（纺织化学与染整工程专业论文）新型精练剂在黄麻前处理上的应用.pdf

删 学位论文的主要创新点 一 将三种新型精练剂用于黄麻纤维的前处理 对比精练剂的效果选 择较好的精练剂t d f l 0 2 研究了黄麻纤维退煮一浴法和退煮漂一浴 法中经n a o h h 2 0 2 处理后纤维的化学成分变化 并利用x r d 分析了 黄麻的结晶度变化 利用i r 分析了黄麻的结构基团的变化 t g d t g 分析了黄麻纤维经不同处理后的热历史 二 将新型精练剂用于黄麻 棉混纺织物的前处理 得到了在退煮一 浴法中主试剂用量 精练剂用量 时间等的最佳值 在退煮漂一浴法 中 摒弃了传统的以n a 0 h 和h 2 0 2 为主练剂的做法 仅以h 2 0 2 为主 练剂 进行退煮漂一浴法的研究 得到了主试剂用量 精练剂用量 时间等的最佳值 摘要 随着科技的不断进步和人类环保意识的增强 传统的染整生产技术己不能适 应时代的发展 当前 全球倡导应用的 三e 系统 即e f f i c i e n t 效能 e c o n o m y 经济和e c o l o g y 生态 则是世界染整工业的发展趋势 日新月异的染整新技术对 精练剂也提出来越来越高的要求 精练剂的复配和新型精练剂的开发及应用成为 当下研究的热门 本课题以天津达一琦精细化工公司生产的新型精练剂为研究对象 结合当下 热门的黄麻纤维 黄麻 棉混纺织物 研究了精练剂在黄麻纤维退煮一浴法处理 和退煮漂一浴法处理过程中的表现性能 选择了精练效果较好的精练剂t d f l 0 2 作为助练剂 分析了n a o h 和h 2 0 2 用量以及煮练时间等对黄麻各化学成分的变 化影响 经过n a o h 和h 2 0 2 的处理后 其组成成分中的果胶质 半纤维素 木 质素等成分随着试剂用量的增加而逐渐减少 在试剂用量相同的情况下 这些物 质随着处理时间的延长而逐渐的减少 并利用i r x r d t g d t g 等对经不同 处理后的黄麻纤维进行了表征分析 结果表明 经过n a o h 及h 2 0 2 处理后的黄 麻纤维 其纤维素类型没有发生改变 仍然为纤维素i 型 经过处理后的黄麻纤 维的结晶度较未处理的纤维样品有所增加 黄麻纤维的红外谱图表明 黄麻纤维 无论是否经过处理 作为天然纤维素纤维 它们都具有相似特征的红外吸收光谱 其主要成分的化学结构相同 本课题还研究了这三种新型精练剂在黄麻 棉混纺织物退煮一浴法和退煮漂 一浴法中的应用工艺 利用单因素实验得到了主试剂用量 时间 精练剂用量的 最佳值 选择精练效果较好的精练剂t d f l 0 2 通过正交试验和数理统计的方法 对各影响因素进行了分析 优化出最佳的前处理工艺 正交试验结果表明 退煮 一浴法中 最佳工艺为 n a o h 浓度 1 5 9 l 精练剂t d f l 0 2 浓度 2 0 9 l 时 间 7 5 m i n 退煮漂一浴法中 h 2 0 2 浓度对织物的白度影响最大 其次是时间 最优方案为 h 2 0 2 浓度 3 9 0 9 l 精练剂t d f l 0 2 浓度 1 5 9 l 时间 9 0 m i n 关键词 精练剂 黄麻 前处理 化学成分 退煮一浴法 退煮漂一浴法 a b s t r a c t w i t ht h ei m p r o v e m e n to ft h et e c h n o l o g ya n dt h eh u m a n se n v i r o n m e n t a l a w a r e n e s s t h et r a d i t i o n a id y e i n ga n df i n i s h i n gt e c h n o l o g yh a sb e e nu n a b l et om e e t t h et i m e s c u r r e n t l y i nd y e i n ga n df i n i s h i n gi n d u s t r y t h et r e n do fd e v e l o p m e n ti st h e t h r e ees y s t e m e f f i c i e n t e c o n o m ya n de c o l o g y w h i c ha r ep r o p o s e da l lo v e rt h e w o r l d t h ed e m a n d so fs c o u r i n ga g e n t sa r eg e t t i n gs t r i c t e rw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n t o ft h en e wt e c h n o l o g i e si nd y e i n ga n df i n i s h i n g t h ec o m p l e xf o r m u l a t i o no fs c o u r i n g a g e n t sa n dt h ed e v e l o p m e n to fn e wk i n d so fs c o u t i n ga g e n tb e c o m em o r ea n dm o r e p o p