前言

織物的前處理是染整生產(chǎn)過程中的基礎(chǔ)工序，它的主要目的是去除織物上的各種雜質(zhì)，提高織物的潤濕性能，提高織物的白度，為后續(xù)加工(染色，印花等)提供滿意的半成品為主要任務(wù)的[1]。然而染整加工中的前處理過程對(duì)能源消耗，對(duì)環(huán)境的污染相當(dāng)嚴(yán)重。其主要原因是傳統(tǒng)前處理加工在高溫，強(qiáng)堿的條件下進(jìn)行，處理過程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水，花費(fèi)大量能源。[2][3]
低溫前處理是一類新型前處理方法，其特點(diǎn)是前處理溫度低于常規(guī)方法，約在80℃以下。通過酶精練與雙氧水一活化劑體系的聯(lián)合作用，實(shí)現(xiàn)低溫精練和低溫漂白，最終達(dá)到低溫、環(huán)保，高效前處理的目標(biāo)。
1試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)儀器與材料
1.1.1試驗(yàn)材料
織物：27.8tex全棉精梳針織物(上海三槍集團(tuán)公司提供)
實(shí)驗(yàn)藥品：
果膠酶：Scourzyme L，中性纖維素酶(均由丹麥諾維信公司提供)，D-(+)-半乳糖醛酸(SCRC國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，咔唑，草酸銨，無水乙醇(99.7％)，硫酸(95％-98％)，苯甲酸，四硼酸鈉，氫氧化鈉，碳酸鈉，磷酸二氫鉀，硅酸鈉，乙二胺，精練劑HD-1005，乳化劑HJ-AEO10，30％H2O2，TAED(四乙酰乙二胺)，209，JFC，焦磷酸鈉，硅酸鈉，草酸鈉，高錳酸鉀，以上藥品均為分析純。
染料：直接耐曬黑GB
1.1.2試驗(yàn)儀器
紫外可見分光光度儀UV-2101PCS，pH計(jì)PHSJ-3F，常溫染樣機(jī)RY-25012，GretagMacbeth Color-Eye 7000A電腦測(cè)色配色儀，奧氏粘度計(jì)，紅外染色機(jī)(Roaches)
1.2試驗(yàn)方法
1.2.1常規(guī)精練工藝
處方：
NaOH 4g／L
Na2CO3 1g／l
Na2Si03 1g／l
209 1g／l
溫度 100℃
時(shí)問60min
浴比1：30
1.2.2果膠酶精練工藝
處方：
Scourzyme L酶 3％(o.W.f)
滲透劑JFC 1g／L
溫度T=60℃
時(shí)間t=60min
pH 8.4
浴比1：50

1.2.3纖維素酶精練工藝
處方：
中性纖維素酶 1％(o.W.f)
滲透劑JFC 1g／L
溫度 55℃
時(shí)聞60
pH 8
浴比1：50

1.2.4果膠酶、纖維素酶復(fù)合精練工藝
處方：
Scourzyme L酶 1％(o.w.f)

中性纖維素酶 1％(0.w.f)
滲透劑JFC 1g／L
溫度 60℃
時(shí)間 60min
pH 8
浴比 1：50

1.2.5凈洗工藝
處方：
螯合劑Na2Si03 1g／L
乳化劑HJ-AE010 1g／L
溫度 85℃
時(shí)間 20min
浴比 1：50
1.2.6純棉精煉針織物低溫漂白工藝
處方：
30％H202 4.5-18.1g／L
TAED 4.5g／L
焦磷酸鈉 2g／L
209 2g／L
pH 5-10
溫度 30-80℃
時(shí)間 20-120min
浴比 1：50

