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

Однако при этом следует помнить, что текучесть и потери дву­ окиси хлора возрастают с уменьшением pH, поэтому на практике

* Определяли на абсорбднометре E E L по сравнению с углекислым магнием.

Проблема удаления восков из волокна очень важна. Отбелива­ ние следует вести при температуре выше точки плавления воска (63—66° С). В отсутствие эмульгирующих агентов при 80° С рас­ твор хлорита удаляет лишь 50% имеющегося воска (табл. 38). Поэтому рекомендуется добавлять эмульгатор [8]. После оконча­ ния отбеливания для предупреждения осаждения из раствора су­ спензии расплавленных восков необходимо тщательно промывать лен горячими растворами.

Наиболее характерной особенностью отбеливания горячим кис­ лым раствором хлорита является то, что путем однократной обра­ ботки обесцвечивается лигнин, присутствующий в техническом во­ локне, так что процесс может быть значительно ускорен. Хлорит натрия имеет также то преимущество, что при его использовании снижаются потери веса.

5. ОТВАРКА И ОТБЕЛИВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

Хотя синтетические волокна не содержат примесей, имеющихся в шерсти, хлопке и других природных волокнах, отваривать пряжу из химических волокон необходимо для удаления таких примесей,

111

ботке частично снимаются напряжения в волокнах, возникающие при прядении и ткачестве.

Гидратцеллюлозные и ацетатные волокна

При отварке вискозного шелка, как и всех химических волокон, небольшие количества присутствующих примесей можно удалить путем отварки в сравнительно мягких условиях. Волокна вискоз­ ного шелка не нуждаются в отбеливании ввиду того, что его про­ водят в процессе производства волокна; однако производство шта­ пельного волокна не всегда сопровождается отбеливанием, так что для этого материала отбеливание может оказаться необходимым.

раствором (0,3—0,5%), к которому добавляют слабую щелочь (углекислый натрий или тринатрийфосфат). Режим отварки в каж­ дом отдельном случае зависит от вида подлежащей удалению

что приводит к плохому прониканию фермента в толщу ткани. Од­ нако при определенных условиях щелочные растворы перекиси быстро удаляют крахмальную шлихту, обеспечивая хорошую от­ варку и отбелку. В этом случае целесообразно применять плюоо- вочно-запарный способ [7]; рекомендуемые концентрации варочной жидкости — перекиси 0,67% (объемн.), едкого натра 5 г/л вместе с силикатом натрия и моющим препаратом; длительность запари­ вания — 2 мин.

Для получения очень хорошей белизны вискозный шелк можно обрабатывать щелочным раствором гипохлорита или для одновре­ менной отварки и отбеливания можно применять перекись водо­ рода (до 1% объемных), содержащую силикат натрия и щелочное моющее средство, при температуре 70° С. Присутствие следов тя­ желых металлов (образуются на стадии гидролиза ксантогената) делает применение перекиси опасным.

Применение кислого хлорита натрия после расшлихтовки было предложено для вискозного и ацетатного шелка '[2]. Ацетатный шелк требует особой осторожности при отварке вследствие воз­ можного омыления, которое может происходить в горячих щелоч­ ных растворах. При этом" pH среды не должно превышать 0,9, температура обработки должна быть достаточно низкой (напри­ мер, 45°С), а длительность обработки—1 ч в растворе перекиси

112

(0,5% объемп.), содержащем силикат натрия. Если требуется од­ новременная отварка и отбеливание, добавляют моющее средство [11]. При обработке целлюлозных волокон необходимо соблюдать осторожность, для того чтобы избежать попадания в волокно ме­ таллов (медь и др.).

