棉纤维活性染料染色易氧化性及应对措施
彭志忠
广州市莱菲雅新材料科技有限公司
2018/3/15
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棉纤维活性染料染色易氧化性及应对措施

彭志忠

(广州市莱菲雅新材料科技有限公司  广东广州  510660)

       摘  要:棉纺织品经过双氧水漂白后,残留的过氧化氢会危害活性染料染色,易造成色差、色花等染疵,因此染色前必须将织物及水浴中的H202清除;生物酶脱氧法最快捷有效,而且节能、减排、增效优势突出。

      关键词:易氧化性;活性染料;棉织物;危害与应对;除氧酶

前  言

       纯棉针织坯布或纱线,通常带有较多的棉纤维伴生物(如蜡状物质、果胶物质、灰分等),这些伴生物极大地影响棉纤维的润湿性与染色性,所以染色前必须通过精练漂白处理将其去除。针织物由于经纱不上浆,加之组织规格松软,坯布的炼漂通常在染色机中进行,而后经水洗、中和再以活性染料染色。纯棉机织物染艳亮及其中浅色泽时,也常会因炼漂半制品的白度不足,在染色前再做复氧漂工艺处理,经水洗后再以活性染料染色。

       利用双氧水其氧化性将纺织品中的杂质、色素等物质氧化褪色后,使纺织品具有一定的白度和吸湿性能,保证后续的染色等染整加工顺利进行。双氧水(又称过氧化氢)是纺织品前处理中必不可少的一种化学助剂,其氧化性能以及成本优势使得其用量一直占据纺织用氧化剂的前列;双氧水主要用于漂白工艺。精练漂白处理后的棉制品染色前,倘若在布面和水浴中残留有双氧水,将破坏活性染料基团,使染料与棉纤维之间不能形成有效的共价健而造成色浅、色花等染疵。

       在实际生产中,棉织物染色前氧漂经水洗再进行活性染料染色的工艺模式,经常存在着得色稳定性差(深浅、色光),重现性不良,小样放大样失准,缸与缸之间色差明显以及色泽不匀(色花)等问题;活性染料的染色物在服用洗涤过程中,还存在着缓慢落色(褪色)的问题。

1.双氧水及残留对活性染色的影响

       活性染料耐H202稳定性很差,各种类型的活性染料,在浸染染色中耐H202的稳定性都比较差;棉织物活性染料染浴中一旦有H202带入,染料的活性基团就会遭到破坏,无论是低温型或高温型活性染料,还是中温型或热固型活性染料,在含有H202的染浴中染色,其得色深度及颜色的鲜艳度都会明显下降,但下降幅度不同。

       而且,H202含量越高,下降幅度越大;严重者造成色差、色花及色斑等染疵,因而染色前必须将织物上残留的双氧水及水浴中的H202清除。否则,残余的双氧水会将染料氧化褪色,导致纺织品产生得色低、色花等染色疵病。

       1.1 究其原因有两个

       (1)部分染料的发色团或活性基,遭到H202破坏,使染料消色或失去上染能力。

       (2)部分染料-纤维素的结合键发生了断裂,使已上染的染料脱落(一般说活性基的化学活性越强,染料-纤维键越容易断裂)。

       因此,只有染液中双氧水带入(即使浓度很低),也会发生明显的色浅,这可从以下实验中得到证实,见下表1。

表1  双氧水对常规活性染料染色结果的影响

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       在含H202的染浴中,各种类型的活性染料与纤维素纤维上已形成的结合键,也会产生一定程度的“断键”现象;这说明H202对活性染料染色结果(减色,变色)的影响,主要是因染料的发色基团或活性基遭到破坏所致。

       (1)活性染料耐H202稳定性差,是染色前进行氧漂经水洗再活性染料染色,容易产生色泽不稳定问题的症结所在。这是由于织物在喷射溢流染色机或气流染色机中绳状氧漂后,织物中包含的H202通常难以彻底洗净,一旦带入后道染浴中,必然造成色泽(深浅,色光)的波动。

       (2)活性染料与纤维素纤维的结合键所存在的氧化性“断键”现象,是活性染料的染色物在服用洗涤过程中会产生逐渐落色的根源。这是因为,常用家用洗涤剂中一般会含有过硼酸钠、过碳酸钠等氧化物,它们会不同程度地催化活性染料与纤维素纤维结合键断裂的缘故。

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染浴中无残余过氧化氢     浴中5mg/L H202含量     浴中30mg/L H202含量

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染浴中的双氧水残余量一般采用Merckquant试纸来检测

