（纺织材料与纺织品设计专业论文）家用热水洗涤条件下≥60℃含氧化剂洗衣粉对棉织物损伤特性的研究[纺织材料与纺织品设计专业优秀论文].pdf

浙江理t 大学硕上学位论文 家用热水洗涤条件下( 6 0 ) 含氧化剂洗衣粉对棉织物损伤特性的 研究 摘要 随着人们对环境及节水节能重视程度的提高，家用洗涤中洗涤剂的去污能力及其绿色 安全性越来越受到人们的关注。目i j i ，开发功能性家用洗涤剂产品已经成为洗涤剂发展的 重要方向，其中比较重要的是在洗涤剂中添加漂白组分以增强漂白、去污以及一定的杀菌 功能。但是洗涤剂中氧化组分会对棉织物产生一定的损伤。本文选用美国宝洁公司生产的 普通洗衣粉( a r i e lc o l o r ) 和过氧化物类含氧洗衣粉( a r i e lb i o ) 两种商业洗涤剂作为对比， 研究热水( 6 0 ) 家用洗涤过程中氧化剂对棉织物的损伤特性及损伤机理，供洗涤剂、 洗涤机械产品的生产开发参考。 在浸渍处理( 没有机械冲击) 的情况下，含氧洗衣粉在6 0 以上的温度条件下就可以 明显增加织物的自度，但同时也使织物受到明显的氧化损伤，织物的强度明显低于普通洗 衣粉处理的情况。温度条件是含氧洗衣粉对织物氧化损伤的重要影响因素，温度越高，织 物化学损伤越大，对织物强度的影响也越大。 在实际家用洗涤过程中，织物所表现出来的化学损伤要远小于浸渍处理的情况。在 6 0 。c 洗涤条件下，含氧洗衣粉洗涤和普通洗衣粉洗涤对织物没有明显的强度损伤差异。在 9 0 。c 洗涤条件下含氧洗衣粉洗涤给予织物的强度损伤虽然明显大于普通洗衣粉洗涤的情 况，但表现出的化学损伤也明显低于浸渍处理的情况。由于家用洗涤过程中有各种机械冲 击存在，这意味着在有机械外力存在的情况下，含氧化剂洗衣粉对织物的额外化学损伤会 被机械损伤所掩盖。 为了确认机械外力在热水家用洗涤中对织物性能的这种影响，本文引用a a t c c 加速 洗涤方法( a a t c c6 1 1 9 9 6 ) ，采用加入钢珠来模拟实际洗涤过程中织物所受到机械冲击。 结果表明，在6 0 c 水温条件下，如没有加入钢珠( 没有机械冲击) ，含氧洗衣粉对织物的 强度损伤明显高于普通洗衣粉洗涤的情况，即含氧洗衣粉对织物的化学损伤明显存在，但 在加入1 0 0 颗钢珠的情况( 有机械冲击) 下，含氧洗衣粉和普通洗衣粉对织物的强度损伤 没有明显的区别。研究确认了家用洗涤中的机械冲击对氧化损伤的掩盖作用。 在较低的洗涤温度情况下( 6 0 ) ，由于氧化作用相对较弱，其化学损伤可以完全被 机械损伤所掩盖，而在较高的温度情况下( 9 0 ) ，由于氧化作用的增强，化学损伤才会 浙江理工大学硕十学位论文 表现出来。综合织物洗涤后的白度和织物强度损伤的情况，6 0 。c 是该过氧化物类含氧洗衣 粉比较经济的洗涤温度。在此温度条件下织物可以获得明显的白度，而且不会表现出明显 的氧化化学损伤。 含氧洗衣粉中的氧化剂作用，可以使纤维素中的醛基增多，导致纤维素潜在化学损伤， 并最终导致纤维素分子的断裂。该氧化剂的作用还会使纤维素的结晶度发生一定的变化。 含氧洗衣粉洗涤后织物的风格相对滑爽，但在挺括性和身骨上不如普通洗衣粉，但总体看 含氧洗衣粉洗涤后织物的风格不会产生明显的变化。 本文还进行了用浮石代替钢珠进行织物家用快速模拟洗涤实验方法的探索，研究表明 浮石的机械冲击和摩擦的确可以在一定程度上快速模拟家用洗涤过程中织物损伤的情况， 但有待深入的研究。 关键词：热水家用洗涤；含氧洗衣粉；棉织物；氧化损伤；机械损伤；损伤机理；织物风 格。 浙江理工人学硕士学位论文 s t u d y o nt h ed a m a g ec h a r a c t e r i s t i c so fc o t t o nf a b r i cb y d e t e r g e n t c o n t a i n i n go x i d a n td u r i n gh o th o m el a u n d e r i n g ( 6 0 ) a b s t r a c t w i t ht h ep e o p l ep a y i n gm o r ea t t e n t i o nt ot h ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n , w a t e ra n de n e r g y e f f i c i e n th a v eb e e nt h ef o c u sd u r i n gh o m el a u n d e r i n g m o r ea n dm o r ed e t e r g e n t sc l a i m e d 、析m t h ed e c o n t a m i n a t i o na n dg r e e ns e c u r i t yh a v e b e e nc o m m e r c i a l i z a t i o n a tp r e s e n t , t h e d e v e l o p m e n to ff u n c t i o n a ld e t e r g e n th a sb e c