毕业设计（论文）-提高棉针织物白度的工艺研究.doc

青岛大学本科生毕业论文（设计）11前言棉针织物服装企业为适应外销特白产品（如毛巾，浴巾等）的需要，适应国内外市场对产品白度的要求，提高产品白度及色泽鲜艳度，成为一个突出问题。传统的氧漂很难做到很高的白度，经亚漂织物虽然白度较理想，纤维损伤较小，然而漂白过程中产生有毒气体ClO2，且对设备要求较高，亚氯酸钠价格较高，因此它的应用受到限制。氯漂工艺设备简单，但生成氯气较难控制，且存在脱氯问题，白度稳定性较差。为了克服上述问题寻找一种提高棉针织物白度的合适工艺具有很大的现实意义。1.1针织物定义及其特点纤维经纺纱、编织后所得的成品叫针织坯布，它是染整加工的主要对象。针织物不需要上浆，顾前处理不需要退浆。为了能在染色、印花加工时获得均匀鲜艳的色泽，加工的坯布必须具有良好的吸水性和白度，所以在印染加工前必须进行前处理。针织物都是由线圈组成的，因此结构疏松，外力作用下容易变形，在练漂加工时必须注意使织物保持松弛状态，同时必须尽量缩短加工过程。此外，针织物在加工时会因纱线受损而造成脱散，同时会因卷边而使练漂加工不匀，因此在加工时应注意防止脱散和产生卷边。1.2棉针织物的染整生产过程棉针织物染整生产过程包括练漂、染色、印花、整理等工序。它对改善针织物外观，改善使用性能，提高产品质量，增加花色品种等有重要作用。1.2.1.练漂棉针织物练漂的主要工序有：煮练、漂白、碱缩、上蜡等。其中煮练、漂白等加工原理、用剂与棉布相同，不再重述。但棉针织物是由线圈联结而成，纱线之间的空隙较大，易于变形，不能经受较大的张力，故加工时必须采用松式加工设备。下面简单介绍碱缩和上蜡等工序。1.2.2碱缩棉针织物碱缩即棉针织物以松弛状态用浓碱处理的过程。棉纤维在浓烧碱液中膨化，织物收缩，织物密度和弹性增大，对组织疏松的汗布等织物加工，碱缩包括三个步骤，即浸轧碱液，堆置收缩和洗涤去碱。青岛大学本科生毕业论文（设计）21.2.3上蜡经练漂的棉针织物，棉纤维的油蜡物质去除后，纤维间的磨擦力增大。在缝纫时，因纤维不易滑移，针头易把纤维扎断而使织物产生针洞，影响穿着牢度。为解决这一问题，除严格控制工艺条件外，同时进行柔软处理，即上蜡，将脱水后的织物浸轧石蜡乳液，再经脱液烘干即可。1.2.4染色棉针织物的染色、印花与棉布基本相同。染色时应采用绳状染色机等松式加工设备。印花采用手工印花或平版布动印花。1.2.5.整理棉针织物整理主要有防缩整理和起绒整理。棉针织物在染整加工中，易受到拉伸，积累形变，一经水洗，织物的积累形变就要回缩，引起尺寸改变。防缩整理是织物在湿热松弛状态强迫回缩，使织物尺寸稳定。对棉针织绒布需经起绒整理。起绒整理是将针织坯布浮线中的纤维拉出形也绒毛，使织物质地柔软。手感丰薄，保暖性增强。棉针织物品品种不同，染整工艺过程也各不相同。1.3本课题研究的目的和内容传统的氧漂很难做到很高的白度，经亚漂织物虽然白度较理想，纤维损伤较小，然而漂白过程中产生有毒气体ClO2，且对设备要求较高，亚氯酸钠价格较高，因此它的应用受到限制。氯漂工艺设备简单，但生成氯气较难控制，且存在脱氯问题，白度稳定性较差。为了克服上述问题寻找一种提高棉针织物白度的合适工艺具有很大的现实意义。另外，印染行业污染严重，废水中含有的大量有害物质对环境及人体造成了极大的危害。节约资源，减少污染是当前关注的重要问题，本课题采用短流程对纤维进行处理，可以大大地节省时间，减少废水排放量，达到尽量清洁生产的目的。棉针织物的特白工艺就是在传统的氧漂基础上实现亚漂的白度，而在强力，尺寸，白度的稳定性上也能同时达到工艺要求。因此除了采用增白工艺来达到白度的要求外，对助剂的选择，工艺参数的控制，前处理的方式以及工艺流程都是重要的考虑因素。1.4国内外研究状况棉针织物的漂白工艺主要采用氧漂，对于白度要求较高的也只有采用亚漂。