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大豆蛋白复合纤维的漂白和增白工艺

关键词： 漂白 增白 氧化剂 还原剂 复合纤维 大豆蛋白质纤维

梅飞
[汽巴精化(中国)有限公司研发中心纺织染化料上海技术服务中心，上海200233] O前言
大豆蛋白复合纤维由大豆蛋白与聚乙烯醇溶液通过共混湿法纺丝和缩醛化处理而成。目前，大豆蛋白复合纤维中蛋白质含量为19％~22％，纤维原料呈较深的米黄色，影响大豆蛋白复合纤维纺织品的色泽鲜艳度。大豆蛋白复合纤维漂白问题是染整加工中的；关键技术难题，目前已报道的漂白技术有：氧化还原漂白法、双氧水／四乙酰乙二胺(TAED)漂白法、双氧水/乙酸酐反应产物过乙酸漂白法、两次氧漂法、硼氢化钠／亚硫酸氢钠漂白法、亚氯酸钠或次氯酸钠漂白法等。不同漂白方法的漂白效果差别较大。用亚漂或氯漂方法漂白，纤维白度高，但纤维中蛋白质流失严重；用氧化剂漂白，纤维损伤较小，但纤维白度不够；用双氧水／保险粉漂白，存在自度不高等问题。
本课题采用双氧水和还原剂DOTU对大豆蛋白复—降维进行氧化和还原漂白，优化漂白工艺，并优选增白剂和工艺，对某些特殊漂白产品进行增白加工。 1 试验
1.1 试验材料及设备
织物 大豆蛋白复合纤维(短纤维原料，常熟江河天绒丝纤维有限责任公司)，规格：1.1dtex×38mm、51mm、76mm，1.65dtex×38mm、51mm、76mm，2．2 dtex×38 mat、51 mm、76 mm。
漂白剂过氧化氢(27％一30％，分析纯或工业品)，还原剂DOTU(工业品)。
增白剂 Sunwhite BYB、Sunwhite BY、DM、PAB(上海大祥化学有限公司)，4BK(广东)、增白剂PA2B、CBW-02、VBL、DT等。
其它化学品 碳酸钠、硅酸钠、冰醋酸、渗透剂ECP-2或JFC、精练剂等。
设备小样试验在高温高压散纤维染色试样机中进行；中样试验在50 kg散纤维染色机上进行；生产试验在500 kg高温高压散纤维染色机上进行。
1．2漂白和增白方法
@=================@###page###@=================@ 氧漂法／g·L-1
30％双氧水 5～60
纯碱 1—10
硅酸钠 1—6
渗透剂ECP-2 1
精练剂D004 1
温度／℃ 75—98
时间／min 60
漂白后80℃热水洗10 min，冷水洗10 min。
还原漂白法／g·L-1
还原剂 1~8
纯碱 l～6
渗透剂ECP-02 1
精练剂13004 l
温度／℃ 75—98
时问／min 30—60
漂白后的水洗同氧漂。
氧漂／还原漂和还原漂／氧漂双漂法，优选单漂工艺后确定双漂工艺。
增白／g·L-1
荧光增白剂／％(owl)0．1—0．8
元明粉 5～10
时间／min 30
温度／℃ 75～80
DT增白剂增白温度PC 95
1．3测试方法
白度和L、a、b值在Ultrascan XE型测色仪(美国HunterLab公司)和WSD-Ш自度计(北京光学仪器厂)上测定。
失重率 漂白前后试样在Y802A型八篮恒温烘箱中100～105℃烘90 min，测定试样漂白前后质量，根据两者差值计算失重率。
纤维含氮量及蛋白质含量采用凯氏定氮法，在MODll06型元素分析仪(意大利Carlo Erba公司)上测定含氮量，蛋白质含量(％)=6．25×含氮量。
纤维中油脂含量 采用乙醇／丙酮法在索氏萃取器中测定。 2结果与讨论
2．1双氧水漂白工艺优选
2．1．1双氧水浓度与漂白效果关系
表1双氧水浓度对大豆纤维漂白效果的影响

