纺织化学课程简介

1、纺织化学课程内容 第一章：绪论 第二章：物质结构基础知识 第三章：有机化学基础知识 第四章：胺、染料 第五章：碳水化合物、浆料和纤维素纤维 第六章：氨基酸、蛋白质和蛋白质纤维 第七章：高分子化合物和合成纤维 第八章：表面活性剂 第九章：定量分析简介第一章：绪论 1.纺织工业与化学的关系纺织工业与化学的关系 2.掌握纺织化学的定义和纺织化学包括的掌握纺织化学的定义和纺织化学包括的内容内容 3.掌握纺织化学的学习方法掌握纺织化学的学习方法第二章：物质结构基础知识 一、原子结构和元素周期律 核外电子的运动状态及排布 电子层结构与元素周期律 二、分子结构和分子间作用力 离子键、共价键 轨道杂化理论 分

2、子的极性和分子间力、氢键第三章：有机化学基础知识 一、烃 脂肪烃、脂环烃、芳香烃 二、烃的衍生物 卤代烃 醇酚醚 醛酮醌 羧酸及其衍生物立体异构立体异构构型异构构型异构构象异构构象异构顺反异构顺反异构对映异构对映异构构造异构构造异构同分异构同分异构同分异构的分类同分异构的分类腈纶第一单体腈纶第一单体CH2CHCH3+ NH3 +H2O+O23催化剂32CH2CHCN470氧化反应氧化反应烯烃的催化氧化烯烃的催化氧化CH2CH2+12O2Ag250CH2CH2O烯烃的高锰酸钾氧化反应烯烃的高锰酸钾氧化反应烯烃分子中的不饱和键易被高锰酸钾等强氧化剂烯烃分子中的不饱和键易被高锰酸钾等强氧化剂氧化，使

3、高锰酸钾褪色。氧化，使高锰酸钾褪色。RCHCH2RCHCHRRCHCRRORCOOH+ CO2RCOOH+RCOOH+RCOOHRCORCH2CHCH3+ O2Cu2O3502. 5210+H2OCH2CHCHO5Pa烯烃的加成反应烯烃的加成反应加成反应加成反应RCHC H2H2NiRCH2CH3X2RCHXCH2XRCHXCH3HXHB r过氧化物过氧化物RCH2CH2BrHOC l(Cl + H2O )RCHCH2OHClH2SO4RCCH3OS O3HH2OH+RCOHCH3AgO2RCHCH2O2HHKMnO4HOOCCH2CH2CH2CH2COOH H+90，1MPa醋酸钴H2CCH

4、2COOHH2CCH2COOH加成反应加成反应+H2CH3CH2CH380Ni+H2Ni200CH3CH2CH2CH3 十二烷基苯与浓硫酸或发烟硫酸十二烷基苯与浓硫酸或发烟硫酸制备十二烷基苯磺酸制备十二烷基苯磺酸,是用途最是用途最广泛的表面活性剂，也是洗衣粉和洗洁精的主要原料。广泛的表面活性剂，也是洗衣粉和洗洁精的主要原料。十二烷基苯磺酸分子式： R-C6H4-SO3H （R为平均十二碳烷基）. .十二烷基苯磺酸钠是合成洗涤剂即洗衣粉中的主要成分，怎样合成？写出十二烷基苯磺酸钠是合成洗涤剂即洗衣粉中的主要成分，怎样合成？写出方程式。方程式。3.苯的烷基化和磺化苯的烷基化和磺化代表物质是：代表物

5、质是：对对十二烷基苯磺酸钠十二烷基苯磺酸钠 +C12H25ClAlCl355C12H25发烟H2SO44045SO3HC12H25NaOHSO3NaC12H25对二甲苯氧化生产对苯二甲酸对二甲苯氧化生产对苯二甲酸CH3CH3COOHCOOH + 3O2+ 2H2O醋酸钴醋酸钴135 ：FeCl3Cl+HCl萘环上萘环上位电子位电子云密度比云密度比位高，位高，所以取代反应主所以取代反应主要发生在要发生在位。位。 60SO3H浓H2SO4+H2OSO3H165+H2O165H2SO4两种产物都是合成两种产物都是合成染料的中间体染料的中间体。 NO2+H2O硝酸硝酸在萘分子中在萘分子中1、4、5、8

