新型多功能前处理剂YM-899研发及在棉针织物上的应用
温明君
（烟台源明纺织科技有限公司 山东烟台 264003）
摘 要：我司采用自主研发的活化剂代替传统的活化剂，并针对目前在棉针织物前处理的现状，研发了一种新型的高温低碱免中和的多功能前处理剂YM-899，采用正交实验优化含产品配方及工艺，在98℃条件下，YM-899用量1g/L，双氧水（100%）用量3g/L，用火碱调节工作液pH值为8～8.5，处理30分钟后，练漂残液pH值为6～7，省去中和等加工，织物的白度、强力、失重、表面含杂情况等均达到或超过传统工艺。该棉针织物的前处理工艺非常符合低碳环保、生态染整、节能减排的工艺理念，具有节省能源、优化工艺的特点。
关键词：棉针织物；活化剂；低碱工艺；多功能前处理剂；省水节能减排
前 言
棉纤维织物以其良好的吸湿、保暖、对人体皮肤具有良好的相容性、可与其他多种纤维混纺、风格多样等特点而深受消费者的喜爱，在纺织行业中一直占有着举足轻重的地位。前处理是印染产品质量的基础，前处理的效果直接影响到布面的光洁度、纹路的清晰度，以及织物的白度、光泽、吸湿性、手感，从而直接影响织物染色的均匀性、得色量、鲜艳度等。
棉纤维杂质中棉蜡和果胶的疏水性是造成漂染棉不润湿性能的主要原因，棉针织物的前处理是染整加工过程中的基础工序，它的主要目的是去除织物上的各种杂质，提高织物的润湿性和白度，为后续加工（染色、印花等）提供满意的半成品。然而棉针织物常规练漂多采用高温、绳状、间歇式的方式进行，利用火碱、精练剂、双氧水等化学品在95～100℃的高温条件下处理织物40～60分钟，然后需要经过充分的水洗酸洗，才达到除杂和漂白的目的。
虽然具有较好的前处理效果，但是存在很多的问题。这种工艺是时间较长、较为繁琐，而且耗能高、织物损伤大，排放的污水杂质多、COD值较高，污水处理成本高，存在严重的能耗与环保问题。据统计，印染的前处理工序的能耗在总能耗中占有较大比例，约为染整过程总能耗的70%以上(耗水量占60%以上)。同时有资料表明，由纺织品染整生产的污染物含量的75%来自棉制品的前处理。因此，研究寻找新的工艺及助剂来代替传统的高温强碱前处理工艺具有重要的现实意义和广阔的发展前景。
本文通过双氧水的低碱催化活化的机理、无泡表面活性剂的筛选、节能减排等方面入手，在以能获得理想的白度及降低强力损失的同时，需要加快精练速率，并添加双氧水催化活化来提高双氧水分解率。使织物练漂后残液近中性，可减少水洗次数2～4次，不需用酸中和，减少废水排放、降低COD，缓解废水处理和排放压力，实现真正意义上的低碱漂白前处理工艺，处理后织物白度指标完全达到或者超过传统工艺效果，最终达到节能减排的目的。
1．产品简介
1.1 产品性能简介
多功能前处理YM-899由自主研发的活化剂、表面活性剂、功能性助剂等组成，它集润湿、渗透、精练、分散、稳定、螯合等功能于一体，是我司研发的新一代中性浴练漂的前处理剂。该产品主要应用于棉及其混纺针织物的低碱漂白工艺，以缩短此类织物的印染加工流程，达到降低生产成本、提高生产效率和节能减排的目的。
1.2 产品技术指标
外 观：黄绿色液体
pH 值：6～7
离子性：非离子型
渗透力：≤5秒
溶解性：易溶于水
环保性：无磷、无氮，不含APEO、AOX等违禁成份
起泡性：低泡近乎无泡
2．试验部分
2.1 织物与仪器
织物：全棉（罗纹）汗布。
助剂：多功能前处理剂YM-899、低泡精练剂DX-2000、螯合分散剂TX-1、双氧水稳定剂YJ-558A、0.1000mol/L高锰酸钾、火碱、双氧水。
2.2 仪器设备
电子天平、酸度计、恒温水浴锅、烧杯、玻璃棒、吸耳球、棕色酸式滴定管、JY型常温电脑程控染样机、移液管、智能数字白度仪、热风烘箱、具塞量筒、纺织品毛细效应测试仪、电子织物强力仪、回流装置等
3．试验内容及方法
3.1 工作液pH值对比及练漂残夜pH值对比
按《染化分析化验手册》中的测试办法测定，每个试样均测定三次，取平均值。
3.2 稳定双氧水性能对比及双氧水残存率测试
按照GB/T 1616-2014《工业过氧化氢》测定，采用氧化还原-高锰酸钾滴定检测双氧水分解率及残存率。
3.3 泡沫情况对比
按照GB/T 7462-1994《表面活性剂 发泡力的测定》测定。
3.4 润湿力测试
按照HGB 2575-1994《表面活性剂 润湿力的测定》测定。
3.5 应用于前处理工艺中的性能对比（白度、毛效、棉籽壳、失重率、顶破强力、COD指标）。
3.5.1 白度测试
按照GB/T 8424.2-2001《纺织品 色牢度试验 相对白度的一起评定方法》测定。试样折叠成4层，测试四次去平均值。
3.5.2 毛效测定
按照FZ/T 01071-1999《纺织品 毛细效应试验方法》测定。将试样剪成25cm×5cm布条，采用毛细效应测试仪，记录1min、5min、30min水沿织物上升的高度，若液面参差不齐，取最低点，测试左中右取平均值。
3.5.3 棉籽壳测试
