助染剂RT-10918助染与代用碱助染工艺用水量比较.doc

专业综合训练题 目:助染剂RT-10918与代用碱助染工艺用水量比较 院 化学化工学院 专业： 轻化工程 班级： 0901 学号： 28 学生姓名： 许 雄 杰 导师姓名： 翦 育 林 完成日期： 2012年6月18日-2012年7月1日 助染剂RT-10918与代用碱助染工艺用水量比较 许雄杰 (湖南工程学院 化学化工学院 轻化0901 200906020128)摘 要：介绍了代用碱和RT10918在活性染料染色中的工艺处方和条件，在活性染料的染色中，固着反应使用的碱剂，传统方法是选用较为温和的纯碱、磷酸三钠等碱剂。近一时期来，助剂市场上相继推出了一些“代碱剂”，作为活性染料固色的专用碱剂，用于替代纯碱等传统碱剂，以求得克服和提高纯碱的一些不足之处。但是代碱剂在具体应用上，由于其化学构成、性质、性能与传统碱剂不同，形成了它们自身的特征和特点，进而在应用上有区别。探讨了代用碱和RT10918在活性染料染色时的用水量，从而得出最节能的工艺处方和条件。关 键 词：代用碱 用水量 活性染料 染色一 引言1.1 活性染料及碱的介绍活性染料是目前用于纤维素纤维染色的主要染料，是一类含有活性基团的水溶性染料，有较好的扩散性能，色谱齐全，牢度好，在碱性条件下，能与纤维上的羟基发生共价交联而固色。固色时采用的碱剂通常为纯碱， 在实际生产中，纯碱用量大，溶解性差，易结块，染色过程中易造成堵缸、擦伤，布面色斑、色花等疵病；同时，因含有大量钙、镁等离子而影响染色效果。代用碱EH 是环保型的有机碱，无污染，溶解度好，易溶于冷水，是有机缓冲剂，pH 值稳定， 存储稳定性好。本文从工艺、质量、经济效益等方面论证了代用碱EH 替代纯碱的可行性。在活性染料的染色中，固着反应使用的碱剂，传统方法是选用较为温和的纯碱、磷酸三钠等碱剂。近一时期来，助剂市场上相继推出了一些“代碱剂”，作为活性染料固色的专用碱剂，用于替代纯碱等传统碱剂，以求得克服和提高纯碱的一些不足之处。但是代碱剂在具体应用上，由于其化学构成、性质、性能与传统碱剂不同，形成了它们自身的特征和特点，进而在应用上有区别，为此，我们做了专题的应用研究，以便取得理想的使用效果。1.2 活性染料的染色特征与类型差异活性染料固着浴的碱剂选用，通常反应性较强的二氯三嗪型染料采用纯碱；反应性较弱的一氯三嗪型染料则宜使用较强的碱剂，一般选用磷酸三钠，也可使用磷酸三钠与烧碱的混合碱剂，当然使用纯碱也并非不可，只是用量要增加，这时就需注意一个染深色时的“碱花”易发问题。有烧碱参与的话，则温度可适当降低。二氯三嗪型染料的染浴在pH值小于9时，固着率很低，超过9后固着率开始急剧上升，在pH值达到10105时，往往出现最大值。一氯三嗪型染料则在pH值达到10时，固着率才开始明显上升，在pH值11115时出现最大值。乙烯砜型染料的活泼程度介于二氯三嗪型和一氯三嗪型之问，固着浴的碱剂浓度一般可与二氯三嗪型相仿，但温度应比它高，而比一氯三嗪低，介于二者之间。也有个别品种宜提高固着反应温度到一氯三嗪型染料的条件，以使得色量可以提高。B型、M型等异构双活性基团类型染料，不同牌号、不同产地以及具体不同品种，其异构比可能并不一样，但均有必要考虑并照顾到一氯均三嗪和乙烯砜二者的特征范围，不宜过于偏向一方。固着浴温度也可比乙烯砜型略高。由于活性染料固着于纤维素纤维的反应过程，首先要在一定pH值范围的碱性条件下进行，但它在反应过程中会逐步释放出酸来，反应如下：氯代三嗪中的活性氯原子，在碱剂存在和一定条件下，易同棉纤维分子结构中的羟基(伯醇基)起共价键合反应，生成纤维素醚，同时释出盐酸。二氯三嗪型活性染料的活性基团氯代三嗪中的两个活性氯原子，在较弱碱剂和较低温度下，仅一个活性氯原子易同纤维素键合；在较高pH值和较高温度下，则两个活性氯原子会同时与棉纤维键合，形成交联物。一氯三嗪型活性染料当然只可能一个活性氯原子同棉纤维键合。