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染色物理化学考试题及答案

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染色物理化学考试题及答案染色物理化学考试题及答案 染色物理化学(复习) 1. 何谓染色化学位,染色亲和力?写出染色亲和力与染料活度的关系,分析染色温度与染色 亲和力的关系,并举例说明。 2. 何谓化学位,染色直接性,染色亲和力,染色热,染色熵和染色饱和值,分析染色亲和 力与温度的关系,并写出分散染料染涤纶时染色亲和力与浓度的关系。 3. 何谓上染率,固色率,半染时间,染色提升性,竟染和染色加和性,并说明在什么条件 下,半染时间与扩散系数保持反比关系。 4. 何谓自由焓,化学平衡,写出化学反应的等温方程式,分析温度对化学平衡常数的影...

染色物理化学考试题及答案
染色物理化学考试题及 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 染色物理化学(复习) 1. 何谓染色化学位,染色亲和力?写出染色亲和力与染料活度的关系, 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 染色温度与染色 亲和力的关系,并举例说明。 2. 何谓化学位,染色直接性,染色亲和力,染色热,染色熵和染色饱和值,分析染色亲和 力与温度的关系,并写出分散染料染涤纶时染色亲和力与浓度的关系。 3. 何谓上染率,固色率,半染时间,染色提升性,竟染和染色加和性,并说明在什么条件 下,半染时间与扩散系数保持反比关系。 4. 何谓自由焓,化学平衡,写出化学反应的等温方程式,分析温度对化学平衡常数的影响, 并举例说明。 5. 何谓染色熵,说明它与染色亲和力的关系,比较染料从水和有机溶剂染液中上染纤维时 体系中熵的变化,并分析纤维及染料化学结构与染色熵的关系。 6. 何谓染色热和染色熵,它们分别说明上染过程中的什么结果,并写出它们与亲和力的关 系。染料上染纤维的亲和力主要决定于谁,在什么条件下染色熵才愈来愈重要,为什么, 7. 何谓染色饱和值,超当量吸附,举例说明哪些纤维染色存在饱和值和超当量吸附,并分 析出现超当量吸附的原因。 8. 何谓上染百分率,扩散活化能,移染,染料染色配伍指数,染色饱和值和染色加和性。 9. 何谓反应历程,何谓反应活化能,分析温度对反应速度的影响,如何简便地求出反应活 化能。 10. 何谓吸附等温线。阳离子染料上染腈纶的吸附等温线属哪种。指出这种吸附等温线的特 征,染料在纤维中的状态。选用什么性质的阳离子染料拼色才能获得均匀效果,解释之。 11. 何谓吸附等温线,通常有几种类型,写出它们的数学关系式,说明不同类型的物理意 义,分析阳离子染料上染腈纶的吸附等温线,有何特点。 12. 分散染料上染合成纤维属哪类吸附等温线,解释其吸附物理意义,分析温度对其吸附等 温线的影响,解释之。 13. 分散染料染涤纶主要有哪几种方法,解释它的上染机理,写出吸附等温线,并分别指出 各种方法的固色温度范围,解释固色温度不同的原因。 14. 染料在纤维中扩散有几种模型。亲水性纤维用离子性染料染色属哪种扩散模型。并从理 论上分析加快这种扩散可能有哪些途经。 15. 水作为染色介质有哪些有缺点。染料溶解和从水中上染纤维时会带来水的结构发生什么 变化。这种变化又对染料上染和染色产品湿牢度会有什么影响。并指出节水和无水染色 的可能性。 16. 分析水在染色过程中的作用,并分析进行节水染色的可能途经,当前工业上主要采取哪 些措施来节水染色。 17. 分析染料在从水溶液吸附上纤维的过程中,体系分子作用力的变化,可能存在哪些类型 的作用力,说明不同作用力的特点,并举例说明。 18. 分析直接染料从水中染纤维素纤维时体系分子作用力将发生哪些变化。主要存在哪几种 作用力,这些作用力的特性有何不同。它们对染料上染和染色牢度起什么作用。 19. 常见纤维素纤维有哪几类,分析比较它们的超分子结构和形态结构,改善它们的性能可 采用哪些方法来改性,并分析改性对染色的影响。 20. 上染过程可分几个阶段,决定上染速度的主要是哪一个阶段,影响上染速度的因素主要 有哪些,加快上染的措施有哪些, 21. 何谓上染,上染过程可分几个阶段,决定上染速度通常是哪一阶段,何谓扩散边界层, 它的厚度和哪些因素有关。分析比较绳状织物喷射染色与散纤维染色的上染速率和匀染 差异。 22. 何谓亨利定律,写出其数学关系式,解释其物理意义,分析温度对分配关系的影响,举 例说明之。 23. 简要论述分散染料高温高压法染色的上染过程和影响上染速率的因素,指出决定上染快 慢的阶段,通常采取哪些措施来加快上染,并介绍快速染色的基本原理。 24. 写出K型活性染料与纤维素的反应历程,指出决定反应速率的阶段,分析常用活性染 料不易染深和利用率低的原因,可采取哪些措施来改善深染效果。 25. 写出M型活性染料的固色历程,指出固色效率主要和哪些因素有关,并分析当前深色 品种染色湿摩擦牢度低的原因,提出提高的措施。 26. 比较X型和KN型活性染料的反应性,分别写出它们和纤维素纤维的固色反应,分析 影响活性染料固色速度的因素,解释之。 27. 