книги из ГПНТБ / Петерс, Р. Х. Текстильная химия. Очистка текстильных материалов от загрязнений

период ограничивается превращением концевых групп восстанови­ тельного характера в кислотные, вследствие чего эта стадия не со­ провождается какой-либо значительной деструкцией цепи. Теку­

101

ному повышению текучести, которая после 96 ч увеличивается до 15,6 ре для хлопка и 37,5 ре для гидроцеллюлозы. Эти данные сов­ местно с малой глубиной протекания реакции с целлюлозой в те­ чение первых 24 ч позволяют предположить, что ни хлористая кислота, ни ионы хлорита натрия не оказывают воздействия иа хлопок. Скорее всего более сильный реагент, образующийся в рас­ творе в течение определенйого времени, разрушает целлюлозу. Это представление подтверждает тот факт, что раствор подкислен­ ного хлорита натрия становится более агрессивным после выдер­

Можно также предположить, что реагентом, разрушающим во­ локно, является двуокись хлора, образующаяся в значительных количествах при разложении хлористой кислоты. Известно, что двуокись хлора оказывает сильное отбеливающее действие на лигнины при отбеливании древесной пульпы и оказывает очень слабое влияние на целлюлозу [12].

При воздействии на лигнин двуокись хлора ведет себя анало­ гично хлориту натрия. Однако возможно, что очень активный ре­ агент в растворах высокой концентрации образуется из двуокиси хлора и остаточной хлористой кислоты. Некоторое подтверждение этого предположения следует из того факта, что молярные рас­ творы с рН = 2,9, использованные в данной работе, становились красновато-коричневыми, постепенно переходя в оранжевый цвет в течение последующих 24 ч, в то время как хлористая кислота является бесцветной, а растворы двуокиси хлора имеют желтый цвет. Тем не менее кажется вероятным, что двуокись хлора играет важную роль в- процессе отбеливания и является окислителем, который становится эффективным в холодных подкисленных мо­ лярных растворах хлорита примерно через 24 ч после их приго­ товления. К сожалению, не имеется сведений, относящихся к ки­ нетике образования двуокиси хлора из хлористой кислоты.

102

103

гичных диапазонах величины pH (рис. 60 и 61). При реакции от­ беливания двуокисью хлора получаются ионы хлората с выделе­ нием активного кислорода:

2СІ02 -> C10J" + Cl + О

Отсутствуют сведения о количестве образующихся ионов хло­ рида в процессе отбеливания.

а

При отбеливании пульпы с помощью растворов хлорита натрия количество ионов хлората возрастает за счет двуокиси хлора и ионов хлорита. Однако даже при этом расход окисляющего агента сходен для обоих реагентов. Количество хлората, образующегося из двуокиси хлора, изменя- • ется симбатно количеству израсходованной двуоки­ си хлора (см. рис. 61). Од­ нако у хлорита натрия этого параллелизма не наблюдается. Возможно, что в данном случае об­

Рис. 61. Состав раствора хло­ рита в зависимости от pH сре­ ды при белении бумажной

пульпы:

а — теоретическая кривая РН хлорита

104

Однако маловероятно, чтобы двуокись хлора являлась един­ ственным отбеливающим агентом в подкисленном растворе хло­ рита натрия, хотя она, несомненно, играет важную роль. Окисле­ ние целлюлозы растворами хлорита натрия и двуокиси хлора срав­ нимой концентрации приводит, должно быть, к образованию оксицеллюлозы с очень сходными свойствами. Окисление целлю­ лозы вызывает возрастание текучести, медного числа и содержа­

Интересно отметить, что изменение текучести и медного числа идет параллельно изменению количества хлората, образующегося

Время, ч

в растворах, не содержащих хлопка. Можно предположить, что окисление целлюлозы связано с реакцией образования ионов хло­ рата.

Однако сравнительные данные о содержании различных со­ единений, присутствующих в растворах хлорита натрия и двуокиси хлора, отсутствуют, и еще не решен вопрос о том, что является реактивным белящим соединением: двуокись хлора, хлорит нат­ рия или их комплекс.

3.Laporte Industries Ltd., Bleaching Manual.

4.J. К. Skelly. J. Soc. Dyers Colourists, 76 (1960) 469.

9.J. Meybeck. Teintex, 17 (1952) 71.

10.H. Hefti. Dissertation, Zurich, 1955.

105

14.Brit. Pat., 769, 658.

15.Q. Meiler. Tappi, 34 (1951) 171; (1955) 682.