氯代三嗪中的活性氯原子，在碱剂存在和一定条件下，也易同水分子起共价键合反应(水解作用)，生成水解染料，同时也释出盐酸。部分活性染料是以一乙烯砜硫酸酯作为活性基团的。其化学结构如下：一S02CH2CH2OSO3H一乙烯砜硫酸酯在碱剂存在和一定条件下，先生成乙烯砜，再同纤维素分子结构中的羟基起加成反应，生成纤维素醚，同时释放出硫酸。其过程如下：DSO2CH2CH2OSO3H DSO2CH=CH2+H2SO4DSO2CH=CH2+纤维素OH DSO2CH2CH2O纤维素一乙烯砜硫酸酯在碱剂存在和一定条件下，也易同水分子起加成反应(水解作用)，生成水解染料，同时也释放出硫酸。其过程如下：DSO2CH2CH2OSO3H DSO2CH=CH2+H2SO4DSO2CH=CH2+HOH DSO2CH2CH2OH释酸现象会以中和反应的方式来逐步消耗染浴中的碱，当染浴中所存碱剂的单位浓度耗损后，一旦当pH值低于固着反应所需的最低限时，将使固着反应变慢变弱，以至最后反应中止。由于纯碱的不同单位浓度的pH值，几乎可稳定在同一值上，如5 gL、15 gL、25 gL这样较大幅度差距时，都使pH值保持在1l112之间，因此即使消耗了高至20 gL纯碱的话，仍还可使固着反应维持正常。中和反应后必然会相应地增加了染浴中的电解质，且再从另一角度上讲，纯碱亦又系一种碱性盐，故活性染料在固着反应阶段的二次上染现象，看来与此均有着相应的关系。1.3 代碱剂的基本组成、性质与性能目前市场上的代碱剂品种虽有不少，名称也都各自不一。从其理化指标参数上来看，各自的化学成分组成也并不相同，但可肯定的是均为非单一的化学物质单体，基本上都是强碱与缓冲性碱性物质的混合物。另外也有人设计开发了一种缓冲型的混合碱剂，在应用时与烧碱等强碱，在车间现场再作配合投入染浴，其作用原理应与前者基本一致。所以从严格意义上来看，应该说是活性染料固色反应专用的混合碱剂。 代碱剂的设计与化学成分组成，基本上都基于以下框架：a选用合适的强碱来作pH值调节用碱剂，以使得单位浓度用量可以降低到很少，但要与活性染料具有较好的协调性。b选用溶解度高，水溶液稳定性、可混性均好的多种缓冲型碱剂、碱性盐等，来作出性能和作用上互补，联合组成立体性的缓冲体系组分，达到单位浓度总量虽小，但可稳定在一定要求的pH值范围中：特别是要随着温度的升高、时间的延长，固着反应中酸的逐渐释放，仍能保持缓冲组分的作用与功效。1.4 代碱剂的固色机理 作为活性染料的固色碱剂，需要三个条件：能使活性染料发生消除反应；调节染液pH值至最佳反应范围；具有优良的缓冲能力。其中，缓冲能力是关键，因为活性染料在染色过程中，OH一、纤维素分子、纤维素负离子这三种浓度的比率始终是变化的，但存在一种动态平衡。维持动态平衡的稳定，就需要良好的pH值缓冲能力，才能保证染色的重现性和匀染性。染浴pH值波动对染色是极为不利的。纯碱作为强碱弱酸盐，具有良好的pH值缓冲能力，但要达到较佳的染色pH值1l一115，就必须要有足够高的浓度。烧碱是很强的碱剂，04 gL烧碱的pH值即可达到12它的电离常数为1，即百分之百电离，但没有pH值缓冲能力，因此不能单独作为活性染料固色剂。碱金属中的磷酸盐是介于烧碱与纯碱之间的强碱弱酸盐，其具有pH值缓冲能力，如果用钾离子取代钠离子，就具有更高的电离度，用少量的这种盐就可达到活性染料固色所需的pH值范围。二 实验部分2.1 实验仪器烧杯，容量瓶，玻璃棒，恒温水浴锅，电子天平，移液管，烘箱，洗耳球2.2 实验试剂艳黄DH-NR，玫红DH-NG，兰DH-BB，RT10918，纯碱，元明粉，皂片。2.3 实验材料漂白纯棉织物2.4 实验目的以活性染料助染剂RT-10918代替纯碱用于活性染料染色，分别采用不同的后处理水洗工艺，测试染色织物的皂洗牢度，探讨活性染料助染剂RT-10918染色工艺的节能效果。