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染整工藝原理ppt

這是染整工藝原理ppt,包括了概述,直接染料的結構與性能的關系,直接染料的穩定性,直接染料的染色方法,直接染料的固色后處理,直接染料的染色原理與工藝分析等內容,歡迎點擊下載。

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染整工藝原理 任課教師:許長海 教授 辦 公 室:紡服B401 郵 箱:[email protected] 電 話:13812535206 答疑時間:周二14:00-15:30 周四14:00-15:30 其他時間(預約) 第三章 直接染料染色 概述 直接染料的結構與性能的關系 直接染料的穩定性 直接染料的染色方法 直接染料的固色后處理 直接染料的染色原理與工藝分析 概述 直接染料出現之前 靛藍及其它天然染料 棉染色工藝麻煩 合成染料應用初始階段 棉需媒染劑處理才能上染 第一個合成的直接染料 剛果紅(Congo red) Paul Bottiger,1884年 屬於偶氮染料 溶于水 無需用媒染劑處理 概述 直接染料的優點 使用方便 價格便宜 色譜齊全 能染纖維素纖維、蛋白質纖維 直接染料缺點 水洗牢度差 ~3級(40℃皂洗) 日曬牢度差 除銅鹽直接染料(銅鹽后處理染料)6級以上外,其它直接染料3~4級 用途 棉針織、絲綢、粘膠染色(牢度比棉高1/2~1級) 第三章 直接染料染色 概述 直接染料的結構與性能的關系 直接染料的穩定性 直接染料的染色方法 直接染料的固色后處理 直接染料的染色原理與工藝分析 直接染料的結構與性能的關系 含有水溶性基團 可溶于水 分子大,有較長的共軛雙鍵 極性引力大 芳環的線性共平面結構 范德華力大 有生成氫鍵的基團(-OH、-NH2等) 氫鍵作用 有一定的親疏比 水溶性基團(-SO3Na等)太多,直接性降低 染料的聚集性 分子大,直線型,芳環同平面 → 聚集傾向大 第三章 直接染料染色 概述 直接染料的結構與性能的關系 直接染料的穩定性 直接染料的染色方法 直接染料的固色后處理 直接染料的染色原理與工藝分析 直接染料的穩定性 酸穩定性 染蛋白質纖維 要求pH2~9不變色 鄰、對位有胺基的偶氮染料 穩定性差 例如:剛果紅對酸敏感,已不用作染色 用此原理,一些染料如剛果紅(pH3~5蘭→紅)等被用作酸堿指標劑 直接染料的穩定性 堿穩定性 染纖維素纖維 要求pH4~10不變色 鄰對位有-OH的偶氮染料 穩定性差 直接染料的穩定性 對還原劑的穩定性 還原劑剝色 拔染印花(某些偶氮染料偶氮基穩定) 第三章 直接染料染色 概述 直接染料的結構與性能的關系 直接染料的穩定性 直接染料的染色方法 直接染料的固色后處理 直接染料的染色原理與工藝分析 直接染料的染色方法 浸染(散纖、紗、織物卷染) 常規染法 工藝流程 染色→水洗(固色)→水洗 工藝處方 染料:x%(如中等深度0.2 ~ 1%) NaCI:促染劑,10 ~ 30 g/L,分數次加(Na2SO4減半) 平平加O:勻染劑,0.2 ~ 0.5 g/L 純堿:軟化劑,少量 浴比:1:20~1:40 高溫染法 110~120℃增加移染,緩慢升溫 勻染困難的染料 堿性、高溫、纖維易氧化 加酸性物質,如(NH4)2SO4以減弱OH- 染料在高溫下易還原 加溫和氧化劑(防染鹽S) 直接染料的染色方法 軋染 直接染料的染色方法 直接染料染色須注意的問題 化料(水質影響) 化料用軟水或加純堿、磷酸三鈉等1-3g/L,必要時高溫沸煮 C.I. Direct Green 6 對硬水敏感 C.I. Direct Green 8 遇鐵變蘭且暗 