       1.2 除氧净洗工艺介绍

       目前消除H202对活性染料染色结果的负面影响的除氧净洗工艺有:水洗除氧、还原剂处理和酶处理三种方式;酶处理除氧是适应节能减排要求以及保证纺织品加工质量的最佳选择。

       1.2.2 洗涤脱氧法

       A、By-rinsing水洗

       水洗除氧即使用大量的清水将布面残余的双氧水冲洗,稀释后去除。

       工艺流程:Bleaching(漂白)→Rinsing(水洗)→Rinsing(水洗)→Rinsing(水洗)→Rinsing(水洗)→Dyeing(染色)。

       染色前炼漂或氧漂后,采用热水洗→热水洗→溢流冷水洗,确认H202已充分洗尽后,方可以活性染料染色。该法耗能大,排污多,成本高且难以除尽,显然不符合当今“节能、减排、增效”的染整理念。

       B、With reducing agent还原剂净洗

       还原剂除氧一般使用海波(sodium hyposulf- ite,硫代硫酸钠)、保险粉(连二亚硫酸钠)等作为还原剂,与双氧水反应,后续水洗去除残余的还原剂。

       工艺流程:Bleaching(漂白)→Rinsing(水洗)→Reducing agent(还原剂)→Rinsing(水洗)→Dyeing(染色)。

       水洗除氧可能会有除氧不净的风险;还原剂除氧也可能存在还原剂物质清洗不彻底的问题,影响染色性能;而且相对酶处理,水洗除氧和还原剂除氧工序长、耗水量大。

       C、With Catalase除氧酶除氧

       酶处理指的是采用过氧化氢酶催化过氧化氢分解来实现除氧的目的,酶处理由快速、彻底的优点。

       工艺流程:Bleaching(漂白)→Rinsing(水洗)→Catalase(过氧化氢酶)→Dyeing(染色)。

       不同的除氧方式对应活性染色效果:

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A、除氧酶除氧  B、还原剂除氧  C、水洗除氧

       水洗除氧即用冷水反复洗,这样不仅要耗费过多的水、电、汽,工艺时间过长,且存有除氧不净的风险;还原剂除氧也可能存在还原剂清洗不彻底的问题。而且相对酶处理,水洗除氧和还原剂除氧工序长、耗水量大。因此,生物酶脱氧法最快捷有效,而且节能、减排、增效优势突出。具有专一性的生物催化剂环保型过氧化氢酶的出现,提供了氧漂生物净化工艺。

       酶处理除氧是适应节能减排要求以及保证纺织品加工质量的最佳选择;由于只需要做一道冷水洗,中和脱氧染色可同浴进行;生物酶脱氧法最快捷有效,而且节能、减排、增效优势突出;这一全新的绿色工艺具有突出的“节能、减排、增效”优势。

2.生物除氧酶除氧法

       主要应用于氧漂后的生物净化,在染色前去除氧漂后残留于纺织品及其工艺环境中的过氧化氢;具有专一性的生物催化剂环保型过氧化氢酶的出现,提供了氧漂生物净化工艺;这一全新的绿色高效工艺可大大缩短工艺时间,节约用水、降低能耗,高效彻底分解双氧水,使染色完全环保。

       2.1 工作原理

       Eenzyme® 88T除氧酶是一种高效的专门催化分解过氧化氢的酶制剂,可将过氧化氢分解为成氧气和水。

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88T除氧酶

       2.2 Eenzyme® 88T除氧酶

       目前市面上的除氧酶一部分是从动物的肝脏中提取,成本低,催化效率较差,稳定性差。Eenzyme® 88T除氧酶是采用非病原性的微生物、经深层发酵而成,具有高效、稳定的优点,应用于氧漂后的生物净化,可确保始终如一地清除双氧水,实现高度一致的批次间染色重现,是一种适用于去除残留过氧化氢的、有效耐用的产品,耗水量和能耗量远远少于使用还原剂或水洗的传统方法:

       ◆ 在各种温度、PH值和过氧化氢含量条件下都可确保可靠地清除过氧化氢;

       ◆ 可始终如一地清除漂白剂(双氧水),实现高度一致的批次间染色重现性,并能有效去除含量高至1000ppm的过氧化氢;

       ◆ 相比使用还原剂和用水洗的方法,使用Eenzyme® 88T除氧酶的能耗量和耗水量显著减少——每制造一吨织物,用酶制剂清除漂白剂可节省约2万吨水。

       Eenzyme® 88T除氧酶是由非病原性的微生物经深度发酵制成的,它具有专一性,只和H202起作用,能快速将H202分解成水和氧气:2H202→过氧化氢酶→H20 +02,面对织物,染料、助剂(表面活性剂)相容性好,不起任何作用。

