答杨总:染整工艺中的纤维强力变化问题(五)——纤维素的选择性氧化和非选择性氧化

文摘   2024-10-04 10:29   浙江  

为什么棉织物用双氧水漂白会发生强度下降,而用亚氯酸钠漂白就没有强度下降?

一个循规蹈矩的染整专业工程师回答不了这个问题,因为在染整实践中,鲜有工程师关注这种更“远端”的机理性问题,而是更多的关注漂白工艺条件与漂白效果之间的关系,以更好的去确定染整工艺条件。

要回答这个问题,需要弄清楚什么是选择性氧化,什么是非选择性氧化。亚氯酸钠是选择性氧化,其生成物较稳定,不易在碱性条件或沸煮条件下发生主键断裂,因而强度不会下降,而双氧水漂白是非选择氧化,其生成物有很多,有很大一部分的主键不稳定,容易在碱条件或本身就发生断裂,造成聚合度下降,由此强度发生不可逆下降。

纤维素氧化后,有多种产物,不同产物的稳定性差异较大。以下是部分氧化后的产物:

   纤维素有三个羟基,分别是6位的伯羟基和2、3位的仲羟基,不同的氧化位置会生成不同的氧化产物,不同的产物稳定性有较大差异。

伯羟基发生了氧化反应,控制好反应强度,一般不会直接影响纤维强度。

但这种氧化纤维素容易在沸煮或碱液中强度急剧下降。

再比如上述的产物Ⅱ,在常温条件下稳定,但在碱液中就很不稳定,容易发生主链C-O键的断裂。

所有这种有高还原能力的氧化纤维素对碱均不稳定,任何一个含有羰基(醛或酮)的链单元,在碱性条件下都可能引起联结到环氧环上键或糖苷键断裂,如下图所示,在四种含羰基结构中,β-烷氧基用星号表示,断裂键用虚线表示。

而如果是上述产物,即2,3位不是醛基,而是羧基,则就相对稳定很多,在沸煮和碱液条件下也不会发生大的强度下降。

不同的氧化剂,甚至氧化条件,均对对这种生成物造成影响。双氧水、次氯酸钠、二氧化氮等均是是一种非选择性氧化剂,它即可以和伯羟基发生氧化反应,也会和2、3位的仲羟基发生氧化反应,其生成物中免不了有醛基或酮基,造成其沸煮或遇碱失强。而次氯酸钠是一种选择性氧化剂,只会和2、3位的羟基发生氧化反应,并且生成物的二羧基纤维素,即上述的反应产物Ⅲ。

    因此,关于棉织物漂白的工艺研究有两个方向,一个是探究更好的工艺条件,即在现有的工艺框架中做一些修修补补的工作,另一个是寻求新的可商用的非选择性氧化剂,这个是创新,但这个创新,需要染整学科之外的知识结构和储备。


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