辐射能在纺织工业中的应用

1、辐射能在纺织工业中的应用 赵华国 纺硕1002 2100018摘要：文章简要介绍了紫外辐射、红外辐射、等辐射在纺织工业中的应用，利用辐射进行纤维改性，使纤维具有更好的性能；辐射在染整行业中的应用，改善了传统染整行业对环境的污染；红外辐射加热在织物后整理方面的应用等。关键词：紫外辐射，红外辐射，纤维改性，染整 随着技术的发展，人们对辐射能的了解和可控力的加强，辐射能越来越多的应用在纺织行业，是纺织行业焕发生机，提高了纺织行业的科技水平，越来越受到人们的重视。1.1 辐射能在纤维改性中的应用高能辐射引起的纺织纤维有效改性，从上世纪50年代就引起了人们的重视，高能辐射在纺织纤维改性中的特点有：能量利

2、用率高，可以节能；可以生产出常规方法难以得到的、性质独特的产品；节约场地、减少环境污染，随着辐射源特别是电子加速器价格不断下降、纺织纤维辐射改性技术和工艺条件逐渐成熟，它在纺织工业中的应用有着良好的前景。1.1.1 聚酯纤维的辐射接枝改性聚醋纤维具有良好的力学性能，但分子结构中缺少亲水性的基团，使其吸湿性和抗静电性较差，回潮率只有0.40%。为了改善聚酯纤维的服用性能，提高其吸湿性，国内外国用丙烯酸与聚酯纤维进行化学接枝和物理接枝共聚改性。物理接枝中紫外光接枝既可达到表面改性的目的，又保持材料自身性能，且紫外光照射无污染、反应程度易控制，受到人们的重视。聚酯纤维经质量分数为40%的间甲酚在60

3、度条件下浸泡2小时，然后再用浓度为0.2mol/L的二苯甲酮的丙酮溶液浸泡1个小时，最后用紫外光照射2个小时，聚酯纤维的回潮率由0.4%提高至3.04%1。聚酯纤维的阻燃性问题也可通过辐射接枝改性得到很好的改善。辐射接枝改进聚酯纤维的阻燃性至今有引进氯、溴和磷等加工法，将聚酯纤维置于氯气中，室温下用-射线辐照就能发生氯化反应，只要引入百分之几的氯，就具有阻燃性，当引入15%氯时，纤维就有自熄性2。1.1.2 聚氯乙烯纤维的辐射接枝改性3聚氯乙烯纤维是一种难燃，廉价的合成纤维，但其热软化温度低，热稳定差。纤维加热超过70oC就开始收缩，到150oC有80%的收缩。180oC时少量负荷就断裂，此外

4、聚氯乙烯纤维具有疏水性，易带静电及吸汗性差，因此采用辐射接枝法，可以改进热稳定性及亲水性，且不损伤纤维的难燃性。聚氯乙烯纤维辐射接枝丙烯酸时，用二氯乙烯作溶胀剂，接枝介质中加入少量的硫酸亚铁按等金属盐。截止后将丙烯酸转成钙盐，即具有优良的热稳定性，加热到300oC也不熔断，最大收缩率仅为10%，经这种处理的聚氯乙烯纤维仍保持自熄性和亲水性。1.1.3 棉纤维的辐射接枝抗皱改进4棉纤维经辐射后会产生脱氢效应，生成自由基，此自由基一般产生在C5位置，即：如果此时有乙烯基单体存在就可以引发接枝聚合反应。许多学者如Authur、Dasgupta及Majum-da研究了棉纤维上直接接枝苯乙烯,发现其抗皱

5、性、染色性及力学性能均有提高,同时Robert和Arthur利用棉纤维上辐照接枝丙烯腈以改善棉纤维的抗皱性等。Armstrong和Rutherford利用乙炔作为多功能团单体使许多不同纺织纤维发生辐射交联反应,特别是应用这些技术能赋予棉与棉混纺织物较好的折皱回复性和耐久性压烫特性,并且他们初步探索、研究了辐射接枝的气相技术。在1965年Walsh利用Co-60发出的-射线辐射接枝了两个系列,含有多功能官能团的乙烯基单体到棉织物纤维上。在第一个系列中,通常为丙烯酸丙酯和乙二醇双丙烯酸酯,单体的两个功能团都受辐射活化(乙烯基),在这种情况下只需利用-射线辐射一步完成交联。在第二个系列中,单体除一个

