轻化工程基础-01

轻化工程专业课程End授课教师：宋晓秋 胡静课时： 24学时1序 言纺织品染整学目的 ：使机织或针织坯布外观和使用性能改善，赋予纺织品特殊功能，提高纺织品附加价值。用于服装、装饰、工农业、国防等各种用途。纺织品染整前预处理纺织品染整学内容 ： 染色 /印花 后整理 一般整理、功能整理染整原理 化学或化学物理方法纺织品染整学要素 ： 染整工艺 操作步骤、参数，如：温度、 压力、试剂浓度、时间等染整设备 处理织物、实施工艺所用的机器装备末页2纺织品染整学主目录第一章 纺织工业常用纤维的结构和主要化学性能第二章 染整用水和表面活性剂第三章 纺织品的前处理第四章 纺织品的染色第五章 纺织品印花第六章 纺织品整理第七章 纺织品功能整理第八章 成衣染整End序言3第一章 纺织工业常用纤维的结构和主要化学性能 第一节 纤维素纤维的结构和主要化学性能 纤维素纤维形态结构 纤维素纤维超分子结构 纤维素纤维化学结构 第二节 蛋白质纤维的结构和主要化学性能 蛋白质 羊毛纤维 蚕丝 第三节 合成纤维的结构和主要化学性能 涤纶 锦纶 腈纶 氨纶End4第一章要点 纤维形态结构、超分子结构、分子结构层次 纤维结构与纤维化学性能之间关系 纤维结构与纤维物理性能关系5第一章 纺织工业常用纤维的结构和主要化学性能常用纤维纤维结构三层次 ：化学结构 分子结构，纤维最小结构元素（纳米、埃） 决定纤维物化性能超分子结构 分子聚集体结构（超微观） 影响纤维物化性能形态结构 分子聚集体的聚集结构（微观） 第一节 纤维素纤维 的结构和主要化学性能以 纤维素分子 为基本化学结构的纤维 。以 - D- 葡萄糖剩基为结构单元的高分子化合物 。 天然纤维：棉、麻、 丝、毛纤维素纤维 蛋白质纤维化学纤维：粘胶、 涤纶、锦纶、睛纶人造纤维 合成纤维 染整所用方法决定因素末页第一章6一、纤维素纤维的形态结构棉纤维的形态结构图麻纤维的形态结构 粘胶纤维的形态结构图end7棉纤维的形态结构叶和花 棉铃和吐絮8棉纤维的形态结构显微镜下观察到的棉纤维形态9棉纤维形态结构和性能单细胞： 纤维素 94% wt.,蜡状物 0.6%wt.,灰分 1.2%wt.,果胶物 0.9%,含氮物等。长度 ： 2345 mm； 细度： 0.150.2tex ； 扭曲数： 60120个 /cm. 结构与性质 ： *初生胞壁 -层厚 0.10.2 m， 决定棉纤维表面性质。拒水性，影响染整，前处理的去除对象。外层由果胶物质和蜡状物组成（角皮层），内二层是纤维素网状结构，横缠竖绕。*次生胞壁 -层厚约 4m ， 占 90%wt.， 共生杂质少，决定棉纤维性质。层中很多同心日轮，同心轮按走向 S、 Z、 S分三层，纤维走向与轴向夹角 2030度，走向变化，内层直。*胞腔 -中空，占横截面 1/10，含蛋白质和色素，决定棉纤维颜色。染料和化学处理剂通道。end10麻纤维形态结构和性能麻植物外观形态苎麻麻株苎麻：麻杆到生麻生 苎麻、脱胶苎麻、梳理苎麻11麻纤维形态结构和性能 特点：竖纹和横节。 端头多样：锤头、分支形（苎麻），细尖（亚麻）、钝角（大麻）。 苎麻、亚麻、大麻等韧皮纤维：厚壁、端闭、狭腔单细胞。长短、外形、成分各异。纤维素含量不高。 长径：苎麻 -127152mm(长 ),2075m(径 )；亚麻 -1138mm(长 ),1120(径 )；大麻、黄麻：长度很短。 组成 ：纤维素蜡状物 木 质 素 果胶物 半 纤维素其它苎 麻 61.02 1.02 2.00 15.81亚 麻 73 2.39 2.88 2.04 121512粘胶纤维形态结构和性能 特点： *人造纤维，形态与纺丝成形方法有关。*纤维较纯净，在丝生产中已除杂。*皮芯结构，皮层紧密取向，阻碍染料进入，芯层结构松，强度低。 附注：通过制浆、纺丝、拉伸方法改变，可得人造纤维素其他纤维：富强纤维、 Tencil纤维、 modal纤维，这些新型纤维目前正开发应用。13二、纤维素纤维的超分子结构超分子结构 ：在分子结构基础上、由许多个分子集聚时所形成的分子聚集态结构。其地位介于纤维形态结构和分子结构之间。描述纤维中长链分子（高分子）排列状态、排列方向、聚集松紧程度。无定形区 超分子结构 结晶度 -结晶区所占重量 %结晶区 取向度 -链或微晶向与纤维向夹角棉、麻、丝光棉、粘胶结晶度： 70、 90、 50 、 40 %图 缨状原纤图取向 度值： ： 1； ： 0； ：角度1：取向最高。14超分子结构与性能 超分子结构 ：对纤维的化学、物理或力学性能影响很大。 结晶度与物理性能：结晶度高，分子间紧密、作用力大，纤维强度大；纤维断裂在于超分子结构缺陷处。结晶度低，分子间松散，纤维强度也较低，断裂延伸度可能较大。 取向度与物理性能：取向度高（丝光棉），纤维强度高，断裂延伸度降低，因为分子链、微晶排列轴向平行，分子间作用力大，应力集中点（缺陷）少，分子链不易断裂和滑移。 