ZLFM-精练剂性能及其在棉织物前处理中的应用

朱俊辉，董爱学，王维明，唐耿铁，赵春磊

（1.绍兴文理学院 纺织服装学院，浙江 绍兴 312000；2.绍兴兴明染整有限公司，浙江 绍兴 312072）

脂蜡、果胶、棉籽壳、色素等天然杂质对棉纤维的染色性能及后整理质量具有重要影响作用。所以，棉及棉型织物在染色与后整理之前需要经过前处理，为后续加工提供合格的半制品[1-2]。前处理通常包括退浆、煮练和漂白，主要利用碱和过氧化氢的协同作用来达到去杂和漂白的目的，其过程包括润湿、渗透、膨化、乳化、分散等步骤[3-4]。为了提高前处理效率和产品质量，加工中通常需要加入精练剂，由于染厂应用最多的前处理工艺是碱氧一浴一步法，所以精练剂不仅应有良好的润湿、渗透、乳化等功能，同时还需要有优异的耐碱性[5-6]。

ZLFM-精练剂是由仲醇和阴离子表面活性剂复配而成的一种高效多功能精练剂，本文以JFC 精练剂和竞品高效精练剂为对比样品，分析了该精练剂的表面张力、乳化性能、润湿性能和耐碱性，并将其应用于棉织物退煮漂一浴一步法加工，优化了工艺条件。

1 试验

1.1 材料、试剂和仪器

材料：纯棉机织物，克重为150 g/m2，断裂强力为225N。

试剂：ZLFM-精练剂（商品，浙江砾纺新材料科技有限公司），氢氧化钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），30 %过氧化氢（分析纯，永华化学科技有限公司），浓硫酸（分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），JFC 精练剂（商品，广州市玥舜化工有限公司），高效精练剂（商品，浙江灏宇科技有限公司）。

仪器：UF260Plus 型强制对流通用烘箱（德国MEMMERT 公司），L-12 型振荡染色机（厦门瑞比精密机械公司），H-10K-L 型万能材料试验机（美国Tinius Olsen 公司），WSB-3A 型智能式数字白度计（温州大荣纺织仪器有限公司），YG（B）871 型毛细管效应测定仪（温州大荣纺织仪器有限公司），DCAT21 型全自动表面张力仪（德国Dataphysics 仪器股份有限公司）。

1.2 棉织物前处理

采用浸渍法对棉织物进行前处理，处理液由氢氧化钠3～5g/L、过氧化氢3～7g/L 和精练剂0.5～3.0g/L 组成，处理温度70～95℃，处理时间40～120min，浴比1∶25。处理结束后，热水洗，酸中和，冷水洗，烘干。

1.3 性能测试

1.3.1 毛效

织物毛效根据FZ/T 01071—2008 《纺织品毛细效应试验方法》 规定的方法进行测试，每个样品测试3次，取平均值。

1.3.2 白度

将织物对折至不透光后，使用WSB-3A 型智能式数字白度计对织物白度进行测试，在织物正反面各取3 处不同位置进行测试，取平均值。

1.3.3 断裂强力保留率

织物断裂强力根据GB/T 3923.1—2013《纺织品织物拉伸性能第一部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》规定的方法进行测试，每个试样测试3 次，取平均值。断裂强力保留率根据公式（1）进行计算。

1.3.4 表面张力

精练剂的表面张力根据GB/T 22237—2008《表面活性剂表面张力的测定》规定的方法进行测试，每个样品测3 次取平均值。

1.3.5 耐碱性能

精练剂的耐碱性根据GB/T 5556—2003 《表面活性剂耐碱性测试法》规定的方法进行测试，通过目测进行评级。

1.3.6 乳化性能

以液蜡为研究对象，根据GB/T 11543—2008《表面活性剂中、高粘度乳液的特性测试及其乳化能力的评价方法》规定的方法对精练剂的乳化性能进行了测试。

1.3.7 润湿性能

精练剂的润湿性能根据GB/T 11983—2008《表面活性剂润湿力的测定 沉没法》 规定的方法进行测试，所用织物为棉帆布片。

2 结果与讨论

2.1 ZLFM-精练剂的性能指标

2.1.1 表面张力

一般而言，在不改变固体表面能的前提下，表面张力越低的溶液越容易在固体表面进行润湿和铺展[7]。精练剂的主要作用就是降低前处理液的表面张力，促进其在纺织品表面润湿并快速渗透进入纤维内部，进而达到提高处理效果的目的。在浓度相同的条件下，ZLFM-精练剂和竞品精练剂的表面张力如图1 所示。