6、位是相同位置，称为位是相同位置，称为位，位， 2、3、 6、7位是位是相同位置，称为相同位置，称为位。位。CH3CH3COOHCl12345678蒽的分子式为蒽的分子式为C14H10，它是由三，它是由三个苯环稠合而成，且三个环在一条直线上。蒽是白个苯环稠合而成，且三个环在一条直线上。蒽是白色片状带有蓝色荧光的晶体，不溶于水，也不溶于色片状带有蓝色荧光的晶体，不溶于水，也不溶于乙醇和乙醚，但在苯中溶解度较大。乙醇和乙醚，但在苯中溶解度较大。蒽环的编号从两边蒽环的编号从两边开始，最后编中间环，其中开始，最后编中间环，其中1、4、5、8四个位相同，称为四个位相同，称为位；位；2、3、6、7四个位相同

7、，称为四个位相同，称为位，位，9、10两个位相同，称为两个位相同，称为位。位。 89151043276与含氧无机酸反应与含氧无机酸反应 醇与含氧无机酸如硝酸、硫酸、磷酸等作用，脱醇与含氧无机酸如硝酸、硫酸、磷酸等作用，脱去水分子而生成无机酸酯。去水分子而生成无机酸酯。丙三醇（甘油）丙三醇（甘油） 三硝酸甘油酯三硝酸甘油酯CH3OH+ HOSO2OHCH3OSO2OH + H2O2CH3OSO2OH+减压蒸馏 (CH3O)2SO2H2SO4硫酸二甲酯硫酸二甲酯和和硫酸二乙酯硫酸二乙酯在有机合成中是重要的甲基在有机合成中是重要的甲基化和乙基化试剂。化和乙基化试剂。+HNO3+H2OCH2OHCHO

8、HCH2OH3H2SO4CH2ONO2 CHONO2CH2ONO2 3 十二烷基硫酸氢酯十二烷基硫酸氢酯 十二烷基硫酸酯钠十二烷基硫酸酯钠CH3CH2OH + HOCH2CH3浓或H2SO4,140Al2O3,240260CH3CH2OCH2CH3+ H2OCH3CH2OH浓 H2SO4,170Al2O3,360+H2OCH2CH2或C12H25OHH2SO4C12H25OSO2OHNaOHC12H25OSO2ONa3C4H9OH+(C4H9O)3PO3H2O+POHOHOHO1醚的分类和命名醚的分类和命名OOCH3CH2CH2O CO（1）结构）结构醛和酮均含有醛和酮均含有羰基官能团羰基官能

9、团羰基羰基电子云示意图电子云示意图易受易受亲核试剂亲核试剂进攻，进攻，发生亲核加成发生亲核加成 ：根据烃基的不同分为脂肪醛酮、芳香醛酮。根据烃基的不同分为脂肪醛酮、芳香醛酮。 根据羰基的个数分为一元醛酮、多元醛酮。根据羰基的个数分为一元醛酮、多元醛酮。 OO发烟硫酸165OOSO3H OCClCHCH2OCNH2CH3OCNH2CHCH2CH3COClCONH2 OCClCH3 COOCH3COOCH3+CH2OHCH2OHMn(OAc)2COOCH2CH2OHCOOCH2CH2OH+2CH3OH重要的羧酸及其衍生物 丙烯酸及丙烯酸酯 CH2=CHCOOH（R) 丙烯酰胺 对苯二甲酸二甲酯 乙

