紡織前處理用精練劑的應(yīng)用現(xiàn)狀

李 偉，周 利，楊樹梅，鄧 勇，陳聲才，周 維，張貴英*

(1.貴陽寶藍環(huán)保科技有限公司，貴州 貴陽 550002；2.貴州省化工研究院，貴州 貴陽 550002)

天然纖維在進行紡織的過程中需要進行多步前處理工序，這些工序的主要目的就是去除纖維中的雜質(zhì)。天然纖維中所含的雜質(zhì)主要有蠟質(zhì)、棉籽殼、果膠質(zhì)、含氮物質(zhì)、灰分、天然色素等[1-2]，雜質(zhì)的存在會嚴(yán)重影響織物的染色、印花、后整理性能，以及織物的外觀和手感。因此，天然纖維紡織物再進行后續(xù)的加工之前進行前處理是非常必要的，這些去除雜質(zhì)的前處理工序中最關(guān)鍵的就是精煉工序。精練的效果對最終產(chǎn)品織物的品質(zhì)起著至關(guān)重要的作用[3-4]。

傳統(tǒng)的精煉工藝是高溫堿氧法工藝[5]。該工藝的特點是利用堿和雙氧水的協(xié)同效應(yīng)達到對織物的去雜和漂白的目的，堿氧工藝的優(yōu)點是除雜效果好，缺點是高溫強堿條件，廢水堿性強，水耗、電耗均較高，易損傷天然纖維，而造成次品率高等問題[6-8]。相對傳統(tǒng)的堿氧精煉工藝，逐漸發(fā)展起來的酶精煉和節(jié)能型精煉具有低溫、低能耗、低污染排放等優(yōu)點，其缺點是效率普遍沒有堿氧法高，還需要進一步研究和改進。

1 天然纖維中所含的雜質(zhì)成分及性質(zhì)

天然纖維中通常含有92%左右的纖維素，同時還含有8%左右與纖維素共生的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)主要有果膠類物質(zhì)、含氮物質(zhì)、蠟狀物質(zhì)、灰分、色素、棉籽殼、人為雜質(zhì)等。這些雜質(zhì)的存在嚴(yán)重阻礙了紡織物的后染整性能，所以需要精練工序來除去這些有害的雜質(zhì)。

棉纖維中果膠含量與棉纖維的成熟度、纖維品種等相關(guān)，通常在0.9%～6%之間[16]，在植物細胞間充當(dāng)粘接劑的作用。果膠的疏水性相對較高，會降低纖維的潤濕性能，對纖維的染色牢度等性能造成一定的影響[9]。

棉纖維中的含氮物質(zhì)主要為蛋白質(zhì)及部分無機鹽類，棉纖維中的含氮量通常在0.5%左右變化[17]。棉纖維中的含氮蛋白質(zhì)含有三種帶有芳環(huán)的氨基酸，蛋白質(zhì)分子可在堿性條件下發(fā)生水解，生成可溶性的鹽而去除。含氮的無機鹽直接溶解在水中而去除[10-12]。

棉纖維中不溶于水但能溶于有機溶劑的雜質(zhì)統(tǒng)稱為蠟質(zhì)，它主要存在于纖維細胞的初生細胞壁中，含量通常在0.8%左右。蠟質(zhì)是一種由多種物質(zhì)組成的混合物，含有高級脂肪醇，游離的脂肪酸，高級醇酯等[13]。

棉纖維中含有約1.5%左右的灰分?；曳钟啥喾N無機鹽組成，其中鈉鹽和鉀鹽的含量最多，約占灰分總量的95%?；曳值暮亢统煞峙c纖維成熟度有關(guān)，通常成熟度越大灰分含量越低，灰分同時還具有一定的堿性[14]。灰分中的部分無機鹽對纖維的吸水性、白度和手感等有一定影響，部分鹽類會增強漂白劑的催化效果，使得織物纖維在漂白的過程中加速分解。