o m ea ni m p o r t a n td i r e c t i o ni nt h ef i e l do fd e t e r g e n t m a n u f a c t u r e ，e s p e c i a l l yt h eb l e a c h e ra d d i t i o n , w h i c hc a ni m p r o v et h ea b i l i t yo fw a s h i n ga n d w h i t e n e s s h o w e v e r , t h ec o t t o nf a b r i cw o u l db ed a m a g e db yt h ed e t e r g e n tc o n t a i n i n gb l e a c h i n g a g e n t s i nt h i st h e s i s ，c o m m o nd e t e r g e n t ( a r i e lc o l o r ) a n dd e t e r g e n tc o n t a i n i n go x i d a n t ( a r i e l b i o ，ap e r o x i d eb a s e dd e t e r g e n t ) ，t w oc o m m e r c i a ld e t e r g e n t sp r o d u c e db ya m e r i c a np & g c o m p a n y , w e r eu s e df o rt h ei n v e s t i g a t i o no ft h ed a m a g ea n dt h ed a m a g em e c h a n i s mo fc o t t o n f a b r i cb yt h eo x i d a n ti nt h ed e t e r g e n td u r i n gh o th o m el a u n d e r i n g ( 6 0 。c ) t h ei n v e s t i g a t i o nm a y b et h ec o n s i d e r a t i o nf o rt h ed e t e r g e n ta n dh o m el a u n d e r i n gm a c h i n ed e v e l o p m e n t w h e nn om e c h a n i c a li m p a c tw a sp e r f o r m e d ( s o a k i n gt r e a t m e n ta t6 0 。ca n d9 0 ) ，t h e w h i t e n e s so fc o t t o nf a b r i cb o t hb ya r i e lc o l o ra n da r i e lb i ot r e a t m e n tc o u l db ei n c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y , b u tt h ed a m a g eo ff a b r i ct r e a t e db yt h ed e t e r g e n tc o n t a i n i n gb l e a c h e r ( a r i e lb i o ) w a sm u c hm o r et h a nt h a tb yt h ec o m m o nd e t e r g e n t t h et e m p e r a t u r ew a sa ni m p o r t a n tf a c t o rf o r t h ed a m a g eo ff a b r i cb yd e t e r g e n tc o n t a i n i n gb l e a c h e r t h eh i g h e rt e m p e r a t u r e ，t h em o r e c h e m i c a ld a m a g e ，a l s ot h es t r e n g t hd e c r e a s eo ff a b r i cw a s p r e s e n t d u r i n gh o m el a u n d e r i n g ( m e c h a n i c a li m p a c t sp e r f o r m e d ) ，t h ec h e m i c a ld a m a g eo ff a b r i c w a ss i g n i f i c a n t l yl e s st h a nt h a td u r i n gc o r r e s p o n d e n ts o a k i n gt r e a t m e n t u n d e r6 0 ch o m e l a u n d e r i n gc o n d i t i o n , t h es t r e n g t hd a