u l a r t h i ss t u d yc o m b i n et h ec u r r e n t l yh o tt o p i ct h r e ek i n d so fn e ws c o u r i n ga g e n t w h i c hw e r ep r o d u c e db yt i a n j i nd a i i c h ic h e m i c a lc o m p a n ya n dj u t ef i b e r j u t e c o t t o n b l e n d e df a b r i c t h ep e r f o r m a n c ec a p a b i l i t i e so f t h e s et h r e ek i n d so fs c o u r i n ga g e n tt h a t u s e di nj u t ef i b e rt r e a t e di no n e s t e pp r o c e s so fd e s i z i n ga n ds c o u r i n ga n di no n e s t e p p r o c e s so fd e s i z i n g s c o u r i n ga n db l e a c h i n g t h ea u t h o rc h o s eo n es c o u r i n ga g e n t t d f 10 2w h i c hs h o w e dab e t t e rs c o u r i n ge f f e c t t h ec h e m i c a lc o m p o s i t i o no fj u t e w h i c ht r e a t e da td i f f e r e n td o s a g e so fn a o ha n dh 2 0 2a n da td i f f e r e n tb o i l i n gt i m e w e r ea n a l y z e d a f t e rt r e a t m e n to fn a o ha n dh 2 0 2 t h ec o m p o s i t i o no ft h ep e c t i n h e m i c e l l u l o s e l i g n i nw e r eg r a d u a l l yr e d u c e dw i t ht h ei n c r e a s i n ga m o u n to ft h e r e g e n t t h ec h a n g eo ft h ec h e m i c a lc o m p o s i t i o nt h a tc a u s e db yt h ed o s a g eo f n a o h a n dh 2 0 2a n db o i l i n gt i m ew e r ea n a l y z e d i nt h ec a s eo ft h es a m er e a g e n t t h e s e s u b s t a n c e sg r a d u a l l yr e d u c e dw i t ht h er i s i n gp r o c e s st i m e t h ej u t ef i b e r st h a tt r e a t e d a td i f f e r e n tc a s ew e r ec h a r a c t e r i z e du s i n gi rx r d t g d t gt h er e s u l t ss h o w e d t h a t a f t e rt r e a t e di nn a o ha n dh 2 0 2 t h ej u t ef i b e r s t y p e sh a v en o tc h a n g e d t h e y w e r es t i l lc e l l u l o s eit y p e a f t e rt r e a t m e n t t h ed e g r e eo fc r y s t a l l i n i t yo f j u t ef i b e rt h a t t r e a t e db yn a o ha n dh 2 0 2i n c r e a s e dt h a nt h eu n t r e a t e ds a m p l e i rs p e c t r ao fj u t e f i b e rs h o w e dt h a t t h ej u t ef i b e r w h e t h e rt r e a t e do rn o t a sn a t u r a lc e l l u l o s ef i b e r s t h e ya l lh a ds i m i l a rc h a r a c t e r i s t i c s o fi n f r a r e da b s o r p t i o ns p c c t r u m t h em a i n c o m p