超分子结构与化学性能：结晶度高，结构紧密，空隙小又少，化学物质不能进入结晶区，例如染料分子不易进入，只在无定形区，得色深不易（麻）。15三、纤维素纤维的化学结构*纤维素纤维 ：有不同形态结构和超分子结构，但其化学分子的单元结构和链接方式都一样 -由葡萄糖剩基单元通过苷键相连接。不同种纤维葡萄糖剩基单元数不同，即平均分子链长不同。*纤维素分子化学式： (C6H10O5)n式中 n： 聚合度； n： 1000015000(棉、麻 )； n： 250500（ 粘 胶）纤维素分子结构式结构特点 ：1. 环上三个 OH， 反应活性点2. 环间 O ， 酸分解之，碱稳3. 链端：有一隐 -CHO， M低还原性4. 链刚性， H-键多，强度高结构与性能见下节。16纤维素分子结构式结构特点 ：1) 环上三个 OH， 反应活性点2) 环间 O ， 酸分解之，碱稳3) 链端：有一隐 -CHO， M低还原性4) 链刚性， H-键多，强度高结构与性能见下节。17四、纤维素纤维的化学性质由 纤维素分子化学结构所决定，受超分子结构、形态结构影响 。1. 与碱作用 常温稀碱中稳定，浓碱溶胀，高温稀碱有氧气易氧化、断裂苷键，强力下降。浓碱溶胀：各向异性、不可逆。 径向溶胀大，纵向小1. 反应：酸性纤维素分子与碱拟醇钠反应C2H5OH + NaOH C2H5ONa + H2O 1. Cell-OH + NaOH Cell-ONa+ H2O ;or2. Cell-OH NaOH3. 反应可逆，水洗除碱，恢复纤维素分子，但纤维素纤维高层次结构被变化、不可逆 -是棉织物丝光、碱缩处理理论根据。182、与酸作用酸 促使 苷键 水解 :(反应式 )19酸使纤维素纤维织物初始手感变硬 ,然后强度严重下降。酸的种类、作用时间、温度、纤维结构影响水解反应速率。生产上应用 ： 含氯漂白剂漂白后，稀酸处理，起进一步漂白作用；中和过剩碱；烂花、蝉翼等新颖印花处理。用酸注意 ： 稀酸、低温、洗净，避免带酸干燥。酸作用203、与氧化剂作用纤维素氧化后分子断裂，基团氧化变化，织物强度损伤。纤维素分子对不同氧化剂作用有不同的敏感程度。强氧化剂完全分解纤维素。中、低强度氧化剂在一定条件下氧化分解纤维素能力弱，可用来漂白织物。注意：空气中 O2在强碱、高温条件易氧化、脆损纤维素织物，应避免。氧化反应：Cell-OH + O Cell-CHO, Cell-C=O, Cell-COOH还原型 - CHO， =C=O， 潜在损伤氧化纤维素： 酸型 - COOH注：纤维素分子对还原剂稳定。21五、天然纤维素共生物 是纤维生长保护物或代谢物。影响织物吸水、染色、白度。 果胶物质 果胶酸钙、镁、甲酯，多戊糖等。碱除。 含氮物质 含 N盐和蛋白质。碱除不尽、 NaClO氯胺盐化 蜡状物质 酯、酸、碳氢物。皂化、乳化除去。 灰分 无机物。酸溶 天然色素 结构复杂。漂白除。 棉籽壳 含木质素等。碱软化、磺化、氯化除。 半纤维素 多糖类。酸解、碱除。22第二节 蛋白质纤维的结构和主要性能 蛋白质分子为最小组成单元。 天然 羊毛、丝、蛋白质纤维： 人造 大豆、牛奶一、蛋白质知识 蛋白质分子：由 -氨基酸缩合反应而得的高分子。 组成元素： C、 H、 O、 N， 少量 S、 P、 I、 分子链： NH2CHC-NH-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-COOHR1 R2 Ra Rb-NH-CHR-CO-： 氨基酸剩基，构成多肽主链。-R： 20多种，即 20多种氨基酸。23 蛋白质分子副键：由分子主链、侧基的极性或非极性基团、离子基团相互作用而成。由于副键数量众多而能稳定蛋白质分子空间构象。副键种类如下图：sso H ocNHo c c ooCH2NH3疏水键 二硫键离子键氢键蛋白质副键图24蛋白质性质 蛋白质两性性质：H+3N-P-COOH H2N-P-COOH H2N-P-COO-H+3N-P-COO-等电点：蛋白质分子上正、负电荷数量相等时溶液的 pH值，不会向电极移动。羊毛的 : 4.2-4.8, 桑蚕丝的 ： 3.5-5.2。等电点时纤维溶胀、溶解度最低。低 pH值时： 高 pH值时： 酸碱 浓度高、 或盐多时，内外 pH一致。H+OH- OH-H+pH内 pH外pH内 1h （ 3） 永定（新形态固定住 ,不收缩 ）2、热 耐干热性差3、水 和蒸汽 吸湿，回潮率 14%。水中异向溶胀。沸水、蒸汽中长时间，分解（ -S-S-)、 失重。27羊毛反应4、与酸 耐酸， pH2-4沸染， H2SO4炭化除草。高浓酸，损伤羊毛：水解、氨离子化、离子键拆开。5、与碱 碱使羊毛严重损伤、变黄、溶解、含 S降低：主链水解、氨基酸水解、离子键拆开、二硫键断开重接。CO CO CO COCH-CH2-S-S-CH2-CH - CH-CH2-NH-(CH2)4-CHNH NH NH NH6、 与还原剂 羊毛二硫键、离子键被还原剂断开，羊毛损伤7、与氧化剂 强氧化剂分解羊毛，中强氧化剂对羊