染整专业毕业汇报资料.doc
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1、-/ 毕毕业业设设计计 (论论文文) 设计题目设计题目:活性嫩黄活性嫩黄 K-6GK-6G 染料染色工染料染色工 艺的探索与实践艺的探索与实践 类 型: 毕业论文_ 专 业: 染整技术_ 班 级:_染整 1001_ 学生姓名:_ 指导教师:_康北莉_ 完成时间:_ 2012 年 12 月 12 日_ -/ 摘要摘要 活性染料具有色谱宽广、色泽鲜艳、性能优异、适应性强等特点,活性染 料发展迅速,成为纤维素纤维上应用最广泛的一类染料,具有极强的研究价值。 活性嫩黄 K-6G(C25H15C13N9O10 S33Na),偶氮含磺酸基活性染料,可生化性差, 色泽鲜艳、着色能力强,水溶性好(50 摄氏度
2、为 50g/L) 。主要应用于染棉织物, 也可染粘胶纤维及其织物的染色和印花,但活性染料也存在一定的缺点,染料 的上染率和固色率低,染料在上染纤维时能与水发生分解反应,其水解产物不 能再与纤维反应,造成染料的利用率较低。同时活性染料上染纤维时需要大量 的助剂,如氯化钠,碳酸钠,磷酸钠等,这些都将直接影响印染织物的成本, 染后的染液同时造成大量的污染。本课题为了降低废液给环境造成大量污染及 降低能源的消耗,对活性嫩黄 K-6 G 染料的染色助剂,染色时间,染液浓度进 行优化对比。通过与传统配方比较各自所染得的织物的表观深度和匀染性能, 以及在两种工艺染色所得织物表观深度一样的情况下通过探讨新工艺
3、所降低的 染料的使用量,确定助剂与染料一浴染色的最佳工艺。 关键字关键字 磷酸三钠 节能减排 染色时 浴比 活性嫩黄 K-6G 目目 录录 -/ 第一章第一章 绪论绪论.1 第二章第二章 活性染料染色原理活性染料染色原理 .2 第三章第三章 材料与方法材料与方法 .5 2.1 材料 .5 2.1.1 织物 .5 2.1.2 染料、固色剂和其他助剂 .5 2.1.3 实验主要设备和仪器 .6 2.2 染色工艺配方和方法,工艺曲线 .7 2.2.1 工艺配方 .7 2.2.2 实验方法.7 2.2.3 工艺曲线 .8 第四章第四章 实验的实施实验的实施.8 3.1 实验前准备 .8 3.2 实验步
4、骤 .8 3.3 注意事项 .8 3.4 影响摩擦色牢度的主要因素: .8 3.5 原配方染色: .10 3.6 固色剂浓度对染色的影响: .11 3.7 染色时间对染色的影响: .13 3.8 浴比对染色的影响: .14 第五章 结论.15 致谢 .15 参考文献 .17 -/ 第一章第一章 绪论绪论 活性染料不但具有优良的湿牢度和匀染性能,而且色泽鲜艳,使用方便,色 谱齐全,成本低廉 ,成为了纤维素纤维纺织品染色和印花的一类十分重要的染料,并 且这类染料发展很快。活性染料染色时在水中会发生水解而降低染料利用率, 染色时无机盐用量较大,影响废水处理。随着活性染料的发展,人们正在不断 改善其性
5、能,一获得更优良的染色质量。因此对固色剂浓度、染色时间及浴比 的研究具有重要的意义和价值。 目前实际生产中,活性染料染棉织物也存在着重大的缺陷,由于纤维素纤维 的染色主要是用活性染料在有大量盐存在的条件下进行的,并在碱性条件下固色, 且活性染料存在着水解现象,这导致了纤维素纤维上的染料固着率通常很低, 活性染料的利用率较低,污水中染料含量较高,从环境角度讲是极其不利的,而 且染色过程中需不断增加盐的用量,以调节盐的浓度,从而使得达到满意染色效 果的过程变得非常复杂。从环境保护考虑,残留在染色废液中大量的盐,也是很 严重的问题。水解现象还导致了活性染料的湿摩擦色牢度一直不高于三级。 因此如何提高