Волокно найлон

Для отварки полиамидных волокон применяют синтетические моющие средства с добавкой щелочи. Температура отварки в за­ висимости от того, были ли волокна термофиксированы или нет, составляет 90—100° С и 70—80° С (15]. Промывку желательно на­ чинать при 20—30° С и повышать до указанных выше температур. Во избежание слишком высокой температуры необходимо соблю­ дать осторожность для предотвращения ухудшения эффекта тер­ мофиксации. Большое значение имеет выбор моющего средства, так как анионные вещества, такие как сульфонаты жирных спир­ тов, ведут себя, как кислотные красители и адсорбируются волок­ ном на тех же активных центрах, что и красители, а это затруд­ няет последующее крашение и может привести к снижению исто­ щения красильной ванны.

При крашении кислотными красителями следует применять для отварки неионогенное моющее средство. Важно применять для этого мягкую воду, так как соли тяжелых металлов сорбируются полиамидными волокнами, вероятно, за счет взаимодействия со свободными концевыми карбоксильными группами, содержащи­ мися в волокне.

Найлоновые волокна часто приобретают желтую окраску в про­ цессе термофиксации вследствие имеющего место окисления. После отварки в щелочном растворе моющего средства может воз­ никнуть необходимость в отбеливании.

При отбеливании в слабокислой среде важно, чтобы материал был обработан антихлорирующим препаратом ввиду того, что хлор, прочно удерживаемый полиамидами, в дальнейшем повреждает волокна и изменяет их цвет. Использование перекиси водорода при концентрациях и температуре, необходимых для получения хо­ рошей белизны, приводит к повреждению волокна [15]. Надуксусная кислота является удовлетворительным белящим агентом, о чем будет сказано ниже. Возможно, наиболее удобным белящим аген­ том является хлорит натрия при рН = 3,5-Ь-4,0 и температуре 80— 90° С (обработка в течение 1—2 ч).

Акриловые и полиэфирные волокна

Акриловые волокна можно отваривать в ванне, содержащей неионогенное моющее средство; следует избегать применения ще­ лочных растворов, так как акриловые волокна становятся жел­ тыми в результате обработки горячей щелочью.

Большинство суровых акриловых волокон имеет, желтоватый или кремоватый цвет, поэтому после отварки их требуется отбели­ вать. Отбеливание можно проводить кислым раствором хлорита натрия. К сожалению, у некоторых акриловых волокон приобре­ тенная белизна не постоянна, и волокна желтеют под действием света.

Полиэфирные волокна гидролизируются под действием щело­ чи, однако их можно обрабатывать разбавленным раствором щелочи, при этом следует избегать воздействия высоких темпера­ тур в течение длительного времени. Щелочи для этих волокон сле­ дует применять с осторожностью, так как небольшая степень гид­ ролиза, который может происходить, ограничивается внешней по­ верхностью волокна.

Полиэфирные волокна можно отбеливать кислыми раство­ рами хлорита натрия. Перекись водорода или гипохлорит натрия можно применять без опасности повреждения волокна, но при этом эффект беления получается не очень удовлетворительный.

6. НАДУКСУСНАЯ КИСЛОТА

Надуксусную кислоту начали применять в последнее время для отбеливания синтетических волокон. Ее получают путем взаи­ модействия концентрированной перекиси водорода с уксусной кис­ лотой в присутствии такой сильной минеральной кислоты, как сер­ ная:

твора концентрации 36—40%.

Неудобством более концентрированных растворов является ле­ тучесть кислоты и ее резкий запах; хотя эти пары не столь ток­ сичны, как двуокиси хлора, все же они сильно раздражают слизи­ стую оболочку [12].

Другим способом получения надуксусной кислоты является смешивание уксусного ангидрида с перекисью водорода при ком­ натной температуре в присутствии соответствующего катализатора [13, 14] (едкого натра или этнлендиаминтетрауксусиой кислоты). Реакцию можно представить в виде

С Н з - С = 0 I

О + Н 2 0 2 ^ СН3 СООН + СНзСОООН, I

С Н з — С = 0

либо протекающей через промежуточное перекисное соединение, которое в дальнейшем гидролизуется в надуксусную и уксусную кислоту/

сн 3 - с = о

Ô+ Н 2 0 2 +1 СН3СОООСОСН3 + Н 2 0 .

