第十二章 棉纤维制品的漂白.docx

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第十二章棉纤维制品的漂白

第十二章棉纤维制品的漂白

目的：

去除天然色素，赋于织物必要和稳定的白度，另进一步去除残留在织物上的杂质，提高织物的吸水性。

氧化型漂白剂H2O2、NaClO、NaClO2、CH3COOOH、NaBO4

漂白剂分类

还原型漂白剂NaHSO3、Na2S2O4、二氧化硫脲

通常将NaClO漂白简称为氯漂，H2O2漂白简称为氧漂，NaClO2漂白简称为亚漂。

漂白方式：

浸漂、淋漂、轧漂

§12.1过氧化氢漂白

俗称双氧水，系强氧化剂，漂后织物的白度好，色光纯正，不仅适合棉纤维，还适合合成纤维的漂白。

一、H2O2的性质及漂白原理

1H2O2的性质

（1）商品有多种浓度，低浓度（3%～35%）为无色无臭溶液，高浓度为浅蓝色粘稠液体，印染厂使用30～36%左右商品。

（2）30%的H2O2对皮肤有刺激性和“灼伤”作用，浓度＞65%的H2O2与易燃物接触易燃、易爆

（3）水溶液呈弱酸性，遇base低温亦极易分解。

商品H2O2加硫酸或磷酸稳定剂，并在酸性条件下出售保存。

（4）30℃以下的H2O2较稳定，温度>70℃或遇光照，分解速率加快。

（5）遇有色金属离子及酶等剧烈分解，其分解是一个剧烈的放热反应，可能引起爆炸。

2H2O2的漂白原理

过氧化氢的分解产物有HO2－HO2·HO·HO－和O2及新生态[O]