W. K. Wilson and A. A. Padgett. Tappi, 38 (1955)' 298.

Г л а в а 8

ОТВАРКА И ОТБЕЛИВАНИЕ ЛЬНА И ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

1. ЛЕН

Слово «лен» обычно применяют для текстильных материалов, изготовленных из льняных волокон. Лен является лубяным волок­ ном, содержащим после мочки значительное количество нецеллю­ лозных примесей. Так как полное удаление примесей приводит к значительной потере в весе, то отбеливание льна в противопо­ ложность отбеливанию хлопка не имеет целью удалить все примеси.

на три четверти, на половину или на одну четверть. При отбелива­ нии применяют обычно растворы гипохлорита. Каждая из этих сте­ пеней соответствует определенной потере в весе, а именно: для полной белизны—15—25%, для трех четвертей—12—20%, для половины 10—16% и, наконец, для одной четверти—8—12%. Сте­ пень отбеливания льна определяется, естественно, конечным на­

Свойства льняной пряжи зависят в значительной мере от каче­ ства подготовки технического волокна, в котором отдельные эле­ ментарные волокна скреплены вместе с помощью пектиновых и других веществ [20].

Такие процессы, как трепание, чесание и прядение, постепенно уменьшают размеры прядей волокна. Качество прядения льна за­ висит от ослабления волокна, причем отдельные волокна объеди­ няются в пряди. Слабая мочка приводит к неудовлетворительному расщеплению прядей при чесании и подготовке, что ухудшает про­ цесс прядения. Прядение осуществляют обычно в мокром виде и при этом уменьшается длина и жесткость прядей. Лен высшего ка­ чества имеет среднюю длину прядей лишь несколько большую длины отдельных волокон. Степень расщепления прядей при мок­ ром прядении зависит от степени мочки [20].

106

При отбеливании, льна трудность заключается в удалении ин­ тенсивной окраски, создаваемой остатками нецеллголозных при­ месей волокна. Отварка в растворе извести является наиболее эффективным способом удаления окрашенных примесей.

Ввиду необходимости тщательного контроля потери в весе во­ локна при мокрой обработке льна отварку и отбеливание необхо­ димо проводить в менее жестких условиях, чем для хлопка, однако для достижения требуемой белизны требуется больше времени.

Лен отбеливают в виде пряжи или ткани: отварке и отбелива­ нию может предшествовать опаливание и расшлихтовка, проводи­ мая для удаления из основы шлихты.

Содержание воска в суровом льне может составлять 1—2%; однако, несмотря на это, лен является менее гидрофобным по срав­

с тем фактом, что пыль, которая отделяется от волокна при подго­ товке к прядению, содержит очень большое количество воска ( Ю - 1 2 % ) .

Обычно легко придать льняным материалам хорошую капил­ лярность, так как влагопоглощающая способность льна значи­ тельно выше, чем у хлопка или вискозного волокна. При удалении воска с помощью растворителя, применяемого для хлопка, не по­ лучают положительных результатов.

Имеются некоторые указания на то, что условия отварки могут быть смягчены, если из ткани предварительно растворителем был удален воск [10].

2. ОТБЕЛИВАНИЕ

За один цикл обычно нельзя получить высокую белизну, по­ этому его повторяют несколько раз. Выбор режима зависит от требуемого качества отбелки: для льна применяют более мягкую обработку, чем для хлопка, вследствие этого процесс усложняется и становится многостадийным.

Основное различие между льном и хлопком, с точки зрения технологии* отбеливания, связано с большим содержанием лиг­ нина в льне. Этот компонент льна может быть разрушен хлоритом натрия или хлорированием в кислой среде, после чего лигнин при­ обретает растворимость в разбавленных щелочных растворах.

Для отбеливания пряжи в форме паковок применяют варочный раствор, содержащий 8—10% (от веса пряжи) кальцинированной соды при температуре 94° С в течение 2 ч [2]. Пряжу тщательно промывают горячей, а затем холодной водой. Отваренную пряжу обрабатывают в кислой среде (рН=3,5-т-4,5) при комнатной тем­ пературе раствором, содержащим 3—4 г/л активного хлора. В ка­ честве источника хлора можно применять газообразный хлор, гипо­ хлорит кальция или натрия. Хлорирование проводят в течение 30— 45 мин, после чего пряжу промывают несколько раз разбавленным раствором кальцинированной соды (0,5% от веса пряжи).

107

При применении подкисленных растворов гипохлорита соответ­ ствующую величину pH среды можно создавать смесью соляной, азотной и уксусной кислот. Уксусная кислота производит буферное действие; азотная кислота способствует предотвращению коррозии нержавеющей стали, а соляная кислота главным образом частично заменяет более дорогую уксусную кислоту.

