ZLFM-精練劑性能及其在棉織物前處理中的應用

朱俊輝，董愛學，王維明，唐耿鐵，趙春磊

（1.紹興文理學院 紡織服裝學院，浙江 紹興 312000；2.紹興興明染整有限公司，浙江 紹興 312072）

脂蠟、果膠、棉籽殼、色素等天然雜質對棉纖維的染色性能及后整理質量具有重要影響作用。所以，棉及棉型織物在染色與后整理之前需要經過前處理，為后續加工提供合格的半制品[1-2]。前處理通常包括退漿、煮練和漂白，主要利用堿和過氧化氫的協同作用來達到去雜和漂白的目的，其過程包括潤濕、滲透、膨化、乳化、分散等步驟[3-4]。為了提高前處理效率和產品質量，加工中通常需要加入精練劑，由于染廠應用最多的前處理工藝是堿氧一浴一步法，所以精練劑不僅應有良好的潤濕、滲透、乳化等功能，同時還需要有優異的耐堿性[5-6]。

ZLFM-精練劑是由仲醇和陰離子表面活性劑復配而成的一種高效多功能精練劑，本文以JFC 精練劑和競品高效精練劑為對比樣品，分析了該精練劑的表面張力、乳化性能、潤濕性能和耐堿性，并將其應用于棉織物退煮漂一浴一步法加工，優化了工藝條件。

1 試驗

1.1 材料、試劑和儀器

材料：純棉機織物，克重為150 g/m2，斷裂強力為225N。

試劑：ZLFM-精練劑（商品，浙江礫紡新材料科技有限公司），氫氧化鈉（分析純，國藥集團化學試劑有限公司），30 %過氧化氫（分析純，永華化學科技有限公司），濃硫酸（分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），JFC 精練劑（商品，廣州市玥舜化工有限公司），高效精練劑（商品，浙江灝宇科技有限公司）。

儀器：UF260Plus 型強制對流通用烘箱（德國MEMMERT 公司），L-12 型振蕩染色機（廈門瑞比精密機械公司），H-10K-L 型萬能材料試驗機（美國Tinius Olsen 公司），WSB-3A 型智能式數字白度計（溫州大榮紡織儀器有限公司），YG（B）871 型毛細管效應測定儀（溫州大榮紡織儀器有限公司），DCAT21 型全自動表面張力儀（德國Dataphysics 儀器股份有限公司）。

1.2 棉織物前處理

采用浸漬法對棉織物進行前處理，處理液由氫氧化鈉3～5g/L、過氧化氫3～7g/L 和精練劑0.5～3.0g/L 組成，處理溫度70～95℃，處理時間40～120min，浴比1∶25。處理結束后，熱水洗，酸中和，冷水洗，烘干。

1.3 性能測試

1.3.1 毛效

織物毛效根據FZ/T 01071—2008 《紡織品毛細效應試驗方法》 規定的方法進行測試，每個樣品測試3次，取平均值。

1.3.2 白度

將織物對折至不透光后，使用WSB-3A 型智能式數字白度計對織物白度進行測試，在織物正反面各取3 處不同位置進行測試，取平均值。

1.3.3 斷裂強力保留率

織物斷裂強力根據GB/T 3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能第一部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》規定的方法進行測試，每個試樣測試3 次，取平均值。斷裂強力保留率根據公式（1）進行計算。

1.3.4 表面張力

精練劑的表面張力根據GB/T 22237—2008《表面活性劑表面張力的測定》規定的方法進行測試，每個樣品測3 次取平均值。

1.3.5 耐堿性能

精練劑的耐堿性根據GB/T 5556—2003 《表面活性劑耐堿性測試法》規定的方法進行測試，通過目測進行評級。

1.3.6 乳化性能

以液蠟為研究對象，根據GB/T 11543—2008《表面活性劑中、高粘度乳液的特性測試及其乳化能力的評價方法》規定的方法對精練劑的乳化性能進行了測試。

1.3.7 潤濕性能

精練劑的潤濕性能根據GB/T 11983—2008《表面活性劑潤濕力的測定 沉沒法》 規定的方法進行測試，所用織物為棉帆布片。

2 結果與討論

2.1 ZLFM-精練劑的性能指標

2.1.1 表面張力

一般而言，在不改變固體表面能的前提下，表面張力越低的溶液越容易在固體表面進行潤濕和鋪展[7]。精練劑的主要作用就是降低前處理液的表面張力，促進其在紡織品表面潤濕并快速滲透進入纖維內部，進而達到提高處理效果的目的。在濃度相同的條件下，ZLFM-精練劑和競品精練劑的表面張力如圖1 所示。