说明酸性染料上染羊毛,蚕丝和锦纶的染色原理,比较它们的染色条件,染色饱和值和 湿牢度,并解释超当量吸附及其产生的原因。 28. 涤纶主要用哪类染料染色,分析它染色的吸附等温线的特征和染色机理,通常有几种染 色方法,分析各种染色方法的特点。 29. 分析比较电解质(盐)对活性染料上染棉和酸性染料上染羊毛的影响。并论述进行低盐 染色的可能性。 30. 比较羊毛和蚕丝的染色特性及染色工艺,它们常用哪些类别染料染色,说明染色机理和 改善匀染性和染色牢度的方法。 31. 染色方式主要可分几类,分别从理论上分析提高匀染效果的途经,并举例说明之。 32. 活性染料按化学结构主要分几类,写出它们与纤维素纤维的反应历程,并分析影响固色 速率和固色效率的因素,说明之。 33. 分析羊毛和超细涤纶纤维的结构与染色性能的关系,它们分别适用哪些类别染料染色, 并论述其染色原理、方法、工艺条件和主要问题,指出改善的途经。 34. 影响浸染时的匀染程度的因素有哪些,以羊毛用酸性染料和棉用活性染料染色为例,说 明可采取哪些措施来改善染品的匀染程度。为什么, 35. 说明电解质在不同染色过程中所起的作用,并说明电解质可能产生的不利作用。为了改 善生态加工性,试以活性染料染色为例,论述进行低盐和无盐染色的途经和存在的问题。 36. 分析当前染色存在哪些生态问题,并从理论上分析有哪些解决途经,正在研究开发的 有哪些生态染色工艺, 37. 论述染色介质在染色过程中的重要性和作用。指出水作为染色介质的优缺点,论述在上 染过程中水的结构变化与上染的关系,分析进行无水和节水染色的可能性。为什么, 38. 何谓涂料印花,分析它的有缺点,指出它存在主要生态问题。分析粘合剂的结构与印花 效果,并从粘合机理角度来分析提高印花牢度的可能途经。 39. 试举例 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 一含三种纤维的面料的染色工艺,包括染料选用的依据、染液处方、工艺过 程、控温过程、染色注意问题和可能出现的问题,并提出改善的办法。 40. 试举例设计一个涤/棉混纺织物的染色工艺(包括选用染料类别,染色方法,主要工艺 条件),说明工艺依据,分析其有缺点和国内外发展动态。 41. 试设计棉/锦纶交织物的染色工艺(适用的染料类别、染色处方组成、工艺过程)。比较 各种工艺的有缺点。指出克服缺点的途经和开发新工艺的可能性。 42. 举例设计一染色(或印花或化工)产品的生产工艺(处方、反应或加工条件),说明制 定工艺参数的依据和注意点,并指出该类产品生产技术的发展趋势。 43. 试举例设计一染色工艺,包括说明染料上染纤维的机理,选用染料的依据,染液处方组 成和各组成的作用,染色工艺过程及其控制,染色过程中应注意的问题,并论证该工艺 的有缺点和该工艺的先进性。 44. 试举例设计一种纺织品的染色(或消色)加工工艺,说明其加工原理、加工方法、工艺 条件(染料、助剂等组成、温度、pH值等参数)及依据。并分析其有缺点和可能产生 的问题,与国内外水平比较其先进性。 45. 说明多组份纤维纺织品染色的特点,并举例设计一种多组份纤维纺织品的染色工艺(包 括染色处方和染色工艺过程),并分析该品种当前工业化生产中存在的问题,提出解决 的途经和办法。 1,5(名词解释 化学位:偏摩尔自由焓。 染色亲和力:它是纤维上染料的标准化学位和染液中染料标准化学位差值的负值,它是染料从它在染液的标准状态转移到它在纤维上的标准状态的趋势和量度。 染色直接性:直接性可以理解为染料离开染液上染纤维的性能,直接性一般可用染色平衡时染料的上然百分率大小来 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示直接性的高低,在相同的条件下,上然百分率高的称之为直接性高,反之,上染百分率低,称之为直接性低。 染色热:所谓染色热是指无限小的染料从含有染料成标准状态的染液(活度等于1)转移到染料也成标准状态的纤维上(活度等于1)时,每摩尔染料转移吸收的热量。它标志着上染过程中各种分子作用所产生的能量变化。 染色熵:所谓的染色熵是指无限小的染料从标准状态的染液(活度等于1)转移到标准状态的纤维上(活度等于1)每摩尔染料转移所引起的物系熵变。 上染率:吸附在纤维表面的染料量占突入染料总量的百分率。 固色率:染料与纤维发生共价键结合的染料量占投入染料总量的百分率。 半染时间:达到平衡吸附量一半所需要的时间,用t表示,表示染色达到平衡的快慢。 染色提升性:所谓提升性是指随着染料用量增加,纤维上染料浓度递增的性能。提升性不仅决定于染料的结构,也与纤维的结构有关,不同纤维的染色提升性不同。一般来说,在一定浓度范围内,纤维线密度越低,染色提升性越好。 染色加和性:当几种染料拼混染色时,有的染料的吸附等温曲线和上染率与单独染色时基本一样,纤维中混合染料量基本上等于它们单独染色时的上染量之和,这种性质就称为处方中染料的染色加和性好或染阻小。反之,有一些染料拼混染色时,不论是等温吸附曲线,还是上染率,都与单独染色时有很大的不同,它们的平衡吸附量低于各染料单独染色时的平衡吸附量之和,即其加和性差或染阻大。 移染:染料从上染浓度高的部分解吸,转移到上染浓度低的部分来提高匀染性的方法。 配伍指数:是反映染料亲和力大小和扩散速率高低的综合指标 6(何为染色熵和染色热,它们分别说明上染过程中的什么结果,并学出它们与亲和力的关系。