前言
织物的前处理是染整生产过程中的基础工序，它的主要目的是去除织物上的各种杂质，提高织物的润湿性能，提高织物的白度，为后续加工(染色，印花等)提供满意的半成品为主要任务的[1]。然而染整加工中的前处理过程对能源消耗，对环境的污染相当严重。其主要原因是传统前处理加工在高温，强碱的条件下进行，处理过程中会产生大量废水，花费大量能源。[2][3]
低温前处理是一类新型前处理方法，其特点是前处理温度低于常规方法，约在80℃以下。通过酶精练与双氧水一活化剂体系的联合作用，实现低温精练和低温漂白，最终达到低温、环保，高效前处理的目标。
1试验
1.1试验仪器与材料
1.1.1试验材料
织物：27.8tex全棉精梳针织物(上海三枪集团公司提供)
实验药品：
果胶酶：Scourzyme L，中性纤维素酶(均由丹麦诺维信公司提供)，D-(+)-半乳糖醛酸(SCRC国药集团化学试剂有限公司)，咔唑，草酸铵，无水乙醇(99.7％)，硫酸(95％-98％)，苯甲酸，四硼酸钠，氢氧化钠，碳酸钠，磷酸二氢钾，硅酸钠，乙二胺，精练剂HD-1005，乳化剂HJ-AEO10，30％H2O2，TAED(四乙酰乙二胺)，209，JFC，焦磷酸钠，硅酸钠，草酸钠，高锰酸钾，以上药品均为分析纯。
染料：直接耐晒黑GB
1.1.2试验仪器
紫外可见分光光度仪UV-2101PCS，pH计PHSJ-3F，常温染样机RY-25012，GretagMacbeth Color-Eye 7000A电脑测色配色仪，奥氏粘度计，红外染色机(Roaches)
1.2试验方法
1.2.1常规精练工艺
处方：
NaOH 4g／L
Na2CO3 1g／l
Na2Si03 1g／l
209 1g／l
温度 100℃
时问60min
浴比1：30
1.2.2果胶酶精练工艺
处方：
Scourzyme L酶 3％(o.W.f)
渗透剂JFC 1g／L
温度T=60℃
时间t=60min
pH 8.4
浴比1：50
1.2.3纤维素酶精练工艺
处方：
中性纤维素酶 1％(o.W.f)
渗透剂J印染机械设备FC 1g／L
温度 55℃
时闻60
pH 8
浴比1：50
1.2.4果胶酶、纤维素酶复合精练工艺
处方：
Scourzyme L酶 1％(o.w.f)
中性纤维素酶 1％(0.w.f)
渗透剂JFC 1g／L
温度 60℃
时间 60min
pH 8
浴比 1：50
1.2.5净洗工艺
处方：
螯合剂Na2Si03 1g／L
乳化剂HJ-AE010 1g／L
温度 85℃
时间 20min
浴比 1：50
1.2.6纯棉精炼针织物低温漂白工艺
处方：
30％H202 4.5-18.1g／L
TAED 4.5g／L
焦磷酸钠 2g／L
209 2g／L
pH 5-10
温度 30-80℃
时间 20-120min
浴比 1：50
1.2.6染色
处方：
直接耐晒黑GB 2％(o.w.f)
温度 90℃
浴比 1：50
1.3性能测试
1.3.1咔唑比色法测定果胶含量[4]-[6]
先用草酸铵萃取棉纤维中的果胶质，萃取液中的果胶经强酸水解生成半乳糖醛酸，在强酸中与咔唑试剂发生缩合反应，生成紫红色化合物，其呈色强度与半乳糖醛酸的含量成正比；可用比色法定量测定。
利用标准曲线得出半乳塘醛酸浓度(μg／m1)与吸光度的换算公式，然后测得样品萃取液反应后的吸光度，进而算出半乳糖醛酸浓度，用其来表征布上的果胶含量。残胶率的计算方法为：
残胶率=C／C0×100％
C：酶处理后样品萃取液的半乳塘醛酸浓度
C0：坯布萃取液的半乳糖醛酸浓度
1.3.2织物的润湿性能
参照AATCC标准39-1980，将织物在规定的温度和湿度下放置一段时间，在没有将织物的组织结构扭曲的情况下，使织物的表面尽量不要出现皱痕，滴管的头部距离织物表面1cm，将一滴蒸馏水 。滴下，同时用秒表开始记时，用从水滴滴下到织物表面的水滴的反射作用消失所需要的时间来表征织物的润湿性能。每一块布样测20次，取平均值来表征织物的润湿性能。
1.3.3白度和染色性能的测定
