大豆纤维及其纺织品的漂白方法

         大豆纤维是榨去油脂后的豆渣作为原料，通过蛋白质提纯改性溶解在溶剂中与一定浓度的聚乙烯醇溶液共混后以湿法纺丝而制得的复合型再生大豆蛋白质纤维。大豆蛋白质本身就有一种淡黄色泽，又因提纯改性、丝束凝固、醛化反应等物理化学作用，导致纤维呈现明显的米黄色泽，类似于柞蚕丝的颜色。由于纤维中有色成份及形成黄色成份的原因尚未搞清，采用常规的漂白方法很难达到理想的白度要求，影响了浅色织物的色泽鲜艳度。因此，大豆纤维的漂白成了湿加工中的技术难题之一，是实际生产中急需解决的技术难题。
1、 不同漂白方法的漂白效果比较
在前段开发大豆纤维纺织品的染整加工中，据资料报道有的采用两次双氧水漂白、氧漂－还原漂或还原漂－氧漂，也有采用含氯氧化剂（次氯酸钠、亚绿酸钠等）漂白，也报道了采用双氧水和乙酸酐的反应产物过乙酸进行漂白的方法，我们课题组对各种方法作了进一步研究。
1.1 不同漂白方法的工艺条件

各种漂白方法的主要工艺条件见表1，浴比1：50。双氧水/TAED漂白时，两者的摩尔比为2：1。硼氢化钠/亚硫酸氢钠漂白时，两者的用量比为1：4。亚氯酸钠漂白后的脱氯方法：
(1)苏打脱氯：大苏打2 g/L，渗透剂ECP－2 1g/L，70℃×30min；
 (2)双氧水脱氯：30%双氧水5g/L，碳酸钠2g/L，硅酸钠2g/L，渗透剂ECP－21g/L，70℃×30min。
文中的90℃洗涤原样是指用1g/L的渗透剂ECP－2溶液90℃处理60min的大豆纤维。
1.2 不同漂白方法的漂白效果

 

从表2可知，氧漂法普遍比还原漂白度高，但纤维失重率大，而纤维强力差别不大，说明大豆纤维在双氧水碱性中漂白时，纤维中蛋白质水解流失较多；其中亚绿酸钠漂白剂对大豆纤维中蛋白质发生氧化和氯化作用，使蛋白质分子链断裂，致使蛋白质组分流失严重，由于蛋白质大量流失，使残留的大豆纤维白度趋于提高，从表2看出，亚漂后的大豆纤维纱的白度可达80以上。

从图1和图2看到，大豆纤维用亚绿酸钠漂白时，随着亚绿酸钠浓度增高，纤维白度提高，而失重率明显增大，蛋白质损失严重。建议对白度没有特殊要求的情况下，不要采用含氯氧化剂（亚绿酸钠，次绿酸钠及其他含氯助剂）处理大豆纤维，以免大豆纤维中蛋白质流失过多，影响纤维性能。

2 、不同漂白法对大豆纤维染色性能影响
氧化和还原漂白的大豆纤维用酸性染料Everacid红N－B和活性染料Remazol艳蓝R－X染色，染色结果见表3。

由酸性染料染色结果可知，保险粉和硼氢化钠/亚硫酸氢钠漂白试样的可染性较原样没有降低，二氧化硫脲漂白试样的可染性略有降低，这说明还原漂白并未影响大豆纤维的酸性染料可染性。氧化漂白后大豆纤维的酸性染料可染性均发生了较大程度的降低，其中尤以双氧水/TAED和亚氯酸钠漂白降低的最多。由活性染料染色结果可知，还原漂白对活性染料上染率影响很小，对固着率的影响较大；氧化漂白对活性染料上染率和固着率的影响很大，其中双氧水/TAED和亚氯酸钠漂白的影响更大。
酸性染料在PH＝4.5的条件下染色，与大豆纤维的主要结合力主要表现为染料阴离子与大豆蛋白上离子化氨基之间的离子健结合。氧化剂漂白后上染率降低的原因可能有两个：大豆蛋白（包括碱性氨基酸）含量的降低和碱性氨基酸的氧化变性。

