棉纖維上含有0．4％～1．2％的果膠質(zhì)、0．4％～1．2％的蠟質(zhì)、1．0％～1．9％的蛋白質(zhì)、0．7％～1．6％的灰分及少量的色素等天然雜質(zhì)，稱(chēng)之為棉纖維的天然共生物。這些雜質(zhì)主要存在于棉纖維的角質(zhì)層和初生胞壁中。它們的存在使棉具有疏水性，阻礙了染料的滲透和擴(kuò)散。加之紡紗時(shí)進(jìn)行上漿，人為地施加了漿料、抗靜電劑和潤(rùn)滑劑。在染整時(shí)必須將雜質(zhì)、漿料、油劑通過(guò)退漿、煮練、漂白三道工序予以去除，以保證棉的潤(rùn)濕、滲透性和白度，為后續(xù)染色、印花、整理創(chuàng)造必要條件。
由于當(dāng)前的漿料品種很多，有淀粉、變性淀粉、丙烯酸酯、變性種子膠、海藻酸鈉、CMC、PVA等復(fù)配成上漿劑。各廠選用品種差異很大，配方不一，增加了退漿的難度。特別是PVA，即使退漿率達(dá)到95％，殘留的5％PVA仍然會(huì)導(dǎo)致染色不勻，產(chǎn)生色花。各種漿料最好的退漿劑是雙氧水。用生物酶退漿，效率高，但因有專(zhuān)一性，只對(duì)特定的漿料有效，對(duì)其他漿料則一無(wú)效能。
棉漂白有次氯酸鈉、雙氧水和亞氯酸鈉三種，以亞氯酸鈉漂白白度最佳，但分解物二氧化氯毒性很大、腐蝕設(shè)備嚴(yán)重。堿性次氯酸鈉漂白白度最差，且不能與煮練同浴進(jìn)行。雙氧水漂白白度居中。用雙氧水漂白，可將退漿、煮練、漂白三工序合而為一。在傳統(tǒng)煮練工藝中，以燒堿作為蛋白質(zhì)、果膠、油蠟的水解劑和皂化劑，再用表面活性劑將分解物乳化和分散而從棉纖維上去除。但這些反應(yīng)都必須在高溫下進(jìn)行，同時(shí)雙氧水的漂白作用也要在95℃以上才發(fā)揮。低溫時(shí)，雙氧水分解出有效成分很慢。因此傳統(tǒng)工藝都是在100℃，甚至135℃的高溫高壓設(shè)備中進(jìn)行，練漂時(shí)間60～90min，耗用蒸汽量很大，每噸棉針織品約需蒸汽5～6t，占整個(gè)染整用汽量的60％左右。因此出現(xiàn)了低溫冷軋堆練漂工藝，它是棉織物浸軋高濃度燒堿、雙氧水和表面活性劑溶液，軋后打卷，冷堆16～24h，利用濃度高、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)來(lái)達(dá)到反應(yīng)的目的，但分解出來(lái)的雜質(zhì)牢固地附在織物上，非用高溫強(qiáng)力洗滌不可。因此練漂質(zhì)量達(dá)不到中、高檔產(chǎn)品的要求，使用受到限制。傳統(tǒng)工藝因使用燒堿，它會(huì)與纖維素反應(yīng)生成纖維素鈉，不易從纖維上洗下來(lái)，練漂后必須反復(fù)用水洗滌，耗水量很大，練漂用水量約占整個(gè)染整用水量的50％，也相應(yīng)地增加了污水排放量。
節(jié)能減排已成為全球的共識(shí)，研究、推廣低溫練漂工藝成為熱點(diǎn)、焦點(diǎn)。
(1)低溫煮練的原理
低溫練漂必須分別實(shí)現(xiàn)低溫煮練和低溫漂白。低溫工藝中去除棉纖維上的共生物、色素和漿料。
生物酶煮練和燒堿煮練都是將共生物水解。前者是生物催化反應(yīng)，后者是化學(xué)水解。化學(xué)水解反應(yīng)的速度取決于反應(yīng)溫度、反應(yīng)物的濃度和催化劑的使用。一般地說(shuō)，反應(yīng)溫度相差10℃，其反應(yīng)速率相差2～3倍，要達(dá)到相同的水解率，在低10℃的條件下反應(yīng)，時(shí)問(wèn)要延長(zhǎng)2～3倍。提高反應(yīng)物濃度也能提高反應(yīng)速度，取決于它是幾級(jí)反應(yīng)，若是一級(jí)化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速率與反應(yīng)物的摩爾濃度成正比。催化劑可以大大提高反應(yīng)速率，取決于使用的催化劑的催化效率，選擇優(yōu)異的催化劑就可以降低反應(yīng)溫度。煮練時(shí)燒堿本身就是催化劑。冷軋堆煮練工藝就是利用提高反應(yīng)物濃度和延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間來(lái)完成的。