用Gretag Macbeth Color-Eye 7000A电脑测色配色仪进行测量，白度为CIE标准。
1.3.4棉纤维聚合度的测定
用铜乙二胺溶液粘度法，参照AATCC测试方法82-2001
2结果与讨论
2.1.1酶精练与常规碱精练的残胶率和润湿性比较
影响织物润湿性能的因素主要是棉纤维上的各种杂质，特别是果胶和棉蜡，碱印染机械设备精练可有效地去除各种杂质，而酶精练由于酶作用的专一性，不可能很好的去除各种杂质[7]，我们需了解在单独果胶酶或者纤维素酶处理，以及两种酶混合处理时[8]，对织物的润湿性的影响，结果见表1
单独纤维素酶处理后残胶率接近70％织物各项润湿性能均较差，达不到精练要求，而果胶酶处理和复合酶处理后织物的残胶率同碱精练接近；酶处理并不能清除织物上的棉蜡，所以润湿性能比常规碱精练要差，特别是经过90℃水洗20分钟后润湿性能下降十分显著[9]，但经过净洗后润湿性能同碱精练相差不大。2.2.2酶精练与常规碱精练的白度和染色性能比较
为了了解酶精练处理后织物的白度和染色性能能否适应生产要求[4]，测定了不同的煮练工艺下棉纤维白度并用直接耐晒黑GB分别进行染色，测定其得色深度K／S值，直接耐晒黑GB是一个直接性比较差的染料，可以较明显的显示出不同处理工艺染色性能的差异，结果见表2。
表2不同的煮练工艺下棉纤维的白度和染色深度
从表2可以看出，常规碱精练后织物的白度最好，棉纤维染色后K／S值最大，三种酶精练后，织物的白度和染色K／S值均较低，且织物白度和染色K／S值大小关系为常规碱精练>复合酶处理>单独的果胶酶处理>单独纤维素酶处理，复合酶处理后织物的染色性能与碱精练相差不大基本符合染色要求，而白度在随后的漂白工艺中有望得到改善。
2.2影响低温漂白效果因素研究
H202已被广泛地用于棉纤维及其混纺织物的漂白，目前常采用长时间气蒸处理，以得到较高的纤维白度。双氧水低温较稳定，需要加人过氧化物活化剂[10][11]，来提高H202在较低温度和pH值条件下漂白的效果。为了解各种因素对低温漂白效果的影响而进行了如下试验，所有漂白试验均是用常规前处理的针织物。
2.2.1漂白时间对白度的影响
虽然采用的是双氧水一活化剂体系[10][11]，但是因为漂白的温度比较低，漂白反应可能需要较长的时问才能达到常规漂白的效果，因此我们做了时间对漂白白度的影响实验，数据见表3。
试验参数为30％H202浓度4.5g/1，TAED浓度4.56g/1，焦磷酸钠2 g/1，209 2 g/1，沮度60℃，浴比1：50。
试验结果表明延长到处理时间从20分钟延长到120分钟，白度从74.5提高到76.6仅仅印染机械设备增加了2个单位值，表明延长漂白时间对提高自度的影响并不是很大，实际生产中漂白20-30分钟就能达到较理想的白度。
2.2.2漂白温度对白度的影响
温度是影响漂白反应的重要因素，较高的温度能加快漂白反应的速度，因此测定了温度从30℃到80℃变化时低温漂白的白度，结果见表4。
试验参数为30％H202浓度4.5g/l，TAED浓度4.56g/1，焦磷酸钠2 g/l，209 2 g/l，时间40min，浴比1：50。
从表7可以看出，漂白时温度对白度有一定的影响，温度从30℃到60℃，白度从65.6增加到75.1提高了10个左右的白度单位，从60℃到80℃白度只增加了2个单位，可见继续升高温度对白度的提高没有太大的帮助，所以实际生产中可采用漂白温度60℃到70℃。
2.2.3漂白起始pH值对白度的影响
H202同TAED反应生成过醋酸，过醋酸分解后生成醋酸，整个漂白浴随漂白的进行pH逐渐下降，为了解漂白起始pH值对白度的影响，把起始pH值调到5-10，试验结果见表5。
表5漂白起始pH值对白度的影响
试验参数为30％H202浓度4.5g/l，TAED浓度4.56g/l，焦磷酸钠2 g/l，209 2 g/l，温度60℃，时间40min，浴比1：50。起始pH值从5到7，白度从66.7增加到74.6，之后随起始pH值的变大白度值增加的并不多，实际生产中推荐起始pH值为7-8。
2.2.4 H202浓度对白度的影响