6、乙烯基外,还含有一个能与纤维素纤维羟基发生化学反应的功能团,如N-羟甲基丙烯酰胺和丙烯酸缩水甘油酯等。然后可通过辐射和催化使交联完成,在两步交联过程中,利用N-羟甲基丙烯酰胺可获得最佳抗皱效果,经此改性过的所有织物的折皱回复角度都达到240或更高,达到了耐久压烫的目的。电子加速器的成功引入将会使此工艺的前景更加明朗化。Nasr研究了采用N-羟甲基丙烯酰胺之类的含有多官能团的化合物作单体与棉布共辐照得到了干、湿态弹性回复能力都较好的棉织物。在此基础上他们又在棉布纤维上接枝上丙烯酸和马来酸以催化加速N-羟甲基丙烯酰胺的侧基羟甲基基团与棉纤维的反应,进一步提高了棉织物的折皱回复性,而Nokmana、

7、Poktnoy及其同事则采用先将棉纤维用丙烯酸或甲基丙烯酸预处理,再进行辐射接枝的方法达到了改善棉织物折皱回复性的目的1.1.4变性淀粉辐射改性5通过粒子的高能辐射,将淀粉大分子中的C-C键、C-O键和C-H键打断,使得淀粉大分子断裂,聚合度下降,其浆液粘度随之降低。由于高能射线均匀地穿透固态淀粉的最厚部分,在其作用下生成的初始自由基可以均匀地分布在淀粉颗粒的无定型区和结晶区中,即在淀粉颗粒中均匀分布着许多具有反应活性的活性粒子;因此,在有氧条件下自由基能与氧气迅速结合,生成室温下较稳定的(氢)过氧化物。经高能射线变性的淀粉,因(氢)过氧化物和陷落自由基的存在,溶解时在高温和水溶液中过氧化物分

8、解,重新给出活化的自由基,并与溶液中的某些单体和聚合物发生反应。结果表明，辐射变性淀粉用于经纱上浆相对原化学变性淀粉可提高机织效率5%20%，上浆成本下降10%20%。可部分替代PVA浆料，减少了PVA对环境的污染，具有较好的社会和经济效益。1.1.5超高分子量聚乙烯纤维的表面紫外辐射接枝改性6超高分子量聚乙烯纤维质轻、高强、耐磨损、耐弯曲、耐化学腐蚀、耐冲击、耐低温、耐疲劳、耐紫外线、耐Y射线，兼有优良的电气绝缘性能和自润滑性能，而且它的价格要远低于碳纤维，用其增强的复合材料在多个领域比如在油气管道外缺陷修复补强技术中成为具有竞争力的碳纤维复合材料的替代品，制作复合材料最关键的问题是超高分子

9、量聚乙烯纤维与集体如树脂的粘结性，由于紫外辐射接枝改性方法，改性严格限于表面，反应易于控制，能源低，效率高，无污染，一次性投资成本低，适合连续化生产，易在工业中普及应用，非常适合可持续发展要求，属于绿色工业技术。1.1.6真丝纤维的辐射接枝改性7壳聚糖具有很好的抗菌防霉能力，又具有吸湿性,接枝后可提高真丝纤维与皮肤接触的舒适感；此外，壳聚糖对真丝织物的抗皱性能也有改善作用。利用马来酸酐作“粘合剂”，通过辐射对真丝纤维接枝壳聚糖课明显改善其性能：在马来酸酐和壳聚糖的浓度fenbiewie6%he0.5%，接枝率在6%左右时，改性的性能最佳，改性后真丝纤维的褶皱回复角改善，可达302o，并具有较好