3、 采用双漂法提高大豆纤维白度
从表2所知，还原剂单漂或双氧水单漂后的大豆纤维白度较差，一般情况下，达不到鲜艳色的染色要求。采用双氧水、TAED法漂白白度较好，但该法成本较高。亚氯酸钠漂白法大豆纤维白度较理想，WI白度值达到82以上，但是纤维中大豆蛋白流失严重，影响纺织品服用性能，不能大面积使用，建议不要采用此法漂白。
为了提高大豆纤维及其纺织品白度，采用双氧漂或氧漂－还原漂、还原漂－氧漂方法为宜。
对大豆散纤维精练漂白工艺进行了优化试验：采用单独氧漂法、单独还原漂法和氧漂－还原漂复合法，结果见表4。 
由表4可见，采用氧漂和还原双漂工艺，大豆蛋白纤维白度较好。进一步改变双氧水浓度、还原剂浓度、温度和处理时间等进行单因素试验，初步确定精练漂白工艺。采用氧漂－还原漂双漂工艺进行生产试验，获得较好的漂白效果，漂白的大豆蛋白纤维经新苏纶纺织有限公司试纺成功，32S、40S大豆蛋白纤维纱的纤维条干均匀、毛羽少、白度光泽好。
大豆蛋白散纤维精练漂白生产试验工艺和结果如下：
（1）工艺流程：纤维准备→氧漂→（热水洗或去氧酶处理）→水洗→还原漂→水洗→（漂白）→（柔软处理）→脱水→开松→烘干
（2）精练漂白工艺：
氧漂（g/L）
30%双氧水 10～40
纯碱 1～3
稳定剂（泡化碱） 2～6
精练剂 1～2
浴比 1：10左右
温度（℃） 90～95
时间（min） 50～80
还原漂（g/L）
还原剂 2～6
纯碱 1～4
精练剂 1～2
浴比 1：10左右
温度（℃） 90～92
时间（min） 30～50
柔软处理
Srisoft KAT（%owf） 3
Srisoft SIL（%owf） 1
浴比 1：10左右
温度（℃） 50～40
时间（min） 10～15min
散纤维漂白的大豆蛋白纤维与未漂白的大豆纤维机械性能比较，委托上海出入境检验检疫局和上海商品检验技术研究所检测，结果如表5所示。

 
从表5可见，漂白的大豆蛋白纤维物理机械性能基本不变，纤维未受损伤，细度稍变细，断裂伸长率稍有增加，初始模量有所降低，从以上性能来看，漂白后大豆蛋白纤维手感柔软度有提高。
纱线精练漂白加工设备有绞纱染色机、筒子纱染色机等。目前，大豆蛋白纤维采用绞纱精练漂白的工厂较多，绞纱精练漂白由于纱线处在松弛条件下不断运行，纱线之间有较小的挤压作用，漂白液助剂容易渗透到大豆蛋白纤维纱线内部。如果漂白工艺制订合理，绞纱染色机运转良好，精练漂白后的绞纱白度较好而均匀，染色后色泽匀透。但是，绞纱漂白的大豆蛋白纱表面易发毛，易打结造成乱纱，从绞纱倒成筒子纱断头多，制成率低，仅适用于股线加工。绞纱精练漂白工艺与散纤维相类似，精练剂、漂白剂和漂白助剂相同。由于加工设备状态不同，漂白剂用量、加工温度和时间等工艺条件有所调整，才能达到白度要求。
筒子精练漂白染色法是纱线加工中重要的一种方法，具有许多优点：加工纱表面光洁不乱纱、制成率高、生产率高。但是，必须掌握好筒子纱卷绕密度，如果密度偏小，有利于漂白液染液渗透，但由于大豆纤维光滑，在加工过程中造成筒子纱变形而倒塌，筒子纱两端易擦毛擦伤；若密度过大，由于纤维纱线在湿热条件下要收缩，造成漂液或染液渗透不良，引起白度或染色不匀，因此必须根据大豆蛋白纤维纱线的性能掌握好筒子纱卷绕密度。另外，筒子纱染色机加工液的循环倒向速度也会影响到筒子纱加工质量。在上述前处理工艺条件下加工的38S/2大豆蛋白纤维的质量指标如表6所示。
从表6看出，氧漂－还原漂的大豆纤维纱线白度较好，漂白时温度对强伸度影响较大，95℃漂白时强力损伤未14.5%，而92℃漂白时强力下降仅5.8%。
由于大豆蛋白纤维耐湿热性较差，随着温度升高，纤维收缩增大，导致断裂延伸度提高。因此，大豆蛋白纤维纱精练漂白时的温度不宜超过95℃。从目前对大豆纤维的纱线漂白工艺研究情况莱看，白度不如棉白，但对纤维损伤甚小，较为可行。
 采用二次氧漂或还原漂－氧漂或氧漂－还原漂方法能有效地提高大豆纤维地漂白白度，但是工艺流程长，生产率低。从表2和表3可知，使用双氧水/四乙酰乙二胺（TAED）低温漂白，能获得较好白度。根据资料介绍，采用双氧水/TAED按理论摩尔比就地生成过乙酸强氧化剂的方法，是一种新的漂白方法。在双氧水浓度（30%）未7.5～10g/L、TAED/H2O2摩尔比为0.5、PH值5～6和70～80℃条件下，可获得良好的漂白效果，亨特白度可达80左右。表7列举了用双氧水/TAED法漂白的大豆纤维、蚕丝和羊毛的色度值。采用双氧水/TAED漂白大豆纤维在70～80℃温度下能获得较好白度，漂白时间短、生产效率高。从表3看到，用双氧水/TAED漂白后的大豆纤维纤维用酸性和活性染料染色，其上染率和固着率低于还原漂和普通双氧水漂白。双氧水/TAED漂白法还需进一步试验，并进行中样生产试验加以验证。
大豆纤维/棉、大豆纤维/绢丝等混纺交织物的漂白与大豆纤维、纱线或织物的漂白方法与纯大豆纤维、纱线或织物的漂白方法和工艺相近，为避免损伤棉和蚕丝纤维，适当降低漂白液的双氧水浓度。