o n e n to f t h ec h e m i c a ls t r u c t u r ew e r et h es a m e t h ep r o j e c th a ss t u d i e dt h ep r o c e s so f j u t elc o t t o nb l e n d e df a b r i ct h a tt r e a t e di n o n e s t e pp r o c e s s o f d e s i z i n g a n ds c o u r i n ga n di no n e s t e pp r o c e s so f d e s i z i n g s c o u r i n ga n db l e a c h i n g t h eb e s tc h o i c eo ft h er e g e n td o s a g e t i m ea n d d o s a g eo ft h eb e s ta m o u n to fs c o u r i n gr e g e n tw e r ed e f m i t eu s i n gs i n g l ef a c t o r e x p e r i m e n t s t h ea u t h o rc h o s eo n es c o u r i n ga g e n tt d f 10 2w h i c hs h o w e dab e t t e r s c o u r i n ge f f e c t t h ei n f l u e n c i n g f a c t o r sw e r ea n a l y z e db yo r t h o g o n a lt e s ta n d s t a t i s t i c a lm e t h o d st oo p t i m i z et h eb e s tp r e t r e a t m e n tp r o c e s s o r t h o g o n a lt e s ts h o w e d t h a t i no n e s t e pp r o c e s so fd e s i z i n ga n ds c o u r i n g t h eo p t i m u mt e c h n o l o g yw a s n a o h 1 5 9 l t d f1 0 2 2 0 9 l t i m e 7 5 m i n i no n e s t e pp r o c e s so fd e s i z i n g s c o u r i n g a n db l e a c h i n g t h ed o s a g eo fi 1 2 0 2a n dt h et i m ei ss i g n i f i c a n to nw h i t e n e s s t h e o p t i m u mt e c h n o l o g yw a s h 2 0 2 3 9 0 9 l t d f l0 2 1 5 9 l t i m e 9 0 m i n k e yw o r d s s c o u r i n ga g e n t j u t e p r e t r e a t m e n t c h e m i c a lc o m p o s i t i o n o n e s t e p p r o c e s so fd e s i z i n ga n ds c o u r i n g o l l e s t e pp r o c e s so fd e s i z i n g s c o u r i n ga n db l e a c h i n g 目录 第一章绪论 l 1 1 精练剂简介 l 1 1 1 表面活性剂的分类 1 1 1 2 精练剂的发展及现状 2 1 1 3 精练剂的研发前景分析 3 1 1 4 新型精练剂的优点 4 1 2 黄麻简介 4 1 2 1 黄麻纤维成分 5 1 2 2 黄麻纤维的特性 8 1 2 3 黄麻应用的现状及发展趋势 9 1 3 本课题的研究内容 l o 1 4 本课题的研究特色及意义 l o 第二章理论部分 1 3 2 1 精练剂的作用机理 1 3 2 1 1 前处理过程和精练剂 1 3 2 1 2 精练剂的润湿渗透性原理 1 3 2 2n a o h 与木质素的反应 1 4 2 3 双氧水与木质素的反应 1 5 2 3 1 木质素结构苯环的反应 1 5 2 3 2 木质素结构单元侧链的反应 1 5 2 3 3 木素结构单元苯环和侧链同时碎解的反应 1 5 2 4 碱对半纤维素的作用 1 6 2 5 双氧水对半纤维素的作用 1 7 第三章新型精练剂的基本性能测试 1 9 3 1 实验药品 1 9 3 2 实验仪器 1 9 3 3 实验方法 1 9 3 3 1p h 值的测定 1 9 3 3 2 耐碱性能测试 1 9 3 3 3 表面张力的测试 2 0 3 3 4 渗透性能的测试 2 0 3 3 5 起泡性能测试 2 0 3 3 6 乳化性能测试 2 0 3 3 7c o d 值和b o d 值的测定 2 0 3 4 实验结果与讨论 2 l 3 4 1 精练剂水溶液的p