10、的白度(80%)和断裂强力(290N)。2.1 红外辐射加热在织物后整理上的应用8近年来,红外辐射加热已广泛应用在热溶染色的预烘机、树脂整理机及拉幅定形机上。纺织品均由高分子化合物组成,它主要吸收中、远红外波段红外辐射能。因此,只要在应用红外辐射过程中调整好红外辐射器的发射光谱,使其覆盖绝大部分纺织品吸收波段上,并解决好红外加热温度的均匀度问题,即可达到节能高效、应用方便等效果。为了调整红外辐射器的发射光谱，在双源红外辐射器的陶瓷化涂层中掺杂MnO2和ZnO等过度族金属氧化物，很好的控制了辐射波段，此技术在天津天泰集团染织厂的色织布后定形及浙江永通集团印花分厂的印花后定形的应用中均收到良好效果

11、,同时节电效果显著。当车速在4560 m/min时,耗电量不到100 kW,并停用了热风循环风机、高压油泵、电机等60 kW左右电量,这样只增加了30 kW电耗便可将油锅炉停用,同时提高了产品质量,充分体现了红外加热的技术优势。3.1 微波辐射处理印染废水9微波辐射-均相Fenton氧化耦合混凝法特别适合于处理成分复杂(同时含亲水和疏水性染料)的难处理印染废水。该法对其中水溶性有机物、胶粒和疏水性物质的同时去除及废水的脱色较为有效：在H2O2和FeSO47H2O的质量浓度分别为4. 8 g/L和0. 08 g/L,微波功率500 W,辐射处理1 min,PMSi质量浓度为33. 6 mg/L的

12、最佳条件下,出水色度仅20倍左右,CODCr降到77. 04 mg/L,脱色率和CODCr去除率分别达到98%和95. 96%,出水主要水质指标均达到纺织染整工业水污染物排放iv级标准(GB4287-92)。4.1辐射的其他应用10四川省轻工研究所与四川省原子核技术应用研究所用微波照射蚕蛹，即杀蛹有起烘燥作用，用此工艺控制回潮率10%12%，缫丝断头率由原50%降至10%，且丝束无污染，同时效率大大提高，与加热法杀蛹烘房加工相比，由原来10小时缩短至1小时。在纺纱工艺中，软胶辊、内花纹胶圈与胶辊表面处理新技术相配套，在成纱质量上的影响已超过了工艺、机械、管理因素。用紫外光照射过的胶辊，抗绕性强

13、，几乎始终不绕花，操作方便，生产效率高，成纱质量更好。在相同条件下，条干CV值得到改善(豫0.411.65百分点，沪0.7左右，鲁纯棉0.30.96、涤棉0.40.86)，粗细节及棉结也有不同程度降低。.绝大多数人认为用紫外线处理无公害、改善工作环境、简便操作、投资少、见效快。上海市纺织科学研究院从事低温等离子体处理涤纶结合碱减量仿真丝绸的研究项目已通过鉴定。低温等离子体用于织物阻燃整理亦有探讨。结论：（1）辐射能在纺织纤维改性方面发挥了巨大的作用，以上列举了多种纤维的辐射改性处理，分别改善了聚酯纤维的吸湿性、聚氯乙烯纤维的热稳定性。棉纤维的抗皱性能。变性淀粉的上浆性能、超高分子量聚乙烯和基体

14、的粘结性能、真丝纤维的抗皱性能等，充分说明了辐射在此领域的重要性。（2）另外辐射在织物的后整理和印染废水的处理等方面也将发挥越来越大的作用。（3）辐射能在纺织工业有许多的优点，如反映在室温下进行、占地省、能量利用率高、没有三废污染等等，辐射能在纺织工业上的应用一定会有很快的发展。参考文献：1 刘晓洪，辐射接枝改性聚酯纤维吸湿性的研究，合成纤维工业，2005（5）：20222 陈鹤鸣，聚酯纤维的辐射接枝改性3 陈鹤鸣，聚氯乙烯纤维的辐射接枝改性4 张丽艳，辐射接枝技术在纤维改性中的应用，合成技术及应用，1998（3）：20225 陈惠元，辐射变性淀粉在纺织上浆中的应用，纺织科技进展，2006（4）