m a g eo ff a b r i cw a sn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c eb e t w e e n l a u n d e r e db ya r i e lc o l o ra n da r i e lb i o u n d e r9 0 cc o n d i t i o n , t h es t r e n g t hd a m a g eo ff a b r i c l a u n d e r e db yt h ea r i e lb i ow a sm u c hm o r et h a nt h a tb yt h ea r i e lc o l o r , b u tt h ec h e m i c a ld a m a g e o ff a b r i cw a ss t i l ls h o w i n gm u c hl e s st h a nt h a td u r i n gc o r r e s p o n d e n ts o a k i n gt r e a t m e n t t h ed a t a s u g g e s t e dt h a t ，w h e nm e c h a n i c a li m p a c tw a sp e r f o r m e dd u r i n gh o m el a u n d e r i n g ，t h ee x t r a d a m a g eb yb l e a c h e rw a si n s i g n i f i c a n t ，i e ，t h ec h e m i c a ld a m a g ew a sc o v e r e dm o r eo rl e s sb y m e c h a n i c a li m p a c t 浙江理工大学硕_ l 学位论文 i no r d e rt oc o n f i r ms u c hc h a r a c t e r i s t i c so fm e c h a n i c a li m p a c td u r i n gh o th o m el a u n d e r i n gt o t h ep e r f o r m a n c eo fc o t t o nf a b r i c ，a l la a t c ca c c e l e r a t e dl a u n d e r i n gm e t h o dw a sm o d i f i e dt o s i m u l a t et h eh o m el a u n d e r i n gm e c h a n i c a li m p a c t sb ys t e e lb a l l sa d d e d t h ee x p e r i m e n ts h o w e d t h 矾i n6 0 。c ，t h ed a m a g eo ff a b r i cl a u n d e r e db yt h ed e t e r g e n tc o n t a i n i n gb l e a c h e ri sm u c hm o r e t h a nt h a tb yt h ec o m m o nd e t e r g e n t ，w h e nn om e c h a n i c a li m p a c tw a sp e r f o r m e d ，b u tw h e n10 0 s t e e lb a l l sw e r ea d d e d ( m e c h a n i c a li m p a c tw a sp e r f o r m e d ) ，t h es t r e n g t hd a m a g eb yb l e a c h e r d u r i n gl a u n d e r i n gw a sb e i n gi n s i g n i f i c a n t , i n d i c a t i n gt h a tt h ec h e m i c a ld a m a g ec o u l db ed o o f f s e tb ym e c h a n i c a li m p a c t a tl o ww a s h i n gt e m p e r a t u r e ( 6 0 。