染整工艺原理下册主要知识点机械制造制造加工工艺_机械制造-制造加工工艺.pdf
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1、染整工艺复习题 1 染色概念 染色牢度 上染百分率 平衡上染百分率 半染时间 泳移 轧余率 答:染色:就是用染料按一定的方法将纤维纺织物染上颜色的加工过程。染色牢度:染色物在染色后的使用或加工过程中,在外界条件的影响下,能够保持原来 色泽的能力。上染百分率=(上染到纤维上的染料量/投入到染浴中的染料总量)100%平衡上染百分率:染色达到平衡时的上染百分率。半染时间:达到平衡上染百分率一半所用的时间(t1/2)。泳移:织物在浸轧染液后焙烘过程中,染料随水份的移动而移动的现象 轧余率(轧液率、带液率):(浸轧后织物重干布重)/干布重 100%2 染色方法及特点 答:染色方法有浸染和轧染。浸染特点:
2、适用于不能经受张力或压轧的染色物(散纤维、纱线、真丝织物等)的染色,浸 染一般是间歇式生产,生产效率较低。设备简单,操作也比较容易。轧染特点:轧染一般是连续式染色加工,生产效率高,适合大批量织物的染色,但被染物所 受张力较大,通常用于机织物的染色,丝束和纱线有时也用轧染染色。3 直接性:染料对纤维上染的能力,用上染百分率来表示。4 吸附等温线 定义:恒定染色温度下,将染色达到平衡时,纤维上的染料浓度对染液中染料 浓度作图。表示染料在纤维与染浴中浓度的关系。(纤维上的染料浓度和染液中的染料浓 度的关系线。)5 常见吸附等温线的类型及意义 答:能斯特分配型(Nersnt):纤维上染料浓度与溶液中染
3、料浓度正比关系,随着染液浓度 的增高而增高,直到饱和为止。Df/Ds=K,非离子型染料以范德华力、氢键等被纤维固着 时,基本符合这类吸附等温线。(如分散染料上染纤维)朗格谬尔型 B(Langmuir):定位吸附有染座,有明确的饱和值。即染座占满了,吸附 不再随浓度增加。Df=KDSSf/(1+KD S),离子型染料主要以静电引力上染纤维,以离子键 在纤维中固着时,符合这类吸附等温线。(强酸性浴酸性染料染羊毛,阳离子染料染腈纶)弗莱因德利胥型 C(Freundlich):多分子层吸附,纤维上染料浓度随染液中染料浓度的增 加不断增加。Df=KD sn(0n 1),离子型染料以范德华力和氢键吸附固着
4、纤维,且 染液中有其他电解质存在时,符合这类吸附等温线。(直接染料或还原染料隐色体上染纤维 素纤维,活性染料上染纤维素纤维在未发生共价结合时)6.Zeta 电位(动电层电位):答:吸附层与扩散层之间形成的双电层 动电层;吸附层与扩散层相对运动的现象为界面动 电现象;电位是紧密吸附层与扩散层相对运动产生的电位差。并非表面的真正电位,而是 表示离开实际表面某一距离的电位。它是紧密吸附层与溶液本体的电位差。7 染料与纤维之间的作用力(1)库伦力(2)范德华引力:偶极力、偶极 诱导偶极力、色散力(3)氢键(4)共价键(5)配位键(6)电荷转移分子间引力 8 以阳离子染料为例说明染料的溶液性质及影响染料
5、聚集的因素 答:阳离子染料加入水中后,由于水分子为极性分子,染料的亲水部分能够与水分子形成氢 键结合,并根据其亲水性的强弱,与水形成水合分子而溶解,形成染料的水溶液。染料溶于 水,是由于受到水分子的作用,而使染料分子之间的作用力减弱或拆散。影响染料聚集的因素:1.内部因素影响 染料水溶性基团的数量 多 聚集少 染料水溶性基团的位置:中间-不易聚;两边-容易聚集 2.外部因素影响 pH 值:(高)有利于形成离子状态的不易聚集 温度:提高 聚集状态变小;降低 聚集状态大 电解质:多,聚集增加 助剂:非离子的表面活性剂;尿素增溶 染料浓度:大 聚集 提高浓度、降低温度可使染料发生聚集。9 扩散模型
6、孔道模型:纤维中存在许多曲折而互相连通的小孔道,染色时,水使纤维溶胀,孔道直径增 大,染料分子通过其向纤维内部扩散,同时伴随吸附与解吸现象发生。如:棉、粘、铜氨、毛,(亲水性纤维)自由体积模型:纤维总体积中存在未被大分子链段占据的一部分体积 自由体积,Tg 以下 时,以微小孔穴分布于纤维中;Tg 以上时,由于分子链段的运动,可能会出现较大的自由 体积。染料可以沿其扩散。如:合成纤维的上染情况 10 上染速率曲线、升温上染速率曲线 答:上染速率曲线:纤维上的染料浓度随染色时间变化的曲线。Df(上染百分率或 K/S)时间 在恒定温度下染色,纤维上染料浓度 Df 或上染率%为纵坐标,染色时间(t)为
