畢業(yè)設計（論文）-提高棉針織物白度的工藝研究.doc

青島大學本科生畢業(yè)論文（設計）11前言棉針織物服裝企業(yè)為適應外銷特白產(chǎn)品（如毛巾，浴巾等）的需要，適應國內(nèi)外市場對產(chǎn)品白度的要求，提高產(chǎn)品白度及色澤鮮艷度，成為一個突出問題。傳統(tǒng)的氧漂很難做到很高的白度，經(jīng)亞漂織物雖然白度較理想，纖維損傷較小，然而漂白過程中產(chǎn)生有毒氣體ClO2，且對設備要求較高，亞氯酸鈉價格較高，因此它的應用受到限制。氯漂工藝設備簡單，但生成氯氣較難控制，且存在脫氯問題，白度穩(wěn)定性較差。為了克服上述問題尋找一種提高棉針織物白度的合適工藝具有很大的現(xiàn)實意義。1.1針織物定義及其特點纖維經(jīng)紡紗、編織后所得的成品叫針織坯布，它是染整加工的主要對象。針織物不需要上漿，顧前處理不需要退漿。為了能在染色、印花加工時獲得均勻鮮艷的色澤，加工的坯布必須具有良好的吸水性和白度，所以在印染加工前必須進行前處理。針織物都是由線圈組成的，因此結(jié)構(gòu)疏松，外力作用下容易變形，在練漂加工時必須注意使織物保持松弛狀態(tài)，同時必須盡量縮短加工過程。此外，針織物在加工時會因紗線受損而造成脫散，同時會因卷邊而使練漂加工不勻，因此在加工時應注意防止脫散和產(chǎn)生卷邊。1.2棉針織物的染整生產(chǎn)過程棉針織物染整生產(chǎn)過程包括練漂、染色、印花、整理等工序。它對改善針織物外觀，改善使用性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加花色品種等有重要作用。1.2.1.練漂棉針織物練漂的主要工序有：煮練、漂白、堿縮、上蠟等。其中煮練、漂白等加工原理、用劑與棉布相同，不再重述。但棉針織物是由線圈聯(lián)結(jié)而成，紗線之間的空隙較大，易于變形，不能經(jīng)受較大的張力，故加工時必須采用松式加工設備。下面簡單介紹堿縮和上蠟等工序。1.2.2堿縮棉針織物堿縮即棉針織物以松弛狀態(tài)用濃堿處理的過程。棉纖維在濃燒堿液中膨化，織物收縮，織物密度和彈性增大，對組織疏松的汗布等織物加工，堿縮包括三個步驟，即浸軋堿液，堆置收縮和洗滌去堿。青島大學本科生畢業(yè)論文（設計）21.2.3上蠟經(jīng)練漂的棉針織物，棉纖維的油蠟物質(zhì)去除后，纖維間的磨擦力增大。在縫紉時，因纖維不易滑移，針頭易把纖維扎斷而使織物產(chǎn)生針洞，影響穿著牢度。為解決這一問題，除嚴格控制工藝條件外，同時進行柔軟處理，即上蠟，將脫水后的織物浸軋石蠟乳液，再經(jīng)脫液烘干即可。1.2.4染色棉針織物的染色、印花與棉布基本相同。染色時應采用繩狀染色機等松式加工設備。印花采用手工印花或平版布動印花。1.2.5.整理棉針織物整理主要有防縮整理和起絨整理。棉針織物在染整加工中，易受到拉伸，積累形變，一經(jīng)水洗，織物的積累形變就要回縮，引起尺寸改變。防縮整理是織物在濕熱松弛狀態(tài)強迫回縮，使織物尺寸穩(wěn)定。對棉針織絨布需經(jīng)起絨整理。起絨整理是將針織坯布浮線中的纖維拉出形也絨毛，使織物質(zhì)地柔軟。手感豐薄，保暖性增強。棉針織物品品種不同，染整工藝過程也各不相同。