兔毛蛋白助剂在棉织物双氧水漂白中的应用yd13021

赵后阳 王雪燕 吴静 (西安工程大学纺织与材料学院 江西西安710048)

收稿日期：2010-O8-21

作者简介:王雪燕(1963-),女,四川省资中县人,西安工程大学教授

  原载：染整技术2010/11；29-33

 

【摘要】本文主要通过比较白度和毛效发现,硅酸钠、焦磷酸钠和兔毛蛋白用量分别为8g/L,2-8g/L,2-4g/L时,棉织物的漂白效果最佳,其中兔毛蛋白作为双氧水稳定剂的稳定作用比焦磷酸钠及硅酸钠的稳定作用好;复配时比例为硅酸钠用量为2g/L,焦磷酸钠用量为4g/L,兔毛蛋白用量为2g/L时,三种稳定剂复配后织物白度及毛效比两种稳定剂复配效果好。

【关键词】棉织物;双氧水;助剂;兔毛蛋白;漂白

【中图分类号】TS102.35   文献标识码:B  文章编号:1005-935O(2010)11-O029-06

 

我国废弃蛋白质资源十分丰富,动物的毛发蛋白就是其中之一。据估计,我国每年家禽、家畜屠宰加工或羽绒制品副产的羽毛、羽毛杆及其下脚料都在百万吨以上,其中绝大多数被当作垃圾扔掉。因此,采用废弃的动物毛发为原料制备蛋白质,尤其是水溶性蛋白质前景非常广阔[1-4]。本文主要研究兔毛蛋白助剂在棉织物双氧水漂白中的应用效果。首先在棉织物双氧水漂白的漂液中只加入硅酸钠、焦磷酸钠或兔毛蛋白,探讨兔毛蛋白助剂是否对棉织物漂白有效果,然后在双氧水漂白的漂液中加入三者之间的两两复配助剂,三者复配助剂,比较它们之间的优劣,选择出对双氧水漂白效果最佳的复配助剂。

1  实验部分

1.1  实验药品、器材、及材料

本实验所需药品:

药品名称

规格

产地

30%双氧水

分析纯

西安三浦精细化工厂

氢氧化钠

分析纯

天津市巴斯夫化工有限公司

耐碱精练剂

工业品

浙江湖州美欣达印染有限公司

硅酸钠

分析纯

天津市纵横工贸有限公司

焦磷酸钠

分析纯

天津市华东试剂厂

兔毛蛋白助剂

 

自制

尿素

分析纯

天津市百世化工有限公司

氯化镁

分析纯

西安化工试剂厂

本实验所需仪器:

仪器名称

型号

厂家

数字白度仪

DBSD-1型

温州鹿东仪器厂

电热恒温水浴锅

HHS-1型

北京科伟永兴仪器有限公司

分光光度计

722S

上海精密仪器科学有限公司

鼓风干燥箱

MLS-1型

北京科伟永兴仪器有限公司

电子天平

FA1004

上海良平仪器仪表有限公司

本实验所需材料:棉坯布,30×30,68×68,幅宽9Ocm;废弃兔毛,由西安市家兔养殖场提供。

1.2  实验方法

1.2.l 工艺流程[5-6]

坯布准备→室温浸渍→煮布(浴比1:20)→热水洗(85℃)→流动水洗涤-风干→效果评定

1.2.2  短流程前处理工艺[7-9]

30% H202 (mL/L)             20

耐碱精练剂 (g/L)            1

Na0H (g/L)                 10

稳定剂(g/L)                 X

温度(℃)               90

时间(min)              60

浴比                  1:50

1.2.3  兔毛蛋白助剂工艺[10-11]

溶解兔毛1g→滤网过滤→调pH=7→定容100mL

兔毛 (g)

Na0H (g/L)

尿素 (g/L)

温度 (℃)

时间 (min)

浴比

1

10

4

95

60

1∶50

1.3  测试指标网

1.3.1  白度的测定

采用DSDB-1型数字白度仪进行测量,先预热30min后,再用81.5%的标准白板校准,测定处理后及未处理试样的白度,测定四次,取其算术平均值。

1.3.2  毛效的测定

将已按30×5cm的规格剪好处理与未处理的试样下端固定在玻璃棒上,用笔在玻璃棒上方画一条与经纱垂直的基线,将另一端固定在张力架上,下面放置于盛水的装置,调整布夹夹取织物的量,当下端的基线与水位重合时开始计时,待30min将布取出,测量水面上升的最低高度。

