CN111962285A - 一种牦牛绒的漂白剂及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种牦牛绒的漂白剂及处理方法,将200~400 g/L过硫酸盐溶解于9%过氧化氢溶液中,加入过氧化氢缓释剂1‑5mL,配置成过硫酸盐/过氧化氢漂白剂,用氢氧化钠调节溶液pH至8.0~11.0后,将洗净的牦牛绒在10~40℃下浸泡3~5小时,即可得到漂白牦牛绒。本发明具有操作简单、时间短、产量高等特点,且原料易得、成本低廉、生产稳定性高,并且对环境无污染,在纺织印染领域有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于纺织印染工艺技术领域,涉及一种牦牛绒的漂白剂及处理方法。
背景技术
近年来,特种动物纤维产品日益增多。牦牛绒作为一种稀少且性能优异的动物纤维逐渐受到纺织行业的重视。天然牦牛绒的颜色单调,主要分为黑色和棕褐色,以及极少数的白色。深色色泽会影响牦牛绒的染整加工,难以对纤维上染较浅的颜色,因此在加工浅色产品前需要对其进行漂白处理。目前针对动物纤维的漂白方法有很多,但都不能避免对纤维造成不同程度的损伤,从而影响后续纺纱、染色等加工过程。因此,综合考虑纤维的漂白效果,同时兼顾绿色环保的原则,寻找最佳的漂白组合药剂和漂白工艺显得更为重要。
常见的动物纤维漂白方法分为氧化漂白、还原漂白和酶漂白,其中应用最多的方法是过氧化氢氧化漂白。在过氧化氢氧化漂白体系中,研究最多的是Fe2+/过氧化氢预媒漂白法。但是这种方法不仅涉及的化学药品多,而且时间一般不少于24小时,处理工艺一般需要较高的温度,另外漂白溶液中的Fe2+如果处理不当会对环境造成破坏,不符合环保要求。因此,本专利提出一种在常温下使用过硫酸盐/过氧化氢漂白剂及短时间完成对牦牛绒进行脱色漂白的处理方法。
牦牛绒属于蛋白质纤维,其结构一般分为鳞片层、皮质层和髓质层。皮质层是构成纤维实体的主要部分,决定了纤维形状、强力、拉伸强度等物理性质。皮质层中分散存在着大量的黑色素小体,黑色素小体中的黑色素纳米颗粒一般分为真黑素、浅黑素和复合黑色素三种,在动物纤维中由于各黑色素的含量和比例的不同,决定了纤维的颜色,而黑色素小体的数量决定着纤维颜色的浓淡。在牦牛绒漂白过程中,主要是通过破坏皮质层黑色素小体中的黑色素纳米颗粒来实现漂白脱色。
过氧化氢是一种强氧化剂,其水溶液为无色透明液体。在碱性条件下,过氧化氢会发生分解,一般认为其分解分为两种类型,即有效分解和无效分解。当过氧化氢进行有效分解时,会产生HO2 -破坏黑色素纳米颗粒中发色基团,从而达到漂白的目的。
过硫酸铵是一种精细无机过氧化物。在纺织工业中,主要用于染料氧化、织物退浆和织物漂白等。由于过硫酸铵的水溶性极强(大于500g/L),因此其在纺织行业中被广泛使用。过硫酸铵的强氧化性主要来自于其分子中的过氧链,当过氧链断裂时,断裂时放出的新生氧也会使黑色素纳米颗粒中发色基团被破坏,有助于和过氧化氢一起提高漂白效果。目前国内外针对过硫酸盐/过氧化氢漂白溶液的研究,包括:杨东光研究了过硫酸铵/过氧化氢溶液在棉织物退浆过程中的工艺参数(杨东光.应用过硫酸盐进行退浆和前处理[J]. 印染, 1978(5):55-59.)。段亚平研究了过硫酸铵/过氧化氢溶液在织物退浆过程中的应用(段亚平. 提升靛蓝牛仔性能的方法研究[D].