染料上染纤维的亲和力只要取决于谁, 答:染色热标志着上染过程中各种分子间力的作用所产生的能量的变化。吸收热则为正值,放出热量则为负值。大多数染色体系中,染料的上染过程是放热反应,因此染色热为负值。染色特的负值绝对值越大,表示被吸附于纤维的作用力就越强。染色亲和力越大,反之,情合理越小。 染色熵标志着上染过程中物理大量质点于东混乱程度的变化。染色熵?S为正值,表示物系的混轮渡增大,反之,表示混乱度减小。通常情况下,染料在同业中混乱度比在纤维上的混乱度大,即?S为负值;在有些情况下,如疏水较多的染料上染纤维,由于上染引起了水的结构变化,其染色熵可能为正值。染色熵负值绝对值越大,亲和力越小,染色熵?S负值绝对值愈小,甚至为正值,亲和力愈大。 7.何谓染色饱和值,超当量吸附,举例说明哪些纤维存在饱和值和超当量吸附,并分析出现超当量吸附的原因。 答:染料吸附于纤维的过程中有一种吸附式定位吸附,即纤维上有一定数量的吸附燃亮的位 置(成为染座),当所有的染座都被染料占据时,吸附达到饱和,此时的饱和值成为纤维的染色饱和值。其大小决定于纤维上吸附位置的数量。 染料的最大吸附量与纤维上染座彼此成当量吸附关系,此时成为当量吸附。而当染料吸附量超过染色饱和值时,即发生了超当量吸附。 蛋白质纤维和聚酰胺纤维染色时存在染色饱和值。现以蛋白质纤维为例加以说明。当Ph值低于等电点时,酸性染料与纤维-NH发生离子键结合,结合量随着PH值的降低额降低;当PH降到某一数值或某一数值范围时,染料吸附量为一恒定的值,即此时-NH全部被酸性染料分子沾满,即达到饱和吸附;当染料数量足够,染料的吸附量会超过染色饱和值,即发生超当量吸附,俗称“过染”。 在PH较低的情况下发生超当量吸附的原因是: 1) 氢离子吸附在酰胺基上,使酰胺基成为第二染座; 2) 在较低PH下,酰胺基发生水解,并生成新的氨基。新的氨基也能吸附氢离子; 3) 染料与纤维间范德华力和氢键的作用结合也是造成长当量吸附的重要原因。尤其是在PH不是很低的情况下,染料与纤维间范德华力和氢键的结合往往是超当量吸附的主要原因。 10,11(何谓吸附等温线,通常有几种类型,写出它们的数学关系式,说明不同类型的物理意义。分析阳离子染料上染腈纶的吸附等温线,有何特点,染料在纤维中的状态。选用什么性质的阳离子染料拼色才能获得均匀效果,解释之。 答:吸附等温线是在恒定温度下,上染达到染色平衡时,纤维上的染料浓度和染液中的染料浓度的关系曲线。 吸附等温线通常有:(1)能斯特型;(2)弗莱因德利胥型;(3)朗缪尔型 数学关系式:(1)能斯特型:[D]/[D]=K; fsn(2)弗莱因德利胥型:[D]= K[D]; fs (3)朗缪尔型:1/[D]=1/(K[D][S])+1/[S] fsff (1)能斯特型:可看作由于染料对纤维具有亲和力而溶解在其中。纤维上的染料浓度与染液中的染料浓度成正比关系,随着染料浓度的增高而增高,直到饱和为止。 (2)弗莱因德利胥型:为物理吸附,即非定位吸附。纤维上的染料浓度随染液中染料浓度的增加而不断增加,但增加速率越来越慢,没有明显的极限。 (3)朗缪尔型:为化学吸附,即定位吸附。在低浓度区时,纤维上染料浓度增加很快,以后随染液中染料浓度的增加而逐渐变慢,最后不再增加,达到饱和吸附值。 阳离子染料上染腈纶的吸附等温线属于朗缪尔型吸附等温线。朗缪尔吸附属于化学吸附,即定位吸附。假定在纤维上有一定数量的染座,染料的吸附就发生在这些染座上,且这种吸附是单分子层的。当所有染座都被染料占据时,吸附就达到了饱和,此饱和值称为纤维染色饱和值,它决定于纤维上吸附位置的数量,染料在纤维中以离子键与纤维固着。 不同结构的阳离子染料对纤维的亲和力不同,同时其在纤维中的扩散速率也不同。亲和力高的阳离子染料,在纤维表面吸附速率快,在纤维内扩散速率慢,从而产生“竞染”,各染料“竞染”造成产品色泽不一,难以达到理想的拼色效果,因此,拼色时应选用配伍指数相近的染料,配伍指数K是反映染料亲和力大小和扩散速率高低的综合指标,K越接近于1,染料对纤维的亲和力就越高,上染速率就越快;K越接近于5,染料对纤维的亲和力就越低,上染就越慢。 12,13(分散染料上染合成纤维属哪类吸附等温线,解释其吸附物理意义,分析温度对其吸附等温线的影响,解释之。分散染料染涤纶主要有哪几种方法,解释他的上染机理,写出吸附等温线。并分别指出各种方法的固色温度范围,解释固色温度不同的原因。 答:分散染料上染合成纤维属能斯特型吸附等温线。其物理意义为:可看作由于染料对纤维具有亲和力而溶解在其中。纤维上的染料浓度与染液中的染料浓度成正比关系,随着染料浓度的增高而增高,直到饱和为止。 温度对吸附等温线的影响:升高染色温度,吸附等温线的斜率变小,即分配系数减小,表明染色温度升高,平衡上染百分率降低,染料对纤维的亲和力降低,这是由于染料的吸附为放热反应,染料对纤维的亲和力随染色温度的升高而下降;而且染料在水中溶解度随染色温度的升高的增加程度比在纤维中增加的快。随染色温度的升高,纤维的染色饱和值提高,其原因是升高染色温度,有利于提高染料的扩散动能,增加纤维的自由容积,从而增大染料的可及度,使染料饱和值提高。 方法有:(1)高温高压染色 涤纶高温高压染色法一般是在130?左右的染浴中,在密闭的高压染色设备中进行的一种湿热染色方法。 