前述试验中，H202同TAED摩尔比为2：1即30％H202浓度为4.5g／l，TAED为4.56g／l，因为TAED价格较贵，保持TAED用量不变而增加H202的浓度进行试验一观察对白度的影响，结果见表6。
试验参数为TAED浓度4.56g／l，焦磷酸钠2 g／l，209 2 g／l，温度60℃，时间40rain，浴比1：50。
从表9可以看出，提高H202浓度对白度的提高帮助并不大，过量的H202对漂白几乎没有帮助，所以实际生产中建议采用H202同TAED摩尔比为2：1。
通过上面的试验结果我采用了一组优化的工艺条件，即30％H202 4.5g／l，TAED 4.56g／l.焦磷酸钠2 g／1，净洗剂209 2 g／1，温度70℃，时问60min进行实验，测得漂白白度为79.7，而常规高温漂白为74.5。
2.3低温前处理同常规前处理性能比较
为了解低温前处理(指酶精练和低温漂白)同常规前处理(指常规精练和常规漂白)的效果，测定了低温前处理工艺白度，润湿性，果胶含量，聚合度和染色性(深度和均匀性)，并与常规前处理作对比。
2.3.1低温前处理与常规前处理练果胶含量和润湿性比较
通过测量前处理后的果胶含量和润湿性，对低温前处理和常规前处理效果作比较，结果见表7
试验结果表明，低温前处理处理去处果胶的能力和润湿性均同常规前处理相同；从润湿性能上来看，低温前处理与常规前处理接近。
常规前处理的白度(74.5)较高，低温前处理的白度(70.2)也相当接近常规处理的水平。另外，用常规精练坯布进行低温漂白时，所得白度达79.7，高于常规前处理，表明低温漂白效果良好。
直接耐晒黑GB对低温前处理样品的染色性比常规前处理样品略浅，可能由于处理条件的温和，前处理过程中棉蜡等杂质的去除不如常规前处理工艺，使得染色性能受到一定影响，但差异并不是很大，并且经过后续的丝光工艺两种前处理工艺染色性能的差异有望会进一步缩少。
在漂白过程中，除了天然色素会遭到破坏外，棉纤维本身也可能受到损伤，明显体现在纤维聚合度的变化上，通过测量两种前处理工艺后的聚合度，比较两种工艺对纤维强力的影响程度。通过聚合度测定可以看出，复合酶精练以及常规精练对纤维聚合度的影响都不大，而复合酶精练因其处理条件的温和性使纤维的几乎无损伤。纤维的损伤主要发生在漂白过程中，无论是常规漂白还是低温漂白都对纤维有一定的损伤，低温漂白因条件较温和对纤维损伤较常规漂白小。低温前处理对纤维的保护作用明显要优于常规前处理。
3结论
3.1单独用果胶酶Scourzyme L处理棉织物，能有效的分解果胶，其合适用量为3％(o.W.f)，处理条件为pH 8.4，温度60℃，处理60min，果胶去处率约95％，接近常规精练水平，但其润湿性，染色性略低于常规精练。3.2由果胶酶和纤维素酶组成的复合酶精练脱胶率略优于常规精练，因为此时纤维素酶在精练中能与果胶酶起到协同作用，去除果胶等杂质效果较单独使用果胶酶好，配合净洗工艺完全可以达到常规碱精练的处理效果。复合酶精练工艺为非离子表面活性剂JFC(1g／L)，果胶酶Scourzyme L的用量为1％(o.w.f)，中性纤维素酶用量为1％(o.w.f)，于常规氧漂74.5，但染色时得色率较常规漂白稍低。较合适的低温漂白工艺为H2024.5 g／l，TAED浓度4.56g／1，焦磷酸钠2 g/l，209 2 g／l，温度70℃，时间60min，浴比1：50。
3.4低温前处理的脱胶率和织物润湿性能可以达到常规前处理的水平，白度和染色性略低于常规前处理，但可望在丝光后得到弥补，由于该工艺纤维损伤少，能耗低，对环境污染小，应用前景良好。
参考文献：
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[6]T.Bitter and H.M.Muir*，A Modified Acid Carbazole Reaction，AnalyticalBiochemisthy，1962.4，330―334
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