1.3本課題研究的目的和內(nèi)容傳統(tǒng)的氧漂很難做到很高的白度，經(jīng)亞漂織物雖然白度較理想，纖維損傷較小，然而漂白過程中產(chǎn)生有毒氣體ClO2，且對設備要求較高，亞氯酸鈉價格較高，因此它的應用受到限制。氯漂工藝設備簡單，但生成氯氣較難控制，且存在脫氯問題，白度穩(wěn)定性較差。為了克服上述問題尋找一種提高棉針織物白度的合適工藝具有很大的現(xiàn)實意義。另外，印染行業(yè)污染嚴重，廢水中含有的大量有害物質(zhì)對環(huán)境及人體造成了極大的危害。節(jié)約資源，減少污染是當前關注的重要問題，本課題采用短流程對纖維進行處理，可以大大地節(jié)省時間，減少廢水排放量，達到盡量清潔生產(chǎn)的目的。棉針織物的特白工藝就是在傳統(tǒng)的氧漂基礎上實現(xiàn)亞漂的白度，而在強力，尺寸，白度的穩(wěn)定性上也能同時達到工藝要求。因此除了采用增白工藝來達到白度的要求外，對助劑的選擇，工藝參數(shù)的控制，前處理的方式以及工藝流程都是重要的考慮因素。1.4國內(nèi)外研究狀況棉針織物的漂白工藝主要采用氧漂，對于白度要求較高的也只有采用亞漂。但傳統(tǒng)工藝流程長，加工時間長，效率低，且白度并未達到很理想效果。即使氯氧雙漂白度也只達到110左右。對織物采用熒光增白劑處理能顯著提高織物白度，通過熒光增白劑處理后的青島大學本科生畢業(yè)論文（設計）3織物白度能達1301959年，原天津市染料廠首先工業(yè)化生產(chǎn)出我國第一只熒光增向劑產(chǎn)品，其商品名稱是熒光增白劑VBL(CI85)，該品種屬雙三嗪氨基二苯乙烯類型。改革開放以來，我國的熒光增白劑工業(yè)有了大發(fā)展，先后開發(fā)40余個品種的熒光增白劑，它們分屬不同的化學結(jié)構(gòu)類型，適用于不同纖維及其混紡織物和不同增白工藝。目前生產(chǎn)的熒光增白劑品種有30余個，分屬的化學結(jié)構(gòu)類型：雙三嗪氨基二苯乙烯類型；二苯乙烯聯(lián)苯類型；雙苯并惡唑類型；二苯乙烯基苯類型；吡唑啉類型；香豆素類型。隨著我國紡織印染工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，進一步做好熒光增白劑產(chǎn)品質(zhì)量標準化工作是提升熒光增白劑產(chǎn)品質(zhì)量水平、促進該行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的重要環(huán)節(jié)也是為紡織印染行業(yè)提供品種更多、質(zhì)量更優(yōu)的熒光增白劑商品的重要保證左右。1.5本課題的理論原理1.5.1煮練棉織物煮練的目的主要是去除棉纖維上的纖維伴生物，提高織物的吸濕性，凈化纖維（對于機織物，煮練還兼有去除殘留漿料和油污的作用，以利后續(xù)加工）。棉針織物的毛效測試方法不同于機織物，由于存在卷邊問題，故用重鉻酸鉀法不合適。通常采用滴水法，將試樣放在玻璃皿上，在不同部位(一般取5個點)進行滴水試驗，觀察其水珠完全潤濕的時間(取平均值)，其時間越短該試樣的潤濕性越好。但當時間小于1S時，誤差較大。且難于精確比較。煮練過程要去除的伴生物主要是果膠物質(zhì)、棉籽殼、油脂、蠟質(zhì)及含氮物質(zhì)以及灰分。