（纺织化学与染整工程专业论文）对碱敏感的新化学纤维的过乙酸漂白.pdfVIP

对碱敏感的新化学纤维的过乙酸漂白 中文摘要 对碱敏感的新化学纤维的过乙酸漂白 中文摘要 大豆纤维、牛奶丝、聚乳酸( p l a ) 纤维是三种对碱剂敏感的新化学纤维，在碱 性染整加工条件下容易受到损伤。本文采用双氧水四乙酰乙二胺( t a e d ) 在溶液中 生成过乙酸的方法对这三种新纤维进行漂白，成功地解决了这些纤维在双氧水碱性漂 白中存在的损伤问题。研究结果表明： ( 1 ) 大豆纤维的漂白 单独采用常规的双氧水、保险粉、二氧化硫脲漂白，大豆纤维不能获得理想的自 度，而采用双氧水t a e d ( 过乙酸) 漂白可获得很高的白度。如果先对大豆纤维进行 常规的双氧水、保险粉、二氧化硫脲漂白，再用双氧水t a e d 进行第二次漂白，则 7 可获得更高的白度，尤以双氧水漂白再双氧水p r a e d 复漂的白度为最高。双氧水 t a e d ( 过乙酸) 漂白具有漂白白度高、大豆蛋白不流失、漂白条件温和的优点，但 存在对纤维可染性影响大的缺点，特别适用于漂白白度要求高的漂白产品和淡色染色 产品的漂白 双氧水t a e d 漂白的条件如下：双氧水用量为1 0 9 l ，过氧化氢，r a e d 的摩尔比 为理论摩尔比2 ：l ，漂白液p h 可控制在弱酸性至近中性，漂白温度为7 0 c - 8 0 c ，漂 白7 5 r a i n 尽管t a e d 含量为9 2 的粉状剂型t a e d 产品与t a e d 含量为6 5 的粒状剂型 t a e d 产品的水溶性不同，但在用于大豆纤维漂白时，在相同条件下它们漂白白度并 不存在差别，但前者的漂白效果受温度的影响更大一些。高纯度的t a e d 因存在水 溶性不好缺点而影响了它在冷轧堆漂白中的应用。 随着双氧水t a e d 漂白剂用量的增加，大豆纤维的结构受到一定的影响。高浓 度的过乙酸的强烈氧化作用，导致了大豆纤维聚乙烯醇组分的结构规整性有所降低， 未缩醛化的聚乙烯醇组分和大豆蛋白组分的碱性和羟基氨基酸发生了一定程度的氧 化反应，这也降低了大豆纤维的可染性。 ( 2 ) 牛奶丝的漂白 采用保险粉在中性条件下漂白，可改善纤维白度，酪蛋白没有流失，可染性不受 影响；双氧水碱性漂白引起了酪蛋白的大量流失，明显降低了可染性，纤维因聚丙烯 腈变性反而泛黄。但是，采用双氧水t a e d ( 过乙酸) 漂白能解决双氧水碱性漂白存 在的酪蛋白因水解而大量流失的问题，且纤维白度最高，但纤维可染性受到了一定程 对碱敏感的新化学纤维的过乙酸漂白 中文摘要 度的影响。 ( 3 ) p l a 棉混纺纱的漂白 采用双氧水碱性漂白对p l a 棉混纺纱进行漂白，p l a 纤维因碱水解而发生了降 解。采用双氧水t a e d ( 过乙酸) 进行漂白，可获得与双氧水碱性漂白相近的自度， 纱线的失重率小于双氧水漂白时的失重率。双氧水t a e d 漂白的p l a 纤维表面光滑， 未出现双氧水碱性漂白时的腐蚀现象，而且纤维结晶度未发生变化。采用双氧水 t a e d 在近中性和中温条件下对p l a 棉混纺纱进行漂白，可有效地于保护对碱特别 敏感的p l a 纤维。 关键词：大豆纤维：牛奶丝：聚乳酸纤维：漂白：过乙酸：双氧水：四乙酰乙二胺 作者：陈文华 指导教师：唐人成 t h eb l e a c h i n go fn e wc h e m i c a lf i b e r ss e n s i t i v et oa l k a l i b yp e r a c e t i ca c i d a b s t r a c t s o y b e a nf i b e r , m i l kf i b e ra n dp o l y l a e t i d e ( p l a ) f i b e ra r et h r e es o r t so fn e wc h e m i c a l f i b e r ss e n s i t i v et oa l k a l i 耽e ya r ee a s i l yd a m a g e dw h e ns u b j e c t e dt ow e t p r o c e s s i n gu n d e r a l k a l i n ec o n d i t i o n s i no r d e rt or e s o l v et h ep r o b l e mt h a tt h ef i b e r sw e r ee a s i l yd a m a g e di n t h eh y d r o g e np e r o x i d eb l e a c h i n gp r o c e s s ，p e r a c e t i ca c i di ns i t up r o d u c e di nt h eb l e a c h i n g s o l u t i o nu s i n g h y d r o g e np e r o x i d e a n dt e t r a a c e t y l e t h y l e n e d i a m i n e ( t a e d ) w e r e s u c c e s s f u l l yu s e dt ob l e a c ht h e s ef i b e r s t h er e s e a r c hr e s u l t sw e r es h o w n a sf o l l o w s ( a ) t h eb l e a c h i n go f s o y b e a nf i b e r t h eh i 曲w h i t e n e s sc o u l dn o tb eo b t a i n e di fs o y b e a r lf i b e rw a sb l e a c h e db yh y d r o g e n p e r o x i d e ，s o d i u md i t h i o n i t ea n dt h i o u r e ad i o x i d e ，b u tc o u l db er e a c h e db yh y d r o g e n p e r o x i d ea n d1 a e ds y s t e m av e r yh i g hw h i t e so fs o y b e a nf i b e rw o u l d b er e a c h e db yt h e b l e a c h i n go fh y d r o g e np e r o x i d e ，s o d i u md i t h i o n i t ea n dt h i o u r e ad i o x i d e ，f o l l o w e db y h y d r o g e np e r o x i d e t a e db l e a c h i n g t h eb e s tb l e a c h i n gr e s u l t sc o u l db eg o tb yh y d r o g e n p e r o x i d eb l e a c h i n g f o l l o w e d b yh y d r o g e np e r o x i d e t a e db l e a c h i n g h y d r o g e n p e r o x i d e t a e db l e a c h i n gh a dt h em e r i t so fh i g hw h i t e n s s ，c h a n g e l e s ss o y b e a np r o t e i n c o n t e n ta n dm i l dc o n d i t i o n s ，b u th a dt h ed e m e r i t so fag r e a t l yn e g a t i v ee f f e c to i lt h e d y e a b i l i t yo ff i b e r t h e r e f o r e ，h y d r o g e np e r o x i d e t a e dw a sp a r t i c u l a r l ys u i t a b l ef o rt h e b l e a c h i n go f s o y b e a nf i b e ro f w h i c ht h ep r o d u c tw a st h ef i n i s h e do n ew i t i lah i g hw h i t e n e s s d e m a n d , o rw a su s e df o rt h ev e r yp a l ed y e i n g t h ec o n d i t i o n so fh y d r o g e np e r o x i d e t a e db l e a c h i n gw e r ea sf o l l o w s ：h y d r o g e n p e r o x i d e1 0 9 l ，t h e i rt h e o r e t i c a lm o l a rr a t i o2 ：1 ，p h6o rs o ，7 0 一8 0 ，7 5 m i n t h o u g ht h es o l u b i l i t yo fp o w d e r e da n dg r a n u l a rt a e dw a sd i f f e r e n t ，t h ed i f f e r e n c ei n b l e a c h i n ge f f e c tw a s n o tf o u n d h o w e v e r , t h es o l u t i o nt e m p e r a t u r eh a dg r e a t e ri n f l u e n c eo n t h eb l e a c h i n gr e s u l to fp o w d e r e dt a e dt h a no i lg r a n u l a rt a e d t h et a e dp r