乙酰化阳离子淀粉/H2O2体系在低温近中性条件下实现生态友好棉织物漂白的机制与性能研究

针对传统棉织物H2O2漂白需高温强碱、能耗高且现有漂白活化剂生态毒性等问题，研究人员开发了基于淀粉衍生物的乙酰化阳离子淀粉（AGS）新型活化剂体系。该研究通过合成AGS并系统评估其漂白性能，证实其在50°C近中性条件下显著提升织物白度（WI），同时解析了羟基自由基、单线态氧和过氧乙酸（PAA）的协同作用机制。该体系兼具低能耗、低水耗和生物相容性优势，为纺织行业绿色转型提供了创新解决方案。

　　

棉织物漂白是纺织品加工的关键环节，但传统工艺面临严峻的环境挑战。氯系漂白剂因环境毒性已被淘汰，而过氧化氢（H₂O₂）漂白虽广泛应用，却需在90°C以上强碱条件下进行，导致纤维损伤、能耗高且废水处理困难。更棘手的是，现有商业化漂白活化剂如四乙酰乙二胺（TAED）和壬酰氧基苯磺酸盐（NOBS）虽能降低反应温度，但其降解产物可能产生生态毒性。面对纺织行业绿色转型的迫切需求，开发可再生、可降解的环保型漂白活化剂成为研究热点。

针对这一挑战，浙江理工大学的研究团队创新性地将目光投向自然界储量最丰富的多糖——淀粉。淀粉具有生物相容性、无毒和可完全降解的特性，但其作为漂白活化剂的潜力长期被忽视。研究团队通过分子设计，首次构建了乙酰化阳离子淀粉（AGS）活化体系，相关成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

研究采用三步技术路线：首先通过2,3-环氧丙基三甲基氯化铵（GTA）与淀粉的醚化反应制备阳离子淀粉（GS），再经乙酰化获得AGS；利用¹³C CP/MAS NMR和FT-IR表征结构；通过CIE白度指数（WI）、H₂O₂分解率和织物爆破强度评估性能；结合电子顺磁共振（EPR）和化学探针法鉴定活性氧物种；最后通过ECOSAR软件预测生态毒性。

<材料>
研究选用185.5 g/m²的纯棉坯布，以可溶性淀粉为原料，通过GTA引入季铵基团提升水溶性和纤维吸附性，再经乙酸酐乙酰化构建过氧酸前体结构。

<13C CP/MAS NMR>
核磁共振分析显示，GS在82 ppm处出现C4位移，证实醚化反应发生在淀粉C2/C3位羟基；乙酰化后新增172 ppm羰基峰，说明乙酰基成功接入。取代度计算表明，AGS-4（取代度0.42）展现最佳性能平衡。

<漂白性能>
在50°C、pH 7.5条件下，H₂O₂/AGS-4体系WI值达78.3，较传统工艺提升26.5%。动力学分析显示其H₂O₂分解半衰期缩短至15分钟，且织物爆破强度保留率达92%，显著优于TAED体系。

<作用机制>
EPR检测到羟基自由基（·OH）特征信号；DMA捕获实验证实单线态氧（¹O₂）生成；碘量法定量显示PAA浓度达1.2 mmol/L。三者协同作用使色素氧化效率提升3倍。

<可持续性评估>
该体系节能68%，节水45%；ECOSAR预测其生物毒性为"无害"级；28天土壤降解实验显示AGS降解率超90%，符合OECD 301B标准。

这项研究开创性地将淀粉衍生物应用于漂白活化领域，其创新价值体现在三方面：分子设计上，通过阳离子化-乙酰化双重修饰，同时解决溶解性和反应活性问题；工艺创新上，首次实现50°C近中性高效漂白；环境效益方面，全生命周期评估证实其绿色优势。该成果不仅为纺织工业提供可量产的环保替代方案，更为多糖基功能材料开发提供了范式参考。值得注意的是，AGS的工业化生产成本较TAED降低约40%，且原料来源广泛，具有显著的市场转化潜力。未来研究可进一步探索不同植物源淀粉的构效关系，以及其在有色织物漂白中的应用边界。