ISO 105-N01：1993纺织品耐次氯酸盐漂白色牢度测试方法分析

杨晓梅，潘璐璐，谢晓磊，王 伶，何 洁 ，董锁拽(.达利

(中国)有限公司，杭州311231; 2.浙江出入境检验检疫局丝类检测中心，杭州310012;3.萧山出入境检验检疫局，杭州311208)

研究与技术

ISO 105-N01：1993纺织品耐次氯酸盐漂白色牢度测试方法分析

杨晓梅1，潘璐璐2，谢晓磊3，王 伶2，何 洁2，董锁拽2(1.达利

(中国)有限公司，杭州311231; 2.浙江出入境检验检疫局丝类检测中心，杭州310012;3.萧山出入境检验检疫局，杭州311208)

纺织品耐次氯酸盐漂白色牢度是服装洗护的重要指标，现行的ISO 105-N01：1993测试方法能够在一定程度上评价纺织品耐氯漂的性能。文章对实际操作过程中存在的问题及影响因素进行了研究。结果表明，漂白过程具有时温等效性；测试设备密封性对实验结果有较大的影响。文章还提出了不完全符合标准要求的常规次氯酸钠溶液的配制方法。

纺织品； 有效氯； 漂白； 色牢度； 测试方法； 国际标准

近年来，越来越多的国家制定了服装及家居装饰用品的洗涤护理法规及标准。美国FTC制定了纺织服装护理标签的法规16 CFR PART 423—CARE LABELING OF TEXTILE WEARING APPAREL AND CERTAIN PIECE GOODS，中国制定的标签标识 GB/T 8685—2008《纺织品 维护标签规范 符号法》和国家强制性标准GB 5296.4—1998《消费品使用 说明 纺织品和服装使用说明》。其中漂白就是洗水标签中的一个重要指标。

为了清洗和消毒服装，人们常常使用带有漂白作用的洗衣粉或消毒剂。漂白剂具有破坏和抑制发色因子，使服装“褪色”，通过氧化还原反应达到漂白物品的功用。常用的化学漂白剂通常分为两类：氯漂白剂及氧漂白剂。目前，氧漂漂白剂的品种主要有过氧化氢及过硼酸钠等过氧化物。次氯酸钠作为一种最常用的氯漂白剂，通常出现在带漂白效果的洗衣粉或消毒剂内。人们的衣物、被服常以棉麻为材料，可使用含氯漂白剂。如果用含有氯漂成分的洗衣粉漂洗不可氯漂的衣物，就可能出现“洗花”的现象。现行的纺织品耐次氯酸钠盐漂白色牢度测定的国际标准是ISO 105-N01 Colour fastness to bleaching:hypochlorite:1993，该标准中国等效采用(国标标号是GB/T7069—1997《纺织品 色牢度试验耐次氯酸盐漂白牢度》)。本文对方法中的内容及影响因素进行了探讨。

1 实 验

1.1 样 品

实验选用的样品是日常检测过程中氯漂结果小于等于3～4级的面料，分别是：1)红色针织物，100%羊毛，酸性3G红染料；2)黑色机织物，100%棉，直接耐晒黑G染料；3)紫色灯芯绒面料，100%棉，C.I.可溶性硫化紫染料；4)彩色尼龙面料，100%尼龙，活性X-3R红，活性X-RG黄及活性FN-G蓝染料。选用的4种面料分别剪成40 mm×100 mm的试样。

1.2 试 剂

次氯酸钠溶液，有效氯含量大于14%，游离碱7%～8%(分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司)，2.5 mL/L过氧化氢溶液(上海凌峰化学试剂有限公司)；符合GB/T 3921.1标准的皂片(上海纺织工业技术监督所)；符合ISO105-A01标准的实验室自制3级水，pH 5.0～7.5，电导率为0.5 ms/m(25 ℃)。

1.3 仪 器

DATA 600测色仪(美国Datacolor公司)，D65测色光源(美国GretaMacbeth)，Verivide标准灯箱(英国Verivide公司)，Binder incubator恒温箱(德国Binder GmbH)，ISO 105 A02变色灰卡(SDL Atlas有限公司)。

1.4 工作液配制

次氯酸钠工作液配制：将次氯酸钠溶液，配置成2 g/L有效氯的溶液，再用10 g/L的Na2CO3溶液调节pH值至(11.0±0.2)。

1.4.1 2g/L有效氯含量次氯酸钠溶液配制

有效氯是指氯化物中以正价存在的氯，有效氯的含量是根据氧化还原反应式来计算。习惯上将Cl2的有效氯定义为100%。

NaClO—Cl-1得到2e

(1)

Cl2—Cl-1得到2e

(2)

从式(1)和(2)可看出1 mol NaClO 与1 mol Cl2具有相同的氧化能力。由于次氯酸钠溶液不稳定，2 g/L有效氯的次氯酸钠溶液，需要硫代硫酸钠进行标定，现配现用。反应原理如下：