图1 表面张力

由图1 可见，与竞品高效精练剂相比，ZLFM-精练剂具有更小的表面张力，即ZLFM-精练剂更有利于前处理液在纺织品表面进行润湿和铺展。

2.1.2 耐碱性能

耐碱性是碱氧一浴一步前处理工艺用精练剂的一项重要指标。在氢氧化钠浓度为50g/L 的条件下，于95℃测试了ZLFM-精练剂和竞品精练剂的耐碱性，结果如表1 所示。

表1 耐碱性

由表1 数据可以看出，ZLFM-精练剂和JFC 精练剂在120min 时的评级仍为1 级，而竞品高效精练在90min 时的评级为1～2 级。试验过程发现，120min 时，加有ZLFM-精练剂和JFC 精练剂的碱液中未出现明显的絮状物，而竞品高效精练在90min 时开始出现絮状物，在120min 时产生了浑浊现象。通常，棉织物碱氧一浴一步浸渍法前处理所用碱的浓度为5～10g/L。为此，ZLFM-精练的耐碱性能够满足棉织物碱煮练的需要。

2.1.3 乳化性能

精练剂不仅要能有效降低处理液表面张力，同时还应对溶解到处理液中的天染杂质及其分解产物具有良好的乳化和分散作用，以避免对纺织品的二次沾污[3]。为此，乳化性能是精练剂的又一项重要指标。试验分析了ZLFM-精练剂、JFC 精练剂和市售高效精练剂对液蜡的乳化性能，结果如图2 所示。图中数据表明，ZLFM-精练剂对液蜡的乳化时间为80s，明显小于JFC 精练剂与高效精练剂的乳化时间，即ZLFM-精练剂具有较好的乳化性能。

图2 乳化性能

2.1.4 润湿性能

图3 为ZLFM-精练剂与竞品精练剂对棉帆布的润湿性能。由图中数据可以看出，ZLFM-精练剂对棉帆布的润湿时间仅有20.3 s，明显小于JFC 精练剂与高效精练剂的润湿时间。这是因为ZLFM-精练剂具有较低的表面张力（见图1），能更好地降低处理液的表面张力，进而减少处理液在棉帆布表面润湿与铺展的时间。由此可见，ZLFM-精练剂具有较好的润湿性能。

图3 润湿性能

2.2 棉织物前处理中的应用性能

采用碱氧一浴一步法对棉织物进行前处理，分析了ZLFM-精练剂与工艺参数间的关系，优化了工艺条件，并在最佳前处理工艺下，对比了ZLFM-精练剂与竞品精练剂的前处理效果。

2.2.1 精练剂浓度对前处理过程的影响

表2 为精练剂浓度对前处理效果的影响。从表中数据可以看出，织物白度和毛效值均随着精练剂用量的增加而逐渐增大，两者分别在精练剂浓度为0.5 g/L和1.0 g/L 时达到最大值，之后，织物的白度和毛效值不再随着精练剂用量的继续增加而发生明显变化。这可能是因为当精练剂分子足以在织物表面形成紧密的定向排列时，处理液在织物表面的润湿铺展并向纤维内部渗透才能达到最佳状态，但是过量的精练剂不再对处理液的润湿铺展与渗透起促进作用。由此可见，ZLFM-精练剂的最佳浓度为1.0 g/L。