但传统工艺流程长，加工时间长，效率低，且白度并未达到很理想效果。即使氯氧双漂白度也只达到110左右。对织物采用荧光增白剂处理能显著提高织物白度，通过荧光增白剂处理后的青岛大学本科生毕业论文（设计）3织物白度能达1301959年，原天津市染料厂首先工业化生产出我国第一只荧光增向剂产品，其商品名称是荧光增白剂VBL(CI85)，该品种属双三嗪氨基二苯乙烯类型。改革开放以来，我国的荧光增白剂工业有了大发展，先后开发40余个品种的荧光增白剂，它们分属不同的化学结构类型，适用于不同纤维及其混纺织物和不同增白工艺。目前生产的荧光增白剂品种有30余个，分属的化学结构类型：双三嗪氨基二苯乙烯类型；二苯乙烯联苯类型；双苯并恶唑类型；二苯乙烯基苯类型；吡唑啉类型；香豆素类型。随着我国纺织印染工业的持续发展，进一步做好荧光增白剂产品质量标准化工作是提升荧光增白剂产品质量水平、促进该行业持续健康发展的重要环节也是为纺织印染行业提供品种更多、质量更优的荧光增白剂商品的重要保证左右。1.5本课题的理论原理1.5.1煮练棉织物煮练的目的主要是去除棉纤维上的纤维伴生物，提高织物的吸湿性，净化纤维（对于机织物，煮练还兼有去除残留浆料和油污的作用，以利后续加工）。棉针织物的毛效测试方法不同于机织物，由于存在卷边问题，故用重铬酸钾法不合适。通常采用滴水法，将试样放在玻璃皿上，在不同部位(一般取5个点)进行滴水试验，观察其水珠完全润湿的时间(取平均值)，其时间越短该试样的润湿性越好。但当时间小于1S时，误差较大。且难于精确比较。煮练过程要去除的伴生物主要是果胶物质、棉籽壳、油脂、蜡质及含氮物质以及灰分。这些伴生物的主要成分是果胶酸的钙盐、镁盐、甲脂的衍生物，高级一元醇游离脂肪酸，蛋白质，硝酸盐，亚硝酸盐，木质素，半纤维素等。在氢氧化钠的作用下这些杂质大部分可以转化成水溶性的物质或被皂化，皂化产物由可以乳化高级醇，最终使杂质脱落。煮练液中加入的高效精炼剂，具有优异的渗透、乳化，分散和螯合功能，是前处理不可缺少的助剂。去除棉纤维的杂质后织物吸湿性提高、重量下降，根据毛细效应和失重率可以测定棉织物的煮练效果。青岛大学本科生毕业论文（设计）41.5.2漂白用双氧水漂白的织物白度较好，色光纯正，贮存时不易泛黄，多用于高档棉织物的漂白，也广泛应用于棉型织物的漂白。当漂液内过氧化氢浓度达到5gL时，已能达到漂白要求，浓度再增加，白度并不随之提高，反而导致棉纤维脆损。稀薄织物还可以适当降低漂液中过氧化氢浓度。过氧化氢一方面能破坏色素具有漂白作用，另一方面也可能使纤维素氧化受损，因此在漂白时必须合理选择工艺，达到最佳漂白效果的同时是纤维受损最小。过氧化氢分解产物有HO2-、H2O以及HO自由基和OH-，其中漂白的有效成分是OH2-。可能HO2-通过与色素分子中的双键发生加成反应而产生消色作用，也可能是引发过氧化氢生成自由基进行氧化漂白，但HO2-、H2O和O2,特别是H2O也会引起纤维的损伤。因此在漂白过程中要严格控制工艺，且必须加稳定剂。过氧化氢的分解速率随温度升高而增加，因此可用升高温度的办法来缩短漂白时间，一般在90-100摄氏时，过氧化氢分解率可达90，白度也最好。采用冷漂法则应增加过氧化氢浓度，并延长漂白时间。过氧化氢在酸性浴中比较、稳定，工业用过氧化氢浓溶液含量约30-35，其中常加入少量硫酸以保持稳定。在碱性浴中过氧化氢分解率随溶液pH值增大而增加，PH值在3-13之间都有漂白作用，但PH1011时织物白度可达最佳水平。水中铁盐、铜盐及铁屑、铜屑以及灰尘等，对过氧化氢都有催化分解作用，使过氧化氢分解为水与氧气，从而失去漂白作用。氧气渗透到织物内部，在漂白时的高温碱性条件下将使纤维素纤维严重降解，将在织物上产生破洞。为防止上述疵病，可在漂液中加入适量稳定剂，以降低过氧化氢的分解速率。