升高染色温度可增大纤维的自由容积,增大染料在染浴中的溶解度,提高染料的扩散动能,减少染料向纤维内部扩散的空间阻力和能量阻力,从而提高染料向纤维内部扩散的速率,120~130?为宜,温度太高会对纤维损伤太大,太低又达不到染色效果。 (2)热熔染色 热熔染色法是于185~215?干热条件下使染料在纤维上发生固着的连续轧染的染色方法。在热熔的高温条件下,涤纶大分子链段运动加剧,大分子内瞬间孔穴增大,有利于染料随着孔穴的产生,跳跃式向纤维内部扩散,并与纤维发生固着。所以温度高或者低都不能达到这个效果和要求。 (3)载体染色 载体染色是利用载体助剂对涤纶的增塑膨化性能,使分散染料能在常压100?以下的条件下染涤纶的一种染色方法。 载体因为是具有双亲性的,而且对涤纶有较大的亲和力,其与涤纶的溶解度参数相近,可比染料先扩散到纤维内部,使纤维增塑,无定形区的分子链段更发生运动,纤维结构变得松弛,自由容积增大,降低了涤纶的玻璃化温度,从而有利于染料向纤维内部扩散,使涤纶能在100?下进行染色。 14(扩散模型, 答:分为孔道扩散模型和自由容积模型。前者主要用于说明染料在纤维素纤维等亲水性纤维中的扩散特点,后者主要用以说明染料在聚酯、聚丙烯腈等疏水性纤维内的扩散模型,因此亲水性纤维用离子型染料染色是属于孔道扩散模型。 由于染料在纤维中的扩散速率不仅与染料分子的结构有关,还和染料对纤维的亲和力以及纤维的微结构有关。(1)染料对纤维的亲和力越大,扩散系数越小,因此可以选用对纤维亲和力相对小的染料进行上染。(2)染料的分子结构越大,染料分子芳环共平面性越强,在孔道中扩散的过程中被孔道壁分子链吸附的几率也就也越高,扩散就越困难。所以要选择分子结构小且共平面性不太强的染料。(3) 纤维无定形区含量越大,扩散系数越大,所以,在染色时要使纤维充分溶胀可加快染料的扩散。(4)粘胶等化学纤维在生产过程中收到的不同程度的拉伸会使纤维的孔道形状、大小发生相应的变化,从而影响染料在纤维上的扩散速率。增加拉伸使纤维大分子的取向度增高、孔道变窄,扩散速率降低。同时若纤维孔道的曲饶度越高,扩散系数也就变的更低。所以应该避免这样的情况发生。(5)在一定的温度下,影响 染料扩散的因素主要是纤维的溶胀和染料对纤维的亲和力,而染料分子在溶液中的扩散系数影响越小。温度越高,染料在孔道溶液中扩散变的容易,被孔道壁分子链吸附的几率也降低,所以扩散系数就增大。 15,16(分析水在染色过程中的作用,水作为染色介质有哪些缺点,染料溶解和从水中上染纤维时会带来水的结构发生什么变化,这种变化又对上染和染色产品湿牢度会有什么影响,并指出节水和无水染色的可能性。并分析进行节水染色的可能途径。当前工业上主要采取哪些措施来节水染色, 答:水分子是一类较强亲核性物质,会使活性染料水解,降低固色率和色牢度,而且活性染料染色大量消耗水,污染水源又带来许多生态问题。 染料溶解在染液中会发生本身的紊乱度变化,即染色熵的变化,这个过程也关系着水的染色熵的变化。一般情况下,染色熵为负值,而当染料分子中疏水基的增大,染色熵绝对值下降,甚至变成正值,这是因为染料分子中的疏水部分有促使水分子生成簇状结构或类冰结构的倾向,疏水部分越大,这种倾向也越大。染料从溶液转移到纤维上后,这种作用消失,水的紊乱度增加,则熵值增大。当水的熵值增大大于染料的熵值减小时,就有可能使整个体系的熵增加,即ΔS?为正值。ΔS?为正值时,随着染色温度的提高,亲和力增大。 染色嫡负值绝对值越大,表示染料在纤维上的取向程度越高,被纤维吸附的可能性越小,亲和力就越低从而导致湿牢度降低;染色嫡负值绝对值越小,甚至为正值时,亲和力就高。染色热负值绝对值越大(放热越多),染料与纤维结合的程度越高,亲和力也就越高湿牢度也就相应的越高,反之越低。 节水染色主要通过小浴比和低给液染色、染料涂色等改造方向。目前工业上主要采用气流雾化喷射染色技术和气液式染色技术。 气流雾化喷射染色技术采用空气动力学原理,将高压鼓风机产生的高速气流注入喷嘴;同时,另一管路向喷嘴注入染液,染液与高速气流在喷嘴中相遇并混合形成雾状微细液滴后喷向织物,既带动织物运行,又使得染液与织物可以在很短的时间内充分接触,达到均匀染色的目的。 气液式染色技术是使用鑫普利亚的气液式染色机用风带动织物,用水量少,只要将织物泡湿,再加200L的循环用水就可染色,其最低浴比可达1?2。织物染色过程中,呈开幅状态行进,染液容易均匀喷洒在织物上,不易染花,经向拉力小,不会产生经向褶痕,弹性纤维织物不会卷边,适染织物范围较广,针织物及平织物都适合。科瑞环保的展幅式气液染色机为开放式弧状喷嘴,气液混合喷压织物渗透性强,具有温度均匀,压力稳定,颜色再现性高等优点,适用于机织物、针织物、高密度超细纤维与含氨纶交织物、强捻织物等,浴比1?4以下。 17,18. 分析染料在从水溶液吸附上纤维的过程中,体系分子作用力的变化,可能存在哪些类型的作用力,说明不同作用力的特点,并举例说明。分析直接染料从水中染纤维素纤维时体系分子作用力将发生哪些变化。主要存在哪几种作用力,这些作用力的特征有何不同。它们对染料上染和染色牢度起什么作用。 答:染料与纤维分子之间的作用力是多种多样的主要存在范德华力、氢键、库仑力、共价键、配价键、电荷转移分子间引力、疏水键等。 染料和纤维之间的范德华力大小决定于分子的结构和形态,并和它们之间的接触面积及分子间的距离有关。