表2 精练剂浓度对前处理效果的影响

2.2.2 氢氧化钠浓度对处理效果的影响

表3 列出了氢氧化钠浓度对前处理效果的影响。结果表明，织物毛效值随着氢氧化钠浓度的增加而逐渐增大，当氢氧化钠浓度超过5.0 g/L 继续增大时，毛效值几乎不再发生明显变化，但是织物白度并未随着氢氧化钠浓度的变化而发生明显变化。这是因为浆料、脂蜡、果胶等杂质可在热碱和过氧化氢协同作用下通过水解等反应而被去除，杂质的去除可提高织物的毛效值。众所周知，色素的去除效果主要取决于过氧化氢的使用量，而平行试验中并未改变过氧化氢的浓度，所以织物的白度并未发生明显变化。为此，氢氧化钠的最佳浓度为5.0 g/L。

表3 氢氧化钠浓度对处理效果的影响

2.2.3 过氧化氢浓度对处理效果的影响

表4 为过氧化氢浓度对前处理效果的影响。表中数据显示，过氧化氢浓度在3.0～5.0g/L 范围内变化时，织物白度随着过氧化氢浓度的增大而迅速增大，此后，织物白度不再随着过氧化氢浓度增大而发生显著提升。表4 同时表明，织物毛效值在过氧化氢浓度为5.0g/L 时达到最大值，继续增加过氧化氢浓度，毛效值反而有所下降。这是因为过氧化氢是去除色素的主要助剂，色素去除效果随着过氧化氢浓度的增大而增强，所以白度随着过氧化氢浓度的增大而增大。但是，当过氧化氢浓度较大时，过氧化氢会生成氧气（O2）等无效漂白成分，不仅无益于白度的改善，而且会影响杂质的去除。所以，过氧化氢的最佳浓度为5.0g/L。

表4 过氧化氢浓度对处理效果的影响

2.2.4 温度对处理效果的影响

表5 为温度对处理效果的影响。由表中数据可以看出，织物白度和毛效值均随着处理温度的升高而逐渐增大，且都在95℃时达到最大值。这是因为升高温度有利于纤维溶胀，进而促进处理液向纤维内部渗透，提高杂质去除效果。由此可见，前处理温度控制在95℃为宜。

表5 温度对处理效果的影响

2.2.5 时间对处理效果的影响

时间对处理效果的影响如表6 所示。表中数据表明，毛效值在80 min 时已达到9.60，之后，毛效值不再随着保温处理时间的延长而发生明显增大。此外，织物白度随着反应时间的延长而逐渐增大，在80 min 时已超过80。综合考虑能耗与生产效率，选用80 min 为最佳保温时间。

表6 时间对处理效果的影响

2.2.6 ZLFM-精练剂与竞品精练剂的处理效果对比

表7 为ZLFM-精练剂与竞品精练剂的处理效果对比数据，处理液组成为氢氧化钠5.0 g/L、过氧化氢5.0 g/L、精练剂1.0 g/L，处理温度95℃，处理时间80 min，浴比1∶25。

表7 ZLFM-精练剂与竞品精练剂的处理效果

由表7 可以看出，ZLFM-精练剂处理棉织物的白度、毛效值和断裂强力保留率均明显优于竞品高效精练剂处理的织物。这是因为，与JFC 精练剂和高效精练剂相比，ZLFM-精练剂具有更好的润湿性、耐碱性和乳化能力，进而能够更好地提高去杂效果。

3 结论

（1）与JFC 精练剂和竞品高效精练剂相比，ZLFM-精练剂具有较小的表面张力和较好的润湿性能、液蜡乳化性能和耐碱性。

（2）ZLFM-精练剂用于棉织物前处理时，最佳工艺条件为：氢氧化钠5.0g/L、过氧化氢5.0g/L、精练剂1.0 g/L，处理温度95℃，处理时间80min。

（3）在ZLFM-精练剂最佳应用工艺下，ZLFM-精练剂处理棉织物的白度、毛效和断裂强力保留率均大于JFC 精练剂或竞品高效精练剂处理的织物。