测试分析
金属漂白活化剂对氨纶弹性织物白度影响及机理分析
佚名
2017/11/10
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金属漂白活化剂对氨纶弹性织物白度影响及机理分析

0引言

家用洗衣粉除含有各类表面活性剂成分外,还含有各种功能性助剂。含过氧化物类漂白剂在洗涤剂中的应用越来越多,但必须在较高温度下使用。为节约能源,目前已开发出含漂白剂-漂白活化剂体系的洗涤剂[1],期待能降低洗涤温度。壬酰基氧苯磺酸盐(NOBS)、四乙酰乙二胺(TAED)等在欧美国家已有较广范的应用,其在40~60℃时就能达到较好的漂白活化效果[2]。近年来有研究发现金属型漂白活化剂比其他类型活化剂的漂白效果更好,并能显著降低洗涤温度,即使在室温下也能发挥较好的漂白效果,已经在纸浆漂白和污水处理上取得了一定的进展[3-5]。但此类漂白活化剂在家用洗涤、天然纤维织物练漂加工中的应用及研究很少。金属类漂白活化剂用量少,对环境污染小,特别能显著降低传统漂白体系的作用温度,因此金属类漂白活化剂应用到洗涤产品中是一个非常值得研究的课题。

本文选用美国宝洁公司生产的Tide HE含氧洗衣粉和Tide Jeston HE浓缩型含酶洗涤剂进行模拟家用洗涤,研究金属漂白活化剂对氨纶弹性织物白度的影响,以及对氨纶的损伤特性及损伤机理,为开发家用低温洗涤漂白活化剂提供参考。

1实验部分

1.1实验材料与试剂

实验材料:20tex莫代尔/2.2tex氨纶6.5%纬编针织物,织物克重168g/m231tex/4.4tex氨纶7.7%纬编针织物,织物克重224g/m2

实验试剂:含漂白剂洗衣粉Tide HE,浓缩型洗涤剂Tide Jetson HE,金属漂白活化剂BleachLiquid Additive(均由美国P&G公司提供)

1.2实验方法

1.2.1织物家用洗涤处理

采用伊莱克斯(EWS850)全自动滚筒洗衣机对织物进行洗涤。洗涤程序为:织物2.2~2.4kg,洗涤剂4g/L,洗涤温度40℃,水量14L,85.5mg/LCaCl2调节水硬度。洗涤时间1.2h,脱水速率850r/min,织物采用滚筒排气式干衣机烘干。用上述程序洗涤151015次。

洗涤剂分别为:

A)Tide HE;

B)Tide HE+Bleach Liquid Additive;

C)Tide Jetson HE;

D)Tide Jetson HE+Bleach Liquid Additive

1.2.2CIE白度测试

采用Data Colour SF600-PLUS测色配色仪对织物白度进行测试。测试条件:D65光源10°视角,不包含紫外光。将织物对折3,在织物不同部位测试5,取平均值。测试值越大,表示白度越高;负值表示黄度,负的绝对值越大,表示试样泛黄越严重。

1.2.3红外光谱分析

采用Spectrum One型傅里叶变换红外光谱仪(美国Perkin-Elmer公司),用衰减全反射(ATR)法对氨纶表面进行测试。

1.2.4扫描电镜分析

采用ULTRA-55型场发射扫描电镜观察氨纶纤维形貌。

2结果与讨论

2.1金属漂白活化剂对织物白度影响

1是在不同洗涤次数下,不同洗涤剂对棉/氨纶和莫代尔/氨纶织物白度的影响。

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1不同洗涤剂对织物白度影响

洗涤剂A中含有漂白剂成分,主要是过氧化物类氧化剂。这种氧化剂在实际洗涤过程中可以缓慢释放出活性氧,起到氧化漂白作用。洗涤剂B是在洗涤剂A中加入了金属漂白活化剂。金属漂白活化剂在洗涤过程中能对漂白剂释放出的活性氧产生活化作用,从而可使漂白剂在较低温度下具有较好的漂白效果。

从图1(a)可以看出,/氨纶织物起始白度较低,仅为58.34,这是由于棉纤维经精练、漂白处理后仍有少量杂质残留。经洗涤剂A洗涤后织物白度随洗涤次数的增加而增加,洗涤10次时达到最高,72.3。这是由于该洗涤剂中含有的表面活性剂、漂白剂与纤维表面的污垢以及少量残留杂质发生作用的结果;继续洗涤,织物白度增加不明显。经洗涤剂B洗涤一次后,/氨纶织物白度达到66.56,比经洗涤剂A洗涤的白度高。这是由于金属型漂白活化剂的加入,提高了漂白剂中的活性氧反应活性,从而提高洗涤效果。洗涤5次后织物白度增加到68.08,继续洗涤织物白度反而降低,洗涤10次时为54.05,洗涤15次后降低到34.22。这可能是经多次循环洗涤后,较高活性的漂白剂反复与织物中的氨纶作用,导致氨纶泛黄,织物白度降低。经洗涤剂C洗涤后织物白度均随洗涤次数的增加而增加,这说明生物酶对织物表面杂质也具有较好的去除效果,加入金属漂白活化剂后织物白度略低于C。这可能是由于金属漂白活化剂仅能对漂白剂产生活化作用,对生物酶活性反而有一定的抑制作用。