2  结果与讨论

2.1  单独稳定剂用量优选

2.1.1  硅酸钠对漂白棉织物的影响

本实验中只是改变硅酸钠的用量,其它参数同工艺处方1.2.2,结果见图2-1和2-2。

图2-1硅酸钠用量对织物白度影响

图2-2硅酸钠用量对织物毛效影响

从图2-1和图2-2可以看出,当其它条件固定时,若不加稳定剂,织物白度和毛效均较低,不能达到退煮漂要求的效果,当增加硅酸钠用量时,浓度在2-8g/L范围内白度也随之增加,这是因为硅酸钠的稳定作用阻止铜、铁等重金属离子对双氧水的催化分解,使双氧水在总的漂白时间内保持较高的氧化能力,进行有效地漂白,当硅酸钠用量超过8g/L时,白度有所下降,这是由于漂白时硅酸钠可能产生了硅垢,影响织物白度;在超过8g/L时毛效也有所下降,这也与硅垢的产生有关。所以由图知,单独使用硅酸钠做稳定剂时8g/L是最佳用量,为了全面优化复配比例,因此将硅酸钠浓度范围定为2g/L、 4g/L、 8g/L。

2.1.2  焦磷酸钠对漂白棉织物的影响

本实验中只是改变焦磷酸钠的用量,其它参数同工艺处方1.2.2,结果见图⒉3和⒉4。

图2-3 焦磷酸钠用量对织物白度影响

图2-4 焦磷酸钠用量对织物毛效影响

从图2-3和2-4可以看出,当焦磷酸钠浓度在2-8g/L时,增加焦磷酸钠用量,织物白度有较高的白度范围,毛效上升速率较大,这是因为焦磷酸钠作为双氧水稳定剂有两种作用,一是具有稳定作用,一是具有碱剂作用,在2-8g/L时,焦磷酸钠能与金属离子螯合形成稳定的水溶性螯合物,降低金属离子对双氧水的催化分解,但当焦磷酸钠用量超过8g/L,织物白度下降,毛效上升速率缓慢,这是因为焦磷酸钠浓度增大到一定值后,碱剂作用更明显,加速了双氧水的分解。

因此优选焦磷酸钠用量为2-8g/L。

2.1.3  兔毛蛋白助剂对漂白棉织物的影响

本实验中只是改变兔毛蛋白的用量,其它参数同工艺处方1.2.2。

图2-5 兔毛蛋白用量对织物白度影响

图2-6 兔毛蛋白用量对织物毛效影响

从图2-5和2-6可以看出,兔毛蛋白助剂浓度在2-4g/L范围内,白度和毛效均较好,兔毛蛋白在稳定作用中也有双重作用。图2-5中,兔毛蛋白浓度在1-3g/L时,织物白度随着用量增加而增加,超过3g/L后织物白度随着用量增加而降低,这是由于浓度在1-3g/L时兔毛蛋白助剂螯合金属离子能力逐渐加强,当超过3g/L时,兔毛蛋白助剂浓度太大,有可能吸附双氧水,抑制其有效分解,降低漂白效果。图26中,兔毛蛋白助剂浓度在1-4g/L时,毛效上升速率较快,由于兔毛蛋白助剂浓度在2g/L、4g/L时白度相同,而毛效在4g/L时比1g/L更好,因此综合考虑,优选兔毛蛋白用量范围为2-4g/L。

由图2-1至图2-6比较,可以看出兔毛蛋白的稳定作用比硅酸钠及焦磷酸钠的稳定作用更好,这是由于兔毛蛋白分子中含有氨基和羧基极性基团,螯合金属离子的能力比焦磷酸钠更强,而硅酸钠虽然有较强的吸附重金属的能力,但容易形成硅垢,且耐碱性差。所以得出双氧水漂白中兔毛蛋白助剂的稳定作用最好。