Процесс хлорирования можно заменить обработкой в хлорите натрия в течение 45 мин при pH = 3,84-4,2 при температуре 80° С. Хлорит натрия по сравнению с обработкой хлором имеет преимуще­ ство хорошего отбеливания при меньшей потере веса.

После хлорирования пряжу можно обработать раствором пере­ киси водорода (0,5% от веса пряжи), необходимую щелочность которого создают кальцинированной содой и силикатом натрия. В некоторых случаях проводят повторное хлорирование и отбели­ вание перекисью водорода. Для получения очень хорошей белизны проводят заключительное отбеливание щелочным гипохлоритом.

Большие количества льняной пряжи отбеливают в виде мотков, в которые легче проникает жидкость, а загрязнения в значитель­ ной степени отделяются от волокна при размотке, происходящей при вращении мотков в ванне.

Для получения хорошей белизны льняной ткани ее очень тща­ тельно отваривают с известью в котле низкого давления в течение 8—12 ч. После этого кипятят 6 ч с кальцинированной содой. После обработки кислотой и промывки предлагается обрабатывать ткань раствором отбеливающего препарата (2]. В зависимости от типа машин, применяемых для беления ткани, газообразный хлор, вы­ деляющийся из подкисленных растворов гипохлорита, может ока­ зывать большее токсичное воздействие, чем при обработке пряжи в мотках, поэтому ткань целесообразнее отбеливать в щелочной среде.

После обработки горячим раствором кальцинированной соды ткань можно отбеливать щелочной перекисью (2% от веса ткани) при 71—77° С в течение 4—5 ч.

Необходимо обратить внимание на то, что вследствие жестко­ сти некоторых тканей бывает очень трудно удалить мелкие частицы металла, попавшие в ткань при прядении или ткачестве. В присут­ ствии латуни или меди перекись водорода оказывает на волокна очень сильное деструктирующее воздействие, в результате чего на ткани образуются дырочки. Это можно предотвратить путем до­ бавления в варочную жидкость цианистого натрия (0,0025% от веса материала).

Так же, как и при обработке пряжи, ткань можно отбеливать хлоритом натрия, который в щелочном (№аСОз) растворе обеспе­ чивает отбелку и мягкую отварку. Лен также можно обрабатывать кислым раствором хлорита натрия (1,5—3% от веса материала при рН = 3,8-7-4,2) при высокой температуре (82—88° С) в течение 3—4 ч, после чего следует промывка в мыльно-содовом растворе. Обработанную хлоритом ткань можно затем отбеливать перекисью водорода..

108

3. ПОТЕРИ В ВЕСЕ В ПРОЦЕССЕ ОТБЕЛИВАНИЯ

До последнего времени опубликовано мало работ по отбелива­ нию льна. Значительный прогресс в области изучения химизма реакций целлюлозы с щелочами и окислителями был достигнут благодаря применению очищенной целлюлозы. Окраска у льна вы­ ражена ярче, чем у хлопка, поэтому при отбеливании получаются большие потери в весе вследствие удаления примесей, присутст­ вующих во льне в больших количествах. Для процессов, в которых осуществляется пропитка известью с последующим кипячением затем с кальцинированной содой (щелоком) и отбеливание гипохло­ ритом, величины потерь в весе приведены в табл. 36 и 37 [3]. Сле­ дует отметить, что каждая стадия процесса отбеливания сопрово­ ждается некоторой потерей в весе волокна и изменением его проч­ ности. Потеря в весе сопровождается обычно уменьшением медного числа.

* Отбеленный материал показывает 28?s с н и ж е н и я разрывной прочности.

В другой серии опытов лен кипятили в растворе едкого натра (0,5%), что давало потерю в весе 18.%; учитывая, что остаточные примеси более устойчивы, чем удаляемые в начальных стадиях [4], повышали концентрацию едкого натра до 2%, что дало еще 4% потерь в весе.

Кроме определенных неволокнистых примесей, суровый лен со­ держит примерно 20% растворимого в щелочи вещества, прочно

109

связанного с целлюлозой волокна. Регулированием степени пред­ варительной отварки возможно регулировать потерю в весе во­ локна.

Проверку возможных повреждений волокна лучше всего осу­ ществлять, как и у хлопка, по вязкости растворов целлюлозы

натрия, хлорида и хлората определяли после выдерживания рас­ твора хлорита при 80° С в течение 2 ч. Результаты представлены на рис. 63. Присутствие сурового льна ускоряет разложение при зна­ чениях р Н < 7 .

Сравнивая рис. 63, а и 63, б, видим, что присутствие льна сильно повышает количество хлорида натрия, образующегося при реакции. Белизна, необходимая для льняных изделий, достигается в кислых растворах при значениях рН = 5 или даже меньших (табл. 37).

НО