染整前处理工艺及助剂的研究进展

文章编号：1672 - 500X (2015) 03 - 0010 - 04

收稿日期：2015 - 06 - 09

作者简介：秦文利(1969 -)，男，广州番禺人，纺织染化工程师，从事染色、整理节能环保技术和管理工作。

在整染生产过程中织物前处理是一道基础的工序，其能够有效地稳定染色、印花、后整理等后道工序的产品质量，特别是纯棉织物的前处理工艺最主要的目的就是要将纺织过程中附加的玷污物、助剂、浆料和织物上的天然杂质去除，同时也要将化纤织物上的各种助剂和油剂去除掉，从而确保织物具有较高的强力和尺寸稳定性、较好的手感及光泽、均匀的白度、良好的湿润性。现在全棉织物前处理工艺不管是短流程的前处理工艺，还是传统的退煮漂工艺都必须采用必要的化学药品、表面活性剂、烧碱等，并且需在高温条件下完成，因此会对生态环境造成一定污染。染整行业在进入21世纪之后开始积极的采用清洁生产和生态工艺，并且希望能够以此为基础促进染整行业实现可持续发展。比如现在世界各国都在对生物酶制剂进行积极的研究和开发，希望能够将短流程前处理的碱氧工艺和使用烧碱的传统前处理工艺淘汰掉。生物酶制剂在生物工程技术不断发展的今天实现了较快的发展，尤其是一些前处理的生物酶制剂具有非常快速的研究和开发速度。因为生物酶制剂具有较少的能耗、对环境无害、去杂效果好、易洗尽、可自然降解、反应条件低、高效性以及专一性等特点，因此目前将生物酶制剂用于前处理工艺符合染整前处理过程追求高质量和短流程的需求。如今我国在生物酶助剂方面的研究也取得了较大进展，我国从上世界90年代开始即对前处理工艺中生物酶的应用进行研究，在这方面已经积累了大量经验，目前我国用于前处理的生物酶主要包括过氧化氢酶、蛋白酶、脂肪酶、果胶酸、纤维素酶以及淀粉酶等。本文对染整前处理的工艺及助剂的技术进步进行了分析和介绍，希望能够对染整前处理工艺及助剂技术的不断发展起到一定的促进作用。

1　短流程前处理新工艺进展

1. 1　新型漂白工艺

过醋酸漂白新工艺具有对生态有利的特点，在使用过程中不会有任何的毒副产品产生，而且也不会有AOX出现在废水中，能够实现完全的生物降解，而且具有较低的设备腐蚀性。同时，相对于双氧水而言，过醋酸漂白新工艺活性也比较低，对纤维只有较小的伤害，所以属于最佳的氯酸钠漂白工艺替代物。比如天津工业大学曾经对棉织物进行复合果胶酶过醋酸的处理工艺进行了研究，研究表明，采用这种工艺的织物具有较小的损伤、比较软的手感，同时还能够达到节能的目的 [ 1 ]。研究结果表明，新型漂白工艺在短流程前处理中可以完全将氯漂工艺取代掉，特别是高档亚麻织物更加适合采用这种工艺。宁夏大学在对纯棉织物进行漂白的时候选择新型漂白剂过氧化尿素的工艺，并且研究了过氧化尿素漂白时pH值、时间和浓度等工艺条件，研究结果表明，在pH值为9的过氧化尿素溶液中进行一个小时的漂白能够获得非常好的效果 [ 2 ]。新型漂白剂过氧化尿素的工艺在分解的过程中能够保证均匀有效性，并且可以有效地防止出现纤维损伤的情况，使前处理漂白工艺流程得以缩短。由于新型漂白工艺能够在漂白的过程中实现持续放氧，所以新型漂白剂过氧化尿素具有较高的利用率、较少的用量、较短的反应时间，而且其溶液可以反复利用，具有较低的综合成本，因此新型漂白剂过氧化尿素的发展前景十分良好。

1. 2　超临界二氧化碳无水处理工艺

超临界二氧化碳无水处理工艺能够使能耗和污水量得以显著减少，在超临界二氧化碳中传统的浆料无法直接溶入，因此现在开发出以氟化物为基础的浆料，而且在涤棉混纺纱线的上浆中得到广泛的应用。大量实践表明，相对于传统的淀粉/PVA浆料，可溶于超临界二氧化碳中的浆料可以使涤棉混纺纱线具有更加优越的耐磨性能，利用超临界二氧化碳的萃取/洗涤功能能够将织物上的浆料去除掉，同时还可以将一定的合成浆料、油剂和蜡质去除，因此超临界二氧化碳无水处理工艺具有良好的应用前景。