h 值 2 1 3 4 2 耐碱性能 2 l 3 4 3 表面张力 2 1 3 4 4 渗透性能 2 2 3 4 5 起泡性能 2 2 3 4 6 乳化性能 2 3 3 4 7c o d 值和b o d 值 2 3 第四章前处理对黄麻纤维成分的影响 2 5 4 1 实验材料 2 5 4 2 主要仪器与设备 2 6 4 3 试验方法 2 6 4 3 1 黄麻精干麻纤维准备 2 6 4 3 2 新型精练剂的选择 2 7 4 3 3 黄麻纤维退煮一浴法工艺处理 2 7 4 3 4 黄麻纤维退煮漂一浴法工艺处理 2 7 4 3 5 黄麻纤维的成分分析 2 8 4 3 6 黄麻纤维的红外分析 3 0 4 3 7 黄麻纤维的x r d 分析 3 0 4 3 8 黄麻纤维的啪t g 分析 3 0 4 4 结果分析与讨论 3 0 4 4 1 退煮一浴法工艺处理中精练剂的选择 3 0 4 4 2 退煮一浴法工艺处理中碱浓度对黄麻纤维成分的影响 3 l 4 4 3 退煮一浴法工艺处理中碱煮时间对黄麻纤维成分的影响 3 3 4 4 4 退煮漂一浴法工艺处理中精练剂的选择 3 4 4 4 5 退煮漂一浴法工艺处理中h 2 0 2 浓度对黄麻纤维成分的影响3 5 4 4 6 退煮漂一浴法工艺处理中漂白时间对黄麻纤维成分的影响 3 6 4 4 7 黄麻纤维的红外谱图分析 3 7 4 4 8 黄麻纤维的x r d 分析 3 9 4 4 9 黄麻纤维的t g d t g 分析 4 2 第五章新型精练剂在黄麻 棉织物退煮一浴法中的应用研究 4 5 5 1 实验材料 4 5 5 2 主要仪器与设备 4 5 5 3 实验方法 4 6 5 3 1n a o h 浓度的确定 4 6 5 3 2 精练剂用量的确定 4 6 5 3 3 煮练时间的确定 4 6 5 4 正交试验确定t d f l 0 2 用于退煮一浴法的最佳工艺 4 6 5 5 测试指标及方法 o 4 7 5 5 1 织物的毛细效应 4 7 5 5 2 织物的机械性能的变化 4 7 5 6 结果与讨论 4 8 5 6 1 黄麻 棉混纺织物退煮一浴法最佳工艺的确定 4 8 5 6 2t d f l 0 2 用于退煮一浴法中正交实验结果分析 5 3 第六章新型精练剂在黄麻 棉混纺织物退煮漂一浴法中的应用研究 5 7 6 1 实验材料 5 7 6 2 主要仪器与设备 5 7 6 3 实验方法 5 8 6 3 1h 2 0 2 浓度的确定 5 8 6 3 2 精练剂用量的确定 j 5 8 6 3 3 煮练时间的确定 5 8 6 4 正交试验确定t d f l 0 2 用于退煮漂一浴法的最佳工艺 5 8 6 5 测试指标及方法 5 9 6 5 1 织物的毛细效应 5 9 6 5 2 织物白度的测定 5 9 6 5 3 织物的机械性能的变化 5 9 6 6 实验结果与讨论 5 9 6 6 1 黄麻 棉混纺织物退煮漂一浴法最佳工艺的确定 5 9 6 6 2t d f l 0 2 用于退煮漂一浴法中正交实验结果分析 6 8 第七章结论 7 3 参考文献 7 5 发表论文与科研情况 7 9 致谢 8l n l 第一章绪论 1 1 精练剂简介 第一章绪论 精练是指用化学和物理方法去除棉 毛 麻 蚕丝以及合成纤维等各类纺织 品上天然杂质 沾污物以及织造浆料的工艺过程 因而 广义上说 在精练过程 中添加的酸 碱 氧化剂 还原剂和各类表面活性剂等化学物品都可以叫做精练 剂 但是在纺织行业中 一般说到精练剂 大多是狭义的概念 主要是指各类阴 离子 非离子表面活性剂以及适当的添加剂 经过一定的配比的方法得到的一种 以洗涤作用为主的 兼有渗透 乳化 分散 络合等协同作用的物质l l j 而所谓 的表面活性剂 是指一类在很低浓度时就能显著降低水的表面张力的化合物 它 达到一定浓度后可缔合形成胶团 从而具有润湿或抗粘 乳化或破乳 起泡或消 泡以及增溶 分散 洗涤 防腐 抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应 用 成为一类灵活多样 用途广泛的精细化工产品 其用量虽小 但收效甚大 2 j 1 1 1 表面活性剂的分类 表面活性剂的分类方法有多种 可按其溶解性 分子量 功能用途 分子结 构进行分类 3 按溶解性分类 按在水和油中的溶解性的不同表面活性剂可分为水溶性表面活性剂和油溶 性表面活性剂两类 前者占大多数 油溶性表面活性剂虽然种类不多 但是其作 用日显重要 按分子量分类 相对分子量大于1 0 0 0 0 的为高分子表面活性剂 相对分子量在1 0 0 0 1 0 0 0 0 的为中分子表面活性剂 分子量小于1 0 0 0 的为低分子表面活性剂 按用途分类 表面活性剂根据用途可分为乳化剂 渗透剂 增溶剂 表面张力降低剂 柔 软剂 防水剂 絮凝剂 织物整理剂 匀染剂 发泡剂 消泡剂 润湿剂 分散 剂 缓蚀剂 杀菌剂 抗静电剂等 按结构分类 在水溶性体系中 表面活性剂最有用的化学分类是建立在亲水基性质基础上 的 疏水基团一般含有长链烃基 按离解或不离解分为离子型表面活性剂和非离 天津工业大学硕士学位论文 子型表面活性剂 离子型表面活性剂又可按产生电荷的性质分为阴离子型 阳离 子型和两性型表面活性剂 其结构分类图如图1 1 所示 表薅活性期 fr c o o 羧酸盐犁 阴离子 j r s o m 磺酸盐锻 