o d u c to f h i 曲c o n c e n t r a t i o nh a dl o ww a t e r - s o l u b i l i t ya n dr e s t r i c t e di t sa p p l i c a t i o nt ot h eb l e a c h i n g b yc o l dp a dh a t c h i n gt e c h n i q u e t h es t r u c t u r er e g u l a r i t yo fp o l y v i n y la l c o h o lc o m p o n e n ti ns o y b e a nf i b e r sw a s s l i g h t l yd e c r e a s e dw h e nt h ed o s a g eo fh y d r o g e np e r o x i d ew a sv e r yh i g h t h eo x i d a t i o n i i i a c t i o no fp e r a c e t i ca c i dt ot h en o n - a c e t a l i z e dp o l y v i n y a l c o h o la n dt ot h eb a s i ca n d h y d r o x y la m i n oa c i d so fs o y b e a np r o t e i ng a v er i s et ot h eo b v i o u sd e c r e a s ei nt h ed y e a b i l i t y o f s o y b e a r lf i b e r ( b ) t h eb l e a c h i n go f m i l kf i b e r t h ew h i t e n e s so fm i l kf i b e r sb l e a c h e db ys o d i u md i t h i o n i t eu n d e rn e u t r a lc o n d i t i o n w a sn o th i 曲，b u tt h ec a s e i nc o n t e n ta n dd y e a b i l i t yk e p tc h a n g e l e s s h y d r o g e np e r o x i d e b l e a c h i n gu n d e ra l k a l i n ec o n d i t i o nl e dt oah i g hl o s so fc a s e i n a no b v i o u sd e c r e a s ei n d y e a b i l i t ya n df i b e ry e l l o w i n gc a u s e db yt h ed e n a t u r a t i o n o fp o l y a c r y l o n i t r i l e t h e w h i t e n e s so ff i b e r sb l e a c h e db yh y d r o g e np e r o x i d e t a e dw a st h eh i g h e s t t h ec a s e i n c o n t e n tw a sh a r d l yi n f l u e n c e db u tt h ed y e a b i l i t yw a sr e d u c e di nas m a l ld e g r e e ( c ) t h eb l e a c h i n go f p l a c o t t o nb l e n d e dy a r n i fp l a c o t t o nb l e n d e dy a mw a sb l e a c h e db yh y d r o g e np e r o x i d eu n d e ra l k a l i n e c o n d i t i o n , t h ep l af i b e ri ny a r nw o u l db ed e g r a d e dd u et oh y d r o l y s i s t h ey a r nb l e a c h e d b yh y d r o g e np e r o x i d e t a e de x h i b i t e da l m o s tt h e $ a n l ew h i t e n e s s 弱t h a tb l e a c h e db y h y d r o g e np e r o x i d e ，a n dl o w e rw e i g h tl o s st h a nt h a tb l e a c h e db yh y d r o g e np e r o x i d e a f t e r b l e a c h e db yh y d r o g e