СН з — с = о

114

Реакция обратима, но, пользуясь ей на практике, можно легко, получить 3%-ный раствор.

Приготовленные таким путем растворы надуксусной кислоты имеют то преимущество, что в разбавленном состоянии не требуют перед употреблением добавления других химикалий. При концент­ рации, используемой для отбеливания, надуксусная кислота не гидролизуется в течение 24 ч (табл. 39). Стабильность надуксус­ ной кислоты не столь велика, как стабильность стабилизированной перекиси водорода. Перекисные связи довольно слабы и могут быть разрушены с образованием свободных радикалов, которые, возможно, ответственны за разрушение целлюлозы при отбелива­ нии. Полагают, что радикалы образуются согласно уравнению

СН3СОООН -> CH3COÖ + ОН.

Ввиду того что по свойствам эта кислота сходна с перекисью водорода, следует ожидать, что свободные радикалы могут быть получены в больших количествах в присутствии ионов меди, же­ леза и других металлов. Для предупреждения повреждения ткани можно добавлять комплексообразующие агенты (например, диэтилентриаминпентауксусную кислоту), связывающие эти катали­ тические активные ионы, которые могут адсорбироваться некото­ рыми синтетическими волокнами [14].

Т а б л и ц а 39

Стабильность разбавленного раствора надуксусной кислоты первоначальная концентрация раствора при 20°С(3 г 37%-ной кислоты на I л;

р Н = 2 , 8 )

•115

В последнее время надуксусную кислоту стали широко приме­ нять в качестве отбеливающего агента для многих волокон (най­ лона, вискозного шелка, ацетатного волокна и даже хлопка) '[12], и, по-видимому, она станет заменителем перекиси водорода. В ча­ стности, ее рекомендуют для отбеливания найлона, который жел­ теет в процессе термофиксации. Отбеливание можно производить при pH в пределах 6,0—7,5 в течение 1 ч при 80° С, используя 0,3%-ный раствор кислоты [2].

Как видно из данных табл. 40, деструкция найлона при обра­ ботке надуксусной кислотой происходит в небольшой степени и не зависит от pH.

Надуксусную кислоту можно также использовать для вискоз­ ного шелка, ди- и триацетатного волокна, так как этот реагент удовлетворительно белит при значениях рН = 6--:-8. Волокно двух последних видов в этих условиях не повреждается вследствие омы­ ления. В табл. 41 приведены сравнительные данные об отбелива­ нии вискозного шелка перекисью водорода и надуксусной кисло­ той. Из этих данных видно, что по белизне результаты очень сходны и что, как показывает изменение вязкости, повреждение очень мало. Следует отметить, что значения вязкости для вискоз­ ного шелка выше, чем для хлопка, вследствие более низкой сте­ пени полимеризации его.

7. РЕАКЦИЯ НАДУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ С ЦЕЛЛЮЛОЗОЙ

Растворы надуксусной кислоты разлагаются по уравнению пер­ вого порядка (рис. 64), но скорость разложения зависит в сильной степени от величины pH и буферной системы, используемой для поддерживания значения pH. Как видно из значений констант реакций (рис. 65), скорость разложения возрастает в направлении от низких значений pH к высоким и зависит от природы неоргани­ ческих ионов, используемых в качестве буферов.

116

118

сумма карбонильных и карбоксильных групп не остается постоян­ ной на всем протяжении реакции. Уменьшение этой суммы свиде­ тельствует о том, что низкомолекулярные продукты отщепляются и окисляются в растворе. Эти результаты можно считать как ука­ зание на возможный химизм реакций надуксусной кислоты с хлоп­ ком или вискозным волокном.

УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Е. Clayton. J. Soc. Dyers Colourists, 39 (1923) 31.

2.Laporte Chemicals Ltd., Bleaching Manual.

3.S. H. Higgins. J. Soc. Chem. Ind. (London), 30 (1911) 1295.

4.E. Butterworth and W. A. Elkin. J . Text. Inst., 24 (1933) T10.