袭确活性翔ir o s o m 硫馥醣盐缓 lr o p o w 9 0 0 不润 湿 0 9 0 0 可润湿 由公式 2 1 可知 0 越小 即液体表面张力或液体与固体的界面 张力越小 润湿性能越好 合成纤维属疏水性高分子 具有高能表面或低的表面张 力 不易被水润湿 尽管黄麻纤维为亲水性 但黄麻织物在精练前被一层疏水性 浆料所包裹 也不易被碱液润湿和渗透 在精练液中加入表面活性剂 使精练液 的表面张力极大降低 也由于表面活性剂在界面的吸附作用 大大降低了液体和 纤维之间的界面张力 使得润湿较容易进行 黄麻纤维及织物的前处理中 在煮 练工作液中添加精练剂 可显著增强工作液的渗透速度 降低工作液与黄麻纤维 的界面张力 使果胶 半纤维素和木质素等非纤维素物质迅速地被渗透湿润 膨 胀 非纤维素物质间 非纤维素物质与纤维间的引力松开 达到加速离子对非纤 维素物质的裂构作用 与此同时 由于精练剂具有扩散性 使半纤维素 果胶等 物质被碱分解而产生的低聚糖类分散成微小的溶胶粒子而悬浮于碱液中 从而防 止了它们重复吸附在纤维上 2 2n a 0 h 与木质素的反应 木质素能和一些亲核试剂发生反应 亲核性随亲核试剂的不同而不同 亲 核性是指试剂给予电子的能力或试剂对原子核的亲合力 主要的亲核试剂有氢氧 根离子o h 亚硫酸氢根离子h s 0 3 等 木质素的结构非常复杂 沸腾的强碱溶 液 浓度从0 1 2 大约可以溶解木质素的2 0 在高温下黄麻中的木质素与 n a o h 水溶液反应 木素中的多种醚键 a 芳基醚 仅 烷基醚 p 芳基醚 甲基芳 基醚 受亲核试剂o h 离子的作用而断开 并使木质素大分子降解 主要反应有3 种 1 a 芳基醚和洳烷基醚结构基团的反应 2 d 芳基醚结构基团的反应 3 甲基芳基醚结构的反应 2 9 在碱煮过程中 木质素与氢氧化钠的反应包括 1 木质素大分子中酚型结 构基团的a 一芳基醚键 a 一烷基醚键发生断裂 形成亚甲基醌中间物 而非酚型 结构如在旷碳原子上连有一o h 的d 一芳基醚键也会断裂 形成环氧化合物的中间 物以及苯环上芳基甲基醚键断裂 这4 种醚键的断裂 都会导出新酚羟基 酚羟 基的弱酸性使其对氢氧化钠具有亲合力 所以实际上是增加了木质素的亲液基 团 并能使反应继续下去 2 在以上所说的4 种醚键断裂过程中 伴随着脱芳 基 脱烷基 脱甲醛等反应 使得木质素分子逐步降解溶出 这其中又以非酚型 结构的d 一芳基醚键断裂的脱芳基反应为引起木质素降解的主反应 但此反应只 第二章理论部分 是在旷位置有醇羟基的情况下才出现 所以 n a o h 对木质素的作用并不是非 常强烈非常彻底 只能和部分的木质素起反应 2 3 双氧水与木质素的反应 过氧化氢漂白作用是利用h 2 0 2 离解产生的过氧化氢离子 h o o 使纤维中的 发色基团脱色 由于氧化作用使木质素结构单元苯环和侧链碎解使其溶出 从而 提高白度p 0 1 2 3 1 木质素结构苯环的反应 木质素结构单元苯环是无色的 但在煮的过程中形成各种醌式结构后就变成 了有色体 过氧化氢在漂白过程中破坏了醌式结构 使有色结构变为无色的其它 结构 甚至碎解为低分子的脂肪族化合物 2 3 2 木质素结构单元侧链的反应 当共轭双键存在在木质素结构单元的侧链上时 其侧链本身是一个有色体 h 2 0 2 漂白时 这些侧链被破坏 侧链上有色的共轭双键结构发生改变 甚至侧 链被碎解 使有色变为无色基团 非共轭双键侧链在碱性h 2 0 1 2 氧化时也能断裂 这都使得木素进一步溶出 2 3 3 木素结构单元苯环和侧链同时碎解的反应 在反应式2 1 中 反应 a 产物为甲氧基对苯二酚0 i i 接着继续氧化成甲氧 基对苯醌 反应 b 为一部分舡甲基香草醇受氧化后脱去乙醛直接生成甲氢基 对苯二酚结构 反应 c 为苯环经氧化后h 甲氧基的甲基以甲醇脱出 形成邻苯 醌 反应 d 为生成的邻苯醌和对苯醌的环经进一步氧化裂开 生成丙二酸 h o o c c h 2 c o o h 顺丁烯二酸 h o o c c h c h c o o h 草醋酸 丁酮二酸 h o o c c h 2 c o c o o h 甲氧基琥珀酸 h o o c c h o c h 3 c h 2 c o o h 草酸 h o o c c o o h 等二元羧酸 天津工业大学硕士学位论文 厂 一 长一蕊h q lq h hc o h c oo h q 咖 钆h 一轨阴 i m i 竺竺竺f 0 聊 h o o c c h c 0 0 h hh if h o o c c c c o o h 曰 h o o c c h c c 0 0 h 0 c h l h o o c e h c h c 0 0 h h o o c c 0 0 h 反应式2 1 木质素模型化合物和碱性h 2 0 2 的反应 由以上可知在木质素和h 2 0 2 的反应中 h 2 0 2 主要消耗在醌型结构的氧化 木素酚型结构的苯环以及含有羰基和具有n d 烯醛结构的侧链的氧化上 反应 的结果是使侧链断开 导致芳香环氧化破裂 最后形成一系列的二元羧酸和芳香 酸 从而使木质素从纤维素中溶出 同时 苯核上还发生脱甲基反应 在反应过 程中 木质素中 些带色的基团如对醌 邻醌侧链的共轭双键等被氧化裂开而成 为无色基团 漂白的道理就在于此 2 4 碱对半纤维素的作用 半纤维素在碱性条件下可以降解 