c ) ，t h eo x i d a t i o nb yt h ed e t e r g e n tt oc o t t o nw a sl o w , s ot h e c h e m i c a ld a m a g ec o u l db et o t a l l yc o v e r e db ym e c h a n i c a li m p a c t , b u ta th i 班w a s h i n g t e m p e r a t u r e ( 9 0 ) ，t h eo x i d a t i o nb yt h eb l e a c h e rw a sb e i n gs i g n i f i c a n td u et ot h ei n c r e a s i n go f t h et e m p e r a t u r e ，a n dt h ec h e m i c a ld a m a g ec o u l db eo n l yp a r t i a l l yc o v e r e d ，s h o w i n gt h es t r e n g t h d a m a g eo ff a b r i cb yt h ea r i e lb i o w a sh i g h e rt h a nt h a tb ya r i e lc o l o r c o n s i d e r i n gt h ew h i t e n e s s r e n d e r e da n dt h es t r e n g t hd a m a g eo ff a b r i ca f t e rl a u n d e r i n g ，t h e6 0 ( 2o ft h eh o m el a u n d e r i n gi sa r e a s o n a b l et e m p e r a t u r ef o rt h ea r i e lb i od e t e r g e n t t h ea r i e lb i oc o u l di n c r e a s et h ea l d e h y d eg r o u pa n dc h a n g et h em i c r o - s t r u c t u r eo ft h e c e l l u l o s e ，a n dg i v et h ec o t t o nf a b r i cp o t e n t i a lc h e m i c a ld a m a g ea n dt h e nb r e a kt h ec e l l u l o s e m o l e c u l e t h ed e t e r g e n tc o n t a i n i n gb l e a c h e rc o u l dr e n d e rt h es m o o t h e ra n ds o f t e rh a n do fc o t t o n f a b r i ca f t e rh o m el a u n d e r i n g ，n e v e rt h el e s s ，t h ea n a l y s i si n d i c a t e dt h a tn os i g n i f i c a n th a n d d i f f e r e n c ee x i s t e db e t w e e nt h ec o t t o nf a b r i cl a u n d e r e d 、析t 量ld e t e r g e n tw i t l la n dw i t h o u tb l e a c h e r i nt h i st h e s i s ，w eh a v ea l s oi n v e s t i g a t e da c c e l e r a t e dh o m el a u n d e r i n ge x p e r i m e n tm e t h o d u s i n gp u m i c e sa sa l t e r n a t i v ef o rs t e e lb a l l si na a t c cm e t h o d , t h es t u d ys h o w e dt h a tt h e a b r a s i o na n dm e c h a n i c a li m p a c tb yp u m i c e sc a ns i m u l a t et h eh o m el a u n d e r i n gi nc e r t a i ne x t e n t , b u tn e e dt ob ef u r t h e rs t u d i e d k e y w o r d s ：h o th o m el a u n d e r i n g ；d e t e r g e n tc o n t a i n i n go x i d a n t ；c o t t o nf a b r i c ；c h e m i c a l d a m a g e ；m e c h a n i c a li m p a c t ；d a m a g em e c h a n i s m ；h a n d 浙江理1 = 大学硕一 二学位论文 浙江理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师 的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰 写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：球躲 嗍：1 q 瞄日 浙江理1 = 大学硕一 二学位论文 浙江理工大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 学位论文作者签名： 保密口，在 不保密 牡努径 醐：年沙妨日 年解密后使用本版权书。 