1.2.6染色
處方：
直接耐曬黑GB 2％(o.w.f)
溫度 90℃
浴比 1：50

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1.3性能測(cè)試
1.3.1咔唑比色法測(cè)定果膠含量[4]-[6]
先用草酸銨萃取棉纖維中的果膠質(zhì)，萃取液中的果膠經(jīng)強(qiáng)酸水解生成半乳糖醛酸，在強(qiáng)酸中與咔唑試劑發(fā)生縮合反應(yīng)，生成紫紅色化合物，其呈色強(qiáng)度與半乳糖醛酸的含量成正比；可用比色法定量測(cè)定。
利用標(biāo)準(zhǔn)曲線得出半乳塘醛酸濃度(μg／m1)與吸光度的換算公式，然后測(cè)得樣品萃取液反應(yīng)后的吸光度，進(jìn)而算出半乳糖醛酸濃度，用其來表征布上的果膠含量。殘膠率的計(jì)算方法為：
殘膠率=C／C0×100％
C：酶處理后樣品萃取液的半乳塘醛酸濃度
C0：坯布萃取液的半乳糖醛酸濃度
1.3.2織物的潤濕性能
參照AATCC標(biāo)準(zhǔn)39-1980，將織物在規(guī)定的溫度和濕度下放置一段時(shí)間，在沒有將織物的組織結(jié)構(gòu)扭曲的情況下，使織物的表面盡量不要出現(xiàn)皺痕，滴管的頭部距離織物表面1cm，將一滴蒸餾水 。滴下，同時(shí)用秒表開始記時(shí)，用從水滴滴下到織物表面的水滴的反射作用消失所需要的時(shí)間來表征織物的潤濕性能。每一塊布樣測(cè)20次，取平均值來表征織物的潤濕性能。
1.3.3白度和染色性能的測(cè)定
用Gretag Macbeth Color-Eye 7000A電腦測(cè)色配色儀進(jìn)行測(cè)量，白度為CIE標(biāo)準(zhǔn)。
1.3.4棉纖維聚合度的測(cè)定
用銅乙二胺溶液粘度法，參照AATCC測(cè)試方法82-2001 
2結(jié)果與討論 
2.1.1酶精練與常規(guī)堿精練的殘膠率和潤濕性比較
影響織物潤濕性能的因素主要是棉纖維上的各種雜質(zhì)，特別是果膠和棉蠟，堿精練可有效地去除各種雜質(zhì)，而酶精練由于酶作用的專一性，不可能很好的去除各種雜質(zhì)[7]，我們需了解在單獨(dú)果膠酶或者纖維素酶處理，以及兩種酶混合處理時(shí)[8]，對(duì)織物的潤濕性的影響，結(jié)果見表1

單獨(dú)纖維素酶處理后殘膠率接近70％織物各項(xiàng)潤濕性能均較差，達(dá)不到精練要求，而果膠酶處理和復(fù)合酶處理后織物的殘膠率同堿精練接近；酶處理并不能清除織物上的棉蠟，所以潤濕性能比常規(guī)堿精練要差，特別是經(jīng)過90℃水洗20分鐘后潤濕性能下降十分顯著[9]，但經(jīng)過凈洗后潤濕性能同堿精練相差不大。2.2.2酶精練與常規(guī)堿精練的白度和染色性能比較
為了了解酶精練處理后織物的白度和染色性能能否適應(yīng)生產(chǎn)要求[4]，測(cè)定了不同的煮練工藝下棉纖維白度并用直接耐曬黑GB分別進(jìn)行染色，測(cè)定其得色深度K／S值，直接耐曬黑GB是一個(gè)直接性比較差的染料，可以較明顯的顯示出不同處理工藝染色性能的差異，結(jié)果見表2。
表2不同的煮練工藝下棉纖維的白度和染色深度

從表2可以看出，常規(guī)堿精練后織物的白度最好，棉纖維染色后K／S值最大，三種酶精練后，織物的白度和染色K／S值均較低，且織物白度和染色K／S值大小關(guān)系為常規(guī)堿精練>復(fù)合酶處理>單獨(dú)的果膠酶處理>單獨(dú)纖維素酶處理，復(fù)合酶處理后織物的染色性能與堿精練相差不大基本符合染色要求，而白度在隨后的漂白工藝中有望得到改善。

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2.2影響低溫漂白效果因素研究
H202已被廣泛地用于棉纖維及其混紡織物的漂白，目前常采用長時(shí)間氣蒸處理，以得到較高的纖維白度。雙氧水低溫較穩(wěn)定，需要加人過氧化物活化劑[10][11]，來提高H202在較低溫度和pH值條件下漂白的效果。為了解各種因素對(duì)低溫漂白效果的影響而進(jìn)行了如下試驗(yàn)，所有漂白試驗(yàn)均是用常規(guī)前處理的針織物。
2.2.1漂白時(shí)間對(duì)白度的影響
雖然采用的是雙氧水一活化劑體系[10][11]，但是因?yàn)槠椎臏囟缺容^低，漂白反應(yīng)可能需要較長的時(shí)問才能達(dá)到常規(guī)漂白的效果，因此我們做了時(shí)間對(duì)漂白白度的影響實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表3。