注：双氧水浓度30％、硅酸钠3 g／L、渗透剂1 g／L、精练剂
1 g／L，纯碱调节pH值约10．5，90 ℃×60 min，浴比1：15。
从表1试验结果看，随着双氧水浓度增加，纤维白度和失重率增大，蛋白质流失较多，纤维受损程度明显增加。大豆蛋白复合纤维中的蛋白质在高温碱性条件下，酰胺键易水解断裂，氧化剂的存在加速了这种水解作用，导致蛋白质逐渐流失。从白度和纤维受损角度考虑，采用30~40 g／L的双氧水漂白，可获得较高的白度和较小的纤维损伤。
@=================@###page###@=================@ 2．1．2氧漂液中稳定剂浓度对漂白效果的影响
硅酸钠价廉，助漂效果好，常用作双氧水漂白稳定剂。由于硅酸钠在加工设备上易沉积形成硅垢，用量过多会影响纤维的柔软性，故逐渐被非硅双氧水稳定剂代替。在大豆纤维漂白方法中，试验了多种非硅稳定剂，但效果都不及硅酸钠，因此，在实际生产中还是采用硅酸钠作双氧水漂白稳定剂。
表2硅酸钠浓度与漂白效果的关系

注：硅酸钠浓度0～6 g／L、30％双氧水30 g／L，其它I司表1。
从表2可见，随着硅酸钠用量增加，漂白纤维白度增大，当稳定剂用量达到3~4 g／L时，纤维白度最高；再增加硅酸钠用量，白度反而降低。
一般来说，硅酸钠用量随着双氧水浓度、漂白温度和漂液pH值的升高而增加。在一定的漂白时间内，应该使双氧水分解速度与色素褪色时问相匹配，以有效地发挥双氧水的漂白作用。在本工艺条件下，采用硅酸钠用量为3～4 g／L较合适。
2．1．3温度对漂白效果影响
漂白过程中，随着漂液温度升高，双氧水分解速度加快，漂白效果明显。但温度过高，不但漂白效果不好，纤维还容易受损。尤其是大豆蛋白复合纤维中的聚乙烯醇组分软化点低、耐热性差，温度过高，会影响纤维手感。
表3双氧水漂白温度与漂白效果的关系

注：30％双氧水30g/L、硅酸钠3 g／L，温度75～98℃，其它同表1。
表3的试验结果表明，漂液温度保持在90℃左右，漂白后纤维白度和手感较好。
通过试验得双氧水漂白工艺为：30％双氧水30~40 g／L、硅酸钠3～4 g／L、pH值为10．5左右、渗透剂1 g／L，温度90~92℃，漂自时问60 min。
2．2还原漂白工艺优选
还原法漂白大豆纤维，采用保险粉、硼氧化钠／亚硫酸氧化钠还原剂漂白，白度不高。本试验采用具有较强还原电位的还原剂DOTU，研究还原剂浓度、纯碱浓度和漂白温度等因素对漂白效果的影响，优化还原漂白工艺条件。
2．2．1还原剂浓度对漂白效果的影响
表4还原剂浓度与漂白效果的关系

@=================@###page###@=================@ 注：还原剂DOTU浓度0～8 g／L、纯碱3 g／L、精练剂1 g／L、渗透剂1 g／L，90℃×60 min，浴比l：15。
由表4可见，采用还原剂DOTU漂白，其浓度为3 g／L时，纤维白度较好；随着DOTU浓度增大，白度缓慢提高，但不及双氧水漂白。还原漂白的大豆复合纤维受损很小，蛋白质流失量很少。
2．2．2纯碱浓度对漂白效果的影响
表5纯碱浓度与漂白效果的关系

注：纯碱0-6 g／L，还原剂3 g／L，其它同表4。
还原剂DOTU在碱性介质中发生漂白作用。由表5可知，随着碱性增强，纤维白度不断提高；当纯碱超过4 g／L时，纤维白度反而降低，纤维受损明显。因此，用还原剂DOTU漂白时，纯碱选用3～4 g／L为宜。
2．2．3 温度对漂白效果的影响
改变漂白温度，测试不同温度下的漂白效果，如表6所示。
表6还原漂白温度与漂白效果的关系