棉纖維中的天然色素研究相對較少，根據(jù)對少量色素的研究結(jié)果可知。精練工序?qū)ι氐娜コ饔孟鄬^小。大部分要依靠氧化劑的漂白作用去除[15]。

棉纖維中的棉籽殼的組成主要成分有纖維素、木質(zhì)素、多糖、單寧等物質(zhì)構(gòu)成，還含有少量的蛋白質(zhì)、油脂、無機鹽和礦物質(zhì)等。木質(zhì)素是棉籽殼的主要組成成分[16]。棉籽殼質(zhì)地較硬，色深，紡織物中含有棉籽殼會嚴(yán)重影響織物的外觀和品質(zhì)。棉籽殼是最難去除的雜質(zhì)。

紡織物中的外來雜質(zhì)主要是來自一些較為靠前的處理工序，如上漿等過程，漿料的主要成分為淀粉、潤滑劑等人為添加的雜質(zhì)，上漿率一般在6%左右。這些人工雜質(zhì)帶入既增加了織物去渣的難度，又使得產(chǎn)生的廢水具有很高的COD值，難以處理。

2 紡織行業(yè)常用的精練工藝

2.1 堿氧精練工藝

堿氧精練就是用稀燒堿溶液做精練劑的加工工藝，除了天然色素外，棉纖維中的天然雜質(zhì)大部分會在堿精練中除去，因此精練后棉及棉型織物變得比較潔凈。在此過程中雜質(zhì)被分解成可溶性的產(chǎn)物被去除[26]。堿在適當(dāng)溫度下能使果膠中的酯鍵水解，成為可溶性的羧酸鈉鹽被去除。部分含氮物質(zhì)也能發(fā)生水解而被去除。蛋白質(zhì)分子也會發(fā)生水解，形成氨基酸鈉鹽而去除。蠟狀物質(zhì)中的脂肪酸酯在堿中能發(fā)生皂化而溶解于水中去除，其溶解物還能起到表面活性劑的作用，幫助去除其他雜質(zhì)[17-18]。堿氧工藝流程長，效率低，能耗和水耗高等是其主要面臨的難題。

2.2 酶精練工藝

近年來隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，生物酶在棉紡織物精練領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用。可用于精練的生物酶有果膠酶、纖維聚酶、蛋白酶、脂肪酶等。酶具有高效性、專一性和反應(yīng)條件溫和等特點。同時酶具有用水量少，廢液可生化性強，易于處理的優(yōu)點，但是酶的精練效果較堿差[31]。酶的處理溫度和溶液pH值與所用的酶種類密切相關(guān)，因此，精練時根據(jù)酶的種類選擇最適宜溫度和pH值，才能使酶的活性達到最大程度[19]。

2.3 節(jié)能型精練工藝

傳統(tǒng)堿氧精練需在較高溫度下經(jīng)過較長的處理時間才能完成，此過程需要消耗了大量的堿和熱量，對棉纖維的損傷也相對較大，難以控制。為了改進棉型織物前處理工藝存在的難題，部分紡織企業(yè)逐漸研發(fā)了更加節(jié)能的精煉技術(shù)，這些技術(shù)將部分特定的表面活性劑與堿配合使用，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，可以在較低的溫度下發(fā)揮更加理想的潤濕、乳化、增白等效果，同時對于提高織物白度和毛效也有很好的作用[20-21]，從而為后續(xù)的染色加工提供合格的半成品。

3 總結(jié)與展望

天然纖維中含有許多雜質(zhì)，主要有蠟質(zhì)、棉籽殼、果膠質(zhì)、含氮物質(zhì)、灰分、天然色素和人工雜質(zhì)等。這些雜質(zhì)的存在嚴(yán)重影響了織物的品質(zhì)，也對織物的精練、后整理等工序帶來了較大的難度。在現(xiàn)有精練技術(shù)的基礎(chǔ)上尋找更好的精煉劑配方，甚至開發(fā)更加有效的精練劑及精練技術(shù)是未來紡織行業(yè)需要努力的方向。