2.5 实验内容染料用量（owf）:3的浓度RT-10918的用量：110（对纯碱用量）代用碱的用量：1/10（对纯碱用量）要求：至少要选做三支染料（红，黄，兰三元色），并与纯碱工艺（用量见表一）对比。表1 活性染料染色盐碱用量对照表染料（owf）盐（owf）纯碱（owf）123015235020346020480252.6实验步骤工艺流程：配染液 染色 后处理 牢度测试后处理工艺：（1）（染色） 水洗 皂煮 水洗 烘干 ； （2）（染色） 皂煮 水洗 烘干； （3）（染色） 热水洗 冷水洗 烘干。工艺曲线： 1/2纯碱 1/2纯碱 80 o 15min 15min 15min 入染 食盐 2/min 降温40o 15min 15min 水洗、皂煮、水洗、烘干三 结果与讨论表2 同一染料不同助染剂及不同工艺的用水量后处理工艺染料RT-10918固色用水量（ml）代用碱固色用水量（ml）（1）水洗皂煮水洗烘干玫红DH-NG38.550艳黄DH-NR47.550兰DH-BB4042.5（2）皂煮水洗烘干玫红DH-NG4044艳黄DH-NR4247.5兰DH-BB42.544（3）热水洗冷水洗烘干玫红DH-NG1530艳黄DH-NR1835兰DH-BB1730由表二可知RT-10918的后处理用水量低于代用碱的用水量，而后处理工艺三的用水量明显最低。本着节能环保的概念，宜采用RT-10918做碱剂后处理工艺宜采用热水洗冷水洗烘干的工艺。其实在本实验中也存在着比较大的误差，因为我们所用的仪器都不是很精确的仪器，并且我们在做实验时操作上也存在少许误差。不过我们应尽量避免操作上的误差从而使实验的误差降到最小。四 结论代碱剂用于替代纯碱，但二者终究不是同一化学物质，所以发生的化学反应是不会完全一样的，二者在固色后的色光也就不可能完全一样所以，原以纯碱打的小样用来放代碱剂的大样，是不妥当的，故必须单独重打小样和放样。在实际的生产中我们应多采用RT-10918与代用碱或纯碱的使用。这样既能达到很好的上染效果同时也能做到节能环保的功效。五 实验心得与体会给我最深的印象就是本次实验是在老师不讲解的情况下，自己查找资料，自己设计实验方案进行的实验。本次实验使我懂得怎样去把书本上的知识与实践结合，怎么去查找资料。在做实验的过程中让我深深体会理论在实践中的指导作用，若我们没有理论基础，就算拿个再简单的课题给你你也是无从下手，更不知道自己做的实验是来用验证什么或得出怎样的结果。本次实验周给我最大的收获是拿到一个课题不能盲目的去做，而是要先清楚自己本次实验想要的是什么，再去查阅资料，在做实验的同时更要用脑去想。这样才能使我们做的实验有意义，使自己学会更多的知识，扩展自己的知识面。参考文献1 张利英，连华，李中京，等新型碱剂E 与活性染料的同步染色研究J染料与染色，2005，42（5）：23-242 崔浩然”活性染料固色代用碱的实用性研究”印染技术，20059期3 刘正超染化药剂修订本(上册)中国纺织出版社，1884 吴立染整工艺设备（第二版）中国纺织出版社，20105 陈英染整工艺实验教程中国纺织出版社，2009设计评语设计评语： 指导教师：年 月 日设计成绩评定：备注：化学化工学院大型综合实验评分表（） 评价单元评价要素及内涵满分实评分实验前期评价1.文献资料的查阅能根据老师给定的题目及设计要求，查阅相关的文献资料。2.方案的设计结合本实验室的实验条件，综合相关课程知识，加以整理、归纳，写出具体的实验方案。设计实验方案必须包括以下几个方面：合理的实验原理、必要的试剂与仪器、必要的辅助设备 (如：制冰机或冰箱、马弗炉等)、具体的实验步骤（工艺）、必要的检测手段、数据的记录与处理；实验的注意点与关键点及异常情况的处理方案等；标注相应的参考文献。20实验过程评价1态度认真，遵守劳动纪律；2严谨的学风和实事求是的科学态度，按时、按质、按量完成实验规定任务；3在实验过程中，能准确的安装实验仪器，准确的配制必要的试剂；4能借助一些高科技先进的仪器设备服务于实验，如：IR、液相、气相色谱仪、荧光和紫外分光光度计