試驗(yàn)參數(shù)為30％H202濃度4.5g/1，TAED濃度4.56g/1，焦磷酸鈉2 g/1，209 2 g/1，沮度60℃，浴比1：50。
試驗(yàn)結(jié)果表明延長到處理時(shí)間從20分鐘延長到120分鐘，白度從74.5提高到76.6僅僅增加了2個(gè)單位值，表明延長漂白時(shí)間對(duì)提高自度的影響并不是很大，實(shí)際生產(chǎn)中漂白20-30分鐘就能達(dá)到較理想的白度。
2.2.2漂白溫度對(duì)白度的影響
溫度是影響漂白反應(yīng)的重要因素，較高的溫度能加快漂白反應(yīng)的速度，因此測(cè)定了溫度從30℃到80℃變化時(shí)低溫漂白的白度，結(jié)果見表4。

試驗(yàn)參數(shù)為30％H202濃度4.5g/l，TAED濃度4.56g/1，焦磷酸鈉2 g/l，209 2 g/l，時(shí)間40min，浴比1：50。
從表7可以看出，漂白時(shí)溫度對(duì)白度有一定的影響，溫度從30℃到60℃，白度從65.6增加到75.1提高了10個(gè)左右的白度單位，從60℃到80℃白度只增加了2個(gè)單位，可見繼續(xù)升高溫度對(duì)白度的提高沒有太大的幫助，所以實(shí)際生產(chǎn)中可采用漂白溫度60℃到70℃。
2.2.3漂白起始pH值對(duì)白度的影響
H202同TAED反應(yīng)生成過醋酸，過醋酸分解后生成醋酸，整個(gè)漂白浴隨漂白的進(jìn)行pH逐漸下降，為了解漂白起始pH值對(duì)白度的影響，把起始pH值調(diào)到5-10，試驗(yàn)結(jié)果見表5。
表5漂白起始pH值對(duì)白度的影響

試驗(yàn)參數(shù)為30％H202濃度4.5g/l，TAED濃度4.56g/l，焦磷酸鈉2 g/l，209 2 g/l，溫度60℃，時(shí)間40min，浴比1：50。起始pH值從5到7，白度從66.7增加到74.6，之后隨起始pH值的變大白度值增加的并不多，實(shí)際生產(chǎn)中推薦起始pH值為7-8。
2.2.4 H202濃度對(duì)白度的影響
前述試驗(yàn)中，H202同TAED摩爾比為2：1即30％H202濃度為4.5g／l，TAED為4.56g／l，因?yàn)門AED價(jià)格較貴，保持TAED用量不變而增加H202的濃度進(jìn)行試驗(yàn)一觀察對(duì)白度的影響，結(jié)果見表6。

試驗(yàn)參數(shù)為TAED濃度4.56g／l，焦磷酸鈉2 g／l，209 2 g／l，溫度60℃，時(shí)間40rain，浴比1：50。
從表9可以看出，提高H202濃度對(duì)白度的提高幫助并不大，過量的H202對(duì)漂白幾乎沒有幫助，所以實(shí)際生產(chǎn)中建議采用H202同TAED摩爾比為2：1。
通過上面的試驗(yàn)結(jié)果我采用了一組優(yōu)化的工藝條件，即30％H202 4.5g／l，TAED 4.56g／l.焦磷酸鈉2 g／1，凈洗劑209 2 g／1，溫度70℃，時(shí)問60min進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得漂白白度為79.7，而常規(guī)高溫漂白為74.5。
2.3低溫前處理同常規(guī)前處理性能比較
為了解低溫前處理(指酶精練和低溫漂白)同常規(guī)前處理(指常規(guī)精練和常規(guī)漂白)的效果，測(cè)定了低溫前處理工藝白度，潤濕性，果膠含量，聚合度和染色性(深度和均勻性)，并與常規(guī)前處理作對(duì)比。
2.3.1低溫前處理與常規(guī)前處理練果膠含量和潤濕性比較
通過測(cè)量前處理后的果膠含量和潤濕性，對(duì)低溫前處理和常規(guī)前處理效果作比較，結(jié)果見表7


試驗(yàn)結(jié)果表明，低溫前處理處理去處果膠的能力和潤濕性均同常規(guī)前處理相同；從潤濕性能上來看，低溫前處理與常規(guī)前處理接近。
常規(guī)前處理的白度(74.5)較高，低溫前處理的白度(70.2)也相當(dāng)接近常規(guī)處理的水平。另外，用常規(guī)精練坯布進(jìn)行低溫漂白時(shí)，所得白度達(dá)79.7，高于常規(guī)前處理，表明低溫漂白效果良好。
直接耐曬黑GB對(duì)低溫前處理樣品的染色性比常規(guī)前處理樣品略淺，可能由于處理?xiàng)l件的溫和，前處理過程中棉蠟等雜質(zhì)的去除不如常規(guī)前處理工藝，使得染色性能受到一定影響，但差異并不是很大，并且經(jīng)過后續(xù)的絲光工藝兩種前處理工藝染色性能的差異有望會(huì)進(jìn)一步縮少。