5.E. Butterworth. J. Soc. Dyers Colourists, 55 (1939) 589.

6.C. P. Atkinson. J. Soc. Dyers Colourists, 47 (1931) 5.

7.N. F. Crowder and W. A. S. White. J. Soc. Dyers Colourists, 71 (1955) 764.

8.J. K. Skelly. J. Soc. Dyers Colourists, 76 (1960) 469.

9. O. Hvattum and H. A. Turner. J . Soc. Dyers Colourists, 67 (1951) 416.

10.W. A. S. White, H. J. Ross and N. F. Crowder. J. Text. Inst., 50 (1959) 17P.

11.J. Crossfield and Sons. Peroxide Bleaching with Sodium Silicate, Technical Publication, No. 37.

12. L. Chesner and G. C. Woodford. J. Soc. Dyers Colourists, 74 (1958) 531.

13.L. Neimo, K. Baczynska and H. Sihtola. Finnish Pulp and Paper Research Institute, Helsinki, Publ., No. 342, 1965.

14.L. Chesner. J. Soc. Dyers Colourists, 79 (1963) 139.

15.H. U. Schmidlin. Prepavation and Dyeing of Synthetic Fibres, Chapman and Hall, London, 1963.

16. Brit. Stand., 3090, 1959.

17. Scandinavian Pulp,1 Paper and Board Testing Commitee, Scan С 15: 16, Paperi ja Puu, 44 (1962) 571.

18.D. B. Das, M. K. Mitra and J. F. Wareham. J. Text. Inst., 43 (1952) T443.

19.C. Garrett. J. Text. Inst., 43 (1952) P903.

20.Linen Research Association, Memo No. 1789.

21.R. H. Peters. Textile Chemistry, Vol. 1, Elsevier, Amsterdam, 1963.

119

Г л а в а 9

МЕРСЕРИЗАЦИЯ ХЛОПКА

1. ВВЕДЕНИЕ

При обработке в растворе едкого натра высокой концентрации хлопковые волокна набухают в поперечном направлении и дают усадку в продольном направлении, при этом волокно, а следова­ тельно, пряжа и ткань, приобретают новые интересные и важные свойства. Если обработка идет при натяжении, то пряжи или ткани приобретают постоянный блеск. При отсутствии натяжения мате­ риал становится эластичным и может быть использован для изго^ товления безразмерных изделий.

В процессе такой обработки возникают другие очень важные изменения свойств волокна: изменяется сорбция красителя, влаги, щелочи, взаимодействие с водными растворами химических ре­ агентов и повышается прочность волокна. В результате такой об­ работки волокнистый материал приобретает однородность свойств. Максимальное улучшение всех перечисленных свойств не может происходить одновременно. Например1 , получение высокого блеска при мерсеризации под натяжением не обеспечивает максимальную сорбцию красителя.

Термин «мерсеризация» обычно относится к обработке хлопко­ вых волокон или тканей растворами едкого натра; процесс назы­ вается по имени Джона Мерсера, который в 1850 г. обнаружил, что при обработке хлопка раствором едкого натра происходит на­ бухание и усадка волокна. Однако эксплуатационные преимуще­

серизацию проводить при натяжении. Значительные количества хлопковой пряжи и ткани в настоящее время мерсеризуют для придания изделиям блеска или для повышения сорбциоиной спо­ собности по отношению к красителям. Совсем недавно мерсериза­ цию без натяжения стали применять для получения эластичных безразмерных материалов.

Технологию мерсеризации можно изменять в зависимости от имеющихся на фабрике условий. Место мерсеризации в общем процессе беления изменяют в зависимости от ряда факторов; на­ пример, для ткани, обрабатываемой в форме жгута, последующая мерсеризация обеспечивает устранение заломов, но из экономи­ ческих соображений часто ткани мерсеризуют в суровом виде.

Величины усадки при различных концентрациях щелочи, вре­ мени и температуре представлены в табл. 43, из которой видно, что длительность мерсеризации в отличие от концентрации щелочи не определяет величину усадки. s,

120