6、染料的利用率和降低染色中的盐用量以及降低染色时间,是 人们一直关心的问题。随着应用技术和产品发展的不断变化,一些生态环保型 的高直接性、高固色率、高牢度、节水节能的活性染料不断出现,也随着新纤 维、多组分纺织品的发展,适合这些纤维纺织品的活性染料也增多。 本论文主要探究的是采用传统的助剂与染料进行一浴一步法来对纤维进行 染色,同时改变助剂的使用量和染色的时间。通过实验来确定各个助剂的最佳用 量和最佳浴比及染色时间 第二章第二章 活性染料染色原理活性染料染色原理 活性染料与纤维的染色是一种化学反应,是纤维与染料之间的共价结合。 活性染料的染色过程包括上染、固色、后处理三个阶段。活性染料染色时染料
7、 首先通过范德华力和氢键吸附在纤维表面,并向纤维内部扩散,然后在碱性条 件下,染料与纤维发生化学反应形成共价键结合而固着在纤维上,在通过皂洗 将纤维上未与纤维反应的染料(包括水解染料)洗除,减少纤维表面浮色,提 高其染色牢度和鲜艳度。其具体过程包含染料在纤维孔道中的扩散和染料与羟 -/ 基的固着。活性染料与其他染料不同,由于它与纤维间存在着共价键,因而具 有很高的湿处理牢度。这种共价结合的形式,根据不同活性基团,可用两种反 应形式来解释,X 和 K 型活性基团是亲核取代反应;乙烯砜型则是亲核加成反 应1。 纤维素纤维在一般介质中是不活泼的,它与活性染料及其它染料一样,只 是一种吸附关系,不可能
8、产生牢固的化学结合。只有当纤维素纤维在碱性介质 中时,才能发生共价结合。这是因为纤维素纤维在此时形成了负离子,而其离 子化浓度随着 pH 值的增加而增加。在这里也可解释为纤维素纤维作为一种弱酸 与碱剂发生中和反应,反应方程式如下 Cell-CH2-OH Cell-CH2-O-Na+ + H2O 反应式 1-1 这样,纤维素纤维在碱性介质中离子化后生成的纤维素负离子,即亲核试剂。能 与活性染料的活性基团发生亲核取代反应和亲核加成反应2 活性染料的反应性主要决定于它的活性基,不同的活性基有不同的反应性。 活性染料的固色反应,绝大多数属亲核取代或亲核加成反应,它的反应速率除 了决定于活性基外,还和亲
9、核基团的亲核性有关,也和反应温度、pH 值及反应 介质的性质有关。一般反应性强的如 X 型采用弱碱低温染色,反应性弱得如 K 型及 KN 型染料则可采用高温强碱环境染色,但整的来说目前多采用多活性基团 染料,以此来提高染料的固色率。同时,由于在碱性环境下,染料和纤维带负 电荷,两者之间存在着静电斥力,因此在染色时一般加入元明粉或者别的无机 盐进行促染3。 活性染料工业化生产已将近半个世纪了,由于它是建立在与纤维共价键结 合的基础,染色性能优于其它各类染料,所以发展迅速,特别是近年来一些类 别的染料由于多方面的原因,有的被禁用,有的由于牢度和成本因素渐被活性 染料代用,所以活性染料已成为纤维素纤