10、酸乙烯酯 CH3COOCH=CH2 己内酰胺 ;NH(CH2)5CO OCNH2CHCH2 CCCH3(CH2)7(CH2)7COOHHHCCCH3(CH2)4CH2HHCCHH(CH2)7COOH第四章：胺、染料 一、胺 胺的分类、命名、结构、制法、物理化学性质 二、芳香族重氮和偶氮化合物 重氮化反应制备重氮盐、重氮盐的性质 三、染料 染料概述、分类，光与颜色的基本知识、染料的颜色和结构的关系重氮和偶氮化合物分子中都含有重氮和偶氮化合物分子中都含有N=N官能官能团。团。N=N官能团的两端都分别与烃基相连的化官能团的两端都分别与烃基相连的化合物称为合物称为偶氮化合物。偶氮化合物。 通式：通式：

11、(Ar)RN=NR(Ar) CH3N2NNCl-重氮甲烷氯化重氮苯+第二节第二节 重氮和偶氮化合物重氮和偶氮化合物NNNNOH 偶氮苯偶氮苯 对羟基偶氮苯对羟基偶氮苯 分子中含有偶氮基团（分子中含有偶氮基团（N N=N N）的染料统称为偶）的染料统称为偶氮染料。氮染料。 偶氮染料是整个染料品种中数量最多的一类，约占偶氮染料是整个染料品种中数量最多的一类，约占全部染料的全部染料的50%50%左右，涵盖酸性、活性、分散、直接染左右，涵盖酸性、活性、分散、直接染料料等等。O2NClNNN(CH2CH2OCOCH3)2NHCOCH2CH3分散红玉2GFL（单偶氮染料）1.1.偶氮染料偶氮染料NNOH

12、NH2NNO2NNaO3SSO3Na酸性蓝黑10B（双偶氮染料） 染料分子中含有可溶性基团-SO3Na、一COONa和NH2、OH等极性基团，可溶解于水。不需要任何媒染剂即可直接对纤维素纤维染色。染料母体大部分属于偶氮结构，色谱齐全。 直接染料对纤维的亲和力较高，是由于直接染料的分子量较大，分子结构呈线型，共轭体系长，芳环结构处于同一平面，染料和纤维分子间的范德华力大。同时，直接染料分子中含有氨基、羟基、偶氮基等基团，能与纤维素纤维中的羟基，蛋白质纤维中的羟基、氨基等形成氢键。不足的是染料染色后色光不太鲜艳，染浓色湿处理牢度较差。1.1.直接染料直接染料 活性染料分子中含有能与纤维分子中的活性

13、染料分子中含有能与纤维分子中的NH2、-OH等发生化学反应的基团，染色时在一定条等发生化学反应的基团，染色时在一定条件下（一般是碱性条件）和纤维生成共价键。件下（一般是碱性条件）和纤维生成共价键。染料中与纤维发生反应的基团称为染料中与纤维发生反应的基团称为活性基团活性基团。 活性染料能溶解于水，能用于纤维素纤维、活性染料能溶解于水，能用于纤维素纤维、蛋白质纤维的染色。色谱齐全，颜色鲜艳，牢蛋白质纤维的染色。色谱齐全，颜色鲜艳，牢度特别是湿处理牢度优良。度特别是湿处理牢度优良。2.2.活性染料活性染料活性染料的化学结构通式 其化学结构通式可以表示为 SDBRe式中： S水溶性基团 D染料发色体或

14、染料母体 B桥基或称连接基 Re活性基或反应基分散染料特点分散染料特点分散染料分子极性很小，相对分子质量小，结构简单，不含水溶性基团，只含少量极性基团，因此微溶解于水。是疏水性较强非离子染料，染色时依靠分散剂的作用以微小颗粒状分均匀地分散在染液中。主要用于涤纶等合成纤维的染色，色泽鲜艳，耐洗牢度优良，用途广泛。化学结构化学结构分散染料绝大部分属偶氮和蒽醌两类(占染料品种总数的85以上) 6.6.分散染料分散染料第五章：碳水化合物、浆料和纤维素纤维 一、碳水化合物 单糖、低聚糖、多糖 二、经纱上浆及浆用材料 上浆目的、浆料性能、分类、辅浆料 三、纤维素纤维 棉纤维、麻纤维+nNaOHnH2OC6