2.2  复配稳定剂用量优选

2.2.1  硅酸钠与焦磷酸钠复配用量对漂白棉织物的影响

本实验中只是改变硅酸钠与焦磷酸钠的用量,其它参数同工艺处方1.2,2,结果见图⒉7和⒉8。

图2-7硅酸钠与焦磷酸钠复配用量对织物白度影响

图2-8硅酸钠与焦磷酸钠复配用量对织物毛效影响

注:上图中为硅酸钠与焦磷酸钠复配各自用量,每组数据中前者为硅酸钠用量,后者为焦磷酸钠用量,单位g/L

从图27可以看出,当焦磷酸钠用量不变,改变硅酸钠用量时,白度变化不大,这是由于焦磷酸钠稳定作用相比硅酸钠稳定作用好,增加硅酸钠用量效果不明显,而当硅酸钠用量不变改变焦磷酸钠用量时,白度变化如曲线,在焦磷酸钠用量为6g/L时最大,这是由于漂液中存在一定量的硅酸钠,随着焦磷酸钠用量增加,螯合金属离子能力增强,但超过6g/L时,焦磷酸钠与硅酸钠的碱性增强,加速催化双氧水分解。从图28可以看出,毛效上升速率较快的有硅酸钠与焦磷酸钠用量为4-4g/L或4-6g/L。因此优选硅酸钠与焦磷酸钠复配用量为硅酸钠4g/L,焦磷酸钠6g/L。

2.2.2  硅酸钠与兔毛蛋白复配用量对漂白棉织物的影响

本实验中只是改变硅酸钠与兔毛蛋白的用量,其它参数同工艺处方1.2.2,结果见图2-9和2-10。

图2-9硅酸钠与兔毛蛋白复配用量对织物白度影响

图2-10硅酸钠与兔毛蛋白复配用量对织物毛效影响

注:上图中为硅酸钠与兔毛蛋白复配各自用量,每组数据中前者为硅酸钠用量后者为兔毛蛋白用量,单位g/L。

从图2-9可以看出兔毛蛋白助剂在复配中用量变化对织物白度影响不大,白度最好的是兔毛蛋白用量为2g/L,硅酸钠用量8g/L,次之为兔毛蛋白用量为2g/L,硅酸钠用量4g/L。而从图2-10可以看出,毛效相比最好的是硅酸钠与兔毛蛋白用量为2~2g/L,次之是4~2g/L。因此综合考虑将硅酸钠与兔毛蛋白复配用量优选为硅酸钠用量4g/L,兔毛蛋白用量为2g/L。

2.2.3  焦磷酸钠与兔毛蛋白复配用量对漂白棉织物的影响

本实验中只是改变焦磷酸钠与兔毛蛋白的用量,其它参数同工艺处方1.2,2,结果见图2-11和2-12。

图2-11焦磷酸钠与兔毛蛋白复配用量对织物白度影响

图2-12焦磷酸钠与兔毛蛋白复配用量对织物毛效影响

注:上图中为焦磷酸钠与兔毛蛋白复配各自用量,每组数据中前者为焦磷酸钠用量后者为兔毛蛋白用量,单位g/L。

从图2-11可以看出,当焦磷酸钠用量不变兔毛蛋白用量改变时,织物白度变化不大,当兔毛蛋白用量不变时,从曲线图可以看出,织物白度最大时,焦磷酸钠用量为6g/L,兔毛蛋白用量为2g/L。从图2-12可以看出,毛效相比最好的是焦磷酸钠与兔毛蛋白用量为6-2g/L。因此焦磷酸钠与兔毛蛋白复配用量优选为焦磷酸钠用量为6g/L,兔毛蛋白用量为2g/L。

2.2.4硅酸钠、焦磷酸钠与兔毛蛋白复配用量对漂白棉织物的影响

本实验中只是改变硅酸钠、焦磷酸钠与兔毛蛋白的用量,其它参数同工艺处方1.2.2,结果见表2-1。

表2-1硅酸钠、焦磺酸钠与免毛蛋自复配用量对织物白度及毛效影响

用量(g/L)

白度(%)

毛效(cm)

用量(g/L)

白度(%)

毛效(cm)

用量(g/L)

白度(%)

毛效(cm)