碱性降解包括碱性水解与剥皮反应 在较 强烈的条件下 如在5 n a o h 溶液 17 0 条件下 半纤维素苷键可被水解裂开 此即发生碱性水解 在较温的碱性条件下 则发生剥皮反应 即从半纤维素分子 的末端基开始 逐个脱去末端基 一步一步地向前进行 此外 在碱性条件下 半纤维素分子上的乙酰基易于脱落 半纤维素的剥皮反应从聚糖的还原性末端基 开始 逐个 逐个糖基进行 但是由于半纤维素是由多种糖基构成的不均聚糖 所以半纤维素的还原性末端基有各种糖基 而且还有枝链 故其剥皮反应更复杂 本节以聚木糖为例说明半纤维素的剥皮反应 第二章理论部分 h o箭h o h早h z o h甲h o h ll iil h p hf o h甲印靠oii i 肿1 h 爿哟 h h 叮h一 1 h 彳一o kh 彳呻x h o i h 饥 c h 2 0 hc h 2 0 hc h r o hc h 0 h 上 c o o h c h o hc h l o h c h 2 0 h iiil h o c c h o hc o c oc o l h 0 0 0 h 拦业6 卸卜h 碳 甲h 2甲h 2甲h th 彳 c h 2 0 h c h o h c h z o h c h o h c 异变糖般 x o 乌x o h 叫继续剥皮反应 反应式2 21 4 联接的聚木糖的剥皮反应 与纤维素一样 半纤维素的碱性剥皮反应进行到一定程度也会终止 还原性 末端基转化成偏变糖酸基 由于末端基上不存在醛基 不能再发生剥皮反应 降 解因此终止 2 5 双氧水对半纤维素的作用 半纤维素是一种无定形物质 是填充在纤维之间和微细纤维之间的 粘合剂 和 填充剂 其聚合度较低 小于2 0 0 多数为8 0 1 2 0 分子量比纤维素低得 多 由于其分子量较低 化学性质很不稳定 易被无机酸所水解 也能在低浓度 的稀热碱液中溶解 尤其易被氧化剂所氧化 在h 2 0 2 漂白时 h 2 0 2 对半纤维素 还有一定的增溶作用 天津工业大学硕士学位论文 1 8 第三章新型精练剂的基本性能测试 3 1 实验药品 第三章新型精练剂的基本性能测试 精练剂s s 40 天津市达一琦精细化工有限公司 t d f l 0 2 4 0 天津市达一琦精细化工有限公司 t d f 2 0 2 4 0 天津市达一琦精细化工有限公司 苯化学纯 天津市北方天医化学试剂厂 精密p h m v d r p 温度计l i d a 9 2 2 上海理达仪器厂 3 2 实验仪器 表3 2 主要仪器与设备 i l i l i i i i i 设备名称 型号 生产厂家 全自动表面张力仪 q b z y 上海方瑞仪器有限公司 接触角测定仪 1 y 8 2 承德试验机有限责任公司 c o d 快速测定仪 s l t c o d 1 2北京中西远大科技有限公司 b o d 测试仪 e t 9 9 7 2 4 a德国罗维朋 罗氏泡沫仪 自制 3 3 实验方法 3 3 1p h 值的测定 p h 值 配制各精练剂质量分数为l 的待测液体 利用精密p h m v d r p 温度计进行测试 3 3 2 耐碱性能测试 表面活性剂的耐碱性能测试有多种方法p 2 本课题参照g b t5 5 5 6 2 0 0 3 中 1 9 天津工业大学硕士学位论文 的测试方法测定这三种新型精练剂的耐碱值 3 3 3 表面张力的测试 参照g b t2 2 2 3 7 2 0 0 8 进行表面活性剂表面张力的测定 取质量分数为l 的待测液体2 0 m l 左右 置于样品皿中 在q b z y 型全自动表面张力仪上 使用 白金板法测定溶液的表面张力 3 3 4 渗透性能的测试 润湿是液固两相间的界面现象 当一滴水落在布上 有时成为一颗水珠 如 果一滴表面活性剂溶液落在布上 就容易渗透到布内 表面活性剂具有这种润湿 织物的能力 称为润湿力 测定表面活性剂润湿力的方法 通常用的有帆布沉降 法 纱带沉降法 纱线沉降法 参见a a t c c l 7 1 9 8 0 和接触角法等 3 孓3 4 1 沉降 法设备简单 可以得到一定准确度的相对数据 接触角法则需要比较复杂的仪器 本实验测量的是精练剂水溶液与涂蜡载玻片之间的接触角 测量溶液对载玻 片的接触角 首先要把载玻片截成一个规整的长方体 长度适中 而且该载玻片 表面要处理得光滑 干净 否则会影响表面张力及接触角的测量结果 3 3 5 起泡性能测试 泡沫测定按g b t1 3 1 7 3 9 1 标准的罗氏泡沫仪法测定 读出生成泡沫的高度 m m 作为发泡能力的量度 3 3 6 乳化性能测试 乳化性能的测试参照g b t1 1 5 4 3 2 0 0 8 取l g l 精练剂溶液6 0 m l 于具塞量 筒中 加人4 0 m l 苯 振摇5 m i n 静置l h 观察并记录乳化层的高度 c m 越 高乳化力越好 3 3 7c 0 1 值和b o d 值的测定 这三种精练剂的c o d 值测定参照g b l1 9 1 4 8 9 取质量分数为l 的各精练 剂水溶液 利用c o d 测试仪器进行测试 b o d 值参照g b t7 4 8 8 1 9 8 7 用b o d 测试仪进行测试 第三章新型精练剂的基本性能测试 3 4 实验结果与讨论 3 4 1 精练剂水溶液的p h 值 一 表3 3 质量分数为1 的精练剂水溶液的p h 值 从表3 