指导教师签名 日 浙江理工人学硕上学位论文 第一章绪论 织物洗涤历史悠久。随着技术的进步和人民生活水平的提高，新的纺织品不断出现， 人们对衣着和纺织用品各项性能更加讲究，对织物沈后性能要求的提高，推动着洗涤技术 的进步【1 1 。比较频繁洗涤的织物是服装类如外衣、衬衣等，间隔一段时间洗涤的是家庭用 品如床单、被罩等。“全棉织物洗涤行业”主要以水作为常用的洗涤介质，溶解可溶性污 垢。织物通过水加上各种机械作用，同时借助洗涤剂等将衣服洗涤干净。生活当中人们贴 身穿用的衣服、家居纺织品和公共服务性行业的纺织品，油性污渍相对较少，这类衣物的 污渍主要是水溶性的，最为有效的洗涤方法是水洗。织物洗涤过程包括：水洗、烘干、熨 烫、折叠和包装等。 水洗要消耗水和一定配比量的洗涤剂、消毒剂等化学品。织物洗涤除了洗涤剂作用外， 另外两个重要的因素就是机械力和温度条件。目前市场上销售的家用洗衣机主要有波轮式 洗、滚筒式和搅拌式三类洗衣机瞄1 。 波轮式洗衣机特点：具有微电脑控制洗衣及甩干功能，省时省力，波轮式洗衣机流行 于美国、日本、中国、东南亚等地； 滚筒式洗衣机特点：微电脑控制所有功能，衣物无缠绕，是最不会损耗衣物的方式， 适合洗涤衣物有羊毛、羊绒以及丝绸、纯毛类织物，流行于欧洲、南美等主要穿毛、棉为 主的地斟3 】： 搅拌式洗衣机特点：衣物洁净力最高，磨损率较低，省洗衣粉，但存在耗水量大，操 作不便等问题 4 1 。 在洗净度和磨损率上，滚筒洗衣机模拟手搓，洗净度均匀、磨损率低，衣服不易缠绕， 而波轮洗衣机洗净度比滚筒洗衣机高1 0 ，但其磨损率也比滚筒洗衣机高1 0 ，而搅拌式 洗衣机磨损率介于滚筒洗衣机和波轮沈衣机之间1 2 , 5 】。 1 1 洗涤剂的发展 早在几千年以前，我国古代劳动人民就知道利用自然界的天然产物，如草木灰、皂荚、 茶籽饼、无惠籽、马栗等来洗衣服。这些植物中含有5 3 0 的皂素，是中性高分子化合 物 6 1 ，在硬水或软水中都能形成丰富的泡沫，对织物无损伤，丝、毛洗涤后还具有比较好 的手感和光泽。但是，这些植物性洗涤成分的来源有局限性，而且皂素有一定毒性，故未 能得到很好的发展。随着油脂工业的发展，1 7 世纪末出现了肥皂，它是最早使用的由工业 浙江理t 大学硕1 ：学位论文 化生产的洗涤剂。但是此类肥皂不适合在酸性溶液中使用，否则会分解成脂肪酸和盐。表 1 1 是洗涤剂大致的发展过程。 t a b l e l 1t h eh i s t o r yo fc o m m e r c i a ld e t e r g e n t 表1 1 合成洗涤剂的发展1 7 l 2 浙江理工火学硕：i ：学位论文 1 9 7 4 年过碳酸钠 1 9 7 5 年柠檬酸钠 1 9 7 6 年 泡沫调：箝剂 层状硅酸盐阴离子 1 9 7 7 年 表面活性剂表咖沽性刑 漂白活化蒴i 1 9 7 8 生1 z t a e d 活性剂1 a e d 活性剂 19 8 1 年 e s t e r q u a t s 柔软剂 沸石4 a n t a 组分 1 9 8 2 年 体系 1 9 8 4 年丙烯酸、马来酸 1 9 8 7 年纤维素酶、防污剂 1 9 8 8 年脂肪酶 。 烷基糖苷( a p g ) 1 9 9 0 年 泡沫调肖剂 1 9 9 1 年 n 一乙烯基砒咯烷酮 ，9 9 4 年 蓉苫詈夏嘉胺 1 9 9 6 年 1 9 9 7 1 9 9 8 年 强效洗涤剂( 塞浦路斯：汉高，d i x a n ； 英国：l e v e r ，p e r s i l ) 强效液体洗涤剂( 美国：l e v e r ，w i s k ) 强效洗涤剂、没有增沽剂的液体洗涤剂 ( 德国：汉高，p r o d i x a n ，m u s t a n g ；美 国：宝沽，币d e ，e r a ) 带织物柔软的双重功效洗涤剂( 美国： 宝沽，b o l d 3 ) 强效洗涤剂c 法国：l e v e r ，s b p ，霁霪烯腈警辈蓑惹羹、 欧洲液体强效洗涤剂( 德国：汉高，l i z ； 宝沽，v i z i r ) ；织物柔软剂( 法国：l e s i e u r c o t e l l e ，m i n i d o u ) 不含磷高效洗涤剂( 瑞士：汉高，d i x a n ) 强效洗涤剂 浓缩型洗涤剂( 日本：k a o ，a t t a c k ) 浓缩型洗涤剂( 日本：l i o n ，h it o p ) 液体强效洗涤剂( 德国：汉高，p e r s i i ) 强效含彩洗涤剂( 德国：汉高，p e r s i l c o l o r ) 强效洗涤剂( 德国：宝洁，a r i e l ；荷兰： l e v e r ，o m op o w e r ；英国：l e v e r ，p e r s i l p o w e r ) 浆状液体洗涤剂( 欧洲：汉高， p e r s i lg e la n dd i x a ng e l ) 片状强效洗涤剂( 欧洲：两班牙， b e n c k i s e r ，c o l o n ；英国：l e v e r ，p e r s i l ； 法国：汉高，l e c h a t ；意火利：汉高， d i x a n ；德国：汉高，p e r s i l ) 3 浙江理工大学硕一i ：学位论文 石油工业的发展，为洗涤剂生产提供了众多的原料和中间体，为多品种合成洗涤剂的 发展开辟了广阔的前景。