低温氧化助剂NOBS的研制及其在棉织物漂白中的应用及机理研究

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纺织染整业的高排放、高污染、高能耗,已严重制约了纺织业的可持续发展。棉纤维含有与生俱来的杂质和色素,其前处理加工任务繁重,耗水、耗能大、需用的化学药品多、污染严重。因而,进行棉织物前处理工艺的革新,开发节能、节水、环境友好的技术和工艺,势在必行。另一方面,开发棉/毛、棉/丝等多元纤维纺织面料是实现我国纺织面料高档化的有效途径,但其漂白是一大难题,各组分纤维漂白适应条件的冲突极易造成非棉纤维的严重损伤或棉纤维的漂白不足等两极情况。本课题通过研制全新的双氧水活化剂NOBS,构建既符合环保要求、又稳定有效、适用于棉及其混纺织物染整加工的低温氧化体系,开发棉织物的低温漂白工艺,为纺织染整业的节能降耗和攻克含棉织物的漂白难点作有益探索。 本论文研究了双氧水活化剂壬酰氧苯磺酸钠NOBS的合成,探讨了其合成的路线、机理和方法,并研究了各合成工艺因素对其产率的影响,优化了NOBS合成工艺,并借助FTIR,H-NMR,HPLC等分析手段表征了产物结构。结果表明:本研究设计的NOBS合成新方法是可行的,其优化的合成工艺为:二氯亚砜和壬酸的物质的量比为1.5:1,在30℃条件下回流反应2h,然后经常压蒸馏和减压蒸馏,即可收集到产物壬酰氯,收率可达96.22%。然后,在NaOH和四氢呋喃的混合反应溶剂中,控制壬酰氯和对羟基苯磺酸钠物质的量比为2.4:1,在室温条件下反应5h,即可得到较高的NOBS产率,达88.49%。此后,经过真空干燥,丙酮洗涤和烘干等步骤,即可得到纯度较高的产物。该方法所需要的原料简单易得,反应条件温和,反应时间短,成本低,操作简单,产品产率较高。 在研制双氧水活化剂NOBS的基础上,将H2O2/NOBS低温氧化体系应用于棉织物的漂白。系统研究了NOBS对H2O2漂白的活化作用,并对其活化机理作了分析探讨。采用浸渍法和冷轧堆法两种漂白工艺,通过单因素法和正交试验法研究了各工艺因素对漂白效果的影响,优化了漂白工艺,达到了很好的漂白效果。结果表明:棉织物的H2O2/NOBS活化体系浸渍法浴中漂白的优化工艺为:30%H2O2浓度4g/L,n(NOBS):n(H2O2)为1/8:1,NaOH浓度1.0g/L,温度70℃,时间90min,JFC浓度1g/L,Na2SiO3浓度1g/L,浴比1:20。棉织物的H2O2/NOBS活化体系冷轧堆漂白的优化工艺为:30%H2O240g/L,n(NOBS):n(H2O2)为1/5:1,NaOH浓度8g/L,堆置时间6h,JFC浓度5g/L,Na2SiO3浓度5g/L。在最优工艺条件下,在获得相同漂白效果的前提下,浴中漂白的处理温度可由常规的95℃降为70℃,强力保留率提高9.70%,冷轧堆漂白的堆置时间可由常规的15~24小时缩短为6小时,碱浓度下降22~32g/L;H2O2/NOBS活化体系漂白织物的染色性能与常规漂白织物相似。应用该H2O2/NOBS活化漂白技术有利于节能降耗,改善棉织物品质,提高生产效率。 为了改善生物酶技术在棉织物前处理中存在的白度、毛效和棉籽壳去除等方面的不足,本课题尝试开发可供生物酶低温退煮联合应用的低温漂白体系,本研究首先通过一系列试验,优化了棉织物的酶退煮工艺。进而应用H2O2/NOBS活化漂白工艺,研究了棉织物的全程低温前处理。其优化的生物酶退煮工艺为:酶浓度5g·L-1,温度70℃,时间55min,浴比1:20;后续的H2O2/NOBS活化体系浸渍漂白的优化工艺为:30%H2O2浓度4g/L,n(NOBS):n(H2O2)为1/8:1,NaOH浓度1g/L,时间90min,温度70℃,JFC浓度1g/L,Na2SiO3浓度1g/L,浴比1:20。该工艺可得到理想的退煮漂白效果,实现了棉织物的全程低温前处理,具有节能降耗、生态环保的优势。
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