河北科技大学,2019),其主要研究了该溶液对于淀粉浆料和纤维素纤维的破坏过程。孙云飞研究了Fe2+/过硫酸钾/过氧化氢预媒漂白法在人发脱色漂白中应用(孙云飞. 人发漂白脱色工艺技术研究[D]. 山东理工大学,2014.),张莉莉采用了五种不同的络合剂或助剂对牦牛绒进行络合清洗,研究络合剂或助剂种类不同对预媒处理的纤维漂白质量影响(张莉莉. 牦牛绒漂白工艺研究[D]. 东华大学, 2002.),它们的本质是在Fe2+/过氧化氢预媒漂白法基础上进行优化,Fe2+对环境的污染问题没有得到解决。王锝智等研究了过硫酸氢钾/过氧化氢漂白溶液在纸浆漂白过程中的漂白机理和工艺参数(王锝智, 刘一山. 过硫酸氢钾复合盐用于纸浆漂白的试验[J].纸和造纸, 2014, 33(10):21-24.)。Takehito IMAI使用光亮剂(氨和过氧化氢)与粉状漂白粉(过硫酸铵和过氧化氢)分别对头发进行漂白,研究了漂白后头发超微结构的变化(Takehito I . The influence of hair bleach on the ultrastructure of humanhair with special reference to hair damage[J]. Okajimas Folia AnatomicaJaponica, 2011, 88(1):1-9.)。Chung Wun Kim等在不同过氧化氢浓度和不同处理时间下,对过硫酸铵/过氧化氢溶液漂白后的头发形态和物理结构进行了研究(Kim C W , ChunH S . Effects of bleaching time and hydrogen peroxide concentration on hairdamage[J]. Korean Journal of Human Ecology, 2005, 14.)。
国内外针对过硫酸盐/过氧化氢漂白溶液的专利较少。如专利CN1499954A和专利CN1231205C公开了一种基本不涉及氨的头发漂白产品,主要包括过氧化氢显色剂、含有过硫酸盐氧化溶液的粉末活化剂和单乙醇胺碱化剂。专利CN1290484C和专利CN1642521A公开了一种毛发漂白产品,其包含颜料或色淀,以便为漂白产品使用到毛发上的位置提供视觉指示。上述专利中明确指出其产品只能将头发漂白至金黄色,其白度明显较低。
专利CN1823708A、专利CN1823709A、专利CN1823710A 、专利CN1899244A和专利CN1903161A分别公开了一种同时漂白和染色角蛋白纤维的组合物及其应用,但是这些专利均并没有提到其组合物可以将深色毛发漂白至何种程度。专利CN102083406A公开了一种涉及含有至少一种过硫酸盐和油性凝胶的稳定化的毛发漂白产品,该漂白产品为乳剂,并且其中油和盐不分离,可以提供稳定的毛发漂白。专利CN102892402A和专利CN102892402B公开了一种用于处理角蛋白纤维的氧化组合物,并且该组合具有良好的流变性,在使用时可以保持其粘稠度,适合角蛋白纤维尤其是人发的染色、漂白和烫发。专利CN105007984A和专利CN105007984B公开了一种用于改变头发颜色的方法和组合物,先用预碱化组合物处理头发,然后用改变头发颜色的组合物处理头发,最后用显色剂组合物处理使头发改变颜色。专利CN108463207A公开了一种用于处理角蛋白基质如毛发的组合物及其使用方法。上述专利中所提到处理头发的组合物,均为无水糊剂、膏状物或凝胶状物质,而这也决定了这些头发处理组合物只适用于小规模使用如头发漂白,并不适合工厂中大规模批量化的漂白加工处理。