np e r o x i d e t a e d ，p l af i b e rd i dn o te x h i b i tt h ec o r r o d e d 吼l r f a e eo f s i m i l a rl ot h a tb l e a c h e db yh y d r o g e np e r o x i d e , a n di t se r y s t a l t i n i t yk e p tc h a n g e l e s s t h e r e f o r et h ep l a c o m p o n e n to f p l a c o t t o nb l e n d e dy a mc o u l d b ec o m p l e t e l y p r o t e c t e d k e yw o r d s ：s o y b e a nf i b e r ；m i l kf i b e r , p o l y l a c f i d ef i b e r ；b l e a c h i n g ；p e r a c e t i ca c i d ； h y d r o g e np e r o x i d e ；t e t r a a c e t y l e t h y l e n e d i a m i n e ( t a e d ) w r i t t e nb yc h e nw e n - h u a s u p e r v i s e db yt a n gr e n - e h e n g 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或 撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材 料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承 担本声明的法律责任。 研究生签名： 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文合作部、中国 社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采 用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论 文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：酷至垒日期：垒丑：三：! 三 导师签名：姐厶返日期：塑2 皇：步 i 对碱敏感的新化学纤维的过乙酸漂白第一章文献综述 第一章文献综述帚一早义献琢迎 1 1 纺织新纤维发展趋势 纺织纤维按照原料来源或制造资源主要三大类：来源于植物资源的纤维，如棉、 麻、天丝、粘胶纤维等；来源于动物资源的纤维，如羊毛、蚕丝等；来源于石油资源 的纤维，如涤纶、锦纶、腈纶等。其中，来源于石油资源的涤纶纤维与来源于植物资 源的棉纤维一直占据纺织纤维消耗量的前两位。 在古代，人们的服装均是采用棉、麻、羊毛、蚕丝等天然纤维制作。由于二十世 纪初石油工业的发展，出现了大量的合成纤维，因此，用源于石油原料的合成纤维制 作的服装在很大程度上取代了天然纤维制作的服装。现在，合成纤维和天然纤维在服 装所用纺织原料中均占有举足轻重的作用，尤其涤纶和棉已经占据纤维消耗量的前两 位。但是，由于石油资源日益枯竭，因此重视天然纤维的应用和采用天然资源制备纺 织原料已经受到了前所未有的重视。另外，为了赋予纤维更好的服用性能和功能性， 将两种合成高聚物，或两种源于天然的高聚物，或合成高聚物与源于天然的高聚物， 进行共混或复合纺丝以制备新的纤维，这也是新纤维发展的重要的途径之一 纺织新材料的开发及应用受生态环保、石油资源、生产成本、科技水平和消费者 对纺织品要求等因素的制约。国内外近十年研制开发的新纤维，大体上可分为两大类： 一类是利用石油资源，从设计和合成新的高分子材料开始到控制纤维的高次结构，以 得到高感性、功能性、环保型的新纤维。另一类是利用现有的天然可再生资源，直接 从天然资源提取天然纤维，或者用从天然资源提取的有效原料进行纺丝得到新的化学 纤维，或将从天然资源提取的有效原料与其它天然或合成高聚物共混后进行纺丝得到 双组分原料的新纤维。 近年来，国内市场上出现很多的新纤维品种。例如，大豆蛋白聚乙烯醇共混纤 维、蛋白质纤维素共混纤维、海藻物，纤维素共混纤维、牛奶酪素蛋白丙烯腈接枝共 聚纤维、甲壳胺纤维、原竹纤维、竹浆粘胶纤维、聚对苯二甲酸丙二酵酯纤维、聚乳 酸纤维等。 1 1 1 含蛋白质化学纤维的发展 由于早期研制的再生蛋白纤维具有强度低、沸水收缩率高、有些纤维耐水性较差、 部分纤维生产成本高等严重的缺点【l 2 1 ，同时由于2 0 世纪4 0 - 5 0 年代合成纤维的发展， 从而使得再生蛋白纤维停止了工业化生产，并使得利用废弃蛋白质纺制纤维向另一种 途径方向发展，即将废弃蛋白质与其它亲水性合成和天然高聚物共混或复合纺丝【2 】， l 对碱敏感的新化学纤维的过乙酸漂白第一章文献综述 或接枝改性后再纺丝。