低溫煮練的基本原理是：煮練時(shí)共生物的水解反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)速率取決于反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度，若生成物積聚的濃度高時(shí)，反應(yīng)速度降低，甚至逆反應(yīng)增加。因此，及時(shí)將生成物去除，既有利于水解反應(yīng)的進(jìn)行，又可提高水解反應(yīng)的速度。使用溶劑將水解反應(yīng)產(chǎn)物萃取去除，使反應(yīng)有利于生成水解物的方向進(jìn)行，從而提高反應(yīng)速率，使水解反應(yīng)(煮練)可降低溫度。同時(shí)，有機(jī)溶劑也能直接萃取棉脂、棉蠟，提高纖維的親水性。這就我國(guó)著名學(xué)者黃茂福教授研究發(fā)明低溫煮練的基本原理。
(2)低溫漂白的原理
因過(guò)羧基的漂白有效利用率高于雙氧水而起到漂白活化作用。若過(guò)羧酸的碳原子數(shù)小于8的，生成的過(guò)羧酸能溶解于水中，不易吸附到纖維上，使纖維表面上過(guò)羧酸濃度與溶液中相同，其雙氧水活化效率較小，如TAED。這種活化劑稱(chēng)為親水性活化劑。若過(guò)羧酸的碳原子數(shù)大于8，因其過(guò)羧酸不溶于水而易被纖維吸附而使纖維表面濃度高于溶液，其雙氧水活化效率高，這種活化劑稱(chēng)為疏水性活化劑，如NOBS。
用醋酐與乙二胺(用作離基)反應(yīng)生成四乙酰乙二胺(TAED)。TAED與等摩爾雙氧水反應(yīng)生成過(guò)醋酸，過(guò)醋酸的活性比雙氧水大，加速了漂白。同時(shí)釋放出離基乙二胺。NOBS也是這樣，與雙氧水作用后生成過(guò)壬酸與離基苯酚磺酸。
酰類(lèi)活化劑單獨(dú)使用時(shí)，它與雙氧水的反應(yīng)是等摩爾反應(yīng)，2mol的雙氧水(68g)要與1ml的活化劑(216g TAED)反應(yīng)，純TAED的用量是雙氧水(100%)的3倍，若用1g/L的100％雙氧水，100％的TAED要用3．2g／L才能發(fā)揮最佳效果。因此不少人做1g／L TAED試驗(yàn)后認(rèn)為TAED沒(méi)有好的活化效率，主要是沒(méi)有用足夠的用量。但使用如此高的濃度其成本不勝負(fù)擔(dān)，國(guó)外專(zhuān)利介紹其最低用量為2g／L方能于80℃漂白。即使這樣印染廠還是承擔(dān)不了，因TAED的價(jià)格很貴。
為克服活化劑高用量的缺點(diǎn)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)使用復(fù)合活化劑可以發(fā)揮協(xié)同作用，從而使活化劑用量降到0．2～0．4g/L。并且自制了活化劑，使使用成本大為降低，根據(jù)上述基本原理，上海祺瑞紡織化工有限公司研制開(kāi)發(fā)了用于低溫練漂的低溫練漂劑QR一2010、QR一2011、QR一2020。以不同比例用于棉針織物、機(jī)織物、毛巾、紗、筒子紗和混紡物的低溫練漂，優(yōu)選了不同溫度的雙氧水練漂液配方。在數(shù)十家不同類(lèi)型的印染廠進(jìn)行大樣試驗(yàn)，都取得了很好效果。
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