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  • 黄麻碱氧一浴一步法脱胶漂白短流程工艺


      摘要:采用碱氧一浴一步法对黄麻脱胶漂白新工艺进行研究,初步探讨了碱与双氧水同浴脱胶漂白原理,以及双氧水氧化木质素原理。实验中首次采用镁离子做助剂,同时在强碱浴双氧水稳定剂的作用下,使碱氧一浴脱胶达到最佳功效。用正交方案将影响脱胶漂白效果较大的3个主要因素:NaOH质量浓度、双氧水和稳定剂用量进行工艺条件的优化,得出最佳方案为:NaOH为4g/L,H202为10g/L。,稳定剂用量5g/L。

      关键词:黄麻;脱胶;漂白;碱氧一浴;残胶率;木质素

      黄麻纤维的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素。黄麻纤维具有较高的强度和吸湿性,是热和电的良好绝缘体,在天然纤维中是最易生物降解的,其降解或燃烧时不产生有毒气体[1-3]。

      随着黄麻机械、化学加工工艺的发展,已能纺制优质黄麻及其与其他纤维混纺的织物,同时黄麻粗硬的手感也得到了改善,使这类织物在时装、行李袋、地毯、毛毯等多种领域都有较大的发展潜力。

      麻类纺织产品质量的优劣,主要取决于麻的脱胶。长期以来,原麻脱胶一直沿用自然发酵法和化学法进行[4]。自然法脱胶受环境影响大,耗费时间长,含杂多,质量难以保证;现在工厂常用的化学脱胶法能耗高.时间过长,对纤维造成不必要的损伤,而且成本高。

      本工艺采用的碱和双氧水一浴一步法对黄麻进行脱胶漂白,碱和双氧水互相作用,碱既起到去除黄麻纤维中的胶质、半纤维素、木质素及其他杂质的作用,又为双氧水的分解提供了一个碱性环境;双氧水在酸性介质中很稳定,分解速率非常低,而在碱性介质中可以被碱活化,双氧水分子发生离解,可以漂白黄麻纤维。同时尤为重要的是可以氧化木质素,木质素被氧化后可以溶解于实验条件中的高温强碱液中。从而有助于更好的去除木质素。

      1 实验条件及工艺流程

      1.1 原料

      使用经过栉梳机梳理后呈散状的黄麻原麻,原麻中的胶质经梳理已去除了一部分。

      1.2 试剂

      氢氧化钠、双氧水(30%)、MgS04•7H20、强碱浴双氧水稳定剂、浓硫酸(98%)。

      1.3 仪器

      普通烧杯、恒温水浴锅、温度计、量筒、锥形瓶、强力仪、烘箱、普通天平、光电天平、称量瓶、砂芯漏斗等。

      1.4 工艺流程

      黄麻原麻除杂→原麻浸酸→水洗→碱氧→浴→敲麻→水洗→酸洗→水洗→晾干  

      1.5工艺条件

      1.5.1各工序的作用

      (1)除杂:手工除去原麻中的大的杂质。
      (2)原麻浸酸:温度40~50℃,时间60min,浴比为1∶20,酸液质量浓度:1ml/L。
      (3)水洗:用自来水冲洗至pH值7左右。
      (4)碱氧一浴:常压,浴比为1∶20,MgS04•7H20质量浓度为0.1%,其余条件与正交实验表相符合。温度的控制在预升温阶段.升温速度要控制在1℃/min。
      (5)敲麻:使脱胶后黏附在纤维表面的胶质更好地脱落,使脱胶效果更彻底。
      (6)水洗:用60℃以上的水冲至pH值7左右。
      (7)酸洗:中和纤维上残余的碱液。

      1.5.2升温速度

      在预升温阶段,升温速度的控制对纤维的强力影响很大,双氧水分解速率受温度影响很大,如果升温速度过快,会极大地加速双氧水的分解,发生剧烈氧化,纤维被过度氧化降解,分子链断裂,从而降低了聚合度。使纤维的强力下降很多。根据实验可得出,当升温速度控制在1℃/min,其作用过程中没有出现双氧水分解过快而产生泡沫的现象,这说明双氧水分解速度比较正常,因此对黄麻强力损伤影响不大。

      2 实验机理

      2.1 双氧水作用机理

      从理论上讲,双氧水对纤维素的氧化,主要是使葡萄糖分子的羟基氧化成酮,即所谓的酮纤维素;次氯酸钠则主要使葡萄糖分子的羟基氧化成醛,而醛基的存在又可使纤维素的降解继续进行,造成纤维大面积的损伤,有关研究资料[5]表明:使纤维素分子断裂所需的耗氧量比较,双氧水大于次氯酸钠和亚氯酸钠,这是双氧水对纤维素损伤程度较轻的一个原因。另外,醛基的存在是导致漂白物泛黄的原因,这说明了氯漂易于泛黄,而氧漂的白度稳定,不易泛黄。又由于双氧水去杂能力强,在几种漂白剂中只有双氧水可以实行煮漂一浴工艺,加上双氧水的分解产物无污染、无毒、不腐蚀设备,这些都使双氧水成为短流程处理工艺中漂白剂的最佳选择。  

      双氧水是一种弱二元酸,在水溶液中可按下式电离:

      按(1)式在双氧水溶液中加入碱,OH一能中和其中的H+离子。这样便会增加HOO一的质量浓度。当pH≥10.5时,双氧水分子大部分以H2O一存在,所以溶液的稳定性很差。因此,本实验中碱分两次加入,在升温阶段,即双氧水的主要作用阶段,碱的加入量应使pH值保持在10.5以内,90 min以后,双氧水基本作用完毕,再加入剩余的碱。

      除了某些金属如铜、铁、锰离子或金属屑有催化作用外,其它极细小的、有棱角的固体物质,以至容器器壁,纤维和胶体等固体表面,都具有加速双氧水分解的作用。双氧水分解出的离子HOO一是氧化漂白的主要成分,能使木质素结构单元的苯环和侧链碎解,最终木质素分子从麻纤维中溶出于碱液中。

      双氧水与木质素的反应主要为木质素结构单元苯环的反应[6-7]:木质素结构单元苯环是无色的。但是在蒸煮过程中形成各种醌式结构后,就变成了有色体。双氧水与木质素结构单元苯环的反应,就是破坏醌式结构的反应,使有色的醌式结构变成了无色的其他结构,最终碎解为低分子的脂肪族化合物。   

      2.2 强碱浴双氧水稳定剂

      采用强碱浴双氧水稳定剂作为碱氧一浴脱胶的助剂.可控制碱氧一浴脱胶漂白反应达到最大功效。   

      2.3 镁盐的作用

      传统麻类脱胶采用硅酸钠作助剂。硅酸钠稳定效果好,白度佳,价格便宜,但易于形成硅垢沉积在纤维和设备上,并且不耐强碱漂液,因此不适宜于碱氧一浴法脱胶工艺[5],为此采用镁盐做助剂。一种见解认为镁盐主要是能提高双氧水的耐碱稳定性[5],镁盐在碱溶液中生成Mg(O)2,它以胶团形式分散在介质中,其胶团带正电荷,因为双氧水分解的H00一离子具有亲核性,因此容易被带正电荷的Mg(OH)2胶团吸附,阻止了它进一步与H2O2反应生成自由基,从而抑制了H2O2的分解。如果溶液中有少量的重金属离子,他们在碱液中主要以带负电的络合离子形式存在,这种络合离

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  • 【时间】2006年08月28日
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