目测观察处理后的布面含棉籽壳情况。具体方法是在所处理的布面上随机取7～8个直径的4cm的圆圈，在放大镜下观察棉籽壳的上残留数量，然后取平均值。
3.5.4 失重率测定
分别称取织物处理前的质量M1和处理后的质量M2。在称取质量之前，织物应在105℃下烘干至恒重，然后在干燥器中冷却再称。
失重率=（M1-M2）/M1×100%
3.5.5 顶破强力测定
按照GB/T 19976-2005《纺织品 顶破强力的测定》，在试样不同部位取5块直径6cm的圆形，采用织物强力机测其顶破强力，去平均值。
3.5.6 COD测定
按照GB 11914-89《水质化学需氧量测定》，均取第一格水洗液，每个实验测定三次，取平均值。
3.6 前处理工艺处方
3.6.1 传统前处理工艺处方
低泡精练剂DX-2000 1.0g/L
螯合分散剂TX-1 0.5g/L
双氧水稳定剂YJ-558A 1.0g/L
火碱 2g/L
双氧水（100%） 5g/L
3.6.2 高温低碱工艺处方
多功能前处理剂YM-899 0.5～1.5 g/L
火碱 0.3～1.0 g/L
双氧水（100%） 1.0～3.0 g/L
3.7 工艺流程
3.7.1 传统前处理工艺流程
进布→加水润湿→加入精练剂、螯合分散剂、双氧水稳定剂→升温到50～55℃运转10分钟→加入双氧水与片碱→循环运转5分钟→升温至95℃循环运转保温50分钟→降温水洗→酸中和→水洗除氧酶脱氧→染色。
3.7.2 高温低碱前处理工艺流程
进布→加水润湿→加入多功能前处理剂→升温到50～55℃运转10分钟→加入双氧水与片碱→循环运转5分钟→升温至95℃循环运转保温30分钟→降温水洗→除氧酶脱氧→染色。
4．结果与讨论
4.1 工艺处方优化
在棉针织物的练漂工艺中，各个工艺参数间存在着交互作用，采用正交实验对3.6.2的工艺处方进行优化，探讨多功能前处理剂YM-899、火碱以及双氧水的用量变化对工作液的pH、残液pH，以及织物的白度、毛效、强力等指标的影响。
4.2 设计正交实验（温度95℃，时间30分钟），优化工艺处方
表1 正交实验设计
表2 正交实验结果
根据表2正交实验结果直观分析：
①工作液pH及残液pH的影响
各因素对工作液pH及残液pH影响的重要性依次顺序是：火碱＞双氧水＞多功能前处理剂YM-899，且火碱用量的变化是影响工作液pH的高低及残液pH的高低的最重要的因素。火碱用量越大，织物白度越高，但练漂后残液pH值也越高，要想控制残液的pH为7左右，必要严格控制火碱的用量，火碱用量的最佳值为0.6g/L。
②对织物白度的影响
各因素对织物白度影响的重要性依次顺序是：火碱＞双氧水＞多功能前处理剂YM-899，双氧水的用量变化对织物白度、毛效是有一定的影响，但是影响不大，一方面可能是由于双氧水分解率有限；还可能是碱的浓度对双氧水的分解也有一定影响。而随着双氧水用量的增加，练漂后残液pH值有所降低，有表2数据分析要想将残液pH值控制在6～7，双氧水（100%）的最佳值为3g/L。
③对于织物毛效的影响
各因素对织物白度影响的重要性依次顺序是：多功能前处理剂YM-899＞火碱＞双氧水，随着多功能前处理剂YM-899用量的增加，毛效白度指标均有所增加，残液pH值也在降低，但用量过多，白度反而下降，根据表2数据分析，多功能前处理剂YM-899的最佳用量在1g/L。
4.3 传统练漂工艺与低碱免中和工艺性能对比
表3 前处理后基本性能指标
通过表3数据分析，低碱工艺处理后的织物白度、毛效、失重率等基本指标均达到了传统工艺水平，织物强力、双氧水分解率以及残液pH值、COD指标方面较传统工艺有所提高，尤其在残液pH值及污水COD方面明显下降，可以省去酸中和，节省了助剂用量，亦减少了水洗次数，省时节水，提高生产效率，从而减少污水排放，缓解了废水处理及排放压力。
通过表4数据可以看出，低碱免中和工艺不但节约了水洗能耗，而且也节省了电与气的消耗，总体能耗有了大幅下降。
表4 水电气能耗对比（按照500KG织物，浴比1∶8计算）
5．结论
通过上述各种实验数据得出，多功能前处理剂YM-899的最佳用量为1g/L，火碱的最佳用量为0.6g/L，双氧水（100%）的最佳用量为3g/L。此工艺用在针织全棉织物的前处理可以做到低碱免中和的前处理工艺，在达到常规工艺水平的同时可以做到节水节能，缓解污水处理压力；对于白度要求不高、低双氧水的前处理工艺，使用YM-899还可以做到不用除氧酶进行染色。
棉针织物低碱免中和的前处理工艺是完全复合当前染整行业低碳环保、节能减排的工艺，通过控制多功能前处理剂YM-899、火碱、双氧水的用量，可以真正意义上实现低碱免中和的实验工艺，不仅提高了产品的价值，而且大大降低了生产成本。
作者简介：
温明君，总工，从事纺织助剂的研发与应用工作多年，全面负责公司产品技术研发及应用技术服务工作，尤其精通前处理助剂的研发及应用。
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