NaClO+HCL+KI→NaCl+I2+H2O+KCl

(3)

I2+2Na2S2O3→2NaI+Na2S4O6

(4)

设所需0.1 mol/L硫代硫酸钠溶液体积为VmL，用来标定的次氯酸钠体积vmL(标准中v=25 mL)。由式(1)～(4)得出公式(5):

NaClO溶液中有效氯含量(g/L)=0.1×V×70.9/(2×v)=0.1418V

(5)

配制有效氯含量为2 g/L的工作液所需标定的次氯酸钠溶液体积为2/(0.1418V)L即为14 104/VmL，然后定容到1 000 mL即可。

1.4.2 次氯酸钠工作液pH值调整

由于次氯酸钠溶液是极不稳定的溶液，常温下都会分解，储存不能超过3 d。标准要求的每升含有效氯140 ～160 g的次氯酸钠定制溶液，浓度高开盖使用后，有效氯含量会迅速降低，这给使用带来极大的不便。目前提高总碱度是增强次氯酸钠溶液稳定性的主要手段，通常当pH值大于12时，次氯酸钠溶液较稳定，因此，常见市售的次氯酸钠溶液pH值大部分都较高。

市购规格的次氯酸钠溶液按1.4.1配制成有效氯含量2 g/L的溶液后，测定其pH值为12～13。无法按标准中要求的使用碳酸钠调节pH值达到11.0，只能用乙酸调节溶液。此反应的化学反应式如下：

NaClO+CH3COOH→HClO+CH3COONa

(6)

2HClO→2HCl+O2↑

(7)

HClO+HCl→Cl2↑+H2O

(8)

上述反应式可见，使用乙酸调节pH值，会有氯气放出，因此，该法对试样的色牢度会有严重影响。基于上述分析，针对高碱度的市购次氯酸钠溶液，制备甲乙两种次氯酸钠工作液进行比较。

甲液：未调节pH值，直接使用配好的有效氯含量2 g/L的次氯酸钠溶液使用。

乙液：将有效氯含量2 g/L的溶液用乙酸调节pH值后使用。

1.5 氯漂方法

实验用样品未经过拒水整理，无需用皂液去除表面的拒水整理剂。直接将润湿后的试样置于大小合适的长方形的培养皿中，用玻璃片加盖密闭，保证试样能平展地浸泡在次氯酸钠工作液中。温度(20±2)℃，浴比50︰1。60 min后冲洗，冲洗后用H2O2还原10 min，再冲洗晾干。

1.6 次氯酸盐漂白程度评价

方法一：使用ISO 105 A02变色灰卡，在标准灯箱中，依照灰卡的级差评定试样的色牢度等级。漂白程度越严重，试样的颜色变化越明显，表明试样耐次氯酸盐漂白色牢度等级越低。

方法二：用测色仪进行分析，即通过测量原样与测试后样品的三刺激值X、Y、Z，根据CIELAB公式，计算出两者的色差值ΔE。该方法能更精确地表明试样的漂白后颜色变化程度，色差ΔE值越大则表明漂白程度越高。在以下的实验中，根据实际需要，分别采用了灰卡评定色牢度等级和测色仪测定色差的方法。

2 结果与分析

ISO 105-N01：1993纺织品耐次氯酸盐漂白色牢度测试方法主要研究的内容为测试时间、温度、次氯酸钠溶液浓度及pH值等因素对纺织品漂白程度的影响。为了提高测试结果的精密度，首先采用变色灰卡评级，根据需要再采用DATA 600测色仪测定样品漂白变化程度。

2.1 温度、时间因素对漂白程度的影响

次氯酸钠在酸性条件下，几乎全部转化为次氯酸，次氯酸不稳定，常温下即发生分解，释放有效氯，能与织物中的染料分子的共轭双键发生加成反应，从而染料的发色体系遭到破坏而消失，织物因此被漂白了。当试样浸泡在次氯酸钠工作液中时，pH值5～6则为试样提供了酸性条件，生成次氯酸，从而使纺织品试样受到漂白作用。

根据阿雷尼乌斯方程，温度上升10 K(热力学温度的单位)，化学反应速率增加1倍。因此通过改变实验参数，即在次氯酸钠工作液、浴比相同的条件下，改变温度、时间对4种不同面料进行测试，评价其褪色程度。结果显示符合阿雷尼乌斯方程。以样品2为例，其温度、时间与色差的关系如图1所示。

图1 温度、时间与漂白程度的关系Fig.1 Relationship among temperature, time and the degree of bleaching

从图1可以看到，20 ℃保温1.25 h与30 ℃保温0.75 h及40 ℃保温0.5 h，漂白程度接近。达到同样的变色程度，温度越高所需时间越短。当时间超过1 h后，漂白效果变化程度趋缓。标准中要求温度控制在(20±2)℃，实际上，南方大部分时间环境温度都会超过20 ℃。纺织实验室常用的恒温箱不含制冷系统的，因此，可采用提高温度缩短时间的方法解决此矛盾。