3 中可以看出 精练剂s s 精练剂t d f l 0 2 和t d f 2 0 2 水溶液呈弱碱 性 而传统精练剂j f c 的水溶液为中性 由于在印染的前处理加工条件基本都是 在碱性条件下进行的 故这三种精练剂适用于前处理 3 4 2 耐碱性能 表3 4 质量分数为1 的精练剂耐碱性能 精练剂的耐碱性包含两个方面 一方面是化学结构的稳定性 主要表现为强 碱对亲水基团的破坏 另一方面是在水溶液中的聚集态稳定性 主要表现为盐效 应破坏表面活性剂的溶剂化作用 使表面活性剂漂浮或下沉而与水分离 这几种 精练剂成分中都含聚氧乙烯链段的非离子表面活性剂 氧乙烯链段与水形成氢键 而溶于水 在浓碱液中溶解度下降很大 t d f l 0 2 t d f 2 0 2 含有阴离子表面活性 剂 而阴离子表面活性剂主要靠极性基团的阴离子化而溶于水 碱性条件有利于 其水溶性 因此耐碱性较好 由于各成分的共同作用 从表3 4 中可以看出 精 练剂t d f l 0 2 耐碱度一般 精练剂t d f 2 0 2 和精练剂s s 耐碱性能较好 传统精 练剂j f c 的耐碱性适中 由于在通常印染前处理阶段 丝光除外 碱的浓度一般 不大于4 0 9 l 故这三种新型精练剂可以在黄麻 棉混纺织物前处理中使用及在黄 麻纤维脱胶过程中使用 3 4 3 表面张力 表3 5 质量分数为1 的精练剂表面张力 天津工业大学硕士学位论文 精练剂具有亲油和亲水基团 溶于水后 亲水基团受到水分子吸引 甚至足 以把一短截非极性烃链一并拉入水中 而亲油基团受到水分子的排斥 为了克服 这种不稳定状态 就只有占据溶液的表面 将亲油基团伸向气相 亲水基团伸向 水相 形成定向单分子吸附 使气 水和油 水界面的张力下降 精练剂s s 为壬 基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚复配而成 t d f l 0 2 为两种以上异构型脂骱 肪醇聚氧乙烯醚和阴离子磺酸盐表面活性剂复配而成 t d f 2 0 2 为两种以上异构 型脂肪醇聚氧乙烯醚和特殊非离子表面活性剂及少量阴离子表面复配而成 而传 统精练剂j f c 为脂肪醇聚氧乙烯醚 由于这几种精练剂的成分存在一定差异 故 相同浓度的精练剂其表面张力也不完全相同 t d f l 0 2 和t d f 2 0 2 的表面张力较 精练剂s s 的表面张力小 j f c 的表面张力居中 这就反映了精练剂t d f l 0 2 t d f 2 0 2 的渗透性要优于精练剂s s 3 4 4 渗透性能 表3 6 三种精练剂对涂蜡载玻片的接触角 表面活性剂的亲分子吸附于固体表面 形成定向排列的吸附层 降低界面自 由能 从而有效地润湿固体表面 通常 亲水性较强的表面活性剂具有较好的润 湿作用 由于亲水基是由羟基和醚键构成的 含的醚键越多 润湿性越好 因为这几种精练剂的组成成分存在一定差异 润湿性也不完全相同 由表 3 6 可知 j f c 与t d f l 0 2 的润湿性能最好 其次是t d f 2 0 2 而精练剂s s 最差 3 4 5 起泡性能 表3 7 质量分数为l 的精练剂起泡性能 精练剂起泡性能会影响产品质量或降低设备利用率 从表3 7 中可以看出 精练剂t d f l 0 2 起泡能力大于精练剂s s 的起泡能力 t d f 2 0 2 的起泡性能最差 属于低起泡性精练剂 具有良好的低泡性 从分子结构分析 这可能是因为这几 第三章新型精练剂的基本性能测试 种新型精练剂分子结构中同时具备两种或两种以上的亲水基因 由此导致液膜分 子间排列的差异 引起泡沫表层表面性质的变化 而j f c 的起泡高度最高 表现 不佳 3 4 6 乳化性能 表3 8l g l 的精练剂乳化性能 t d f l 0 2 t d f 2 0 2 复配型精练剂不但有良好的乳化性能 而且其乳液稳定性 也较好 这是由于阴离子表面活性剂的增溶作用和非离子表面活性剂吸附作用共 同影响的结果 使形成的乳液稳定 这三种新型精练剂及j f c 都含有聚氧乙烯醚 结构 对具有聚氧乙烯链的表面活性剂而言 与亲油基相适应的e o 链长是影响 其乳化能力的重要因素 活性剂亲油基长度的增加 可以增加界面上活性剂分子 间的侧向作用力 有利于乳化能力的提高 从表3 8 中可以看出 精练剂t d f l 0 2 乳化能力较高 t d f 2 0 2 乳化能力与精练剂s s 的乳化性能接近 精练剂t d f l 0 2 f 2 0 2 的乳化性能优于j f c 3 4 7c o d 值和b o d 值 表3 9 质量分数为1 的精练剂c o d 值和b o d 值 c o d c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d 是在一定的条件下 采用一定的强氧化剂处 理水样时 所消耗的氧化剂量 它是表示水中还原性物质多少的一个指标 水中 的还原性物质主要的是有机物 因此 化学需氧量 c o d 又往往作为衡量水中有 机物质含量多少的指标 化学需氧量越大 说明水体受有机物的污染越严重 c o d 值是用来表示水中需氧污染物质含量的重要综合指标 b o d 值即生化需氧 量 即是一种用微生物代谢作用所消耗的溶解氧量来间接表示水体被有机物污染 程度的一个重要指标 这三种新型精练剂均为表面活性剂的复配产品 t