（1）最早认为H2O2分解放出新生氧，而起漂白作用。

但H2O2分解极复杂，目前对H2O2破坏色素的化学反应的性质了解很少，∴对新生氧起漂白作用的说法缺乏有力的论证。

（2）有人认为，H2O2漂白是由于HO2－的作用，依据是，当pH↑时，HO2－的浓度↑，而漂白速率也因pH↑而↑

（3）有人提出H2O2分解的游离基（自由基）在起漂白作用。

在某些金属离子存在时，H2O2的分解会加速，有复杂的反应，对色素虽有破坏作用，但将使纤维素受到损伤。

关于H2O2的漂白机理，通常认为HO2－是漂白的主要成份，能解除有机色素的电子流动性能，而起脱色作用，也可能引发游基侵袭发色基团：

二过氧化氢漂白工艺条件分析

1漂液的pH值

当pH＝9～11时，织物白度达到最佳，但综合考虑强力、白度、聚合度、H2O2分解率，漂液的pH控制在10～11时较为理想

2漂白液温度

当温度为90～100℃时，双氧水分解率达90％，白度最高，当采用高温高压汽蒸法，时间1～2min即可

3漂白时间

时间和温度密切相关，相互制约，通常温度高的话，所需的时间就短

4漂液浓度

使用浓度为达到满意的白度和去杂效果，同时保证纤维受损最小。

根据前处理情况，使用浓度在2～6g/L

5稳定剂和碱剂的作用

稳定剂防止一些杂质对双氧水的催化作用，减少双氧水的无效分解。

碱剂是一种活化剂，使H2O2分解转变为具有漂白作用的过氧氢离子HO2－

但碱剂不能加入太多，否则使H2O2分解过快，引起无效分解，对漂白不利。

稳定剂

①水玻璃（硅酸钠）

作用原理：

A可以将重金属离子紧密结合，使他们屏蔽而失去对双氧水分解的催化作用。

B另可以吸附溶液中的Ca2+Mg2+并形成具有多孔性的海绵状共生胶体，再还可以吸附重金属离子和杂质，使催化剂被屏蔽而失去活性，达到稳定作用

优缺点：

A稳定性较好，产品白度佳，使用方便，价格便宜。

B可以调节溶液的pH值。

C在连续生产中，易形成硅垢，对织物擦伤、破洞、条痕，使织物手感粗硬。

②磷酸盐和有机磷酸盐络合剂

磷酸盐：

磷酸二氢钠、磷酸三钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠

机磷酸盐络合剂：

乙烯二胺四醋酸钠、二亚乙基三胺五醋酸钠

优缺点：

产品手感好，漂洗性佳。

不结垢，易清洗，但白度没有硅酸钠高

三过氧化氢漂白方式及工艺

氧漂工艺适应性广泛，漂白方式有

①轧漂（汽蒸）漂白，是目前应用最广的一种，工艺连续化，效率高，以平幅汽蒸为多）；

②浸漂（卷染机平幅漂白，液下履带箱漂白）；

③冷堆法等，温度可分室温，常压高温，高压高温等，另外可与其它漂白剂联合进行。

工艺流程：

退、煮后织物→浸轧漂液→汽蒸→水洗

工艺条件：

漂液pH值10.5～11

浸轧温度室温

轧余率110～130％（绳状）80～90％（平幅）

汽蒸温度95～100℃

汽蒸时间45～60min

§12.2次氯酸钠漂白

优缺点：

成本低廉，操作方便，设备简单，使用较广，但人体环境破坏性大。

一次氯酸钠溶液的性质及漂白原理

1性质

①NaClO是白色粉末，易溶于水，商品以液状出售

②无色or淡黄色带有Cl2臭味液体，商品溶液浓度为有效氯含量10～15%

③强碱弱酸盐，易水解，使溶液呈碱性

④遇过量HCl放出Cl2：

NaClO+HCl→HClO+NaClHClO+HCl→Cl2↑+H2O

⑤NaClO溶液处于复杂和不稳定状态。

溶液中各成分组合随pH值不同而变

NaClO在碱性条件下更稳定，商品溶液pH为12

⑥重金属及其化合物对NaClO有催化分解作用，使纤维严重受损，以Fe、Co、Ni和Cu的化合物较为强烈，∴设备不宜用铁质。

2NaClO漂白原理

NaClO与色素的作用很复杂，只能对漂白原理作一般说明。

根据NaClO溶液组成的资料，产生漂白作用的有效成分可能是ClO—、HClO和Cl2，

且溶液由碱性转变为酸性时，依下列次序变化：

NaClO→HClO→Cl2

根据实验的结果，随pH↓，漂白速率↑，当pH＜4时，漂白速率↑↑。

∴认为NaClO的漂白在不同条件下可能是不同成分在起作用。

笼统地说，漂白的主要成分是HClO和Cl2，碱性范围是HClO为主，pH<4是Cl2

观点1：

漂白作用是依赖HClO分解产生的新生氯将发色基团破坏而消色，该反应在弱酸性条件下才迅速发生，纤维损伤亦很剧烈。

观点2：

漂白作用主要是由于HClO和Cl2的分解产物对色素双键有加成作用

此外NaClO对其他杂质，也可发生氧化、氯化、加成等反应。

①果胶物质、多糖类及其水解物，其醛基易被氧化生成羧基。