7、横坐 标作图得到的曲线。11 温度和中性电解质对直接染料染色的影响。答:温度高,染料不易聚集,上染速率上升。温度过高,匀染性就会变差,易形成“环染”。温度越高,其平衡上染百分率下降。中性电解质:a、纤维素纤维带负电,Na+受纤维电荷的吸引,氯离子则受到排斥。在钠离子的遮蔽作用下,染料阴离子接近纤维表面所受斥力便大为减弱。Zeta 电 位负值减小,由库仑力产生的能阻减小,促染作用。-SO3 越多效应越显著。b:盐若加的过多,则染料易聚集,不利于上染。c:随着盐量的增加,上染速率也增加,容易出现染花的现象,最好采用分批加盐。12 活性染料染色机理 法将纤维纺织物染上颜色的加工过程染色牢度染色物在染
8、色后的使用或加工过程中在外界条件的影响下能够保持原来色泽的能力上染百分率上染到纤维上的染料量投入到染浴中的染料总量平衡上染百分率染色达到平衡时的上染百分象轧余率轧液率带液率浸轧后织物重干布重干布重染色方法及特点答染色方法有浸染和轧染浸染特点适用于不能经受张力或压轧的染色物散纤维纱线真丝织物等的染色浸染一般是间歇式生产生产效率较低设备简单作也比较容易轧染丝束和纱线有时也用轧染染色直接性染料对纤维上染的能力用上染百分率来表示吸附等温线定义恒定染色温度下将染色达到平衡时纤维上的染料浓度对染液中染料浓度作图表示染料在纤维与染浴中浓度的关系纤维上的染料浓度和染 13 影响活性染料固色的因素 答:1.温度
9、:温度上升,反应速率上升。但温度过高,则易水解。2.中性电解质:加入中性电解质,直接性升高,固色率增加。电解质促染效应。3.浴比:浴比提高(水量大),固色效率降低;浴比过低,会造成染色不均匀 4.pH 值:碱的作用:促进染料和纤维生成共价键。pH 值 Cell-o-上染百分率 pH 值,OH-,水解速率固色效 率下降。pH 值在 10 11 14 活性染料浸染染色工艺 答:染色方法:一浴两步法:先染再加碱固色;残液不能再用。一浴两步法:工艺流程:织物练漂一水洗染色(吸附)一固色一水洗一皂煮一水洗一脱水一烘干。15 活性染料和纤维素所成共价键的稳定性 答:(一)碱水解 乙烯砜型染料和纤维素反应生
10、成醚键结合。在碱性介质中很容易发生 -消除反应,生成乙 烯砜,然后发生亲核加成,生成水解活性染料。(二)酸水解 在酸性介质中,H+对水解起催化作用,均三嗪环上氮原子优先结合质子,生成 H+的加成产 物,使均三嗪环具有正电核,环中碳原子电子云密度降低,然后发生取代反应。16 常用还原方法、还原剂及其特性。答:常用还原方法:(1)干缸还原:先将染料还原,再加入染浴中。高浓度烧碱和保险粉下 还原。(2)全浴还原:染料直接在碱性染浴中还原。还原剂:(1)保险粉 连二亚硫酸钠 低亚硫酸 Na2S2O4(2)二氧化硫脲 a 稳定性好 b 还原能力强 c 溶解性差些 d 易过度还原(用 量要少)17 隐色体
11、染色步骤及加入试剂作用(染色原理、染色方法确定依据)。答:染色原理:1 可溶性的隐色体钠盐 2 对纤维有亲和力 3 氧化恢复成原来的不溶状态的染料,固着于纤 维。甲法:适合结构复杂,亲和力高,扩散性差,易聚集的染料,采用 60染色,不加盐促染,要加缓染剂,降低初染速率。碱和保险粉用量较高。乙法:适合结构较简单,亲和力较低,初染速率较低的染料,采用 45-50 染色,碱和保险 粉用量较低 丙法:使用于结构简单的染料。采用 25-30 染色,碱和保险粉用量再降低,可加盐促 染。确定依据:染色方法,主要是根据隐色体的直接性、溶解性及稳定性来确定。2)亲核加成反应 法将纤维纺织物染上颜色的加工过程染色
12、牢度染色物在染色后的使用或加工过程中在外界条件的影响下能够保持原来色泽的能力上染百分率上染到纤维上的染料量投入到染浴中的染料总量平衡上染百分率染色达到平衡时的上染百分象轧余率轧液率带液率浸轧后织物重干布重干布重染色方法及特点答染色方法有浸染和轧染浸染特点适用于不能经受张力或压轧的染色物散纤维纱线真丝织物等的染色浸染一般是间歇式生产生产效率较低设备简单作也比较容易轧染丝束和纱线有时也用轧染染色直接性染料对纤维上染的能力用上染百分率来表示吸附等温线定义恒定染色温度下将染色达到平衡时纤维上的染料浓度对染液中染料浓度作图表示染料在纤维与染浴中浓度的关系纤维上的染料浓度和染靛系:高温还原 低温染色、若特