圖1 表面張力

由圖1 可見，與競品高效精練劑相比，ZLFM-精練劑具有更小的表面張力，即ZLFM-精練劑更有利于前處理液在紡織品表面進行潤濕和鋪展。

2.1.2 耐堿性能

耐堿性是堿氧一浴一步前處理工藝用精練劑的一項重要指標。在氫氧化鈉濃度為50g/L 的條件下，于95℃測試了ZLFM-精練劑和競品精練劑的耐堿性，結果如表1 所示。

表1 耐堿性

由表1 數據可以看出，ZLFM-精練劑和JFC 精練劑在120min 時的評級仍為1 級，而競品高效精練在90min 時的評級為1～2 級。試驗過程發現，120min 時，加有ZLFM-精練劑和JFC 精練劑的堿液中未出現明顯的絮狀物，而競品高效精練在90min 時開始出現絮狀物，在120min 時產生了渾濁現象。通常，棉織物堿氧一浴一步浸漬法前處理所用堿的濃度為5～10g/L。為此，ZLFM-精練的耐堿性能夠滿足棉織物堿煮練的需要。

2.1.3 乳化性能

精練劑不僅要能有效降低處理液表面張力，同時還應對溶解到處理液中的天染雜質及其分解產物具有良好的乳化和分散作用，以避免對紡織品的二次沾污[3]。為此，乳化性能是精練劑的又一項重要指標。試驗分析了ZLFM-精練劑、JFC 精練劑和市售高效精練劑對液蠟的乳化性能，結果如圖2 所示。圖中數據表明，ZLFM-精練劑對液蠟的乳化時間為80s，明顯小于JFC 精練劑與高效精練劑的乳化時間，即ZLFM-精練劑具有較好的乳化性能。

圖2 乳化性能

2.1.4 潤濕性能

圖3 為ZLFM-精練劑與競品精練劑對棉帆布的潤濕性能。由圖中數據可以看出，ZLFM-精練劑對棉帆布的潤濕時間僅有20.3 s，明顯小于JFC 精練劑與高效精練劑的潤濕時間。這是因為ZLFM-精練劑具有較低的表面張力（見圖1），能更好地降低處理液的表面張力，進而減少處理液在棉帆布表面潤濕與鋪展的時間。由此可見，ZLFM-精練劑具有較好的潤濕性能。

圖3 潤濕性能

2.2 棉織物前處理中的應用性能

采用堿氧一浴一步法對棉織物進行前處理，分析了ZLFM-精練劑與工藝參數間的關系，優化了工藝條件，并在最佳前處理工藝下，對比了ZLFM-精練劑與競品精練劑的前處理效果。

2.2.1 精練劑濃度對前處理過程的影響

表2 為精練劑濃度對前處理效果的影響。從表中數據可以看出，織物白度和毛效值均隨著精練劑用量的增加而逐漸增大，兩者分別在精練劑濃度為0.5 g/L和1.0 g/L 時達到最大值，之后，織物的白度和毛效值不再隨著精練劑用量的繼續增加而發生明顯變化。這可能是因為當精練劑分子足以在織物表面形成緊密的定向排列時，處理液在織物表面的潤濕鋪展并向纖維內部滲透才能達到最佳狀態，但是過量的精練劑不再對處理液的潤濕鋪展與滲透起促進作用。由此可見，ZLFM-精練劑的最佳濃度為1.0 g/L。