②含氮物质和蜡状物可被氯化成相应的氯氨酸及脂肪酸的氯化衍生物。

③棉籽壳中的木质素可被氯化为氯化木质素。

④NaClO对纤维素亦有氧化作用（非选择性氧化），氧化作用复杂。

二NaClO漂白工艺条件分析

1、漂液的pH值

主要表现在对漂白速率和对纤维损伤大小影响

①酸性条件下，但Cl2逸出，污染环境

②中性条件，纤维损伤最严重,此时氧化纤维素羧基多，对纤维的损伤程度较大。

所以选择pH为9—10漂白，尽管漂白速度慢一些，但通过延长t可达到目的。

注意：

漂白时，由于fibre吸收NaClO水解产生的NaOH，加之纤维素，果胶等有机物产生酸的影响，还有空气中CO2的作用，使漂液pH逐渐↓，

∴轧漂时要不断补充新鲜漂液，淋漂和浸漂时需要加碱剂Na2CO3以维持pH值，防止fibre损伤。

2温度和时间

T↑,漂白速率↑,但棉fibre的氧化速率↑

当T＜35℃，纤维损伤比较小∴选择室温20～35℃，时间以30～45min为宜。

3浓度

在pH、T和t一定时，浓度↑，白度↑，但并非成正比，浓度达一定值白度提高不多，而反而纤维损伤大，实际生产时应根据含杂、织物厚薄，对白度要求确定

4漂白时间

漂白时间与漂白温度、次氯酸钠浓度、漂白方式等有关，不能太短也不能太长，一般约为45min

5脱氯

（1）氯漂后残留在织物上的少量氯使纤维在服用、储存时泛黄并脆损。

（2）对某些不耐氯的染料有破坏作用，影响染色、印花效果。

（3）在随后的含氮树脂整理中易产生吸氯泛黄和氯损

脱氯方法

（1）还原剂脱氯

（2）硫酸脱率

三NaClO漂白方式及工艺

浸漂

方式

连续轧漂

1浸漂

工艺过程：

平幅轧漂液→浸漂→浸漂→水洗→酸洗脱氯→水洗

工艺条件：

轧漂NaClO浓度3～5g/L

第一次浸漂NaClO浓度3～4

第二次浸漂NaClO浓度1.5～2.5

pH值9～10

时间10＋10min

温度20～30℃

硫酸浓度1～3g/L

酸洗时间30min

2连续轧漂

工艺流程：

水洗→轧漂→堆置→水洗→酸洗→堆置→水洗→中和

→进堆布池

工艺条件：

NaClO浓度1～2g/L

pH值9.5～10.5

温度20～30℃

时间30～45min

硫酸浓度1～3g/L

酸洗时间30min

酸洗温度<50℃

碳酸钠浓度3～5g/L

§12.3其他漂白剂漂白

一亚氯酸钠漂白

NaClO2是一种温和的氧化剂，1939年便作为纺织纤维漂白剂；合纤出现后，得以广泛的应用。

主要用于棉、合纤维及其混纺织物，不适用于蛋白质纤维。

（一）NaClO2溶液性质及漂白原理

1性质

商品有固体和液体两种，纯粹的NaClO2固体是白色，因含ClO2而呈黄绿色砂状结晶，含量约8%左右，吸湿性强，高温分解.遇有机物还原剂易燃、易爆（受冲击时）。

液体NaClO2浓度在10～25%，比固体安全。

1液体NaClO2液液呈弱碱性，可水解.

2酸性条件下不稳定，产生ClO2，且pH↓，分解速率↑。

3金属离子能促进NaClO2分解，但比H2O2弱。

4氧化能力较NaClO弱，不会造成大分子断键，故对纤维损伤小，且能溶解果胶和木质素。

5酸性条件下，使KI生成I2，可用Na2S2O3滴定NaClO2的含量。

2漂白原理

NaClO2的漂白机理，目前尚不很清楚，有以下几种观点。

5ClO2-+2H＋→4ClO2+Cl-+2OH-

3ClO2-→2ClO3+Cl-

ClO2-→Cl-+2[O]

认为HClO2存在是漂白必要条件，而ClO2是漂白的有效成分。

（二）NaClO2漂白工艺条件分析

1pH值：

它对NaClO2的稳定性、利用率、漂白速率和漂白效果有很大关系。

生产中pH为4.6～5.5时，损伤较小。

但为了提高漂白速率，实际生产中选择pH为4～4.5左右。

2温度：

90～100℃

对漂液稳定性和白度有关，T↓，稳定↑，但T↑，反应加快，白度↑，但T与催化剂有关（有机酸80℃，有机酸95℃以上），考虑漂白连续生产，T较高为宜。

3浓度：

15～25g/L

因织物含杂程度，加工要求，方式及活化剂性质有所不同，浓度过高，白度不会↑，浪费↑，污染环境。

根据经验，一般NaClO2用量为织物重量的1%左右，浸轧液浓度15～25g/L。

4时间

连续汽蒸漂白时一般为60～90min

5活化剂与缓冲剂

活化剂的作用：

将呈碱性的商品NaClO2溶液调节成弱酸性，or在漂白过程中将NaClO2变成弱酸性，使发挥漂白作用。

（1）酸型活化剂：

HAC、乳酸、蚁酸等，直接将pH调至3.5～4.