一般染料的相对分子质量越大,结构越复杂,共扼系统越长,线型、共平面性越好,并与纤维的分子结构相适宜,则范德华力一般较大。范德华力存在于各类染料上染过程。 氢键是一种,定向的、较强的分子间引力,它是由两个电负性较强的原子通过氢原子而形成的取向结合。氢键的强弱和氢原子两边所接原子的电负性大小有关。氢键在各类染料对各类纤维的染色中都存在。 库伦力是指有些纤维具有可以电离的基团,在染色条件下,这些基团发生电离而使纤维带有电荷,当具有相反电荷的染料离子与纤维接近时,产生静电引力(库仑力),染料因库仑力的作用而被纤维吸附,并发生离子键形式的结合,离子键也称盐式键。离子键的强弱与两者的电荷强弱成正比。酸性染料染蛋白质纤维时,在等电点以下,纤维带正电,染料带负电,染料和纤维就通过库伦力相吸引。 染料和纤维发生共价键结合主要发生在含有反应性基团的染料和具有可反应基团的纤维之间。例如活性染料和纤维素纤维之间可在一定条件下发生反应而生成共价键结合。主要发生在活性染料染色。 配价键一般在酸性媒染染料或酸性含媒染料染色时和纤维之间产生。 直接染料分子的结构特点是线性、芳环共平面性及含有可和纤维素纤维上的羟基形成氢键的基团,使直接染料分子之间、直接染料和纤维素分子之间的范德华力和氢键作用力较大对纤维素纤维具有较高的亲和力以及在染液中有较大的聚集倾向。 范德华力的大小主要取决于染料与纤维的共线性,染料分子越大线性越好,越有利于和纤维结合。对染料上染和染色牢度都起作用,对染色牢度贡献更大。氢键有助于染料和纤维结合,能提高染料吸附纤维的速度,能提高染料的上染率和染色牢度。 19(常见纤维素纤维有哪几类,分析比较它们的超分子结构和形态结构,改善它们的性能可采用哪些方法来改性,并分析改性对染色的影响。 答:常见纤维素纤维主要有棉、麻、竹等天然纤维素纤维和粘胶纤维等再生纤维素纤维。 棉纤维属于结晶度高、取向度高、大分子排列取向较整齐的纤维。横截面呈腰子形,有中腔,成熟棉纤维的纵向呈扁平带状具有天然扭曲的纤维;麻纤维的结晶度较高、取向度高、大分子排列取向整齐、单纤维是一个厚壁、两端封闭、内有狭窄胞腔的长细胞。竹纤维的超分子结构和麻纤维相似横截面呈腰圆形,有中腔,横截表面布满裂纹,次生层为单层结构,原纤排列整齐、结构致密。粘胶纤维聚合度较低属于部分结晶纵向为平直的柱体,截面呈不规则的锯齿状的纤维。 纤维素纤维的改性大致有三种途径。首先是对纤维的物理形态和微结构改变,引起其染 色性能发生变化。最重要的是用强碱处理,例如对棉织物进行丝光,还包括用液氨、甘油以及磷酸处理。它们均会改变棉纤维的微结构,甚至引起晶型变化,不仅物理性能发生很大变化,而且染色性能也有所增进。另一种改性是对纤维表面改性,这包括物理、物理化学以及化学方法。纤维表面改性后也会引起染色性能发生变化。还有一种途径就是对整个纤维包括其表面和内部进行化学改性.这种变性一般会引起染色性能更大的变化.应该指出,化学改性时往往伴随另两种改性。 20,21(何谓上染上染过程分几个阶段,那个阶段起决定性作用,影响因素,加快的措施,扩散边界层,厚度与哪些因素关系,绳状织物喷射染色与散纤维染色的上染速率和匀染差异, 答:所谓上染就是指染料舍染液或其他介质而向纤维转移并将纤维染透的过程。上染过程主要分四个阶段:1)染料分子(或离子)随染液流动靠近纤维界面;2)染料通过纤维表面的扩散边界层向纤维表面扩散;3)染料分子被纤维表面吸附;4)染料向纤维内部扩散并固着在纤维内部。第四阶段是决定上染速率的阶段。 影响上染速度的主要因素有:染液相对被染物的流速;染色温度;染色助剂等。加快上 染的措施主要有:提高染液的流动速度使染料分子更快地靠近纤维界面;提高温度加速染料向纤维内部扩散; 一般把染液流速从染液本体到纤维表面流速降低的区域称为动力边界层。动力边界层内靠近纤维表面的染液几乎是静止的,此时,染料主要靠自身的扩散靠近纤维表面,该液层称为扩散边界层。它的厚度主要取决于动力边界层,而动力边界层的厚度主要与纤维表面的染液流速有关,染液流速越大,动力边界层越薄,即扩散边界层越薄。 28. 涤纶主要用分散染料染色的。 研究表明,在一定温度下,若用不同浓度的分散染料染色,当达到反色平衡时,以纤维上的 染料浓度为纵坐标,以染液中染料浓度为横坐标,做燃料染色的吸附等温线,可以得出一条直线。即分散染料染涤纶符合能斯特模型。吸附等温线的斜率即K值,为分配系数,它表示染料在染液中的溶解程度。升高染色温度,吸附等温线的斜率减小,即分配系数减小,表明温度升高,平衡上然百分率降低,燃料对纤维的亲和力降低。这是由于染料的吸附为放热反应,染料对纤维的亲和力随染色温度的升高而降低;而且燃料在水中的溶解度而增加的程度比纤维中增加的要快。并且吸附等温线上的终点为染色饱和值,相当于染料在纤维中的‘饱和浓度’。随着温度升高,纤维的染色饱和值提高。其原因为升高染色温度,有利于提高染料的扩散动能,增加纤维的自由容积,从而增加染料的可及度,使染料的饱和值提高。 涤纶通常有3种染色方法:高温高压染色 热熔染色 载体染色 29.分析比较电解质(盐)对火星染料上染棉和酸性染料上染羊毛的影响,并论述进行低盐染色的可能性。 解答:由于活性染料含有水溶性基团,在水中电离成染料阴离子,棉纤维在染浴中带负电,故染色过程中染料与纤维之间存在库伦斥力,染色过程中加入大量无机盐,降低了纤维对染料的斥力,从而有利于提高活性染料的上染率和固色率,盐起促染作用,但在此过程中需要消耗大量盐;元明粉在酸性染料上染羊毛过程中,在羊毛等电点以下盐起缓染作用,在等电点以上起促染作用,因而也需消耗大量盐。 