合成洗涤剂的洗涤性能比肥皂好，可在碱性、中性、酸性溶液中 使用。目前，我国生产的合成洗涤剂品种较多。有粉状洗涤剂，颗粒洗涤剂，空心颗粒洗 涤剂，浓缩型洗涤剂，膏状、浆状及块状洗涤剂掣6 】。洗衣粉是粉术状或粒状的合成洗涤 剂，其品种繁多，所添加的成分不同，使洗衣粉具有了更多更强的洗涤功能。例如有复合 洗衣粉、漂白型洗衣粉、加酶洗衣粉、增白洗衣粉等。洗衣粉中添加成分主要包括表面活 性剂、助洗剂、稳定剂、增白剂、漂白剂、软水剂、香精和酶等，以达到易溶、洁净、柔 化、起泡、防止衣物静电等目的。 曲表面活性剂：洗涤剂配方的核心成份，没有表面活性剂就不会发泡、不能去油、不 能称之为洗涤剂。表面活性剂有阴、阳、非、两性离子等四大类，但用于洗涤的则以阴离 子和非离子为主； b ) 软水剂：又称金属络合剂，可防止水中的钙、镁离子造成阴离子表面活性剂失活， 提高表面活性剂利用率。三聚磷酸钠( s t p p ) 是最为常用的一种络合助洗剂，它不仅有优 异的软化水质、分散污垢、缓冲碱剂及抗结块性能等特点，而且价廉易得，综合性能是目 前任何无磷助洗成份所无法比拟的； c ) 碱剂：在适当的碱度下，纤维和污垢可被最大限度地离子化，更易于污垢的水解和 分散。一般洗衣粉配方中都含有纯碱和硅酸钠，其中硅酸钠还有悬浮污垢颗粒、防止再沉 积的特性； d ) 漂白剂：某些洗衣粉中含有过硼酸钠，过氧化氢等一类的漂白剂，可以延缓衣物的 泛黄程度，但对衣物有一定损伤； e ) 酶：早年的洗衣粉中很少加入酶，大概主要是出于成本的考虑。而近年来的各种品 牌洗衣粉几乎都含有比例不等的酶。酶是一种专一性的生物催化剂，蛋白酶可以催化水解 肉、蛋、奶的迹渍，淀粉酶可以催化水解酱、粥等污渍，脂肪酶可以催化水解各类动植物 油脂和人体皮脂腺分泌物及化妆品污垢，纤维素酶可使织物增艳、去除颗粒性污垢。原来 多使用单一的蛋白酶，现在一般使用多种成份的复合酶； d 荧光增白剂：丝、棉、毛类天然纤维的浅色衣物容易泛黄，加入荧光增白剂后，它 能够留存在衣物上，吸收阳光中的紫外线，反射出与黄光互补的蓝色光线，从而掩盖衣物 上的黄色。 4 浙江理工人学硕上学位论文 1 2 国内外洗涤剂现状 全世界洗涤用品工业自二战后至今已逐步形成了一个较完整的工业体系，数l o 年来， 由于科学技术的不断进步和石油、化学工业的高速发展以及人们对洗涤用品的迫切需要， 全世界洗涤用品生产得以迅猛发展，预计到2 1 世纪中叶，全世界洗涤用品需要量将上升 至l 亿一1 2 亿吨，除部分是由于人口增长因素外，主要还是一些发展中国家存在着庞大的 潜在市场；在中国洗涤用品中，近1 0 余年来合成洗涤剂每年仍以8 的速度递增，所以中 国的洗涤用品特别是各种合成洗涤剂产品市场前景依然看好1 8 j 。 进入2 1 世纪，随着对安全性和环境保护重视程度的增加，低磷或无磷洗涤剂已成为 合成洗涤剂的发展趋势【9 1 。洗衣粉是中国快速消费品市场充满竞争的领域，目前中国洗衣 粉行业品牌众多，产品林立：有以量取胜的雕牌、立白，有跨国巨头宝洁、联合利华、日 本花王等，也有盘踞一隅的地方性品牌，目前市场上主要有十大洗衣粉品牌，即雕牌、汰 渍、奇强、奥妙、白猫、全力、传化、碧浪、洁霸、立白。其中宝洁公司、联合利华和雕 牌占据了中国市场份额的前列【l o l 。 在产品高度同质化的今天，产品推出必然以消费者需求为导向，已满足不同层次消费 者需求，各种功能性洗衣粉产品的出现已是必然。如杀菌功能洗衣粉，增白功能的洗衣粉、 或者专为满足某一人群某一特殊需求的洗衣粉等掣1 1 】。 1 3 漂白型洗涤剂的应用 衣服泛黄和染渍污斑用表面活性剂、助洗剂等都不能轻易去掉。为去掉这些污渍，通 常在洗涤剂中加入漂白剂2 1 。在漂白剂当中，有氧系和氯系之分，氯系漂白剂主要是次氯 酸钠和哑氯酸钠。次氯酸钠的成本较低，便于控制，有良好的低温漂白效果，它的缺点是， 在洗涤处理期间，会产生有毒的含氯有机副产物( a o x ) 。当这些副产物排放时，对饮用水 是一种威胁，所以氯系漂白剂的使用受到限制。代表性的氧系漂白剂有过碳酸钠和过硼酸 钠等。欧美从2 0 世纪2 0 年代就将过氧化物类氧化剂如过硼酸钠和过碳酸钠作为洗涤剂的组 分。现代欧美市场上的高浓度和超浓缩洗衣粉中都加过硼酸钠作为漂白剂，它在浓缩洗衣 粉中是稳定的，在洗衣液中也是稳定的【1 3 j 。 过硼酸钠属于含氧型漂白剂，溶于水时能放出活性氧，从而有较强的漂白作用，能够 去除织物上的污渍，提高洗涤物的白度，使白色衣物更加洁白，而且不损害衣物原来颜色， 使花色衣物色彩更加亮丽，同时产生良好的去污效果【l4 1 。因此，过硼酸钠是应用较多的一 类漂白剂。过硼酸钠的结构比较稳定，能与其他大多数洗涤剂成分配伍。过硼酸钠的最佳 浙江理t 大学硕j ：学位论文 使用温度是7 0 。c 以上，在8 0 1 0 0 ( 2 时洗涤最为有效。