另外，日本东洋纺织株式会社在1 9 6 9 年成功地实现了牛奶酪 素蛋白与丙烯腈接枝纤维c h i n o n ( 俗称牛奶丝) 的工业化生产t 3 , 4 】，对利用废弃蛋白 质纺制纤维的途径改变也起到了促进作用。由表1 1 可以看出，采用新的途径纺丝后， 纤维的强度得到了明显的改善。这种新途径的纺丝方法，不仅可克服原先再生蛋白质 纤维的缺点，而且还可获得某些功能性纤维。 表1 - 1 部分含蛋白质化学纤维的基本性能 酪素丙烯腈火豆蛋白，丙烯大豆蛋白p v a蛹蛋白 接枝共聚纤维腈接枝共混纤维粘胶长丝 ( c h i n o n )共聚纤维( 大豆纤维) 河南遂平宜宾化学纤 生产厂家 日东洋纺日本东洋纺 大豆纤维厂维厂 工业化 1 9 6 91 9 7 51 9 9 72 0 0 i 或报道时间 蛋白含量肋 2 9 1 1 3 5 02 0l l 干强鲋 3 5 q 53 44 1 - 4 41 8 2 湿强削 3 2 - - 4 23 3 3 62 5 - 3 o0 9 6 干强伸度觞 1 5 一之5 3 1 3 91 8 2 12 3 2 湿强延度觞1 5 2 53 4 3 83 2 4 同潮率脯5 o1 5 - 5 ，28 61 2 8 沸水收缩率m 2 ，5 4 52 2 在蛋白质丙烯腈接枝共聚纤维研制方面，很多科技人员对蚕丝丝素蛋白和酪素 蛋白与丙烯腈接枝共聚反应及共聚物结构进行了大量的研究【5 j 0 1 。1 9 7 5 年日本东洋纺 的山田晃等人报道了大豆蛋白与丙烯腈接枝共聚纤维( 蛋白含量不高于5 0 ) 的湿法 纺丝工艺及其纤维性能，但该纤维未实现工业化生产【1 1 1 。原中国纺织大学和上海石化 股份有限公司腈纶厂均研制了酪素丙烯腈接枝共聚纤维1 1 2 ，1 3 j 。张建华、郝小生等人 申请了动植物蛋白质与丙烯腈接枝共聚纤维及其制造方法的中国专利f 14 ，”1 。东华大 学和上海丝绸集团近年也曾经进行过蚕丝蛋白接枝共聚腈纶的研制工作f 睢。目前， 国内已实现了酪素与丙烯腈接枝共聚纤维工业化生产，该纤维俗称牛奶丝，主要生产 厂家是上海正家牛奶丝科技有限公司和山西恒天纺织新纤维科技有限公司。山西恒天 纺织新纤维科技有限公司生产的牛奶丝的氨基酸含量及组成见表1 2 。 对碱敏感的新化学纤维的过乙酸漂白第一章文献综述 表1 - 2 国产牛奶丝的氨基酸组成 氨基酸名称百分含量( ) 氨基酸名称 百分含量( ) 天门冬氨酸a s p 2 0 3 9 异亮氨酸l h e 1 1 0 1 苏氨酸t h r 0 9 9 1 8亮氨酸l e u2 4 9 3 丝氨酸s e r1 4 2 9酪氨酸t y r 1 5 7 2 谷氨酸 g l u5 5 4 9 苯丙氨酸p h e 1 3 3 l 脯氨酸p r o2 5 2 9赖氨酸l y s2 2 8 9 乙氨酸 g l y 0 5 2 5 9组氨酸h i so 8 6 0 2 丙氨酸 a l a0 9 0 3 7 精氨酸 a r g 0 9 2 4 6 胱氨酸 c y s 0 0 8 1 5 缬氨酸 v a l 1 7 l合计2 7 0 9 担氨酸 m e t0 7 5 8 7 ( 注：西北农林科技大学实验中心分析报告，山西恒天纺织新纤维科技有限公司提供。) 将废弃蛋白与其它天然或合成高聚物进行共混纺丝，可获得含蛋白质的化学纤 维。采用的天然和合成高聚物主要有：甲壳质、纤维素、聚丙烯腈、聚乙烯醇等。通 常，为了保证纤维的物理机械性能和降低纤维生产成本，蛋白质的含量一般要低于天 然和合成高聚物含量。 在蛋白质甲壳素共混纤维研制方面，s h i r a n o 等人将再生丝素液和甲壳质液( 以 及粘胶液) 混合溶于1 4 的烧碱溶液中，采用湿法进行纺丝，获得了功能性的再生丝 素甲壳质和再生丝素甲壳质粘胶共混纤维【1 9 , 2 0 l 。 在蛋白质纤维素共混纤维方面，可将蛋白质碱性溶液添加至纤维素粘胶纺丝液 中进行共混纺丝，在硫酸和硫酸钠凝固液中凝固成形，然后再进行牵伸。如果再进行 缩醛化处理，则可防止服用过程中蛋白质损伤和流失。日本专利2 0 0 4 年公开了仓敷 纺织株式会社采用废羊毛蛋白和大豆蛋白与粘胶液纺丝原液的制各方法1 2 1 l ，日本信 州大学的r k a n e k a t s u 近年采用铜氨纤维和粘胶纤维纺丝法制备了家蚕丝素和野蚕丝 素纤维素双组分纤维1 2 2 ，河南新乡化纤股份有限公司研制了一种大豆蛋白粘胶纤维 2 3 2 4 1 ，奚柏君研制了废弃动物毛发再生蛋白，粘胶纤维口5 1 ，四川三线经济技术联合发 展总公司申请了蚕蛹蛋白纺丝液的制备及其蚕蛹蛋8 粘胶复合纤维的制造方法的专 利( 2 6 ，2 7 1 ，1 8 t j h 省宜宾丝丽雅集团有限公司( 原宜宾化学纤维厂) 研制了蛹蛋白粘胶 长丝 2 8 1 。 在蛋白质，聚丙烯腈共混纤维研究方面，复旦大学的于同隐研究小组研制了再生 对碱敏感的新化学纤维的过乙酸漂白 第一章文献综述 丝素聚丙烯腈共混纤维【z ”。 在蛋白质聚乙烯醇共混和复合纤维研制方面，近年日本爱知县尾张纤维技术中 心在研究羊毛角朊及其复合物的纤维化技术，采用小角朊聚乙烯醇( 2 5 7 5 ) 复合物 进行湿法纺丝，纺丝液采用的是氯化锌乙醇水混合溶剂p o j 。