（2）酯型：

乳酸乙酯，醋酸乙酯，乙二酸甘油酯等，利用水解放出acid来↓pH值，T↑,pH↓,对劳动保护有利，但成本高。

（3）铵（胺）型:

无机铵盐和有机胺两大类

（三）NaClO2漂白的方式和工艺

主要用于涤棉织物，多采用平幅连续轧漂法，也有用冷漂法。

1平幅连续轧漂法

工艺流程：

浸轧漂液→汽蒸→水洗→脱氯→水洗

2冷漂法

该法主要用于无适当漂白设备情况下

（四）NaClO2漂白特点

1对棉纤维损伤小，可保持较高的物理强度,漂白在酸性条件下进行，涤论不致损伤；

2能够得到良好的白度，所谓“晶莹透亮”，其它方法无法相比，尤其是生产漂白品种，非此莫属；

3对棉纤维共生物有选择的去留，即保留多量的脂蜡（手感柔软），去除果胶、色素、含氮物等较彻底，兼有精练、漂白两种效果。

4由于在酸性状态下漂白，能放出ClO2，毒性大，且不易散失,ClO2浓度增至一定程度，有爆炸危险，其次，易污染水源，与其他工业废水中的有机物作用生成毒性更大的有毒气体，第三ClO2是强腐蚀剂，因为对设备的要求高，须用含钛成分很高的合金钢。

5NaClO2漂白时消耗量大，价格贵。

因此，NaClO2漂白不是一种理想的生产工艺

三种漂白剂的比较

NaClO

H2O2

NaClO2

适用范围

C．T/C低档

C．T/C中高档蛋白质纤维

高档C．T/C

白度

一般

较好

很好

白度稳定性

脱氯不净，易泛黄

不易泛黄

脱氯不净会泛黄

手感

粗糙

较好

很好

去杂能力

较差，但对有效

有一定去杂能力

去杂能力好，对煮要求低

对棉

较大

中等

较小

常用漂的方式

冷漂（绳状平幅）

轧漂等（平幅）

轧漂（平幅）

漂液pH值

9~10（忌中性）

10．5~11

轧槽6~8汽蒸4~4.5

特殊助剂

无

稳定剂

活化剂

设备要求

木（石），陶瓷，塑料

不锈钢

钛

劳动保护

Cl2释出，通风设备

无毒

毒气ClO2，排风设备要求高

四漂白效果的评定

漂白以去除天然色素为主要目的，但漂白过程中棉纤维本身也可能受到损伤，所以评定漂白效果时，一方面测织物的白度，另一方面测定织物的受损情况，主要是通过强力在漂白前后的变化来衡量。

§12.4增白

一增白的目的

漂白后织物还略带淡黄色或淡褐色，故需要进行增白处理。

增白：

利用适当的增白剂来处理织物，以消除黄色反射光，并利用荧光增白剂来增加反射光的总强度来提高织物的白度。

二增白的种类

1上蓝增白

（1）增白原理

用少量蓝紫色染料或涂料使织物着色，由于蓝紫色与黄色互为补色，因此上蓝增白剂可以吸收织物上反射的黄光，以消除织物上原有的黄色。

（2）上蓝增白剂

可用涂料、直接染料和碱性染料等作为上蓝增白剂

（3）特点

由于上蓝使织物吸收黄光，织物对光的吸收率增加，反射率下降，结果使织物显得较暗，呈现苍白色，给人灰暗的感觉。

2荧光增白剂增白

（1）增白原理

可以吸收太阳光中的紫外光，得到能量后，分子中电子的能级发生跃迁，而能量接着在可见光的蓝、紫光区以荧光的形式发射出来，也就是激发出的蓝紫色荧光与织物上的黄光混合成白光，因而消除了织物上原有的黄光。

（2）特点

由于荧光增白剂吸收紫外光，发射出蓝紫色光，与织物上的黄光加法混合成白光，所以使织物上光的总反射率明显增加，使织物不仅洁白而且光亮。

但白光中往往带有蓝光和绿色光。

（3）荧光增白剂

一种近似无色的染料