15、H9O4OHnC6H9O4ONannCS2 纤维素 黄原酸酯（钠盐）+C6H9O4ONanC6H9O4OCSNan=S碱纤维素nH2SO4+C6H9O4OC SNan=SnCS2+nNaHSO4C6H9O4OHn+粘胶纤维的制备反应粘胶纤维的制备反应OCH2OHOHOHHHHHOHCH2OHOHOHHHHHO HO-1,6-苷键CH2OHOHO HHHHHOHCH2OHOHO HHHHHOHO -1,4-苷键CH2OHO HHHHHOHC H2O HOHO HHHHHO H-1,4-苷键支链淀粉的结构OOOOO1.3浆料的分类 经纱上浆所用材料种类甚多，可划分为两大类： 一类是粘着剂，另一类是

16、助剂。 经纱经过上浆后，主要依靠粘着剂，提高织造性能，因此又称主浆料。 助剂是为了改善粘着剂某些方面性能不足所用的辅助料，用量不大、种类不少，称为辅浆料。2.常用浆料常用的三类浆料常用的三类浆料:淀粉类、淀粉类、70%聚乙烯醇聚乙烯醇(PVA)、20%聚丙烯酸类聚丙烯酸类.10%2.1淀粉浆料的特点淀粉浆料的优点淀粉浆料的优点 淀粉因其资源丰富、价格低廉、对亲水性的天然纤维具有良好的粘附性,有一定成膜能力 ，很容易生物降解。淀粉浆料的缺陷淀粉浆料的缺陷 浆液粘度高和稳定性较差，形成的浆膜脆硬、粗糙、不耐磨；对疏水性纤维如涤纶等的粘着性能差。淀粉变性的必要性淀粉变性的必要性 为克服这些缺点，通过

17、物理、化学等多种方法对淀粉进行变性处理，以降低淀粉浆液的粘度，提高其热粘度的稳定性，改善浆膜性能和对疏水性纤维的粘附性，这类产品称为变性淀粉。2.2 变性淀粉 2.2.1 第一代变性淀粉第一代变性淀粉降解淀粉降解淀粉 降低淀粉粘度的方法降低淀粉粘度的方法 化学方法化学方法:酸解淀粉酸解淀粉,氧化淀粉氧化淀粉 物理方法物理方法:热解热解,高能射线辐射降解高能射线辐射降解 使淀粉大分子降解，达到降低粘度、增加流动性能和提高使用浓度等目的。 2.2.1.12.2.1.1酸解淀粉酸解淀粉酸解是一种非常有效的降低淀粉粘度的方法，可以在很大范围内降低淀粉的粘度或流度，大量用于纺织浆料；变性机理：淀粉大分子

18、中的甙键对酸很不稳定，遇酸后迅速发生水解反应，使甙键断裂，上浆性能：淀粉的聚合度下降，粘度降低，浆液的流动性好，浸透性增加。作业 解释解释D-葡萄糖和葡萄糖和L-葡萄糖、葡萄糖、-苷键和苷键和-苷键的含义及区别苷键的含义及区别 阐述纤维素、淀粉的结构及化学性质，阐述纤维素、淀粉的结构及化学性质，并介绍二者主要衍生物的品种及用途。并介绍二者主要衍生物的品种及用途。 简述三大浆料的主要性能及应用特点简述三大浆料的主要性能及应用特点第六章：氨基酸、蛋白质和蛋白质纤维 一、氨基酸 氨基酸的结构、分类和命名 氨基酸的性质、制备 二、蛋白质 蛋白质的组成、分类、结构和性质 三、蛋白质纤维 羊毛、蚕丝二、二