美国g e o r g i a 大学的s k u m a r 等人自1 9 9 6 年开始了大豆蛋白和聚乙烯醇共混和复合纤维纺丝的研究工作b 3 “。国内也曾有专利和文献报道过丝蛋白与聚乙烯醇共混纤维纺丝纺丝方法【3 2 j 、牛奶 蛋白质与聚乙烯醇共聚纤维制造方法【3 3 】。李官奇申请了有关植物蛋白合成丝的中国 专利洲，他是采用大豆蛋白和聚乙烯醇的碱性溶液进行湿法纺丝。2 0 0 0 年在河南遂 平大豆纤维厂建立了首条年产1 5 0 0 吨的大豆蛋白聚乙烯醇共混纤维工业化试生产 线。后来，常熟市江河天绒丝纤维有限责任公司和浙江绍兴展望集团公司相继建成了 新的大豆蛋白聚乙烯醇共混纤维生产厂，实现了批量生产。国内生产的大豆蛋白聚 乙烯醇共混纤维，在商业上被简称为大豆纤维，其氨基酸含量及组成见表1 3 。 表1 - 3 大豆短纤维氨基酸组成分析嗍 氨基酸名称 百分含量( ) 氨基酸名称 百分含量( ) 天门冬氨酸a s p 2 3 9 异亮氨酸l h e1 1 3 苏氨酸t h r 0 6 7亮氨酸l c u1 8 5 丝氨酸 s e r0 6 6 酪氨酸1 n 0 谷氨酸 g l u4 5 9 笨丙氨酸p h e 1 2 0 脯氨酸p r o0 6 3 赖氨酸l y s o 9 5 乙氨酸 g l y 0 9 0组氨酸h i s0 4 0 丙氨酸a l a0 9 3 精氨酸a r g 1 6 4 胱氨酸 c y s 0 0 7 缬氨酸 v a l1 1 7合计 1 9 4 3 蛋氨酸 m e to 2 5 1 1 2 聚乳酸纤维的发展 目前大量使用的涤纶等合成纤维，制造原料来源于有限的石油资源。由于可利用 的石油资源是十分有限的，长期对石油资源的大量开采势必将严重影响人类的生存， 并对子孙后代的生存环境带来极大的危害。应此，利用可再生资源替代石油制造合成 纤维，实现纺织工业的可持续发展已经成为当今的重大发展方向之一。美国科技人员 在上世纪九十年代发明的源于玉米的聚乳酸纤维，具有划时代的意义，这标志着利用 可再生资源制造合成纤维从此开始了新篇章。 对碱敏感的新化学纤维的过乙酸漂白 第一章文献综述 聚乳酸纤维( p o l y i a c t i d ef i b e r 或p o l y l a c t i ca c i df i b e r ，简称p l a 纤维) 是以由 谷物、甜菜等天然糖类得到的聚乳酸酯为原料经溶液纺丝或熔融纺丝而制得的聚酯合 成纤维。美国联邦贸易委员会( f t c ) 对聚乳酸纤维的定义是：以聚乳酸酯为主要原 料纺丝而成的纤维，纤维成型物至少由8 5 的乳酸酯单元组成，且这种乳酸酯是来源 于天然糖类。目前，商业化生产的聚乳酸纤维是以玉米淀粉发酵而成的乳酸为原料、 经脱水聚合反应制成的聚乳酸酯溶液为纺丝液而进行纺丝加工的。在商业上，聚乳酸 纤维也称玉米纤维。 聚乳酸并不是一个新的聚合物，早在1 9 3 2 年c a r o t h e r s 在真空条件下加热乳酸就 得到了低分子量的聚乳酸。此后，d u p o n t 和e t h i c o n 一直将以聚乳酸为材料的医用缝 合线、移植管和受控药物释放材料的制造作为重点研究工作之一。最近，对由谷物淀 粉得到的葡萄糖用微生物发酵方法获得乳酸的技术获得了重大突破，大大降低了乳酸 制造的成本，从而使得聚乳酸树脂和纤维的工业化生产成为现熨蚓源于玉米的聚 乳酸树脂，首先由美国著名的谷物公司c a r g i l l 研制成功；1 9 9 7 年该公司与美国d o w p o l y m e r s 公司合股成立c a r g md o wp o l y m e r s 公司，全力发展聚乳酸原料生产事业； 2 0 0 2 年中期，该公司年产1 4 万吨聚乳酸的工厂开始运行。2 0 0 3 年1 月，美国c a r g i l l d o w 公司将i n g e o t m ( 英吉尔t m ) 纤维推向了纺织市场。日本钟纺、尤尼契卡和可乐丽 公司生产的p l a 纤维商品名分别为l a c t r o n ，t e r r a m a c 和p l a s t a r c h p l a 纤维已成为c a r g i l l d o w p o l y m e r s 公司、杜邦公司、孟山都公司、钟纺公司、 尤尼契卡公司、可乐丽公司、东丽公司，台湾远东纺织公司的新合纤发展的重点。国 内外很多纺织企业已经在p l a 纤维纺织品开发方面做了开发工作在我国，深圳华 孚纺织控股有限公司，河北天伦纺织股份有限公司、山东德棉集团有限公司、杭州中 汇棉纺织有限公司、河北保定依棉集团有限公司等均进行了纺纱和织造试验以及产品 开发。现在，国内企业开发的p l a 纤维纱线及其织物有：1 0 0 p l a 、p l a i v l o d a l 、 p l a 天丝、p l a 棉、p l a 长绒棉、p l 抗菌a m i c o r 、p l a 羊毛、p l a 羊绒、p l a 绢丝、p l a 竹浆纤维、p l a 涤纶等。 1 2 含蛋白质化学纤维和聚乳酸纤维性能及漂白研究现状 由于新纤维原料组成的变化和新纤维物理和化学结构的特殊性。