1. 3　等离子体前处理

等离子前处理技术只是对材料表面进行改性，并不会破坏材料，同时还具有较少的污染，因此对环境的保护十分有利；其具有较低的能耗，而且很少使用水，因此还具有节能节水的特点。经过等离子技术处理之后的棉坯布不仅在亲水性方面出现了显著提升，而且还可以有效地氧化分解浆料，从而使浆料的溶解性得以提升，极大地改善了前处理效果。比如天津工业大学采用等离子体处理新技术作为前处理工艺，其加工而成的半制品相对于常规工艺在染色的K/S值、强力、白度、毛效等各方面均明显要好，因此等离子前处理技术具有非常好的发展前景 [ 3 ]。

1. 4　生态型纳米前处理剂

东华大学化学与化工学院开发的生态型纳米前处理剂的主要原料是纳米级的天然矿石，在经过超微分散、活化以及纯化之后，再将少量的表面活性剂加入配制而成 [ 4 ]。在碱氧浴中生态型纳米前处理剂具有较好的耐硬水性、双氧水稳定性、膨胀性、分散性和吸附性等特点。使用该助剂处理之后的织物具有手感极佳、表面柔顺、染色性能好、白度好等特点，同时还具有较低的BOD、COD值，因此其环保效益十分显著。

1. 5　在前处理加工中对超声波技术的应用

利用超声波退浆的技术可以使织物上浆膜膨化和脱离的速度得以加快，并且可以提升退浆效率，尤其是在处理一些难膨化的浆膜时效果更好。同时，对棉织物进行处理的时候也可以选择20 kHz频率的超声波实施有效的双氧水漂白，能够很好地提升漂白速度，并且将节约大量的时间，因此相对于常规的漂白工艺而言具有更加好的效果。在漂白亚麻织物的时候选择超声波技术可以使双氧水的反应速度和用量得以有效降低，也可以使亚麻的刚性得到明显改善，便于染色，而且也不需要再添加任何助剂，在棉纱线漂白的时候这种工艺具有十分显著的优势。在对纯棉织物进行过醋酸漂白过程中选择超声波技术进行辅助能取得较好的效果，能够使过醋酸的分解率得以有效降低，并且可以使其利用率显著提升。

1. 6　电解煮漂棉织物的工艺

选择烧碱作为电解液，利用一定的电压和温度对其实施电解，采用网状玻璃碳和石墨颗粒的高表面积的平面状阳极和多孔性堆积床阴极共同将电解槽组成。在具体的处理过程中只需要保证电解液具有可以煮练棉织物的碱浓度，同时还要具有一定数量的精炼剂 [ 5 ]。采用这种工艺具有非常好的处理效果和显著的湿润性，其可以达到小于1 s的瞬时吸水性。因此在阴极连续产生的双氧水在具体的电解过程中能够始终处于平衡的浓度，可以有效地控制其产生的双氧水，同时还可以有效地降低纤维的损伤。

2　前处理工艺及助剂发展意见

2. 1　优化前处理工艺条件

首先必须充分认识到在染整加工中前处理工艺作为一种基础工序的重要作用，并且采取有效措施积极优化前处理工艺条件。目前在前处理工艺中碱氧一浴短流程工艺仍然具有最关键的作用，但是如何对其进行优化则属于一个非常关键的问题，还需要进一步正确理解短流程前处理工艺、正确选用环保型助剂、合理确定碱氧的用量 [ 6 ]。

2. 2　提升前处理工艺清洁性

现在人们普遍具有越来越高的环保要求，因此必须采取有效措施提升前处理工艺的清洁性，只有这样才能够满足可持续发展的要求，目前迫切需要积极运用生物酶技术，淘汰传统的氯漂工艺和碱氧工艺。在前处理工艺中应用生物酶技术已经得到了行业的普遍关注，目前国外几家大公司开发了一系列纺织染整用的酶制剂，而且在研发过程中对工艺条件的摸索、助剂的选择、复合酶活性的控制调节、酶制剂的复配以及酶型号的选择都比较关注。国外在对工业用酶进行开发的时候普遍采用现代生物技术，而在这方面我国跟发达国家还存在较大差距，所以要对拥有自主知识产权以及与我国国情相符合的生物酶生产技术进行开发，目前急需解决去除PVA浆料、麻皮以及棉籽壳等漂白用酶制剂的研发问题。