表2 精練劑濃度對前處理效果的影響

2.2.2 氫氧化鈉濃度對處理效果的影響

表3 列出了氫氧化鈉濃度對前處理效果的影響。結果表明，織物毛效值隨著氫氧化鈉濃度的增加而逐漸增大，當氫氧化鈉濃度超過5.0 g/L 繼續增大時，毛效值幾乎不再發生明顯變化，但是織物白度并未隨著氫氧化鈉濃度的變化而發生明顯變化。這是因為漿料、脂蠟、果膠等雜質可在熱堿和過氧化氫協同作用下通過水解等反應而被去除，雜質的去除可提高織物的毛效值。眾所周知，色素的去除效果主要取決于過氧化氫的使用量，而平行試驗中并未改變過氧化氫的濃度，所以織物的白度并未發生明顯變化。為此，氫氧化鈉的最佳濃度為5.0 g/L。

表3 氫氧化鈉濃度對處理效果的影響

2.2.3 過氧化氫濃度對處理效果的影響

表4 為過氧化氫濃度對前處理效果的影響。表中數據顯示，過氧化氫濃度在3.0～5.0g/L 范圍內變化時，織物白度隨著過氧化氫濃度的增大而迅速增大，此后，織物白度不再隨著過氧化氫濃度增大而發生顯著提升。表4 同時表明，織物毛效值在過氧化氫濃度為5.0g/L 時達到最大值，繼續增加過氧化氫濃度，毛效值反而有所下降。這是因為過氧化氫是去除色素的主要助劑，色素去除效果隨著過氧化氫濃度的增大而增強，所以白度隨著過氧化氫濃度的增大而增大。但是，當過氧化氫濃度較大時，過氧化氫會生成氧氣（O2）等無效漂白成分，不僅無益于白度的改善，而且會影響雜質的去除。所以，過氧化氫的最佳濃度為5.0g/L。

表4 過氧化氫濃度對處理效果的影響

2.2.4 溫度對處理效果的影響

表5 為溫度對處理效果的影響。由表中數據可以看出，織物白度和毛效值均隨著處理溫度的升高而逐漸增大，且都在95℃時達到最大值。這是因為升高溫度有利于纖維溶脹，進而促進處理液向纖維內部滲透，提高雜質去除效果。由此可見，前處理溫度控制在95℃為宜。

表5 溫度對處理效果的影響

2.2.5 時間對處理效果的影響

時間對處理效果的影響如表6 所示。表中數據表明，毛效值在80 min 時已達到9.60，之后，毛效值不再隨著保溫處理時間的延長而發生明顯增大。此外，織物白度隨著反應時間的延長而逐漸增大，在80 min 時已超過80。綜合考慮能耗與生產效率，選用80 min 為最佳保溫時間。

表6 時間對處理效果的影響

2.2.6 ZLFM-精練劑與競品精練劑的處理效果對比

表7 為ZLFM-精練劑與競品精練劑的處理效果對比數據，處理液組成為氫氧化鈉5.0 g/L、過氧化氫5.0 g/L、精練劑1.0 g/L，處理溫度95℃，處理時間80 min，浴比1∶25。

表7 ZLFM-精練劑與競品精練劑的處理效果

由表7 可以看出，ZLFM-精練劑處理棉織物的白度、毛效值和斷裂強力保留率均明顯優于競品高效精練劑處理的織物。這是因為，與JFC 精練劑和高效精練劑相比，ZLFM-精練劑具有更好的潤濕性、耐堿性和乳化能力，進而能夠更好地提高去雜效果。

3 結論

（1）與JFC 精練劑和競品高效精練劑相比，ZLFM-精練劑具有較小的表面張力和較好的潤濕性能、液蠟乳化性能和耐堿性。

（2）ZLFM-精練劑用于棉織物前處理時，最佳工藝條件為：氫氧化鈉5.0g/L、過氧化氫5.0g/L、精練劑1.0 g/L，處理溫度95℃，處理時間80min。

（3）在ZLFM-精練劑最佳應用工藝下，ZLFM-精練劑處理棉織物的白度、毛效和斷裂強力保留率均大于JFC 精練劑或競品高效精練劑處理的織物。