2/2/2

82.9

12.8

2/2/3

82.4

13.1

2/2/4

82.6

13.2

2/4/2

83.3

13.3

2/4/3

82.5

12.8

2/4/4

83.1

12.5

2/6/2

82.6

12.3

2/6/3

82.5

12.6

2/6/4

82.3

12.8

2/8/2

82.7

12.9

2/8/3

82.3

12.8

―

―

―

4/2/2

82.8

12.8

4/2/3

83.4

12.3

4/2/4

82.8

12.1

4/4/2

82.7

12.9

4/4/3

83.1

12.7

4/4/4

82.5

12.9

4/6/2

82.1

12.9

4/6/3

82.3

13.4

―

―

―

4/8/2

83.0

13.2

4/8/3

82.2

13.5

―

―

―

8/2/2

82.3

12.4

8/2/3

81.7

12.6

―

―

―

8/4/2

82.0

12.6

8/4/3

81.2

12.8

―

―

―

8/6/2

81.8

12.7

―

―

―

―

―

―

8/8/2

81.4

12.8

―

―

―

―

―

―

注:上表中为硅酸钠、焦磷酸钠与兔毛蛋白助剂复配各自用量对织物白度及毛效影响,每组用量数据中前者为硅酸钠用量中间为焦磷酸钠用量后者为兔毛蛋白用量,单位g/L

    从表2-1可以看出,当硅酸钠用量为8g/L,兔毛蛋白用量不变时,随着焦磷酸钠用量增加织物白度降低而毛效随之增加,从表中也可以看出,当硅酸钠与焦磷酸钠用量都不变时,兔毛蛋白用量增加,织物白度和毛效大致呈相反趋势变化。因此综合考虑硅酸钠、焦磷酸钠与兔毛蛋白复配用量优选为硅酸钠用量为2g/L,焦磷酸钠用量为4g/L,兔毛蛋白助剂用量为2g/L。

由图2-7至表2-12比较,可以看出硅酸钠、焦磷酸钠及兔毛蛋白这三种稳定剂复配比两种稳定剂复配稳定作用更好,这是因为硅酸钠易形成硅垢,且不耐强碱,焦磷酸钠与兔毛蛋白都是较好的螯合型稳定剂,可耐强碱,但焦磷酸钠只是将游离的铁、铜离子等加以螯合,防止它们对双氧水的催化分解,而对吸附处理液中其它物质并无作用,对白度提高有限,因此不太适合单独用于碱-氧短流程前处理中,兔毛蛋白有螯合、分散作用,稳定作用比焦磷酸钠强,所以得出三种稳定剂复配稳定作用最好。

2.2.5  氯化镁用量对漂白棉织物的影响

本实验中只是改变氯化镁的用量,稳定剂用量为上实验中优选用量,其它参数同工艺处方2.2.2,结果见图2-13和2-14。

图2-13氯化镁用量对织物白度影响

图2-14氯化镁用量对织物毛效影响

从图2-13和2-14可以看出,氯化镁用量在1-5g/L范围内,随着氯化镁用量增加,织物白度和毛效均降低,但超过6g/L时,随着氯化镁用量增加,织物白度和毛效均增大,至8g/L时达到最高点,继而均降低。氯化镁的作用有提高双氧水的耐碱稳定性,若溶液中存在少量重金属离子,氯化镁能与具有羟基的纤维素形成稳定络合物,从而减少了纤维素甙键的断裂,直接保护了纤维素。所以氯化镁用量优选为8g/L。

3   结论

(1)本实验是探讨双氧水漂白稳定剂,其中在对各种稳定剂单独用量优选时得出硅酸钠最佳用量为8g/L,焦磷酸钠最佳用量范围为2-8g/L,兔毛蛋白最佳用量范围为2-4g/L,由于工艺条件及处方相同,由织物白度、毛效效果测定得出兔毛蛋白作为双氧水稳定剂的稳定作用比焦磷酸钠及硅酸钠的稳定作用好。

(2)通过对稳定剂复配用量优选试验,可以看出三种稳定剂复配后织物白度及毛效比两种稳定剂复配效果好,最终确定硅酸钠、焦磷酸钠与兔毛蛋白复配用量优选为硅酸钠用量为2g/L,焦磷酸钠用量为4g/L,兔毛蛋白用量为2g/L。

(3)当漂液中加入复配稳定剂与适量氯化镁后,织物的白度及毛效相对不加氯化镁在一定程度上有了提高,因此,在双氧水漂白过程中加入适量镁盐可以提高织物白度及毛效。

本研究研制的氧漂稳定剂利用了废弃蛋白原料,不仅可以使废物循环再利用,降低生产成本,减少污染,而且可以提高前处理后织物的性能,因此,将蛋白原料应用在印染行业有一个很大的发展前景。

4  参考文献

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