d f l 0 2 和t d f 2 0 2 采用了生物降解性能较好的碳脂肪醇聚氧乙烯醚和阴离子表面活性 剂进行复配 精练剂s s 为两种非离子表面活性剂进行复配 由表3 9 可以看出 天津工业大学硕士学位论文 这三种新型精练剂的c o d 值和b o d 值要比最常见的织物前处理中使用的助剂 j f c 要小许多 这就表明了这三种精练剂的环保性能要优于j f c 具有良好的应 用前景 这三种精练剂中 t d f 2 0 2 优于t d f l 0 2 精练剂s s 的c o d 值最大 故t d f 2 0 2 的环保性能最佳 t d f l 0 2 环保性居中 第四章前处理对黄麻纤维成分的影响 4 1 实验材料 第四章前处理对黄麻纤维成分的影响 表4 1 实验主要原料 天津工业大学硕士学位论文 4 2 主要仪器与设备 表4 2 主要仪器设备 4 3 试验方法 4 3 1 黄麻精干麻纤维准备 原麻脱胶工艺 l 预浸酸 h 2 s 0 4 l m l l 5 5 1 2 0 6 0 m i n 后水洗至中性 2 二次碱煮 n a o h 1 6 9 l n a 2 s i 0 3 3 9 l n a 2 s 0 3 4 9 l 精练剂 2 9 l 9 5 1 2 0 m i n l 2 0 按照上述条件重复碱煮一次 得到的为一次脱胶后的纤维 即实验所需纤维 第四章前处理对黄麻纤维成分的影响 其他条件 退煮一浴法处理条件 n a o h1 5 9 l 时间 6 0 m i n 浴比 1 2 0 温度 9 5 c 退煮漂一浴法处理条件 h 2 0 2 浓度 4 9 l 浴比 1 2 0 温度 9 5 c 4 3 3 黄麻纤维退煮一浴法工艺处理 4 3 3 1 碱浓度对黄麻纤维成分的影响 其他条件 t d f l 0 2 2 9 l 时间 6 0 m i n 浴比 1 2 0 温度 9 5 c 4 3 3 2 碱煮时间对黄麻纤维成分的影响 其他条件 t d f l 0 2 2 9 l n a o h 浓度 1 5 9 l 浴l g 1 2 0 温度 9 5 g 4 3 4 黄麻纤维退煮漂一浴法工艺处理 4 3 4 h 2 0 浓度对黄麻纤维成分的影响 其他条件 t d f l 0 2 2 9 l 时间 6 0 m i n 浴比 1 2 0 温度 9 5 c 注 1 0 0 1 1 2 0 2 浓度是以3 0 h 2 0 2 换算而成 下文同 4 3 4 2 煮练时间对黄麻纤维成分的影响 实验编号 天津工业大学硕士学位论文 时间 r a i n3 06 0 9 0 其他条件 t d f l 0 2 2 9 l 1 0 0 h 2 0 2 浓度 4 9 l 浴比 1 2 0 温度9 5 c 4 3 5 黄麻纤维的成分分析 参照g b 5 8 8 9 8 6 对黄麻纤维进行成分分析 4 3 5 1 脂蜡质含量 将试样放入脂肪提取器内 试样高度低于溢流口约1 0 t 4 5m m 烧瓶中加入 1 5 0 m l 苯乙醇 体积比2 1 溶液 在恒温下进行提取 控制回流速度为4 6 次 l l 从提取液开始滴落起计时 提取3 h 取出试样 在通风橱内风干 然后放入己 知重量的称量瓶中 在1 0 5 l1 0 c 下烘至恒重 先后两次重量差不超过后一次重 量的0 0 2 下同 取出迅速放于干燥器中冷却3 0 a 5m i n 分别精确称取试样 与称量瓶总重量并记录 按式 4 1 计算 w 粤x l o o 4 1 t j o 式中 w l 试样的脂蜡质含量 g 试样抽取脂蜡质前的干重 g g 试样抽取脂蜡质后的干重 g 4 3 5 2 水溶物含量 将提取脂蜡质后的试样 分别放入加有1 5 0 m l 蒸馏水的三角烧瓶中 装好球 型冷凝管 沸煮m 更换新蒸馏水 重新沸煮2 h 取出试样 在分样筛中洗净 放入已知重量的称量瓶中 烘至恒重 取出 迅速放于干燥器中冷却 称重并记 录 按式 4 2 计算 w 2 鱼x l o o 4 2 l i j 0 式中 w 试样的水溶物含量 g 试样提取水溶物后的千重 g 4 3 5 3 果胶物质含量 将提取水溶物后的试样 分别放入加有1 5 0 m l 浓度为5 9 l 的草酸铵溶液 的三角烧瓶中 装好球型冷凝管 沸煮3 h 取出 在分样筛中洗净 放入已知 重量的称量瓶中 烘至恒重 取出迅速放于干燥器中冷却 称重并记录 按式 4 3 第四章前处理对黄麻纤维成分的影响 计算 w 3 鱼 1 0 0 4 3 式中 w j 试样的果胶物质含量 g 试样提取果胶物质后的干重 g 4 3 5 4 半纤维素含量 将提取果胶物质后的试样 分别放入加有1 5 0 m l 浓度为2 0 9 l 氢氧化钠溶 液的三角烧瓶中 装好球型冷凝管 沸煮3 5 h 取出 于分样筛中洗净 放入已 知重量的称量瓶中 烘至恒重 取出迅速放于干燥器中冷却 称重并记录 按式 4 4 计算 w 4 导 1 0 0 0 4 式中 w 试样的半纤维素含量 g 试样提取半纤维素后的干重 g 4 3 5 5 木质素含量 从麻样中 随机选4 6 点 取重约5 9 的样品 提取脂蜡质后风干剪碎 长度 不超过1 5 m m 称取每个重约l g 的试样 共3 个 分别放于已知重量的有塞三 角烧瓶中 烘至恒重取出迅速放于干燥器中冷却 称重 记录 而后缓缓加入 3 0 r a l7 2 的硫酸溶液 在