低盐染色的可能性: 1( 改善染料结构:改变染料的结构或提高染料分子质量(如分子中引入杂环或双偶氮结构) 来提高染料的直接性,减少染料分子中阴离子的数量,减少盐效应;增加或改变活性基 团以提高染料反应性; 2( 纤维素纤维的改性:通过化学结合或者物理吸附使阳离子化合物固着在纤维上(如纤维 上接上反应性的胺类化合物等),提高染料的竭染率和固色率; 3( 低盐染色助剂:开发无盐染色助剂(如高分子聚合物)有助于提高纤维对染料的吸附, 提高染料上染率; 4( 开发代用盐:用无污染的染色助剂替代食盐或者元明粉,不仅可降低盐的用量还可提高 染色速度; 5( 染色工艺的控制:由染色理论可知,降低染色温度,可以提高染料的直接性,因而在可 能的条件下尽可能降低染色温度,尤其是染色后期,降低温度可提高平衡上染率或直接 性。 30.比较羊毛和蚕丝的染色特性及染色工艺,它们常用哪些类别染料染色,说明染色机理和改善匀染性和染色牢度的方法。 一:染色特性及染色工艺:从蚕丝和羊毛的结构来看,它们都是天然蛋白质纤维,分子中含有氨基、羧基、羟基等极性基团,都可以用酸性、金属络合、中性、活性、直接等染料染色。但是它们的极性氨基酸含量、结晶度和取向度不同 1)羊毛表面含有鳞片层结构,染色时其染色始染温度为50?,而蚕丝的表面没有鳞片层,在水中较易膨化始染温度略低。2)为了获得匀透的染色效果,羊毛往往需要采用延长高温保温时间来进一步提高染料的移染性和染料在羊毛纤维中的扩散速率,所以羊毛需要长时间沸染;而蚕丝的质地轻薄,长时间沸染会使蚕丝受损伤,影响丝绸的光泽,最高温度宜控制在95?左右,为了使染料均匀上染,需要逐步升温。3)蚕丝的等电点是3.2-5.2,羊毛的 等电点是4.2-4.8。羊毛一般在强酸性条件下染色,而蚕丝丝素在强酸性条件下会受到损伤,故不宜采用强酸性条件染色。4)羊毛有毛尖效应,因此染色时在羊毛毛尖容易产生色差。 5)固色:蚕丝的湿处理牢度比羊毛差,因此蚕丝染色后,需要用阳离子型固色剂固色。 二常用染料: 羊毛适用:匀染性酸性染料,耐缩绒酸性染料,酸性媒染染料,酸性含媒染料,活性染料。根据染料应用分类,匀染性酸性染料对羊毛染色pH值可控制在2.5,4。但是,由于匀染性酸性染料的湿处理牢度较差,这类染料在羊毛染色中已较少使用。蚕丝织物一般以弱酸性染料染色为主,也用酸性含媒染料。 三染色机理: 蚕丝与羊毛染色原理相同,酸性染料大多数是在酸性条件下进行的。在染液中酸性染料NaD +-离解Na和D,染液中还有氢离子和氯离子(或硫酸根离子),氢离子在纤维上吸附时必然 3+伴随着相当数量的阴离子一起进入纤维中,阴离子Cl-和D-可对纤维上的—NH发生吸附,整个吸附过程可简单地表示如下: 3+由于氯离子分子较染料分子小,开始染色时氯离子先吸附到纤维上与—NH发生离子键结合,但是由于酸性染料阴离子较氯离子或硫酸根离子对纤维有更高的亲和力,是的染料离子将氯离子交换下来。当染液的等电点在纤维附近染色时,染料与纤维的结合有离子键结合,氢键和范德华引力起着重要作用。当染浴的pH值大于等电点时,染料主要靠氢键和范德华引力上染纤维,当染液的pH值小于等电点时,染料主要以离子键上染纤维。 四改善匀染性和染色牢度方法 匀染性: 1) 为了使染料均匀上染,染料的上染速率必须与染液的流动速率相适应,以便使织物各位 的纤维处在温度、浓度比较均匀一致的染液中上染。 )染料在pH值低于纤维等电点时染色,加入食盐或硫酸钠,起到缓染作用,提高匀染性,2 入中性电解质还能促使已吸附的染料从纤维上解吸下来,从而有利于增进染料移染,提高匀染效果。 3)弱酸性浴和中性浴染色的酸性染料,如果在pH值低于纤维等电点时染色,由于其亲和力大于强酸性浴染色的酸性染料,因此往往要选用对纤维亲和力更大的阴离子有机物作匀染剂。中性浴染色时除了加入硫酸铵或醋酸铵缓慢的释放氨气降低pH值,还可以在始染时加入少量的氨水使染液呈微弱碱性来获得匀透的上染效果。 4)匀染性酸性染料(强酸性染料)的移染性和匀染性较好,在低温的染浴中主要以分子或离子状态存在,在低温时染色可获得一定的上染百分率。在升温过程中造成的染色不匀,可通过高温保温一定时间得以匀染。 5)加入两性离子类聚醚型匀染剂,在染液中能与染料阴离子形成离子型复合物,降低染液中游离染料的浓度,当染色温度升高时,复合物才逐渐解体,因此具有缓染作用以致达到匀染结果。 改善染色牢度: 1)固色:没有鳞片层,在水中较易膨化,弱酸性染料在蚕丝纤维上的上染速率比羊毛的快,但它的湿处理牢度比染羊毛的差些,尤其是部分中深色。为了提高湿处理牢度,有必要进行固色处理。2)染料分子中引入羟基、酰胺基或磺酰胺基、砜基这样的氢键生成基团,可以 提高耐洗牢度。3)采用坚牢度高的活性染料代替。 31、染色方式主要可分几类,分别从理论上分析提高匀染效果的途径,并举例说明之。 染色方式可分为浸染(或称竭染)和轧染两种。浸轧有一浸一轧、一浸两轧、二浸二轧或多浸多轧等几种形式。 提高匀染效果的途径: 浸染:1、保证染液各处的染料、助剂的浓度一致,保证染液均匀流动。 2、可通过调节温度,加入匀染剂、延长上染时间来控制上染速率以避免由于初染率太高造成的染色不匀。