从图1(b)可以看出,莫代尔/氨纶织物起始白度较高,89.03,这是由于织物经过荧光增白且莫代尔为再生纤维素纤维,本身白度较高。经洗涤剂A洗涤的织物白度随洗涤次数增加而略有下降。加入金属漂白活化剂后,随洗涤次数增加,织物白度急剧下降,洗涤15次后织物白度仅为35.91。这可能是经多次洗涤后,氨纶丝被金属漂白活化剂产生的高活性氧累积氧化作用,导致氨纶泛黄,织物白度降低。

2.2金属漂白活化剂对氨纶丝白度的影响

为进一步探讨漂白活化剂对氨纶弹性织物的影响,将氨纶丝放入自制的针织袋中,连同棉/氨纶织物按1.2.1洗涤方法洗涤,测试氨纶丝白度变化,结果如图2所示。

由图2可以看出,经洗涤剂A洗涤后氨纶丝白度随洗涤次数的增加而稍有下降,加入金属漂白活化剂后,1次洗涤后氨纶丝白度由74.24降低到25.06,洗涤5次后氨纶丝白度为-34,表明纤维表面已出现一定的泛黄,继续洗涤,15次时纤维白度仅为-64,泛黄更加严重。这主要是由于氨纶丝未编织到织物中,在洗涤过程中,氨纶受作用的面积大大增加,金属漂白活性剂产生的高活性氧与氨纶作用,导致氨纶丝泛黄。经洗涤剂C洗涤后,氨纶丝随洗涤次数增加略有下降,加入金属漂白活化剂后氨纶丝白度降低幅度更大些,这可能是金属漂白活化剂对氨纶丝也有一定影响。

2.3氨纶丝泛黄机理研究

3是经洗涤剂B洗涤15次后黄变的氨纶丝和未洗涤氨纶丝在600~1 800cm-1处的红外谱图。从图3可以看出,两个谱图基本相似。但黄变后氨纶丝在1 573cm-1处苯环的C C伸缩振动吸收峰减小,且对应的796cm-1处苯环C-H振动吸收峰减小,这说明分子中苯环发生了变化;1 540cm-1处的C-N吸收峰减小,而在1 730cm-1处双键吸收峰有所增加,这说明分子中C-N键断裂,形成C N亚胺结构。1 259cm-11 018cm-1处醚键吸收峰也相应减小,说明分子中醚键也受到了影响。

洗涤时漂白剂释放出活性氧,在金属漂白活化剂存在条件下,活性氧活性大大增加,氨纶分子中异氰酸酯中甲基与活性氧结合,生成不稳定的氢过氧化物,进而生成发色基团醌-酰亚胺结构,该结构导致氨纶纤维的泛黄,经反复洗涤后,-酰亚胺结构可进一步被氧化,生成二醌-酰亚胺结构,纤维颜色继续加深[6],反应式如下

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2.4氨纶表面形貌观察

4为经洗涤剂B洗涤不同次数的氨纶丝表面形貌图。从图4可以看出,未经洗涤氨纶丝表面较光滑,有少量污垢粘附在表面,经洗涤剂B洗涤5次后污垢被表面活性剂和漂白剂除去,表面更加光滑。此时漂白活化剂产生的活性氧主要对纤维表面含有的污垢油脂等杂质作用,因此对氨纶纤维影响较小;洗涤10次后,由于纤维表面污垢的去除,活性氧与纤维表面可充分接触,对纤维的损伤也逐渐明显。从图4可看到,纤维表面已呈现局部凸起,并且洗涤15次后纤维表面凸起增多、扩大。

结合红外分析可推测,纤维表面凸起应为漂白剂产生的活性氧逐渐侵蚀氨纶纤维,导致分子中醚键断裂,异氰酸酯氧化所致。

3结论

通过研究洗涤前后氨纶弹性织物白度变化表明,在含漂白剂成分的洗涤剂中添加金属漂白活化剂,可提高织物白度,但经多次重复洗涤反而会降低织物白度。织物白度降低主要是由于氨纶丝泛黄所致,在洗涤过程中过强的活性氧作用于氨纶大分子导致分子中异氰酸酯被氧化成醌酰亚胺结构。金属漂白活化剂不能提高含生物酶洗涤剂的洗涤效果。通过金属类漂白活化剂增加漂白剂活性,对于提高洗涤效率和开发低温型漂白洗涤剂是有利的,但如何有效控制漂白剂活性,降低洗涤过程中对织物的损伤,尚需进一步研究。

参考文献:

[1]MILNE N J.Oxygen bleaching systems in domestic laundry[J].Journal of Surfactants and Detergents,1998,1(2):253-61.

[2]Reinhardt G.Fingerprints of bleach systems[J].Journalof Molecular Catalysis A:Chemical,2006,251:177-184.

[3]石岩,谢来苏.双核锰络合物催化的过氧化氢漂白[J].造纸科学与技术,2001,20(1):22-24.

[4]潘勇,陈文兴,余志成.八羧基金属酞菁衍生物的合成及其催化氧化性能研究[J].浙江工程学院学报,2002,19(3):141-144.

[5]王雨群,张庆松,顾永松,.金属酞菁模拟酶催化反应及其在环境净化中的应用初探[J].江苏建筑,2008,119:60-68.

[6]JI Bao,XU Yi,ZHAI xianming.The mechanism of polyurethane degradation and the stabilizers[J].Polyurethane Industry,2008,23(6):39-42.

              

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