过碳酸钠是碳酸钠与过氧化氢的分 子络合物，虽然释氧温度有所降低，但其水溶液碱性较大，易造成衣物损伤，而且存在稳 定性差的缺点，已遭淘汰。 过硼酸钠是一种绿色助剂，分子式为口b q 马0 2 x h 2 0 ，在水溶液中释放出过氧化 氢，经过过羟离子游离出活性氧，过硼酸钠的活性氧含量约为1 0 3 ，具有漂白及杀菌能 力 6 j s1 。其分解方程式如下： 吼q + o h 一专h 2 0 + o o h o o h 一专鲫一+ 【d 】 在碱性介质中有利于过羟基离子的形成，且p h 值对漂白作用影响很大，通常认为p h 过高或过低都不利于漂白，p h 在1 0 1 l 较适宜。 由于过硼酸钠在6 0 以上的热水中才能充分溶解并发挥作用，这较好地符合了欧美家 庭的洗涤习惯( 有电热装置) ，因此在欧美广泛使用。在欧美，9 0 以上的洗衣粉都是含 有活性氧的洗衣粉。有氧洗衣，对人体健康有益。活性氧可以破坏细菌的细胞膜，杀死 病毒、去除异味。活性氧在洗涤时被消耗或转化为氧气，不会对环境造成不良影响。所以， 有氧洗，是绿色环保的优质洗涤。 1 4 洗涤因素 1 4 1 温度因素 随着季节、地域、洗涤方式、洗涤工具等的不同，人们在洗衣过程中，实际的洗涤温 度存在着显著的差异。如欧洲较多用高温洗涤，美国趋于温水洗涤，而在中国与日本则普 遍用冷水洗涤。以长江中、下游流域为例，当采用波轮式洗衣机时，冬天与夏天的洗涤液 温度可相差2 5 。c 左右。而在影响洗涤效果的诸多因素中，洗涤温度是最为重要的因素之一 【1 6 j 。在滚筒洗衣机洗涤过程中，随着温度的升高，有助于污渍溶解与分离；提高洗液温度， 可以减弱氢键结合力，减小静电，降低纤维表面溶液的粘度，增加分子动能( 大于分子扩 散能阻) ，从而提高扩散系数。升温洗涤虽然能耗比室温洗涤高，但由于洗涤去污能力即 洗涤效率的提高，可以节省洗涤时间、节约用水以及少用一些助洗剂等优点，成为欧洲的 主要洗涤方式。随着我国生活水平的提高，升温洗涤也必将成为家用洗涤的一种形式。 1 4 2 机械力因素 6 新江理【大学碗1 岸位论文 玎9 1 1i n n e rs h m e t u r e o f w a s h i n g m a c h j u e 图1 1 洗衣机内部结构 洗涤过程从本质上讲是利用洗涤剂的表面活性等物理化学作用将衣物上的污渍去除， 但是必须借助摩擦、曲伸等机械作用来促进污渍的脱离i ”i 。 滚筒洗衣机在沈涤时，内筒在电动机的带动下，以一定的洗涤转速有规律地作正反旋 转，衣物在提升筋的作用下提起、跌下，在这个过程中。一方面是衣物与提升筋和内筒壁 之间存在着摩擦( 即类似手洗的揉搓力) ；另一方面衣物与洗涤液之间还有撞击力作用( 即 类似手洗的摔打力) ，在这些合力作用下，达至4 洗涤去污目的。 1 5 纤维素氧化研究现状 纤维素的氧化过程较复杂，氧化反应的同时会伴随着纤维素大分子链的解聚，造成纤 维素的强度损失。纤维素的氧化和降解程度受多种因素的影响，如氧化剂、被氧化物以及 氧化反应条件等，这些因素决定了氧化产物醛基、羧基的含量；同时氧化产物中新的功能 基团及其所处的位簧对纤维素葡萄糖苷键的稳定性有很大影响。此外，氧化过程中的副反 应、纤维素的去结晶化等其他一些因素也与纤维素的降解有较大的关系叫。 目前，纤维素的氧化反应可以分为非选择性氧化和选择性氧化两类。在很多工艺过程 中，如纸浆漂白过程中和粘胶纤维生产中，次氯酸钠、过氧化氢、过硫酸等氧化剂一般氧 化纤维素单元的羟基产生无规氧化。常使伯羟基和仲羟基同时发生氧化，同时生成醛、酮、 酸等基团，也可以随外界条件而终止在某一阶段，情况比较复杂。纤维索是由d 一毗哺葡 萄糖酐以1 3 - 1 ，4 一苷键连结而成的线性半刚性天然高分子化合物，在其大分子链中每个葡萄 糖基环上有3 个活泼的羟基( 两个仲羟基和一个伯羟基) ，一般来说，纤维素各种不同形 式的氧化反应多发生在这3 个羟基上。纤维素作为多羟基化合物，很容易被氧化剂所氧化。 不同的羟基可靛生不同的氧化反应，主要有以下几种可能的氧化方式【州：伯羟基氧化成 醛基，并可继续氧化成羧基； 链末端环节中的还原性基团氧化成羧基；葡萄糖环上c 2 7 浙江理工人学硕士学位论文 和c 3 仲羟氧化成醛基，并可继续氧化成羧基；c 2 和c 3 仲羟基在环不破裂的情况下氧 化成一个酮基或二个酮基；c l 和c 5 连接破裂，并在c l 上发生氧化；c l 和c 2 连接破 裂，并在c l 上形成碳酸酯基团和在c 2 上形成醛基，它继续可氧化成羧基；在纤维素大 分子环“氧桥”氧化形成过氧化物，大分子链断裂。如图1 2 所示： 纤维素的氧化过程分几步进行，氧化的结果有两种不同的损伤。一种是纤维素分子深 度氧化导致纤维素分子链断裂的损伤，另一种为潜在损伤【2 0 1 。纤维素氧化直接损伤表现为 纤维的强度下降、聚合度下降及分子链的断裂，而潜在损伤不能直接表现出来，须在经过 碱性溶液处理后，聚合度、强力又会进一步降低【2 l l 。 1 6 课题的研究意义 一。hjoh2c, f 。一 f i 9 1 2p o s s i b l eo x i d i z e dc e l l u l o s es p e c i e s 图1 2 纤维素氧化方式 在有氧洗的同时，氧化剂会对织物纤维产生一定的破坏作用。