很多新纤维的染 整加工特性已经不同于传统的纺织纤维，这就需要有相应的染整技术和合适的染化料 与之相匹配。充分了解新纤维的理化性能，将有助于制定出合适的染整加工方法和条 件。由于部分新纤维存在耐碱性差的缺点，或其在印染加工中对碱比较敏感，而新纤 维及其混纺交织物的精练、退浆、漂白、碱缩，丝光、活性染料染色、还原染料染色、 对碱敏感的新化学纤维的过乙酸漂白第一章文献综述 分散染料染色后的还原清洗等染整加工一般是在碱性条件下进行的，尤其是前处理加 工，基本上均是在碱性条件下进行的，因此特别有必要对新纤维的耐碱性、精练和漂 白进行研究，以获得新纤维不受损伤或低损伤的前处理加工方法。 由于大豆纤维、牛奶丝、聚乳酸纤维等新纤维已在纺织印染行业得到了广泛的应 用，故这里主要讨论这三种新纤维的性能及漂白研究现状。 1 2 1 大豆纤维性能与漂白研究现状 大豆纤维是由2 0 的大豆蛋白和8 0 的聚乙烯醇组成，在生产过程中经过了缩醛 化处理。大豆纤维性能优良，可以满足纺织产品加工性能求。大豆纤维可与羊毛、蚕 丝、棉及其其它纤维混纺，制作各种服装面料。用大豆纤维制成的纺织品外观宜人， 手感舒适，吸湿透气性好，纤维表面有大量氨基酸组成的蛋白质，对皮肤有亲和性。 大豆纤维具有羊绒般的手感、蚕丝般柔和的光泽、棉纤维的吸湿导湿性、羊毛的保暖 性等优良服用性能。 大豆纤维干湿断裂强度均大于棉、粘胶、蚕丝和羊毛，具有合成纤维的机械性能， 并且纤维具有较好的延伸性，但其湿态断裂强力较千态的断裂强力有一定下降，进行 湿处理加工时应避免施加过大的张力。大豆蛋白纤维耐酸性比耐碱性好。大豆蛋白纤 维与其它天然蛋白纤维相比，熟稳定性较差，尤其是湿热稳定性很差。纤维热收缩率 较大，在沸水中收缩率为2 2 ，干热收缩率为2 3 ，在1 6 0 下微黄，强力明显下降， 2 0 0 时纤维变为深黄，3 0 0 时炭化变为褐色，加工处理时温度不宜超过1 0 0 c 。因 此在染整加工过程中应严格控制温度和p h 值 作者所在的课题组研究人员曾经对大豆纤维的耐碱性进行过研究。研究表明：大 豆纤维对烧碱的稳定性较差，但对纯碱的稳定性尚好。碱处理时大豆纤维的失重是因 大豆蛋白的碱水解所致，合理地控制染整加工中的碱浓度和温度可避免大豆纤维的损 伤m 】；大豆纤维中存在易水解和较难水解的两类大豆蛋白，前者占大豆蛋白总量的 四分之三，后者占大豆蛋白总量的四分之一【3 5 】。 由于大豆纤维所用的大豆蛋白质本身具有淡黄色光泽，又因提纯改性、丝条凝固、 醛化反应等化学和生物化学作用，导致纤维呈现明显的黄褐色光泽，大豆纤维中有色 成分及形成黄色成分的原因尚不清楚。虽然大豆纤维的纺织品经过精练之后，绝大部 分的杂质已经被去除，吸水性也有很大程度的提高，已能满足一些品种的加工要求， 但对于色泽鲜艳的浅花色品种来说，漂白白度远远不够。结合大豆纤维的本身特点， 若仍采用常规的漂白方法，发现白度很难达到理想要求，因此还要经过以去除色素以 提高白度为主要目的的漂白加工，来满足纤维的最低服用性能。但是，漂白是大豆纤 6 对碱敏感的新化学纤维的过乙酸漂白第一章文献综述 维制品印染加工的难点之一。 文献曾报道过在双氧水漂白液中加入了尿素提高白度的漂白方法1 3 7 j ，采用有色 动物毛亚铁离子选择性吸附催化双氧水漂白的方法【3 8 1 ，采用双氧水和乙酸酐的反应 产物过醋酸进行漂白的方法1 3 9 , 删，采用过氧乙酸在弱酸性条件下对大豆蛋白织物进 行低温漂白的方法1 4 ”，过乙酸作织物漂白剂，经过处理后织物的白度比双氧水漂白 织物的白度好，强力损失小。随着国内外市场对绿色纺织品和环境生态保护要求的不 断提高以及各类环保法律法规的实施，过乙酸作为一种环保型漂白剂，与含氯漂白剂 相比，更显示出其潜在的优势。但是实际中还受到一定限制，因为过乙酸的储备很不 方便而且还极不稳定易分解，给工艺的控制带来一定困难 4 2 1 。 最近几年，四乙酰乙二胺( t a e d ) 作为双氧水漂白的活化剂已经开始应用于纺 织品的漂白，纺织工业界越来越意识到应用过氧化物活化体系的潜在好处。利用双氧 水和t a e d 反应生成的过乙酸正好弥补了过乙酸产品的不宜储存的缺点。作者所在课 题组研究人员已采用双氧水和四乙酰乙二胺( t 觚d ) 在溶液中反应生成过乙酸的方 法进行了大豆纤维漂白试验，并比较了双氧水、双氧水四乙酰乙二胺和亚氯酸钠三 种氧化剂以及保险粉、硼氢化钠亚硫酸氢钠和二氧化硫脲三种还原剂的漂白效果， 研究了各种漂白方法对大豆纤维颜色特性、失重率、可染性、大豆蛋白含量、纤维结 构的影响【4 ，4 4 j 。研究表明，大豆蛋白纤维经还原剂漂白后，漂白效果不能达到理想 要求，但对大豆纤维无损伤，对染色性能也几乎无影响；双氧水的漂白效果与还原漂 相差不大，漂白效果都一般；亚氯酸钠漂白，白度最为理想，但极易造成大豆蛋白组 分的损失，漂后织物失重很大，可染性极大地降低，亚氯酸钠漂白还存在对设备腐蚀、 漂白时产生有毒气体，加大了生产成本，还容易造成环境污染。 1 2 2 牛奶丝纤维性能与漂白研究现状 牛奶丝纤维是由牛奶经去水、脱脂、碱化、分离出牛奶乳酪，再与丙烯腈等单体 接枝共聚生成高聚物，最后经湿法纺丝而成的含蛋白质的新化学纤维。