如温度效应染料。 3、控制浴比。一般来说,浴比大有利于匀染。 4、预先消除内应力,这是由于纺织品在纤维生产纺织加工中受到各种张力作用。如:棉织物染色应用水均匀润湿,合成纤维织物染色前应经热定型处理。 轧染:1、轧液要均匀,织物浸轧后,前、后、左、中、右的轧余率要求均匀一致。如多用均匀轧车。 2、染色前织物除应先经充分的前处理(如煮练、丝光)外,还应在染液中加入适当的润湿剂。 3、降低轧余率、加入防泳移剂、先预烘后烘干以防止由于染料泳移造成的染色不匀。 4、开车初期适当冲稀轧槽染液浓度、提高开车初期的染液浓度分别用以降低由于初染率高、低造成的前后色差。 32题 答(1)主要可分为:均三嗪类,乙烯砜类,复合活性基类等 (2)均三嗪类与纤维素纤维的反应历程:由于活性基团的芳杂环上的氮原子的电负性较 碳原子强,因此处杂环上的各个碳原子呈现部分正电荷,又由于碳原子连接的氯原子电负性 也很强,电子诱导结果,使碳原子呈现更强的正电性 这样芳杂环上的碳原子更容易收到亲核试剂的攻击,发生亲核取代反应。 反应式如下: 乙烯砜类的亲核加成反应:活性染料的反应主要取决于:吸电子的连接基,也与离去基有关,反应如下: 染色时,β--羟基乙烯砜硫酸酯,在碱的作用下,生成含活泼双键的乙烯砜基(—SO2CH=CH2),由于染料结构中—SO2为吸电子基,电子诱导效应的结果使β碳原子呈现更强的正电性能与纤维素负离子发生加成反应,H+由水中供给。 (3)影响因素: 染料活性基团的结构,反应性,结合键的稳定性,染料母体的直接性以及染色条件都会影响固色率和固色效率。所以主要从两方面入手: 一方面从染料的结构,母体染料的直接性,活性基团的改进以及多活性基团等因素考虑: A.染料自身的直接性会影响固色率:活性基团越大,特别是卤代杂环的引入会提高直接性, 活性基团的平面性越好,直接性高,固色率也会增高。 B.杂环取代基对固色率也有影响,适当的取代基有利于固色率的提高 C.改变活性基中的活性原子会影响固色率如:用氟取代氯,反应性提高,固色率也相应提高。 D.利用多活性基也会影响固色率 E. 染料中水溶性基团越少越有利于固色。 2)从工艺条件考虑: A. 温度:温度越高反应速率越快,虽然固色率与水解速率均相应增加,但温度高,水解速率增加的更大,影响固色率的。 B. 盐作用:加盐能增强染料的反应性与直接性,有利于染料在染浴中的吸尽,而提高固色率。 C. 浴比:浴比越大就越不容易吸尽,小浴比吸尽率高。 D. PH值的控制:PH值越高,纤维带负电荷也高,使阴离子活性染料对纤维的亲和力由于同性电子相斥的关系而降低。PH为11—12时是一个转折点,此时,染料的水解速率迅速增加,而亲和力或直接性则明显降低。而固色率也明显降低。所以PH值一般不大于11.5. 33. 超细涤纶纤维染色性能: (1) 难染深浓色。 由于细旦纤维的比表面积大,造成纤维表面反射光很大,而染色织物 色泽深浅与纤维表面的反射光及由纤维内部重新返回到外部的折射光有关。 (2) 匀染性差。 细旦涤纶线密度小,比表面积大,染料的吸附速率快,容易造成染色不 匀。 (3) 染色牢度差。由于细旦涤纶比表面积大,从而增加了纤维与光的接触面积,致使染 料受光的影响较大,在受热牢度时纤维内的染料易于向纤维表面扩散,导致牢度差。 研究表明:杂环结构的分散染料色泽鲜艳,色强度高,提升力大,染料利用率高,而且匀染性、移染性、牢度均较好。目前开发的染料多为复配型染料,此类染料匀染性、移染性好,对pH值,热稳定性好,染料的相容性好。 染色:升温工艺与染普通涤纶有所区别,始染温度应较低(30,35),升温速率应较慢(0.5,01C/min,最好在90,95之间保温一段时间,然后慢慢升温至125,保温染色足够时间(60min以上),以保证染料吸附均匀及能够充分发生移染而达到匀染的效果;同时加入必要的染色助剂,增进染料移染,延缓染料上染速率,以获得均匀的染色效果。染色结束后,要以较慢 0的速度降低温度(1,2C/min),当降至60,70后再排液,最后经清洗后处理完成染色过程。 主要问题: (1) 匀染性。可降低始染温度,严格控制升温速率,延长后期的保温时间。 (2) 织物易擦伤。 (3) 焦油状低聚物易沉积 (4) 染色牢度较差。 改善: (1) 可降低始染温度,严格控制升温速率,延长后期的保温时间。 (2) 染色时织物受张力要小,织物运行速度 应由低到高平稳运行,染液循环要好 (3) 最好采用碱性工艺染色,增大低聚物的溶解度。 (4) 染色后进行充分水洗。 关于羊毛的请参考30题 34 影响浸染时的匀染程度的因素有哪些,以羊毛用酸性染料和棉用活性染料染色为例,说明可采取哪些措施来改善染品的匀染程度。为什么, 答:影响浸染时匀染程度的因素: 1(染液各处的染料、助剂的浓度; 2(染液和被染物的相对运动,染液的流动; 3(染液的温度,PH值,及染液中所加的匀染剂; 4(浴比大小,一般浴比大对匀染有利; 5(在染色前,纺织品在纤维生产和纺织加工过程中受到的各种张力作用(如热定型处理)。 以羊毛用酸性染料和棉用活性染料染色为例,改善染品匀染程度的措施及其原因: 1(对于亲和力较高的弱酸性和中性浴染色的酸性染料,始染时染液浓度不要太高,因为此时扩散系数很大,易造成染色不匀,且因亲和力较高,用延长染色时间的办法难以补救; 2(用活性染料染棉时,染料的上染率必须与染液的流动速率相适应,以便使织物各部位的纤维处在温度、浓度比较均匀一致的染液中上染,从而达到染料均匀上染; 3(对于匀染性染料,移染性和匀染性较好,在升温过程中造成的染色不匀,可通过高温保温一定时间得以匀染。