       2.2.1 Eenzyme® 88T产品性能

       ◆能将双氧水分解成水和氧气:2H2O2 →O2↑+2H2O。

       ◆在氧漂后,染色前去除残留的双氧水,对纺织品和染料无影响。

       ◆节约用水,过氧化氢酶生物净化工艺只需要一道冷洗,甚至可以不用水洗,并可与染色工艺同浴。

       ◆缩短时间,氧漂生物净化工艺可在10~20分钟完成。

       ◆节能降耗,工艺执行过程中无需加热,工艺流程短,因此降低能源消耗。

       ◆绿色工艺,双氧水被分解成天然组分水和氧气,而不是生成硫酸盐或氮盐等有害物质。

       2.2.2 Eenzyme® 88T除氧酶与同类产品的性能比较

       Eenzyme® 88T除氧酶以稳定的性能和高效的除氧效果获得了客户的认可,相对于市面上同类型的产品,除氧效率更高,在高碱高温以及高双氧水浓度条件下,都能快速的将双氧水分解去除。

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■Eenzyme® 88T除氧酶  ■竞争者除氧酶

 

       Eenzyme® 88T除氧酶具有更宽的适用条件:工艺条件变化时也不影响除氧效果。

       2.2.3 Eenzyme® 88T应用特点

       环保型过氧化氢酶以其优异的品质提供这一全新的绿色工艺;传统的过氧化氢酶都是基于含有硫或氮的无机或有机还原剂,它们主要被应用在漂白完成后的漂白浴中或第一道热水洗的工序中。当在完成的漂白浴中使用时,要增加大量的经费用于处理产生的硫酸盐和氮盐等有害物质。如果应用在第一道清洗浴中,随后必须进一步清洗,以避免在接下来的活性染料或直接染料浴中有残留物。

       由于环保型过氧化氢酶在使用时不需要调高酸碱度,也不用升温就可以起作用,它可以用于温水清洗浴中,也可以在染料加入染浴前应用。氧漂生物净水不仅可以提高生产效率和降低能耗,还使染色质量稳定,并减少织物因长时间在缸内运转而起毛等疵病。

       2.3 使用方法

       染色前炼漂或氧漂后,采用冷水洗→中和、脱氧、染色一浴法工艺。

       过氧化氢酶适用于各种间歇式的加工设备,如纱线染色机,喷射溢流染色等。

       生物酶脱氧法的操作过程(以喷射溢流机为例):

       ① 由于各厂漂白工艺和处理织物的不同,建议工艺:常温运行下(应关闭蒸汽),用量0.05~0.1ml/L,处理时间15~20分钟。

       ②如处理特厚织物和筒子纱需要适当增加用量,并延长作用时间。

       Eenzyme® 88T除氧酶的具体操作流程:

       ① 织物经炼漂或漂白后,放掉用过的漂练液。

       ② 先用冷水清洗一次约10min,排掉洗水或直接加入冷水至适合染色的浴比。

       ③ 加入清水,边运转边加入适量醋酸,调PH值至5.0~7.0,同时升温至35~45℃(根据需要)。

       ④ 加入生物过氧化氢酶0.05~0.15g/L,运转脱氧10~20min,不排液;可以检验双氧水是否完全分解(可用MERCK双氧水试纸来检测)。

       ⑤ 加入染色用助剂、染料,调温至染料所需要的温度,并保温进行染色。

3.结束语

       (1)活性染料对H202非常敏感(特别是艳蓝、翠蓝等),染浴中一旦有H202存在(即使浓度很低)活性染料的活性基因就会不同程度地遭到破坏,从而产生明显的色差、色花的染疵。因此,染色前彻底清除织物及其水浴中残留的H202异常重要。

       (2)采用过氧化氢酶脱氧,不仅脱氧快捷有效,而且还具有显著地“节能、减排、增效”综合效果。过氧化氢酶可快捷有效地去除残留的H202,即使浓度过量也不会给织物或染色造成负面影响,而且H202分解后只生成水和氧气,不产生有害物质,因而它是一个全新的绿色工艺。

       (3)Eenzyme® 88T除氧酶是一种高效、耐用的过氧化氢酶,在各种温度、PH值和高过氧化氢含量条件下都可确保可靠地清除氧漂后残留于纺织品及其工艺环境中的过氧化氢。这一全新的绿色工艺可以缩短工艺时间,节约用水、降低能耗,高效彻底分解双氧水,使染色完全环保。

 

作者简介:

       彭志忠,江西新余人,印染高级工程师,从事染整工艺技术近三十年,致力于纺织染整、印花新技术研发及技术应用推广服务等工作。

       手  机:13922372675(微信同号)

       E-mail:pengzhong7798@126.com


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