剂用量对提高退浆率不明显，织物的毛效反而还有所降低，其原因可能是精练剂用量过高时，作为有机化合物的精练剂可能会消耗一部分双氧水，降低了除杂能力。在精练剂用量为6g/L时，织物的白度、毛效和断裂强力均较好。因此，确定环保精练剂HB101的用量为6g/l。

2.1.2 双氧水用量

改变双氧水用量，其它条件同1.2节，考察双氧水用量对织物前处理效果的影响，如表2所示。

表2. 双氧水浓度对短流程低碱前处理效果的影响

由表2可知，织物的退浆率和白度均随着双氧水用量的增加而逐渐增大，而织物的强力和断裂伸长均随着双氧水用量的增加而逐渐下降。在纺织品的前处理中，双氧水主要起漂白和部分氧化降解浆料等杂质的作用，而且双氧水用量越大，其作用越强烈，织物的退浆率和白度也越高，但对纤维素纤维的损伤也越大。在双氧水用量为14g/L以下时，织物的毛效随着双氧水用量的增加而增大。但是当双氧水用量超过14g/L后，继续增加双氧水用量会引起织物毛效的降低。这可能是因为双氧水是一种氧化剂，用量太高时会氧化破坏精练剂结构，使其表面活性降低，从而降低精练效果，同时双氧水浓度过高会抑制双氧水的分解。而且双氧水用量太高时会损伤纤维，造成织物断裂强力和断裂伸长率的降低。因此，确定双氧水用量为14g/L。

2.1.3 FeSO4用量

改变FeSO4用量，其它条件同1.2节，考察FeSO4用量对前处理效果的影响，结果如表3所示。

表3. FeSO4用量对短流程低碱前处理效果的影响

由表3可知：退浆率、白度是随着FeSO4用量的提高而缓慢上升，毛效在FeSO4 用量达到40 mg/L之后就开始快速的增加； FeSO4用量对织物的断裂强度和断裂伸长影响不大，但是FeSO4用量超过40 mg/L之后开始缓慢下降。这表明在低碱前处理条件下，少量添加FeSO4对织物的物理机械性能和白度影响不大，而且有利于催化部分双氧水分解产生适量的活性高的HO·，HO·使得浆料等杂质发生自由基降解反应，水溶性提高而易于去除，从而提高织物前处理后的毛效。但是FeSO4用量过多，分解产生的高活性的游离基HO·过多,会引起纤维的过度损伤以及Fe离子的残留而使织物泛黄。综合考虑成本和各项工艺指标后取FeSO4  为60 mg/L,此条件下在节约了工艺成本的同时还能取得不错的涤棉半成品性能。

2.1.4 水玻璃用量

水玻璃作为价格低，稳定性能良好的氧漂稳定剂之一，其处理后的织物白度好，不仅对漂白液的pH值有缓冲作用，避免让双氧水催化分解出的无漂白能力的O2渗透到纤维内部从而引起织物的损伤，而且还有利于棉织物的吸水性和白度的提高，虽然有部分硅垢产生，半成品织物的手感不是很好，有部分棉籽壳，但不是很明显[3]。目前还找不到一种良好的化学试剂或药品来完全取代水玻璃的作用。改变水玻璃用量，其它条件同1.2节，考察水玻璃用量对前处理效果的影响，结果如表4所示。

表4. 水玻璃浓度对短流程低碱前处理效果的影响

由表4可知，织物的退浆率和白度是随着水玻璃浓度的增加而逐渐增大的。在前处理过程中，水玻璃起稳定双氧水的作用，减缓双氧水的分解速度，从而减少双氧水的无效分解，有利于提高织物的白度。但是当水玻璃浓度超过2g/L后会引起织物毛效和断裂强力的下降，其原因可能在于随水玻璃用量增加，沉积在织物上的硅垢较多，溶液pH值增大，Fe离子对双氧水的催化分解能力提高，分解产生的高活性的游离基HO·过多，引起纤维素纤维的过度损伤所致。故确定水玻璃用量为2g/L。 

2.1.5 促进剂BF104用量

改变BF104用量，其它条件同1.2节，考察BF104用量对前处理效果的影响，结果如表5所示。

表5. BF104浓度对短流程低碱前处理效果的影响

由表5可知，当BF104浓度在20g/l以前，织物的毛效、退浆率和断裂强力率随着BF104浓度的升高而增加，当BF104浓度高于20g/后，织物的毛效、断裂强力随着BF104浓度的升高而降低。其原因可能是促进剂BF104的主要成分是尿素，由于碱性条件下，双氧水分解产生的过氧化氢根自由基和尿素相互作用形成的络合物，有助于加快双氧水的分解，因此加入适量BF104有利于提高处理后织物的各项性能指标。但BF104浓度高于20g/后，随反应的进行溶液pH值会下降，双氧水和尿素反应会产生高活性的游离基HO·和O2，结果导致织物的毛效、断裂强力下降【4】，而且尿素用量过高会提高水体的暗淡含量，造成水体的富营养化。综合考虑，BF104浓度为20g/l时各项性能指标都能令人满意。

综上所述，较佳的涤棉织物低碱前处理工作液配方为，HB101 6g/L，BF104 20 g/L，水玻璃 2 g/L，H2O2 （25%）14 g/L， FeSO4  60 mg/L。

2.2 传统前处理和短流程低碱前处理的对比

在优化的前处理工艺条件下对涤棉织物进行前处理，并与传统前处理工艺比较，结果如表6所示。

表6：传统前处理和短流程低碱前处理的对比

由表6数据可知，短流程低碱前处理与传统前处理相比，织物的退浆率，毛效，断裂强力有所下降，其中断裂强力下降的较多，由平均大于900N下降到620N，但是白度和断裂伸长高于传统前处理。各项指标综合显示，此短流程低碱前处理如加以适当改进，减小织物损伤后，可以用于取代传统工艺用于涤棉织物的前处理。

3．结论

采用上述高效短流程无碱前处理后的织物毛效、退浆率、白度均接进传统工艺前处理的织物，布面棉籽壳去除较净。该工艺的处理效果较好，毛效可达9 cm，白度（Wh）>91，断裂强力（N）>620。本实验探索的短流程低碱前处理工艺设备投资少，运行费用低，节能节水，由于烧碱只用于调节pH值，用量很小，半制品无碱斑、碱风干、风干印等疵病，是一种清洁生产和经济效益较好的工艺，同时各项半成品指标可以满足染色或印花后工序对半制品的工艺要求。

参考文献：

[1]魏峰,李宏伟 .用常压等离子体实现无碱短流程前处理[J].毛纺科技,2010,(01) :13-16

[2]范学荣。纺织品染整工艺学（第二版）[M].中国纺织出版社，2006，（01）：68-110.

[3]王清安.一体化短流程前处理工艺的研究及设备试制和应用（一）[J].印染,1996(09) :15-18

[4]Juchuan Shan, Qingkang Zheng, Jinshi Han etal, Application of ZUS/H2O2 Activation-Oxidation System in Degradation of PVA and Desizing of the Polyester/Cotton Fabric[J]. Journal of Applied Polymer Science, Vol.113, 860-867(2009)