牛奶丝纤维的 密度比蚕丝小，有较强的抗变形能力；断裂强度优于羊毛、蚕丝，接近于棉；断裂伸 长率大于棉，接近于羊毛、蚕丝和涤纶【4 5 】。牛奶丝纤维具有优良的耐磨性、着色性、 吸湿透气性、保温性、抗菌防蛀和速干性等特性，可以单独纯纺或与各类化学纤维、 天然纤维等混纺，牛奶丝纤维与羊毛、羊绒、蚕丝、棉、竹、天丝、莫代尔等有很好 的混纺性，能开发保暖型、凉爽型、高档内衣及家纺用品，具有绿色、保健、舒适性 能。目前，主要是将牛奶丝纤维与其它纤维混纺加工成具有良好透气性、透湿性、悬 垂性和延伸性的高档面料【4 5 j 。 对碱敏感的新化学纤维的过乙酸漂白第一章文献综述 牛奶丝纤维本身呈淡黄色，耐热性差，在干热1 2 0 以上易泛黄，耐碱性差、浅 色染色制品的色泽鲜艳度较差。山西恒天纺织新纤维科技有限公司生产的牛奶丝纤维 的主要技术指标和溶解性能分别见表1 4 和表i 5 。 表1 4 牛奶丝纤维的主要性能指标 指标名称规格与性能 纤度( d t e x ) 棉型、绒型 纤维长度( m m ) 毛型 千断裂强度( c n d t e x ) 干断裂延伸度( ) 初始模量( c = n d t e x ) 回潮率( ) 蛋白质含量 0 v 3 0 1 o 1 5 d t e x 3 8 4 7 2 5 - - 3 0 d t e x x 7 0 ，8 肛1 l o ( 不等长) 2 5 3 5 2 5 - 3 5 6 0 8 0 5 8 2 8 ( 注：摘自山茜恒天纺织新纤维科技有限公司牛奶丝纤维产品资料) 表1 - 5 牛奶丝纤维的溶解性能 溶剂和处理条件 溶解性 5 烧碱。1 0 0 1 5 m i n 纯碱调纯水p h 值为1 0 - - i l ，7 0 cx 4 0 m i n 浓盐酸，室温x1 5 m i n 7 0 硫酸。室温x1 0 m i n 8 8 甲酸，室温1 0 m i n 冰醋酸1 0 0 x 1 5 m i n d m f , 1 0 0 1 5 r a i n 完全溶解 纤维泛黄，手感变硬，小部分蛋白流失 不溶 全溶 不溶 不溶 部分溶解 ( 注：山西恒天纺织新纤维科技有限公司提供) 牛奶丝纤维纯纺产品和混纺交织物制品，在印染加工中均需要进行漂白：j n - r 。目 前，有关牛奶丝纤维漂白研究的相关文献报道较少，多数企业一般采用双氧水进行漂 t 4 6 j 。根据作者所在课题组的研究和文献报道4 “8 1 可知，牛奶纤维存在耐碱性差的 缺点，因此，应寻求中性或近中性条件的漂白方法，以减小牛奶丝纤维的损伤。 1 2 3 聚乳酸纤维性能与前处理中存在的问题 p l a 纤维与涤纶相比的主要性能见表1 6 。p l a 纤维用作纺织用途的主要优点如下 对碱敏感的新化学纤维的过乙酸漂白 第一章文献综述 【3 6 4 9 - 5 i i ： ( 1 ) 亲水性、毛细管效应和水扩散性比涤纶好，由1 0 0 p l a 纤维或p l a 纤维与 羊毛和棉混纺纱制成的服装具有良好的穿着舒适性，很适合制作运动服和时尚服饰； ( 2 ) 模量和弯曲刚度仅为涤纶的一半，故手感较涤纶软，其面料的悬垂性明显 好于涤纶产品： ( 3 ) 良好的弹性回复性和卷曲保持性使之具有优秀的抗折皱性和保形性； ( 4 ) 密度比涤纶低，使得面料轻量化，克重比其它纤维低； ( 5 ) 紫外线吸收率很低，使之非常适合制作时尚服装、户外装饰品和家用纺织 品： ( 6 ) 限氧指数较高，燃烧后的自灭火性好，即使未经阻燃整理，也具有相对较 好的阻燃性，且燃烧的发烟量低； ( 7 ) 折射率低，染色制品显色性好，有利于获得深浓色染色效果； ( 8 ) 染色温度较涤纶低，有利于开发与羊毛和蚕丝的混纺交织产品； ( 9 ) 生物降解性好，且回收再利用加工容易。 表l - 6p l a 和涤纶纤维的主要物理和化学特性【3 6 4 9 】 基本特性特性值 p e tp l a特征 原料 石油植物 利用的是再生资源，完全可生物 ，分解性降解 皴g c m 3 1 3 41 2 5 比涤纶轻 光泽折射率 1 5 81 4 5易染深浓色，具有蚕丝般的光泽 ，风格 弯曲刚度g 讹m 2 ，c m 0 ，1 2 20 0 6 8 悬垂性好，手感柔软 剪切剐度g f c m d e g 1 5 30 6 4 吸水 接触角( e o s o ) 0 1 3 50 ，2 5 4属疏水性纤维，但亲水性比涤纶 ，扩散性 回潮率鸬 0 2 - 0 40 4 - 0 6略好 l o 【丹矗2 0 2 l2 4 - 2 9 阻燃性较好 阻燃 离开燃烧时间m i n 62 低燃烧性、防火性，自灭火性 燃烧烟气发生量m 3 k g 低发烟性，燃烧时不产生二恶 肪火性3 9 46 3 烷、n o 。、s o i ，h c i 等有毒气体 燃烧热j g 2 31 9 低燃烧热 静菌抗微 静菌活性值日本纤维制品抗菌防臭加：1 = 新 5 9 标准：合格值2 2 以上 生物性 杀菌活性值 o3 1 耐光强度保持率， 6 09 53 0 0 h 耐气候性试验，纤维损伤小 ，耐气候性 延伸度保持率 7 0 1 0 0 耐光性试验时纤维损伤小 弹性1 0 拉伸后的同复率 5 1 6 4 弹性好于涤纶 p l a 纤维是合成纤维，本身自度较高，纯纺针织物精练的主要目的是去除纤维上