10、维纺织品染色最重要的类染料。活 性染料虽然已是最重要的一类染料,但是随纤维品种和染色技术的发展,对活 性染料提出了更高的要求,特别是它的生态特性。所以近年来活性染料不仅在 品种和数量上有了增加,更重要的是染色性能和对环境的影响有了很大改 第三章第三章 材料与方法材料与方法 NaOH -/ 2.12.1 材料材料 2.1.1 织物 本实验中所用的纯棉织物为市场上购买的纯棉平布,在染色之前已经过退 浆、煮练和漂白处理。 2.1.2 染料、固色剂和其他助剂 染料:染料: 本实验采用的染料为活性嫩黄 K-6G 型染料,活性染料,又称反应性染料。 为在染色时与纤维起化学反应的一类染料。这类染料分子中含有
11、能与纤维发生 化学反应的基团,染色时染料与纤维反应,二者之间形成共价键,成为整体, 使耐洗和耐摩擦牢度提高。活性染料是一类新型染料。 固色剂:固色剂: 磷酸一氢钠、磷酸氢二钠、磷酸氢钠等,如固色剂 Na2HPO4,是磷酸生成的 钠盐酸式盐之一。它为易潮解的白色粉末,可溶于水,水溶液呈弱碱性。它可 由氢氧化钠和磷酸以固定计量比中和生成: 2NaOH + H3PO4 Na2HPO4 + 2H2O 有些染料虽然可以染出比较鲜艳的色泽,但由于染料上带的水溶性基团,使湿 处理牢度不佳,褪色和沾色现象严重,不仅使纺织品本身外观陈旧,同时染料 脱落下来会沾污到白色或其他色泽的纤维上,产生沾色、搭色现象,如直
12、接染 料和酸性染料就易产生这样的问题。另外,尽管活性染料可与纤维素纤维形成 共价键结合,但在染色中,若存在水解染料或对未键合的染料皂洗不充分,也 会使湿处理牢度下降;另外,与纤维已形成共价键的活性染料还可能在酸性或 碱性条件下的分解断键,以及耐氯色牢度、耐汗渍牢度、耐日晒牢度不足等问 题。问了改进织物色牢度,可以进行固色处理,这些可以提高各类染色牢度的 助剂称为固色剂。 固色剂对染色的影响:固色剂对染色的影响: 一般来讲,好的固色剂应具有以下性能:具有较强的固色能力,能使织物 的有关色牢度明显提高;染料适应性广,染料结构对固色效果的影响较小;与 纤维的亲和力强,在固色率中吸尽率高;织物经固色剂
13、固色后,不会引起色光 变化;在有关提高色牢度(如耐洗色牢度)的同时,不应降低其他色牢度(如 日晒牢度);不影响织物的手感,不引起织物强力下降。 本实验所采用的化学试剂如表本实验所采用的化学试剂如表 表 2-1 实验中所采用的无机试剂 -/ 试剂名称纯度 NaOH 分析纯 Na2CO3 分析纯 NaCl 分析纯 NaHCO3 分析纯 Na3PO4 分析纯 Na2HPO4 分析纯 NaH2PO4 分析纯 2.1.3实验主要设备和仪器 染杯、烧杯、量筒、移液管、温度计、恒温水浴锅、电炉、烘箱、电子 天平、吸耳球等 2.22.2 染色工艺配方和方法染色工艺配方和方法,工艺曲线,工艺曲线 2.2.1 工
14、艺配方如 2-2 所示 表 2-2 工艺配方 2.2.2 实验方法 实验数据变化如下表 K 型 活性嫩黄(%) 5 食盐(g/L) 20 纯碱(g/L) 15 磷酸三钠(g/L) 12 染色温度 50-60 固色温度 90-100 染色时间 min 30 固色时间 min 30 浴比1:50 K 型 活性嫩黄(%) 5 食盐(g/L) 10-20 纯碱/磷酸盐体系/硅酸盐 10-15 -/ 2.2.3 工艺曲线 10min C 15min A 55 1/2 B 10min 30-60min 90 1/2 B 工艺曲线 第四章第四章 实验的实施实验的实施 3.13.1 实验前准备实验前准备 整理