13、别容易聚集的用甲法、含酰胺基则不能用较高温度,防止酰胺基水解一般用乙法、60左右上染。18悬浮体染色工艺流程及注意事项 1.一般染色流程:浸轧染料悬浮液 烘干 透风(降温,以防还原液温度升高)浸轧还原液 汽蒸 水 洗氧化 水洗皂煮 水洗烘干。2.浸轧染料悬浮体的注意事项 轧余率适量小一点;可适量加渗透剂;浸轧温度通常在室温 轧槽要小些,加快染液更新速度 浸轧均匀 19 写出强酸性染料、弱酸性染料、中性染料的结构特点及染色性能。20说明元明粉对酸性染料上染性能的影响。答:元明粉(Na2SO4):对匀染性酸性染料在其染色的 PH 条件下起缓染作用(通过竞染 而缓染),在羊毛等电点之上起促染作用。在
14、等电点附近作用不明显。20 试述酸性染料上染羊毛的染色原理。答:1)酸 性 染 料 可 溶 于 水,并 在 水 溶 液 中 带 负 电。而 羊 毛 具 有 双 电 性 NH 3+NH 3+NH 2 OH-OH-WWW 料在 PH 值低于等电点时与纤维以离子键和范德华力结合。2)上染过程:即便使用的染料浓度不容易聚集的用丙法、分子结构大的扩散阻碍COOH COO COO-羊毛在等点一下带正电,在等电点之上带负电。酸性染 法将纤维纺织物染上颜色的加工过程染色牢度染色物在染色后的使用或加工过程中在外界条件的影响下能够保持原来色泽的能力上染百分率上染到纤维上的染料量投入到染浴中的染料总量平衡上染百分率
15、染色达到平衡时的上染百分象轧余率轧液率带液率浸轧后织物重干布重干布重染色方法及特点答染色方法有浸染和轧染浸染特点适用于不能经受张力或压轧的染色物散纤维纱线真丝织物等的染色浸染一般是间歇式生产生产效率较低设备简单作也比较容易轧染丝束和纱线有时也用轧染染色直接性染料对纤维上染的能力用上染百分率来表示吸附等温线定义恒定染色温度下将染色达到平衡时纤维上的染料浓度对染液中染料浓度作图表示染料在纤维与染浴中浓度的关系纤维上的染料浓度和染很低,染料也能将羊毛上吸附的氯离子取代下来,这说 明染料与羊毛的吸附不仅仅是库仑力,还有其他力存在。3)染料与羊毛之间的作用力:库仑力。因酸性染料分子上带有磺酸基团,在酸性
16、染浴中,酸性染料与羊毛纤维存在着库仑引力;范德华力、氢键。弱酸性染料、中性染料的分子结 构比强酸性染料大而复杂,染料与羊毛纤维之间除了库仑力之外,还存在着大量的范德华力 和氢键,尤其是中性染料更是如此。这就是为什么中性染料的湿牢度大于弱酸性染料,弱酸 性染料的湿牢度大于强酸性染料的缘故。21 分散染料染色原理 1.涤纶纤维分子结构紧密、疏水性吸湿溶胀性小。2.作用力:范德华力;分子间氢键;偶极力、色散力,电荷转移力;疏水键。3.假设染料分子溶解于纤维里,上染达到平衡,Df/Ds 常数,正比关系,纤维上染料浓度 随溶液的增高而增加,直到饱和。溶解机理:相似相溶。内聚能密度,溶解度参数,(染色 时
17、纤维、染料、载体溶解度参数相近的)。当染料的结构和性质与纤维的结构和性质相接近时两者容易相溶染色亲和力高。偶氮型染料,染涤纶效果非常好,染锦纶皂洗牢度不好。4.吸附等温线:亲和力(吸附等温线的斜率):温度升高,斜率减小,亲和力降低(平衡上染百分率降低)终点染色饱和值(与染料种类、染色温度、纤维结构性能有关):温度提高染料溶解度增加、染料在纤维内扩散速率提高。染色温度不变,纤维上的染料量不会再增加。5.上染速率(扩散速率)自由体积模型。降低纤维的玻璃化温度,增加自由体积可以提高扩散速率。温度的影响:扩散活化能(扩散能阻)D=D0e E/RT D0 标准状态下的扩散系数 E 扩散活化能 22 分散
18、染料结构特点和溶液性质 结构特点:分散染料是分子中不含水溶性基团,仅含少量极性基团,分子量较小,结构简单 溶液性质:2.溶解度:有极性基团(OH NH2 NO2 )微溶于水;温度升高,染料溶解度增加。分散染料的颗粒大小也会影响染料的溶解度。染料颗粒越小,溶解度越大。3.分散染料的加和性 染料结构性质差别大,纤维中混合染料量基本等于它们单独染色时上染量之和。4.分散染料溶液的稳定性 染色晶粒尺寸及分散稳定性对染色有一定的影响 分散染料的颗粒越大,在染液中越易沉降,分散稳定性越差。温度过高,晶型转变;温度低晶型增长。法将纤维纺织物染上颜色的加工过程染色牢度染色物在染色后的使用或加工过程中在外界条件
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