19、、 蛋白质的结构蛋白质的结构二、二、 蛋白质的结构蛋白质的结构 指蛋白质多肽链中指蛋白质多肽链中氨基酸的种类、数目和排列顺序。氨基酸的种类、数目和排列顺序。 蛋白质的一级结构是最基本的、最稳定的结构，它包蛋白质的一级结构是最基本的、最稳定的结构，它包含着决定蛋白质高级结构的因素。含着决定蛋白质高级结构的因素。 （一）（一） 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构各种氨基酸按一定的排列顺序构成的蛋白质肽链骨各种氨基酸按一定的排列顺序构成的蛋白质肽链骨架是蛋白质的基本结构，又称一级结构。肽键是基架是蛋白质的基本结构，又称一级结构。肽键是基本的结构键。本的结构键。一级结构的变化往往导致蛋白质生物功能的变化

20、。一级结构的变化往往导致蛋白质生物功能的变化。二、二、 蛋白质的结构蛋白质的结构-螺旋结构示意图螺旋结构示意图反平行的反平行的-折叠结构折叠结构 由肽链之间的由肽链之间的氢键形成氢键形成由肽链之间的由肽链之间的氢键形成氢键形成（二）二） 蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构 蛋白质的肽链是折叠和盘曲的，具有一定的构象，这是蛋白质的二级结构。蛋白质的二级结构是由肽链之间的氢键形成的。形成-螺旋结构，-折叠结构。（a）盐键）盐键 (b)氢键氢键 (c) 疏水键疏水键 (d)范德华力范德华力 (e) 二硫键二硫键（三）（三） 蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构 氨基酸中含有的羟基、巯基、烃基、游离氨基与羧

21、氨基酸中含有的羟基、巯基、烃基、游离氨基与羧基等，可以借助静电引力、氢键、二硫键（基等，可以借助静电引力、氢键、二硫键（SS）及范德华作用力等将肽链连在一起，形成蛋白质的三级及范德华作用力等将肽链连在一起，形成蛋白质的三级结构。结构。（a)(b)(c)(d)(e)亚基：亚基：蛋白质由两条或两条以上具有三级结构的蛋白质由两条或两条以上具有三级结构的多肽链通过疏水作用力、盐键等次级键相互缔合而多肽链通过疏水作用力、盐键等次级键相互缔合而成，每一个具有三级结构的多肽链称为亚基。成，每一个具有三级结构的多肽链称为亚基。蛋白质的四级结构是指蛋白质分子中亚基的立体排蛋白质的四级结构是指蛋白质分子中亚基的立

22、体排布、亚基间相互作用与接触部位的布局，或者说亚布、亚基间相互作用与接触部位的布局，或者说亚基的聚集状态。基的聚集状态。 （四）（四） 蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构第七章：高分子化合物和合成纤维 一、高分子化合物的基本概念 高分子化合物的概念、分类、命名、特征 二、高分子化合物的反应 缩聚反应、加聚反应 三、合成纤维 合成纤维的分类与合成3.3.链终止：链终止： 加聚反应的终止方式有双基结合终止和双基歧加聚反应的终止方式有双基结合终止和双基歧化终止两种方式。化终止两种方式。双基结合终止：双基结合终止：CHH2CCHH2CnCHCH2HCCH2mCHH2CCHH2CnHCCH2HCCH2m+

23、 合成纤维原料是以简单的原料如煤、天然气和石油的合成纤维原料是以简单的原料如煤、天然气和石油的副产物为原料合成的高聚物。把这些高聚物制成粒料和切副产物为原料合成的高聚物。把这些高聚物制成粒料和切片作为合成纤维的原料，通过化纤厂加工后成为合成纤维。片作为合成纤维的原料，通过化纤厂加工后成为合成纤维。涤纶的分子结构组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯涤纶的分子结构组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯相对分子质量：相对分子质量：18000180002500025000。原料：对苯二甲酸和乙二醇。原料：对苯二甲酸和乙二醇。1.涤纶原料的合成涤纶原料的合成（二）合成纤维原料的合成（二）合成纤维原料的合成HOCH2CH2OC