15、好漂白过的白坯棉布,准备好待用的染料和助剂。 3.23.2 实验步骤实验步骤 1.称量棉布重量 2.计算各药品的用量和液体体积 体系/(g/L) 磷酸三钠/纯碱(碳酸盐 体系)/硅酸盐体系 (g/L) 2-12 染色温度30100 固色温度30100 染色时间 min 10-60 固色时间 min 10-60 浴比1:(20-100) -/ 3.称取染料,放入烧杯中,先加少量的水调匀,然后加适量的水至所需体 积,配制染液 4.染液升温至染色温度,织物放入烧杯中,染 10 分钟,加入食盐,染 20 分钟,升温至固色温度,加碱剂,染 30 分钟,冷水洗后,洗涤剂洗, (2- 3g/L,95,510
16、min),水洗,晾干。 3.33.3 注意事项注意事项 染色时,织物应经常翻动,一般每隔 2-3 分钟一次。加盐时或加碱时,将 织物取出,搅拌均匀后,再将织物放入继续搅拌。 3.43.4 影响摩擦色牢度的主要因素影响摩擦色牢度的主要因素: 1染料的结构与性能 (1) 染料的结构 活性染料分子含有磺酸基等离子基团,是一类水溶性染料。未固着的染料 水溶性越高,洗涤时越易于洗除,但如果织物上的染料未充分洗净,或者在一 定条件下已键合的染料发生断键,纤维上存在的未固着染料就多。水溶性染料 易掉色,并沾染到摩擦织物上,使湿摩擦牢度变得很低。 (2) 染料的性能 a. 染料的直接性与扩散性与摩擦牢度有较密
17、切的关系。 直接性高的活性染料虽然上染率和固色率较高,但却会影响染色产品的摩 擦牢度。因为直接性高,染料扩散性差,较难扩散进入纤维内部,造成表面浮 色多,而且直接性高的染料,其水解染料不易洗除,容易沾染到摩擦物体上。 扩散性好的染料容易进入纤维内部,有利于改善摩擦牢度,同时它们的洗涤性 也较好,容易从纤维内部扩散出来。 b.染料的深染性或提升性对摩擦牢度也有很大的影响。 染料的固色率随染色深度或染料浓度的增加而降低。染料的提升性好,然 深色时固色率高,未固着的染料量少,易于洗净,因此摩擦牢度好;反之,提 升性差的染料然深色时,位固着染料量多,使摩擦牢度降低。 c. 染料的配伍性和混合比例对摩擦
18、牢度也有影响。 配伍性好的染料拼色时未固着的染料量少,各染料洗除的比例也接近;反 之配伍性差的染料,染色织物的颜色不稳定,当某只染料固色率特别低时,未 -/ 固着染料量多,使摩擦牢度降低。 d. 染料的反应性和成键稳定性等对摩擦牢度也有一定影响。 2. 染色方法和工艺 影响摩擦牢度最重要的因素是纤维表面染料浮色的数量。染料充分扩散进 入纤维内部并固着,摩擦牢度就好;反之就差。选择合理的染色方式和工艺可 使染料在纤维内充分固着。 染色方法不同,染料的固着和分布状态也不同,因此,染色方法和工艺对 摩擦牢度有很大的影响。 浸染法透染性最好,因为浸染时,染料溶解充分,纤维充分溶胀,染色时 间长,染料扩
19、散充分,保温时间也长,染料移染、透染充分,染后水洗浴比大, 时间也长,浮色少。 染色时染料浓度与摩擦牢度、皂洗牢度的关系密切。染料浓度高,固色率 低,水解染料和未固着染料数量多,而且染料在纤维中的固着分布状态也随染 料浓度的增加而变得复杂,不仅存在单分子层吸附键合的染料,还有多分子层 或聚集状态的染料,特别是在纤维表面层,所以摩擦和皂洗牢度随染料浓度的 增加而降低。当染料浓度超过某一水平后,牢度会急剧降低。 活性染料上染和固色后的洗涤也是染色加工中的一道重要工具。洗涤不仅 要充分去除未固着的染料(水解染料和未反应的染料) ,还要去除残留的电解质、 碱剂、助剂等。纤维表面的这些物质易于洗除,而纤
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