這些伴生物的主要成分是果膠酸的鈣鹽、鎂鹽、甲脂的衍生物，高級一元醇游離脂肪酸，蛋白質(zhì)，硝酸鹽，亞硝酸鹽，木質(zhì)素，半纖維素等。在氫氧化鈉的作用下這些雜質(zhì)大部分可以轉(zhuǎn)化成水溶性的物質(zhì)或被皂化，皂化產(chǎn)物由可以乳化高級醇，最終使雜質(zhì)脫落。煮練液中加入的高效精煉劑，具有優(yōu)異的滲透、乳化，分散和螯合功能，是前處理不可缺少的助劑。去除棉纖維的雜質(zhì)后織物吸濕性提高、重量下降，根據(jù)毛細效應和失重率可以測定棉織物的煮練效果。青島大學本科生畢業(yè)論文（設計）41.5.2漂白用雙氧水漂白的織物白度較好，色光純正，貯存時不易泛黃，多用于高檔棉織物的漂白，也廣泛應用于棉型織物的漂白。當漂液內(nèi)過氧化氫濃度達到5gL時，已能達到漂白要求，濃度再增加，白度并不隨之提高，反而導致棉纖維脆損。稀薄織物還可以適當降低漂液中過氧化氫濃度。過氧化氫一方面能破壞色素具有漂白作用，另一方面也可能使纖維素氧化受損，因此在漂白時必須合理選擇工藝，達到最佳漂白效果的同時是纖維受損最小。過氧化氫分解產(chǎn)物有HO2-、H2O以及HO自由基和OH-，其中漂白的有效成分是OH2-?？赡蹾O2-通過與色素分子中的雙鍵發(fā)生加成反應而產(chǎn)生消色作用，也可能是引發(fā)過氧化氫生成自由基進行氧化漂白，但HO2-、H2O和O2,特別是H2O也會引起纖維的損傷。因此在漂白過程中要嚴格控制工藝，且必須加穩(wěn)定劑。過氧化氫的分解速率隨溫度升高而增加，因此可用升高溫度的辦法來縮短漂白時間，一般在90-100攝氏時，過氧化氫分解率可達90，白度也最好。采用冷漂法則應增加過氧化氫濃度，并延長漂白時間。過氧化氫在酸性浴中比較、穩(wěn)定，工業(yè)用過氧化氫濃溶液含量約30-35，其中常加入少量硫酸以保持穩(wěn)定。在堿性浴中過氧化氫分解率隨溶液pH值增大而增加，PH值在3-13之間都有漂白作用，但PH1011時織物白度可達最佳水平。水中鐵鹽、銅鹽及鐵屑、銅屑以及灰塵等，對過氧化氫都有催化分解作用，使過氧化氫分解為水與氧氣，從而失去漂白作用。氧氣滲透到織物內(nèi)部，在漂白時的高溫堿性條件下將使纖維素纖維嚴重降解，將在織物上產(chǎn)生破洞。為防止上述疵病，可在漂液中加入適量穩(wěn)定劑，以降低過氧化氫的分解速率。堿氧一浴法是將氫氧化鈉和過氧化氫同浴處理棉針織物，使精練和漂白同時完成的一種練漂工藝。該工藝可以大大縮短棉針織物的前處理加工過程，減少加工時間和設備，節(jié)約能源，降低勞動強度，目前已在針織行業(yè)廣泛應用。堿氧一浴法的氫氧化鈉濃度高，過氧化氫在強堿液中會產(chǎn)生劇烈分解，這樣不僅消耗大量過氧化氫，而且會造成棉纖維損傷。本工藝的關鍵之處有兩點：一是需選擇能在強堿條件下使過氧化氫穩(wěn)定的氧漂穩(wěn)定劑，普通的氧漂穩(wěn)定劑效果不太理想；二是由于是在氧漂pH值條件(堿性要明顯小于常規(guī)堿精練)下進行一浴處理，以減少過氧化氫的分解，保證纖維不受損傷，則需選擇高效精練助劑以提高精練效果，這些助劑多為陰離子表面活性劑和非青島大學本科生畢業(yè)論文（設計）5離子表面活性劑的復配物，具有滲透性能好、去污力強、耐硬水、耐高溫、耐強堿、低泡等特性。