在漂白過程中，除了天然色素會(huì)遭到破壞外，棉纖維本身也可能受到損傷，明顯體現(xiàn)在纖維聚合度的變化上，通過測(cè)量兩種前處理工藝后的聚合度，比較兩種工藝對(duì)纖維強(qiáng)力的影響程度。通過聚合度測(cè)定可以看出，復(fù)合酶精練以及常規(guī)精練對(duì)纖維聚合度的影響都不大，而復(fù)合酶精練因其處理?xiàng)l件的溫和性使纖維的幾乎無損傷。纖維的損傷主要發(fā)生在漂白過程中，無論是常規(guī)漂白還是低溫漂白都對(duì)纖印染在線網(wǎng)維有一定的損傷，低溫漂白因條件較溫和對(duì)纖維損傷較常規(guī)漂白小。低溫前處理對(duì)纖維的保護(hù)作用明顯要優(yōu)于常規(guī)前處理。
3結(jié)論
3.1單獨(dú)用果膠酶Scourzyme L處理棉織物，能有效的分解果膠，其合適用量為3％(o.W.f)，處理?xiàng)l件為pH 8.4，溫度60℃，處理60min，果膠去處率約95％，接近常規(guī)精練水平，但其潤濕性，染色性略低于常規(guī)精練。3.2由果膠酶和纖維素酶組成的復(fù)合酶精練脫膠率略優(yōu)于常規(guī)精練，因?yàn)榇藭r(shí)纖維素酶在精練中能與果膠酶起到協(xié)同作用，去除果膠等雜質(zhì)效果較單獨(dú)使用果膠酶好，配合凈洗工藝完全可以達(dá)到常規(guī)堿精練的處理效果。復(fù)合酶精練工藝為非離子表面活性劑JFC(1g／L)，果膠酶Scourzyme L的用量為1％(o.w.f)，中性纖維素酶用量為1％(o.w.f)，于常規(guī)氧漂74.5，但染色時(shí)得色率較常規(guī)漂白稍低。較合適的低溫漂白工藝為H2024.5 g／l，TAED濃度4.56g／1，焦磷酸鈉2 g/l，209 2 g／l，溫度70℃，時(shí)間60min，浴比1：50。
3.4低溫前處理的脫膠率和織物潤濕性能可以達(dá)到常規(guī)前處理的水平，白度和染色性略低于常規(guī)前處理，但可望在絲光后得到彌補(bǔ)，由于該工藝?yán)w維損傷少，能耗低，對(duì)環(huán)境污染小，應(yīng)用前景良好。
參考文獻(xiàn)：
[1]王菊生，孫鎧，《染整工藝原理》第二冊(cè)，中國紡織出版社。
[2]棉的酶精練-表面活性劑，攪動(dòng)和酶的選擇，印染譯從，2000.4，44-52。
[3]堿性果膠酶：成本有效、對(duì)環(huán)境有利的前處理的關(guān)鍵，印染譯從，2000.8，41-44。
[4]酶精練的評(píng)定方法和一浴酶退漿、精練，印染譯從，2000.4，27-31。
[5]用生物酶去處棉制品上的果膠，印染譯從，1994.4，pH為8，溫度為60~C，處理40min。3.3 H202／TAED低溫漂白的白度可達(dá)到79.7略高42-43’
[6]T.Bitter and H.M.Muir*，A Modified Acid Carbazole Reaction，AnalyticalBiochemisthy，1962.4，330―334
[7]陳石根，周潤琦，酶學(xué)，復(fù)旦大學(xué)出版社，2001
[8]8 Usa Sangwatanaroj and Kingkamol Choonukulpong，Cottonscouring with Pectinase and Lipase／Protease／Cellulase，AATCC REVIEW 2003.5，17-20
[9]何中琴譯，酶精練的評(píng)定方法和一浴酶退漿，精練，印染譯叢.2000.4，26-27
[10]Edward Menezes，Dr.Mrinal Chaudhari，New approach to textile bleaching，ColourageJanuary 2005，39-42.
[11]唐志翔譯，天然纖維用TAED和NOB.S活化的過氧化物系統(tǒng)漂白，染整科技，2005.1，56-60 .