24、COCH2CH2OHOOn对苯二甲酸与甲醇在硫酸催化下进行酯化对苯二甲酸与甲醇在硫酸催化下进行酯化H3COCCOCH3OOHOH2CH2COCCOCH2CH2OHOOOHCH2CH2OHCH3OH+22+对苯二甲酸双羟乙酯（BHET）（1）酯交换法）酯交换法 用乙二醇进行酯交换用乙二醇进行酯交换HOOCCOOHCH3OHH3COCCOCH3OOH2SO4+H2O+ BHETBHET缩聚为聚对苯二甲酸乙二醇酯（缩聚为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)PET)（2）直接酯化法）直接酯化法 对苯二甲酸和乙二醇直接酯化成对苯二甲酸和乙二醇直接酯化成BHETBHET，再缩聚成，再缩聚成PETPET。 HOO

25、CCOOHHOH2CH2COCCOCH2CH2OHOOOHCH2CH2OHH2O+22+对苯二甲酸双羟乙酯（BHET）HOH2CH2COCCOCH2CH2OHOO对苯二甲酸双羟乙酯（BHET）nHOCH2CH2O CCOCH2CH2OHOOnOHCH2CH2OH(n-1)+缩聚解聚2. .锦纶锦纶6 6和锦纶和锦纶6666原料的合成原料的合成（1 1）聚己内酰胺（锦纶）聚己内酰胺（锦纶6 6的原料）的合成的原料）的合成 部分己内酰胺在部分己内酰胺在水水的存在下发生水解开环，生成氨基的存在下发生水解开环，生成氨基己酸：己酸： 相对分子质量约为相对分子质量约为1600022000相对分子质量约为相

26、对分子质量约为1400018000活化剂活化剂HNH(CH2)5COOHn聚己内酰胺（锦纶6）HNH(CH2)6NH C(CH2)4COHOOn聚己二酰己二胺（锦纶66）NH(CH2)5COH2ONH2(CH2)5COOH+己内酰胺氨基己酸 氨基己酸与己内酰胺进行加聚反应形成聚合体：氨基己酸与己内酰胺进行加聚反应形成聚合体： 或氨基己酸之间通过缩合形成聚合体：或氨基己酸之间通过缩合形成聚合体： （2）聚己二酰己二胺（锦纶）聚己二酰己二胺（锦纶66原料）的合成原料）的合成 一般不采用己二酸和己二胺直接进行缩聚形成，一般不采用己二酸和己二胺直接进行缩聚形成，而是以等摩尔比首先生成盐后再进行缩聚：而

27、是以等摩尔比首先生成盐后再进行缩聚： NH2(CH2)5COOHNH(CH2)5CO+NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOHHNH(CH2)5COOHNH(CH2)5COHNH(CH2)5COOH+n-1nNH2(CH2)5COOHHNH(CH2)5COOHnnH2O(2n-1)+NH2(CH2)6NH2HOOC(CH2)4COOHNH3(CH2)6NH3OOC(CH2)4COO66盐* *成盐成盐* * *缩聚缩聚缩聚反应一般分两步进行缩聚反应一般分两步进行: : 在在50%50%60%60%的的“6666盐盐”水溶液中加入稳定剂（己二水溶液中加入稳定剂（己二酸或醋酸），在酸或醋酸）

28、，在260260280280，147.3147.3196.4Pa196.4Pa（151520kgf/20kgf/2 2 ）压力下进行缩聚，获得低分子量聚合物；压力下进行缩聚，获得低分子量聚合物；再在常压下有惰性气体保护或抽真空的情况下进行再在常压下有惰性气体保护或抽真空的情况下进行二次缩聚，以获得相对分子质量符合要求的聚合物。二次缩聚，以获得相对分子质量符合要求的聚合物。nnH2O+ (2n-1)NH3(CH2)6NH3OOC(CH2)4COOHNH(CH2)6NHCO(CH2)4COOH聚己二酰己二胺（锦纶66） 腈纶原料的主要组成是丙烯腈、丙烯酸酯和丙腈纶原料的主要组成是丙烯腈、丙烯酸酯和丙烯酸的三元共聚物，分子组成：烯酸的三元共聚物，分子组成： H2CHCCH2HCCH2CCNCOOC