2. 3　开发和应用新的短流程前处理技术

现在能源紧张问题变得越来越严重，特别是一些地方严重缺水。而在染整行业中，前处理工序水耗占整个工序水耗的70%以上，所以要高度重视开发应用新的前处理工艺和技术，比如纳米技术、电解技术、生物酶生产技术、超声波技术以及低温等离子体技术等，同时还要高度关注新型漂白剂的开发和应用，以期能够将传统漂白工艺彻底取代，实现清洁生产 [ 7 ]。

2. 4　染整工艺和助剂需同步发展

要想优化前处理工艺，首先必须要重视新型助剂的开发。助剂行业必须要对与标准化、系列化短流程前处理工艺相配套的新型助剂进行积极研究，要对高新技术进行积极利用，从而将有利于生态环境保护、容易生物降解、适用于短流程工艺的环保助剂开发出来。同时认真做好现代企业科学管理工作，确保助剂出厂产品质量的延续性、稳定性、成熟性和先进性，不断强化试化验检测工作，这是确保责任制检查考核的关键内容。要以每个产品的不同特点为根据，制定相应的试化验检测标准与工艺程序，做到突出重点，将助剂与成品、半成品的各项应用性能和主要指标准确快速地反映出来。与此同时，助剂行业必须对环保型助剂进行优先开发，环保型助剂必须具有不含AOX和环境激素、不会对水生物和人体产生危害、不超过限量的重金属和甲醛、致癌芳胺等特点 [ 8 ]。总之，助剂厂必须要积极配合染整厂，开发与生态发展理念相符合的环保型助剂，同时还要做好把关和检测工作，从而能够有效推动染整行业的不断发展。欧盟的生态纺织标准，禁止使用7种表面活性剂，同时也包括由这7种表面活性剂组成的制剂和配方：二乙烯三胺五乙酸、乙二胺四乙酸、二(硬化牛油)二甲基氯化铵、二硬脂基二甲基氯化铵、双(氢化牛油烷基)二甲基氯化铵、烷基苯磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚等。然而在印染助剂中这些表面活性剂却大量应用，比如在乳化剂、精练剂、洗涤剂中大量采用的烷基酚聚氧乙烯醚；在精练剂、洗涤剂中大量采用烷基苯磺酸盐；在柔软剂、抗静电剂中大量采用三种季胺盐；在螯合剂和氧漂稳定剂中大量采用二乙烯三胺五乙酸和乙二胺四乙酸；尤其是在乳化剂、精练剂、洗涤剂、分散剂、渗透剂、润湿剂等各种印染助剂中大量采用烷基酚聚氧乙烯醚，这主要是由于烷基酚聚氧乙烯醚系列产品具有去污、增溶、洗涤、分散、渗透、润湿等很多优异的功能，因此具有较大的用量和较多的品种。由于烷基酚聚氧乙烯醚会对人体造成极大的危害，因此要对烷基酚聚氧乙烯醚的使用具有正确的认识。现在必须要禁止继续使用对含有烷基酚聚氧乙烯醚的助剂，并且对合适的表面活性剂进行积极的研究，使之能够取代烷基酚聚氧乙烯醚。目前脂肪醇聚氧乙烯醚能够替代烷基酚聚氧乙烯醚，而且也有一些工艺采用表面活性剂烷基多苷来取代烷基酚聚氧乙烯醚，这些表面活性剂具有去污、增溶、洗涤、分散、渗透、润湿等很多优异的功能，不含重金属离子和致癌芳胺，不会对人体产生任何危害。

3　结语

我国的染整前处理工艺和助剂技术发展水平越来越高，然而与发达国家相比仍然存在较大差距。要想我国染整前处理工艺和助剂技术实现可持续发展，就必须对新工艺、新技术进行积极研究和开发，确保新工艺、新技术具有环保性，最终有效推动我国染整前处理工艺和助剂技术的不断发展。