专利CN101718032A公开了一种用于麻纱及麻类织物煮炼用漂白剂,该煮炼漂白剂能降低麻纤维损伤,减少麻纱或坯布在煮炼时加入的前处理剂用量。专利CN103194884A和专利CN103194884B公开了一种一剂一浴低温型前处理复合制剂,该复合制剂能够将传统的高温高碱煮炼漂工艺改进为低温少碱煮炼漂合一的一浴短流程工艺,对于棉织物的前处理效果优异。专利CN110205796A公开了一种含有过硫酸盐的织物漂白退浆组合药剂及其应用方法,该方法适用于所有纤维素纤维,不仅能耗低,而且漂白效果好。上述专利虽然用到了过硫酸盐/过氧化氢漂白溶液,但是其针对的是纤维素纤维,与动物纤维在化学成分和结构形态方面完全不同,同时直接使用过硫酸盐/过氧化氢漂白溶液对纤维的损伤较大,不利于保持纤维原有的力学性能。
发明内容
为解决现有漂白剂处理时间长、易造成环境污染等问题,本发明的目的在于提供一种新的牦牛绒的漂白方法。本发明所提出过硫酸盐/过氧化氢漂白剂,是在水溶液中对牦牛绒进行漂白,不仅漂白效果优异,漂白时间短,仅需5小时左右亨特白度就可以达到73%以上,适合工厂大规模生产应用。该漂白方法具有操作简单、时间短、产量高等特点,且本发明原料易得,成本低廉,生产稳定性高,并且对环境无污染,在纺织印染领域会有广阔的应用前景。
本发明提供如下技术方案:一种牦牛绒的漂白方法,包括以下步骤:
步骤一:将牦牛绒用皂粉清洗,去除纤维表面油脂和杂质,之后用蒸馏水清洗干净;
步骤二:将过硫酸盐溶解于9%过氧化氢溶液中,用氢氧化钠调节溶液pH至8.0~11.0,再加入少量的过氧化氢缓释剂1-5mL,配置成过硫酸盐/过氧化氢漂白剂;
步骤三:将清洗干净的牦牛绒在漂白溶液中浸泡3~5小时后,漂白在10~40℃下进行,取出漂白牦牛绒,用蒸馏水清洗干净;
步骤四:将清洗干净的漂白牦牛绒在10g/L的柠檬酸溶液中浸泡20~60分钟,去除残留的微量氢氧化钠后,取出漂白牦牛绒,用蒸馏水清洗干净,烘干,即可得到漂白牦牛绒。
优选地,所述步骤二中过硫酸盐的含量为200 ~ 400 g/L。
优选地,所述步骤二中的过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵中的一种。
本发明利用过氧化氢在碱性环境下分解产生的HO2 -和过硫酸铵分子中过氧链断裂时放出的新生氧,使黑色素纳米颗粒中发色基团被破坏,从而起到漂白牦牛绒的效果。此外,使用过硫酸铵时,过硫酸铵中的铵根在碱性条件下会生成氨,在漂白过程中起到三个重要的辅助作用:第一,氨可以使纤维发生膨胀,有利于氧化剂扩散进入纤维皮质层中;第二,氨可能在破坏黑色素小体膜中起关键作用,加快黑色素纳米颗粒的释放,从而有利于加快活性氧与纳米颗粒接触,提高漂白效率;第三,氨能提高溶液的碱性,从而增加过氧化氢的氧化能力。因此,在过氧化氢和过硫酸铵的协同作用,可以高效的获得漂白效果优秀的漂白牦牛绒。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明提出的牦牛绒的漂白方法,采用的是过硫酸盐/过氧化氢作为漂白剂。该方法的优点在于:
第一,不引入Fe2+,整个漂白过程用到化学药品少,废水处理更加简单,对环境的污染小,符合绿色环保的原则;
第二,通过在过氧化氢溶液中加入过硫酸铵,一方面过硫酸根能起到漂白的作用,另一方面铵根产生的氨可以起到提高漂白效率的作用,使漂白时间大幅缩短至5小时之内;
第三,通过向漂白剂中加入过氧化氢缓释剂,减缓过氧化氢的分解,在获得较好的漂白效果同时降低对纤维的破坏,减少纤维力学性能的降低。柠檬酸的作用不仅可以去除残留的氢氧化钠,而且对于牦牛绒具有护色作用。
第四,漂白效果好,白度高,具有操作简单,产量高等特点,且本发明原料易得,成本低廉,生产稳定性高。
附图说明
图1为漂白牦牛绒实物图。附图标记:1、牦牛绒原绒;2、头发脱色膏漂白牦牛绒;3、过硫酸盐/过氧化氢漂白溶液漂白牦牛绒。
图2为不同过硫酸铵含量处理的漂白牦牛绒实物图。附图标记:1、过硫酸铵含量150 g/L(对比例3);2、过硫酸铵含量300 g/L(实施例1);3、过硫酸铵含量400 g/L(实施例2)。
具体实施方式
实验材料
黑色牦牛绒(青海省纤维检验局),30% 过氧化氢(H2O2,分析纯),过硫酸铵((NH4)2S2O8,分析纯),氢氧化钠(NaOH,分析纯),柠檬酸(C6H8O7,分析纯),过氧化氢缓释剂SHINCHEM CBI(上海氟聚化学产品股份有限公司)
对比例1
一种牦牛绒的漂白方法,具体实施步骤如下:步骤一:将牦牛绒用皂粉清洗,去除纤维表面油脂和杂质,之后用蒸馏水清洗干净;步骤二:将30g过硫酸铵溶解于100mL 9%过氧化氢溶液中,用6 mol/L氢氧化钠调节溶液pH至8.0,配置成过硫酸铵/过氧化氢漂白剂;步骤三:将清洗干净的牦牛绒在漂白溶液中浸泡4小时后,漂白在20℃下进行,取出漂白牦牛绒,用蒸馏水清洗干净;步骤四:将清洗干净的漂白牦牛绒在10g/L的柠檬酸溶液中浸泡30分钟后,取出漂白牦牛绒,用蒸馏水清洗干净,烘干,即可得到漂白牦牛绒。
对比例2
一种牦牛绒的漂白剂方法,具体实施步骤如下:步骤一:将牦牛绒用皂粉清洗,去除纤维表面油脂和杂质,之后用蒸馏水清洗干净;步骤二:将40g过硫酸纳溶解于100mL 9%过氧化氢溶液中,用6 mol/L氢氧化钠调节溶液pH至8.0,配置成过硫酸钠/过氧化氢漂白剂;步骤三:将清洗干净的牦牛绒在漂白溶液中浸泡3.5小时后,漂白在20℃下进行,取出漂白牦牛绒,用蒸馏水清洗干净;步骤四:将清洗干净的漂白牦牛绒在10g/L的柠檬酸溶液中浸泡40分钟后,取出漂白牦牛绒,用蒸馏水清洗干净,烘干,即可得到漂白牦牛绒。
实施例1
一种牦牛绒的漂白方法,具体实施步骤如下:
步骤一:将牦牛绒用皂粉清洗,去除纤维表面油脂和杂质,之后用蒸馏水清洗干净;
步骤二:将30g过硫酸铵溶解于100mL 9%过氧化氢溶液中,用6 mol/L氢氧化钠调节溶液pH至10.0,加入1mL过氧化氢缓释剂,配置成过硫酸铵/过氧化氢漂白剂;
步骤三:将清洗干净的牦牛绒在漂白溶液中浸泡4小时后,漂白在20℃下进行,取出漂白牦牛绒,用蒸馏水清洗干净;
步骤四:将清洗干净的漂白牦牛绒在10g/L的柠檬酸溶液中浸泡35分钟后,取出漂白牦牛绒,用蒸馏水清洗干净,烘干,即可得到漂白牦牛绒。
实施例2
一种牦牛绒的漂白剂方法,具体实施步骤如下:
步骤一:将牦牛绒用皂粉清洗,去除纤维表面油脂和杂质,之后用蒸馏水清洗干净;