因此堿氧一浴法對于助劑的選擇很重要。目前國產(chǎn)穩(wěn)定劑有KDR-3、AR-702等。1.5.3增白熒光增白劑吸附在織物后，能吸收波長為350nm左右能量較高的近紫外光線，使染料分子進入激發(fā)態(tài)，激化分子然后返回到能量較低的基態(tài)，并將多余的能量以光的形式輻射出來。由于在這一過程中的能量損失，輔射出來的光較吸收的波長長，約450nm的藍光，泛黃織物的黃色可以被熒光增白劑反射出來的藍光，而黃光與藍光互為補色。由于反射光的強度超過投射于被增白織物上可見光原來的強度，所以產(chǎn)生了略帶色光的增白效果。熒光增白劑的增白是光學上的補色作用，所以熒光增白劑又稱為光學增白劑。熒光增白劑VBL的增白浴應保持中性或微堿性，遇酸即泛黃，七PH值以保持89為宜。1.6實驗設想本課題鑒于上述理論知識，設想通過大量實驗，采用單因素，正交試驗等方法來研究確定最佳的傳統(tǒng)工藝與新工藝，增白并不能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學漂白，而且前處理的效果越好，增白效果越好。因此，對于前處理的研究是最終研究增白工藝的基礎，而且處于重要地位。設想實驗工作分為兩部分，一步是先研究探討最佳的前處理工藝，然后在前處理的基礎上進一步研究增白。在實驗過程中，首先確定影響工藝的條件，然后對每個因素給出研究方法，同時明確衡量效果的各項指標。在實驗中，傳統(tǒng)前處理工藝采用單因素法，而堿氧一浴新工藝的研究則采用正交試驗。在正交實驗后又做了一系列的驗證實驗。實驗要以正確的理論為指導，采用恰當?shù)难芯糠椒?，應具有一定的重現(xiàn)性，首先通過實驗能確定出傳統(tǒng)工藝與新工藝，并能進行比較。同時通過增白研究，最終白度能達到120左右。實驗中嚴格分析實驗現(xiàn)象與存在問題，并用理論進行分析。青島大學本科生畢業(yè)論文（設計）62實驗2.1主要實驗材料、化學品、儀器2.1.1實驗材料棉針織物2.1.2實驗藥品實驗用藥品如表2.1所示。表2.1實驗藥品藥品規(guī)格生產(chǎn)廠家過氧化氫(w/w)30%天津市巴斯夫化工有限公司無水碳酸鈉分析純遠東化工試劑廠燒堿分析純齊魯石化公司研究院試劑廠穩(wěn)定劑工業(yè)級熒光增白劑VBL工業(yè)級龍口2.1.3實驗儀器實驗儀器見表2.2表2.2實驗儀器儀器名稱生產(chǎn)廠家馬頭牌架盤藥天平BP-11型上海市以用激光儀器廠FC-204電子天平湘儀天平儀器設備有限公司HH電熱組恒溫水浴鍋北京市永光明醫(yī)療儀器廠LLY-06B型電子單纖維強力儀萊州市電子儀器有限公司LFY-42落錘式織物撕破強力機山東省紡織科學研究院SC-80C全自動色差儀SC-80C全自動色差儀2.2實驗內(nèi)容2.2.1煮練最佳工藝研究實驗中為研究煮練的最佳工藝條件，以氫氧化鈉，時間和溫度為變量分別進行研究，以確青島大學本科生畢業(yè)論文（設計）7定棉針織物煮練的最佳處理工藝。同時在2.2.1.1實驗處方及工藝條件煮練時間分別為1.5h與2h的處方見表2.3（1），2.3（2）：表2.3（1）煮練1.5h的實驗處方試驗編號（1）（2）(3)NaoH（g/l）345助劑1g/l浴比1:30溫度9095/近沸時間（h）1.5表2.3（2）煮練2h的實驗處方試驗編號（