C.I. Direct Green 12 遇鐵變蘭且暗 染色工藝控制 電解質(鹽) 加NaCl(或Na2SO4)促染 用量10 – 30 g/L,中途加入 溫度 不同染料控制不同的升溫速度 低溫染料:70℃以下 中溫染料:70-80℃ 高溫料:分段沸染 第三章 直接染料染色 概述 直接染料的結構與性能的關系 直接染料的穩定性 直接染料的染色方法 直接染料的固色后處理 直接染料的染色原理與工藝分析 直接染料的固色后處理 固色機理 封閉染料的水溶性基團 與染料形成低水溶性的金屬離子絡合物 在纖維表面形成立體網狀的聚合物薄膜封閉染料 與纖維反應發生交聯,形成高度多元化交聯網狀體系 固色劑及固色工藝 固色以陽離子型固色劑為主,其它有金屬鹽固色等,但應用不多 主要討論陽離子型固色劑 直接染料的固色后處理 陽離子合成樹脂 固色劑Y 結構 雙氰胺-甲醛樹脂縮合物(P80) 屬非環保品 原理 封閉水溶基、成膜 效果 濕牢度可提高1-1.5級(達三級) 固色前后色光有變化,但影響不太顯著 直接染料的固色后處理 陽離子合成樹脂 固色劑M 結構 固Y與銅鹽如醋酸銅作用制成 原理 封閉水溶基、成膜、可生成金屬絡合物 效果 濕牢度可達4級,但變色大 直接染料的固色后處理 陽離子合成樹脂 固色工藝(舉例) 固色劑Y(M):0.8-1.2%(5-20g/L) HAc(20%):0.6-1.0% T: 50 - 60 ℃ t:15-25min 固后可不經水洗 直接染料的固色后處理 反應型固色劑 結構 以環氧氯丙烷為反應性基團,與胺、醚、羧酸、酰胺等反應而制得的聚合物 該類為反應性無醛固色劑,目前使用較廣泛 原理 封閉水溶基、成膜、與纖維、染料或自反應交聯成膜 效果 基本能達到Y、M牢度,變色性較小,環保型 直接染料的固色后處理 反應型固色劑 工藝 固色劑0.5-2% pH:5-6 T:40-60℃ t:20-30min 其它類型固色劑 用二乙烯三胺和環氧氯丙烷反應、再經芳胺鹽醚化的固色劑(TCD-K) 用二烯丙基二甲基氯化胺聚合的季胺高聚物無醛固色劑(GS) 第三章 直接染料染色 概述 直接染料的結構與性能的關系 直接染料的穩定性 直接染料的染色方法 直接染料的固色后處理 直接染料的染色原理與工藝分析 直接染料的染色原理與工藝分析 溫度效應 鹽效應 直接染料的應用分類 直接染料和纖維的結合狀態 溫度效應 溫度度對上染百分率的影響 直接染料結構差異大,溫度對上染百分率影響較大 提高溫度會降低染料的平衡上染百分率 溫度效應 溫度對擴散速率的影響 直接染料擴散速率和半染色時間的差異大 擴散系數高低相差可達100倍以上 升高溫度,擴散系數增加 對于擴散速率低、上染比較緩慢的染料,需要提高染色溫度,以獲得較高的上染速率和上染百分率 直接染料染色原理與工藝分析 影響擴散速率的因素(回顧復習) 抽伸率 抽伸增加,取向度增加,孔隙直徑變小,擴散速率下降 纖維表皮結構 粘膠表皮取向度>銅氨表皮取向度,擴散速率反之 截面形狀 粘膠:圓鋸齒形,表面積大,吸附速率高,擴散速率低 銅氨:圓形,表面積小,吸附速率低,擴散速率高 -△μ° -△μ°大,吸附速率高,擴散速率低 染料聚集度 聚集度大,擴散速率低 溫度效應 溫度對擴散速率的影響 提高染色溫度 可以提高擴散速率 纖維溶脹,孔隙大 染料聚集度低 -△μ°低 染料分子動能大,具有活化能的分子個數增加 溫度對拼色工藝的影響 選同類直接染料 拼色上染百分率<單獨上染百分率 低溫時更顯著(原因不很清楚),可能是不同染料分子在染液中聚集引起 鹽效應 鹽的促染作用 加鹽使染料上染率顯著增加 在陰離子染料染帶負電的纖維的染色系統中普遍存在 促染作用對水溶性大的染料作用明顯 促染作用對含負離子多的纖維更為明顯(銅氨纖維素) 