碱氧一浴法是将氢氧化钠和过氧化氢同浴处理棉针织物，使精练和漂白同时完成的一种练漂工艺。该工艺可以大大缩短棉针织物的前处理加工过程，减少加工时间和设备，节约能源，降低劳动强度，目前已在针织行业广泛应用。碱氧一浴法的氢氧化钠浓度高，过氧化氢在强碱液中会产生剧烈分解，这样不仅消耗大量过氧化氢，而且会造成棉纤维损伤。本工艺的关键之处有两点：一是需选择能在强碱条件下使过氧化氢稳定的氧漂稳定剂，普通的氧漂稳定剂效果不太理想；二是由于是在氧漂pH值条件(碱性要明显小于常规碱精练)下进行一浴处理，以减少过氧化氢的分解，保证纤维不受损伤，则需选择高效精练助剂以提高精练效果，这些助剂多为阴离子表面活性剂和非青岛大学本科生毕业论文（设计）5离子表面活性剂的复配物，具有渗透性能好、去污力强、耐硬水、耐高温、耐强碱、低泡等特性。因此碱氧一浴法对于助剂的选择很重要。目前国产稳定剂有KDR-3、AR-702等。1.5.3增白荧光增白剂吸附在织物后，能吸收波长为350nm左右能量较高的近紫外光线，使染料分子进入激发态，激化分子然后返回到能量较低的基态，并将多余的能量以光的形式辐射出来。由于在这一过程中的能量损失，辅射出来的光较吸收的波长长，约450nm的蓝光，泛黄织物的黄色可以被荧光增白剂反射出来的蓝光，而黄光与蓝光互为补色。由于反射光的强度超过投射于被增白织物上可见光原来的强度，所以产生了略带色光的增白效果。荧光增白剂的增白是光学上的补色作用，所以荧光增白剂又称为光学增白剂。荧光增白剂VBL的增白浴应保持中性或微碱性，遇酸即泛黄，七PH值以保持89为宜。1.6实验设想本课题鉴于上述理论知识，设想通过大量实验，采用单因素，正交试验等方法来研究确定最佳的传统工艺与新工艺，增白并不能代替传统的化学漂白，而且前处理的效果越好，增白效果越好。因此，对于前处理的研究是最终研究增白工艺的基础，而且处于重要地位。设想实验工作分为两部分，一步是先研究探讨最佳的前处理工艺，然后在前处理的基础上进一步研究增白。在实验过程中，首先确定影响工艺的条件，然后对每个因素给出研究方法，同时明确衡量效果的各项指标。在实验中，传统前处理工艺采用单因素法，而碱氧一浴新工艺的研究则采用正交试验。在正交实验后又做了一系列的验证实验。实验要以正确的理论为指导，采用恰当的研究方法，应具有一定的重现性，首先通过实验能确定出传统工艺与新工艺，并能进行比较。同时通过增白研究，最终白度能达到120左右。实验中严格分析实验现象与存在问题，并用理论进行分析。青岛大学本科生毕业论文（设计）62实验2.1主要实验材料、化学品、仪器2.1.1实验材料棉针织物2.1.2实验药品实验用药品如表2.1所示。表2.1实验药品药品规格生产厂家过氧化氢(w/w)30%天津市巴斯夫化工有限公司无水碳酸钠分析纯远东化工试剂厂烧碱分析纯齐鲁石化公司研究院试剂厂稳定剂工业级荧光增白剂VBL工业级龙口2.1.3实验仪器实验仪器见表2.2表2.2实验仪器仪器名称生产厂家马头牌架盘药天平BP-11型上海市以用激光仪器厂FC-204电子天平湘仪天平仪器设备有限公司HH电热组恒温水浴锅北京市永光明医疗仪器厂LLY-06B型电子单纤维强力仪莱州市电子仪器有限公司LFY-42落锤式织物撕破强力机山东省纺织科学研究院SC-80C全自动色差仪SC-80C全自动色差仪2.2实验内容2.2.1煮练最佳工艺研究实验中为研究煮练的最佳工艺条件，以氢氧化钠，时间和温度为变量分别进行研究，以确青岛大学本科生毕业论文（设计）7定棉针织物煮练的最佳处理工艺。同时在2.2.1.1实验处方及工艺条件煮练时间分别为1.5h与2h的处方见表2.3（1），2.3（2）：表2.3（1）煮练1.5h的实验处方试验编号（1）（2）(3)NaoH（g/l）345助剂1g/l浴比1:30温度9095/近沸时间（h）1.5表2.3（2）煮练2h的实验处方试验编号（