注：温度75~98℃、还原剂3 g／L，其它同表4。
由表6可以看出，当温度为90～95℃时，漂白综合效果最好。
总结上述试验，还原剂DOTU漂白工艺条件如下：还原剂3~4g/L、纯碱3～4g/L、精练剂1g/L、渗透剂1g/L，漂白温度90~95℃，漂白时间50～60 min，浴比1：15。
2．3氧漂／还原漂白双漂工艺
大豆蛋白复合纤维经上述优选的氧漂和还原漂单漂工艺漂白后，其白度还达不到漂白产品及特浅色(浅粉红、浅天蓝、浅紫色等)纺织品色泽鲜艳度的要求。为此，在单漂基础上，进行氧化漂白／还原漂白或还原漂白／氧化漂白双漂试验，以进一步提高大豆蛋白复合纤维的白度，试验结果见表7。
从试验结果看，采用双漂方法虽然能有效地提高大豆蛋白复合纤维的白度，但蛋白质流失比单漂法增加0．5％～1．0％，而手感、外观光泽变化不大。在双漂法中，先还原漂后氧漂，要比先氧漂后还原漂效果稍佳。
表7不同凛白工艺漂白效果比较

2．4增白剂的选用和增白工艺确定
@=================@###page###@=================@ 大豆蛋白复合纤维中的色素在漂自精练过程中难以除净，经过还原漂／氧漂后的纤维还略带微黄色光，加工白色、特浅色的产品时，必须进行增白处理。
荧光增白剂有很多类型，分别用于涤纶、羊毛和纤维素等不同纤维。采用不同增白剂，对大豆蛋白复合纤维进行增白处理，并比较效果，如表8所示。
表8荧光增白剂的增白效果比较

注：试样规格为1．1 dtex×38 mm。
由表8中的L、n、b值来看，Sunwhite DM、PAB以及4BK、CBW-02增白效果较好；增白剂DT和VBL效果较差，不适合大豆蛋白复合纤维的增白。
2．5双漂法生产试验
2．5．1 漂后各种纤维的白度和亮度
将还原漂白／氧化漂白双漂工艺应用于实际生产，在上海华钟蚕毛染色有限公司等单位进行了批量生产，从生产的几个品种中随机取样，测纤维的白度值，见表9。不同批号、规格的大豆蛋白复合纤维的白度、亮度基本相近，漂白后白度提高较多，其亨特白度平均从未漂白的77提高到88左右；漂白后纤维黄度由原样的33～55减小到2l～24；增白后进一步下降到15以下。
表9大豆蛋白复合纤维生产样的漂白效果

2．5．2漂后纤维的油脂含量和吸湿性
大豆蛋白复合纤维漂白后的油脂含量和吸湿性，对纺纱性能有较大影响，测定结果如表lO所示。
表10纤维油脂和回潮率变化

2．5．3漂后纤维的物理机械性能
表11 漂白和未漂白纤维物理机械性能和其它质量指标

注：纤维的物理机械性能和残留甲醛含量由上海出入境检验检疫局和上海商品检验技术研究所检测。
由表ll可见，漂白纤维的物理机械性能基本不变，纤维中蛋白质流失在1％以下，纤维基本未受损伤。游离甲醛含量测定结果表明，纤维中游离甲游含量达到Oeko-Tex标准100规定的纺织品环保要求。 3 结论
3．1氧漂的工艺条件为：30％双氧水30～40 g／L、硅酸钠3~4g/L、pH值10．5左右、精练剂l g／L、渗透剂l g／L，温度90~92℃，时间60 min。
3．2还原剂DOTU的还原漂白工艺条件为：还原剂DOTU 3～4 g／L、纯碱3～4g/L、精练剂1 g／L、渗透剂1 g／L，温度90～92℃，时间40～60 min。
3．3氧化漂白纤维的白度比还原漂白高，但蛋白质流失较还原漂白多。
3．4采用“氧漂／还原漂”或“还原漂／氧漂”的双漂方法，能有效地提高大豆蛋白复合纤维的白度，纤维的损伤较小，先还原漂后氧漂的方法更实用。经有关工厂生产试验，生产的纤维具有白度高、纤维损伤小、手感柔软、可纺性好等优点。本课题研究的大豆蛋白复合纤维的漂白和增白工艺，适用于散纤维、纤维条、纱线、织物等漂白和增白。
@=================@###page###@=================@ 3．5根据产品需要，采用棉用荧光增白剂处理漂白大豆蛋白复合纤维，可进一步提高纤维白度，提高浅色、特浅色染色产品的鲜艳度。