鹽效應是控制直接染料上染的重要方法 鹽效應 鹽的促染作用原理 鹽的加入所產生的電荷效應顯著地改變了染料離子接近帶電纖維的位能阻 提高溶液中的[Na+] ,減少與纖維界面[Na+]差,從而減少D- 向纖維表面運動的能阻 as=[Dz-]·[Na+]z,[Na+] 增加,as 增加,當T一定時,親和力為定值,因此af增加,上染百分率升高 電解質的水合作用 鹽效應 電荷效應的唐能模型 假設一 在某一距離(l)內,電位ψ為定值,超過l距離(r>l),ψ→0 假設二 PQR為等電位雙電層,QR為該雙電層和溶液本體的交界線,它可作為一半透膜,即:唐能膜 溶液中離子可以透過唐能膜,纖維所帶電荷不能透過唐能膜 鹽效應 電荷效應的唐能模型 膜外離子濃度: [Na+]s 、 [Dz-]s 膜內離子濃度:[Na+]i 、 [Dz-]i X-為纖維表面所帶電荷,n為膜內單位重量纖維所帶X-電荷數,V為單位重量纖維的唐能膜內體積 Na+和Dz-的位能=化學位+電位→電化學位 鹽效應 鹽效應 電荷效應的唐能模型 唐能膜內外離子濃度關系式 平衡時莫內呈電中性 求各種離子濃度關系 鹽效應 直接染料對纖維的親和力 [Dz-]f、[Dz-]s可以直接測得 染液中的鈉離子 電中性原則 纖維上的鈉離子 電中性原則 唐能平衡 鹽效應 直接染料對纖維的親和力 線性關系式 同一染料在同一溫度下染不同纖維素纖維,-⊿µ°基本相同 同一染料染同一纖維素纖維,溫度升高,-⊿ µ°下降 斜率為1 纖維素的染料可及容積(V) 直接染料的應用分類 依據 擴散速率或勻染性 根據染色性能的不同, SDC分類法/英國染色者協會將直接染料分成三類 A類染料:勻染性染料 B類染料:鹽效應染料 C類染料:溫度效應染料 直接染料和纖維的結合狀態 證據 吡啶能溶解纖維上的染料 物理吸附 染料吸附取向與纖維素大分子取向一致 氫鍵學說 纖維素羥基封閉后(酯化、醚化),直接染料上染能力降低,氫鍵占重要地位 色散力(范氏力)學說 纖維素羥基與水分子結合牢固,染料難以取代水分子 染料芳環大,共軛雙鍵多,偶極基團(酰胺等)多,直接性高,范氏力結合重要 染著狀態推定方法 二色性系數 偏振光振動面與纖維軸平行或垂直時,染料染色后沉淀重金屬呈現不同的顏色 D=K∥/K┻ (吸收強度之比與波長無關,為定值,僅與排列狀態有關) D→∞,染料//纖維,染料取向度高;D=1,染料-纖維雜亂 直接染料和纖維的結合狀態 Pfeil認為染料在纖維內部聚集 聚染 在纖維上吸收光譜變化與在染液中一致,聚集使最大吸收波長(λmax)降低 染料中的氫鍵和芳環同平面結構都有利于D聚集,直接性高 Daruwalla通過△H°隨染色濃度的變化斷定 染色與纖維存在三種結合狀態 Ⅰ:只有少量比較強的位置吸附染料 Ⅱ:單分子層吸附 Ⅲ:多分子層吸附 直接染料和纖維的結合狀態 推斷 直接染料是沿著纖維大分子鏈取向并通過氫鍵吸附在纖維的微晶體表面的,且偶極引力和色散力也起著重要作用 作業 試述溫度對直接染料上染速率和平衡上染百分率的影響,如何利用溫度效應來控制上染? 直接染料染棉時,提高織物耐洗色牢度的方法有哪些? 直接染料染棉時,如何利用溫度效應來控制染料上染? 直接染料與纖維素纖維以何種狀態結合,有何證據? 試驗報告及要求 報告分四部分 第一部分:前言 介紹實驗的背景及相關知識 說明做這個實驗的目的 在試驗前完成 第二部分:試驗 實驗藥品 實驗方法 第三部分:結果與討論 圖、表或樣品 結合所學理論對數據進行解析 第四部分:結論 總結本次實驗 試驗報告及要求 報告要求 獨立完成 雷同扣50%成績 數據、圖表、樣品等完整

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