2.2 次氯酸钠工作液对织物漂白程度的影响

2.2.1 次氯酸钠工作液浓度

研究4种不同的织物样品在pH 11.0左右，温度为20 ℃时，次氯酸钠工作液浓度的变化对织物漂白程度的影响(图2)。

图2 次氯酸钠浓度与漂白程度关系Fig.2 Relationship between concentration of sodium hypochlorite solution and the degree of bleaching

由图2可见，一定范围内，随着次氯酸钠溶液的浓度增加，褪色明显，当浓度达到一定程度时，褪色程度虽然增大但趋势减缓。显然，次氯酸钠溶液浓度对漂白效果影响十分明显，因此，按标准配制规定浓度的次氯酸钠工作液显得尤为重要。

2.2.2 次氯酸钠工作液的pH值

实验结果表明：甲液的结果明显优于乙液，与标准配制液的结果一致(表1)。用乙酸调节pH值，释放氯气严重破环染料的发色基团，导致褪色。标准是使用低碱度的次氯酸钠溶液，用无水碳酸钠调节pH值，就不存在此问题。甲液能达到标准方法的精度要求，切实可行。

针对市售的高碱度的次氯酸钠原液，建议工作液配制程序如下：取有效氯含量8%～9%，碱度7%～8%的次氯酸钠溶液32 mL稀释到1 L。再取稀释液25 mL，加入20 mL 10%碘化钾溶液和20 mL 10%盐酸，用0.1 mol/L的硫代硫酸钠滴定，所用体积为Vml，用淀粉做指示剂。取14 100/VmL的次氯酸钠溶液稀释到1 L，不需调节pH值，直接作为工作液使用。

表1 甲乙液测定色牢度的结果

2.3 浴比、密封对色差的影响

标准中对浴比、密封性做了明确规定。如表2所示，浴比是确定参加反应的量，随着浴比的增加，色差值逐渐增大。培养皿的密封对结果影响显著，因为此反应过程中会有氯气放出，密封与否直接影响起漂白作用的物质的量，对比实验中可见。且不密封时，样品会出现不均匀现象。

表2 不同浴比、密封的色差结果

2.4 脱氯反应

上述实验1.5操作程序中要求将漂白后的样品用过氧化氢溶液还原10 min，即通过过氧化氢与含氯单质反应，达到去除氯的效果，又称脱氯反应。现将该实验的4种样品直接用清水漂洗晾干的结果，与用过氧化氢溶液还原的结果比较，发现色牢度等级一致。说明是否采用过氧化氢溶液脱氯对实验结果影响甚微，主要原因是实验后样品本身含氯量较低，氯气溶于水，清水漂洗已能去除。

3 结 论

1)采用ISO 105-N01：1993纺织品耐次氯酸盐漂白色牢度测试方法进行检测，温度、时间、次氯酸钠工作液的配制、浴比及培养皿密封性均会影响测试准确度，其中密封性对实验结果有较大的影响。

2)次氯酸钠漂白过程时存在温效应性。针对南方平均气温偏高的情况，可优选实验条件：温度30 ℃保温0.75 h，或40 ℃保温0.5 h。

3)对于市售高碱度的次氯酸钠溶液，可直接配制有效氯含量2 g/L次氯酸钠溶液，无需调节pH值，能满足实验精度要求。

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Analysis of ISO 105-N01: 1993 Textiles Tests for Color Fastness to Hypochlorite Bleaching

YANG Xiaomei1, PAN Lulu2, XIE Xiaolei3, WANG Ling2, HE Jie2, DONG Suozhuai2

(1. High Fashion (China) Co.,Ltd., Hangzhou 311231, China; 2.Silk Inspection Center of Zhejiang Entry-Exit Inspection & Quarantine Bureau, Hangzhou 310012, China;3. Xiaoshan Entry-Exit Inspection & Quarantine Bureau, Hangzhou 311208, China)

Hypochlorite bleaching color fastness of textile products is an important property index of clothing washing and protection. Current ISO 105-N01: 1993 testing method can somewhat evaluate the properties of chlorine bleaching of textile products. The problems in actual operation process and influence factor of the method were analyzed. The results show that: bleaching process has time-temperature equivalence; sealing degree of testing equipment has obvious impacts on the result. The paper also proposes a method to prepare conventional sodium hypochlorite solution which fails to completely meet the requirement of the standard.

textile product; active chlorine; bleaching; color fastness; testing method; International standard

doi.org/10.3969/j.issn.1001-7003.2015.06.003

2014-07-04;

2015-03-12

TS107.4

A

1001-7003(2015)06-0014-04 引用页码: 061103