研究有氧洗涤过程中氧 化剂对织物纤维的机械损伤、化学的损伤、和对总体损伤的影响，以及其化学损伤的特征 和机理，对今后的洗涤行业和家用洗涤剂的选择具有指导意义。 织物纤维的破坏包括机械损伤和化学损伤，机械损伤主要是因为洗衣部件对织物的摩 擦和冲击导致纤维的物理性能发生改变，而纤维的化学损伤主要是分子链的断裂，或者是 化学基团、分子结构、分子量发生改变。 1 7 论文研究的主要内容 ( 1 ) 织物实际洗涤损伤特性的研究 采用欧洲洗涤方法，研究常规洗涤剂洗涤、含氧化剂洗涤剂洗涤和含氧化剂催化剂洗 r 浙江理工人学硕士学位论文 涤剂洗涤对棉织物洗涤损伤的特性。 ( 2 ) 织物洗涤损伤的模拟及加速模拟测定方法的探索 在a a t c c 加速洗涤方法测定色差标准的基础上，研究探索短时间内可以模拟织物实 际洗涤损伤的方法，为实际评价织物洗涤损伤的测定、评价提供指导。 ( 3 ) 织物洗涤损伤机理的研究 包括机械损伤机理、化学损伤机理和它们之间的协同损伤机理。 ( 4 ) 洗后织物风格的变化 采用f a s t 风格仪对织物进行洗后风格评价，分析洗涤剂及洗涤对织物风格产生的影 响。 9 浙江理t 大学硕i ：学位论文 第二章织物氧化损伤特性的研究 现代洗涤剂是含有多种成份的复杂混合物。其中表面活性剂是起清洁作用的主要成 份，洗涤剂中的其他成份或是为改善和增加表面活性剂的清洗效能、或是为适应某些特殊 需要、或是为制成所需产品形式而加入的。各种表面活性剂和各种助剂都具有各自的特性， 这些性质各异的成份混在一起，它们之间相互作用便会产生更加理想的洗涤效果瞄】。如在 织物洗涤剂中添加柔软剂和抗静电剂，使洗后织物具有手感柔软、抗静电的效果【2 3 1 。另一 值得关注的是洗涤剂增添漂白功能。漂白剂的添加，不仅可以使织物获得增白效果，而且 可以明显提高去污性能，使一些不易去除的污渍通过化学氧化漂白去除嘲。果汁、茶汁、 墨水、唇膏等有颜色的污渍，即使反复洗涤也常常难以彻底洗干净，这类污渍却可以通过 漂白剂的氧化使之降解成较小的水溶性成分而除去 2 4 j 。总的来讲，洗涤剂产品按照消费者 的需求，向多功能、使用方便、节能、节水、安全、低消耗和有利于环保的方向发展【2 5 1 。 过去广泛采用次氯酸钠作为漂白剂，但次氯酸钠由于在漂白的过程中会产生毒性较大 的含氯有机副产物( a o x ) ，环境污染大，已逐步被禁用【2 6 】。现在常用的含氧漂白剂( 简称 氧漂) 有过氧化氢、过硼酸钠( p b s ) 等，这类洗涤助剂的漂白去污力强，性能温和，没 有刺激气味，织物洗漂后，色泽艳丽，而且不产生公害，能够满足环保要求【2 刀。为了探究 洗涤过程中洗衣粉所含漂白成分，在增加织物白度的同时对织物产生的氧化损伤程度，本 章对棉织物浸渍处理( 无机械冲击力作用下的静态处理) 后的强度、白度进行了测定，研究 洗衣粉中的氧化成分对织物性能的影响。 2 1 实验部分 2 1 1 实验材料 材料：纯棉织物衬衫布( 织物克重1 2 3 4 9 m 2 ，织物经密5 5 2 根1 0 c m ，纬密2 8 0 根1 0 c m ， 经纬纱均为4 0 3 ( 1 4 6 t e x ) ，平纹组织，由绍兴金秋纺织品公司生产。处理的试样尺寸为3 8 x 3 8 c m o 试剂：普通洗衣粉( a r i e lc o l o r ) 、含氧化剂洗衣粉( a r i e lb i o ，含过氧化物类氧化剂) ， 均由美国p & g 公司提供。 2 1 2 主要仪器 d k z 4 5 0 a 型电热恒温振荡水槽，上海森信实验仪器有限公司生产； y g 0 6 5 型电子织物强力仪，山东莱州纺织仪器厂生产； w s d 3 u 型荧光白度仪，北京康光仪器有限公司生产。 1 0 浙江理1 = 火学硕士学位论文 2 1 3 处理方法 纯净水3 l ，洗涤剂用量为2 7 6 9 9 ( 三倍浓度下为8 3 0 7 9 ) ，控制处理浴比1 ：9 5 ，处 理温度为6 0 或9 0 。c ，在振荡水浴槽中处理3 0 m i n 后取出，用清水冲洗，相当于1 次家 用洗涤处理时间( 不含淋沈的时间) 。清水冲洗后将织物水分挤干后抚平进行下一次处理， 分别进行5 次、1 0 次、1 5 次、2 0 次、2 5 次处理。 2 1 4 测试方法 实验所用的纯棉织物衬衫布由于经密远远高于纬密，在家用洗涤过程中经测定经密几 乎没有发生变化，所以测定棉织物的经向强度来评价洗涤后棉织物的机械性能。测试样放 入恒温恒湿室( 温度2 0 2 。c 、湿度6 5 2 ) 放置2 4 小时后进行强度测试，织物强 度的测试参照g b t 3 9 2 3 1 1 9 9 7 标准进行。每个数据为6 个测定样的平均值。强度测试在 y g 0 6 5 电子织物强力仪上进行。 采用w s d 一3 u 荧光白度仪进行织物蓝光白度n r 的测定，测试时先用标准的黑色板和 标准白色陶瓷板进行校准，将样本折三折后测试，读取蓝光白度值。文中的数据为四次测 试后的平均值。 2 2 结果与讨论 2 2 1 浸渍处理对棉织物白度的影响 在g b t 1 7 7 4 9 1 9 9 9 白度的表示方法中