步骤二:将40g过硫酸钾溶解于100mL 9%过氧化氢溶液中,用6 mol/L氢氧化钠调节溶液pH至11.0,加入3mL过氧化氢缓释剂,配置成过硫酸钾/过氧化氢漂白剂;
步骤三:将清洗干净的牦牛绒在漂白溶液中浸泡3.5小时后,漂白在20℃下进行,取出漂白牦牛绒,用蒸馏水清洗干净;
步骤四:将清洗干净的漂白牦牛绒在10g/L的柠檬酸溶液中浸泡50分钟后,取出漂白牦牛绒,用蒸馏水清洗干净,烘干,即可得到漂白牦牛绒。
将上述四个实施例得到的漂白牦牛绒、头发漂白膏处理得到的漂白牦牛绒和牦牛绒原绒进行白度和断裂强度测试,得到表1对应的数据:
注: 其中d为纤维直径;N dt 为细度指数;γ为纤维密度(牦牛绒纤维密度按1.32 g / cm3计算)。由表1可见,使用本发明所提供的过硫酸铵/过氧化氢漂白溶液,可以将牦牛绒的白度提高到73.30%,在有效缩短漂白时间的同时,提高了漂白牦牛绒的断裂强度,同时,在加入了过氧化氢缓释剂后,对纤维力学性能的损伤进一步降低,有利于后续的纺纱染色等加工过程。
对比例3
一种牦牛绒的漂白方法,具体实施步骤如下:
步骤一:将牦牛绒用皂粉清洗,去除纤维表面油脂和杂质,之后用蒸馏水清洗干净;
步骤二:将15g过硫酸铵溶解于100mL 9%过氧化氢溶液中,用6 mol/L氢氧化钠调节溶液pH至9.0,加入1mL过氧化氢缓释剂,配置成过硫酸铵/过氧化氢漂白剂;
步骤三:将清洗干净的牦牛绒在漂白溶液中浸泡5小时后,漂白在20℃下进行,取出漂白牦牛绒,用蒸馏水清洗干净;
步骤四:将清洗干净的漂白牦牛绒在10g/L的柠檬酸溶液中浸泡50分钟后,取出漂白牦牛绒,用蒸馏水清洗干净,烘干,即可得到漂白牦牛绒。表2
由表2可见,当过硫酸铵含量不在权利要求范围内时,漂白牦牛绒的亨特白度明显降低,不能达到所需的漂白效果,如图2所示。
Claims (6)
1.一种牦牛绒的漂白方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:将牦牛绒用皂粉清洗,去除纤维表面油脂和杂质,之后用蒸馏水清洗干净;
步骤二:将过硫酸盐溶解于9%过氧化氢溶液中,用氢氧化钠调节溶液pH至8.0~11.0,加入缓释剂,配置成过硫酸盐/过氧化氢漂白剂;
步骤三:将清洗干净的牦牛绒在漂白溶液中浸泡3~5小时后,漂白在10~40℃下进行,取出漂白牦牛绒,用蒸馏水清洗干净;
步骤四:将清洗干净的漂白牦牛绒在柠檬酸溶液中浸泡,取出漂白牦牛绒,用蒸馏水清洗干净,烘干,即可得到漂白牦牛绒。
2.根据权利要求1所述的一种牦牛绒的漂白方法,其特征在于:步骤二中过硫酸盐的含量为200 ~ 400 g/L。
3.根据权利要求1所述的一种牦牛绒的漂白方法,其特征在于:步骤二中的过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种牦牛绒的漂白方法,其特征在于:步骤二中缓释剂的加入量为1-5mL。
5.根据权利要求1所述的一种牦牛绒的漂白方法,其特征在于:步骤四中柠檬酸的浓度为10g/L。
6.根据权利要求1所述的一种牦牛绒的漂白方法,其特征在于:步骤四中柠檬酸中浸泡的时间为20-60分钟。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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