对于弱酸性和耐缩绒性酸性染料要十分注意升温速率,来提高匀染效果; 4(为增进匀染,匀染性酸性染料染色时可用元明粉作缓染剂,还可增进染料移染。对于耐缩绒性酸性染料,若PH值低于羊毛的等电点,中性盐起缓染作用,若PH值高于羊毛的等电点,中性盐起促染作用; 5(为降低羊毛毛尖、毛根之间的色差,多倾向于选用匀染性较好的酸性染料,并选用合适的匀染剂; 6(活性染料染棉时,染色织物烘干时,先用热风或红外线烘至一定湿度后再使织物接触温度高的烘筒,同时保证烘筒壁的厚薄一致以及表面平整度有利于匀染。 35.说明电解质在不同染色过程中所起的作用,并说明电解质可能产生的不利作用。为了改善生态加工性,试以活性染料染色为例,论述进行低盐和无盐染色的途径和存在的问题。 答:电解质在不同染色过程中所起的作用 直接染料:加入电解质(如食盐,元明粉)起促染作用。 活性染料:电解质对其固色速率和固色效率也有较大影响,起促染作用,在活性染料浸染时,盐有多方面的作用,最重要的是起电荷屏蔽作用。在碱性水溶液中,纤维素纤维表面带负电荷,吸附上活性染料阴离子后,负电荷还会增加,阻止活性染料阴离子上染,降低上染速度、平衡上染量、染料利用率和染深性.加入中性电解质后,它的阳离子起电荷屏蔽作用,减少了染料阴离子与纤维负电荷的斥力,起促染作用,此外,它的阳离子和阴离子对水的类冰等结构有重要影响,可改变染料分子中疏水组分与水的作用,影响染料的上染。不同盐的盐效应不一,不仅和阳离子有关,也和阴离子有关,对有机酸的盐类来说,阴离子的影响更大些。 还原染料:与直接染料的作用机理相似,电解质(元明粉)也是促染。 酸性染料:强酸性浴酸性染料:加入的电解质(酸)起的是促染作用,而加入食盐或元 明粉,会延缓染料离子与氯离子或硫酸根离子的交换,从而元明粉起缓染作用,可延缓染料的上染,还可以增加染料的移染,提高匀染效果。 弱酸性浴酸性染料及中性浴酸性染料:加入的电解质(酸)起的是促染作用,中性盐所起的作用与pH值有很大的关系:pH值低于纤维的等电点,所起的是缓染作用;若高于纤维的等电点,则起促染作用。即使起缓染作用,对中性浴酸性染料来说,所起缓染作用甚小。 酸性含媒染料:染色时加入硫酸能减弱和延缓染料与纤维之间的结合,促进了匀染,在染色过程中实际上是起缓染作用。 酸性媒介染料:媒染在酸性条件下进行,加酸可以加速反应过程,酸起的是促染作用。 分散染料:电解质对其染色过程的影响主要体现在酸碱电解质调节pH值对染色过程的影响,染色时需在pH为5—6的条件下进行,加入的酸碱电解质会导致染浴的pH变化,如在碱性条件下,染料会发生水解,从而引起色光变化、上染百分率的变化,染浴pH值过低,会致使某些染料溶解度增大,进而影响染色性能和染色产品色光。 阳离子染料:中性盐(元明粉),其在染浴中离解钠离子扩散快,可优先与纤维上的酸性基团结合,同时也可有效减少或削弱纤维表面的Zeta电位对染料的作用,从而延缓染料上染,尤其对含羧酸基团的纤维,缓染效果更显著。同样地一些弱酸也可起到缓染作用,如醋酸,其电离出的氢离子可抑制纤维上酸性基团的电离,尤其是纤维上的弱酸性基团,从而起到缓染作用。 不溶性偶氮染料:酸碱电解质所起作用比较显著,其染色过程分为:色酚打底,色基重氮化与色酚偶合显色。为了维持重氮化溶液的稳定,必须使用过量的酸,维持较低的pH值,使其成重氮盐形式,显色时再适当提高pH值,使其转变成重氮化合物的形式与色酚偶合。 电解质可能产生的不利作用 许多的阴离子染料上染纤维时需要加入中性电解质,但中性电解质的存在会降低染料胶束或胶粒的动电层电位,染料胶束或胶粒之间的静电斥力降低,使染料的聚集程度提高。染料中电解质浓度越高,染料溶液的胶体状态越易遭到破坏,染料越易聚集,甚至有沉淀析出。同时染色后的废水有大量电解质,盐浓度很高,带来了污水处理的难题。 在染色时调节pH时用的酸或碱:染色过程中,pH值偏高或者偏低,特别是酸性染料,将会带来染色不匀,染料分子水解,分裂影响染色性能进而造成染色产品色光发生变化。 低盐和无盐染色的途径和存在的问题 (1) 用新型活性染料低盐或无盐染色:主要是一些双活性基染料。暂无问题,可讨论。 (2)化学改性纤维素纤维活性染料低盐或无盐染色 经过适当化学改性后,纤维素纤维可以显著提高对阴离子染料的结合能力, 纤维素纤维经过树脂整理,特别是用一些含叔胺或季铵基的交联剂处理后,也可以显著提高纤维对活性染料的结合能力,可以进行低盐或无盐染色。但在纤维改性的同时,纤维素纤维的染色性能都会发生深刻变化,在提高对活性染料等阴离子染料结合能力的同时,匀染性和透染性明显下降,耐晒牢度也有所降低。 (3)用“代用盐”活性染料低盐染色 如可用柠檬酸盐代替元明粉。针对活性染料低盐染色,可以开发一类“ 代用盐”替代食盐或元明粉,它们既可以进行低盐染色,又有良好的生态性,有些还可以提高色牢度。 (4)合理设计和控制染色工艺 从上染吸附动力学和热力学知道,染料的直接性与染色温度和浴比有关,染色温度愈低,直接性愈高,需要的盐用量也就愈少,所以,应尽量降低染色温度,尤其是染色后期,降低染色温度可以提高平衡上染量或直接性,减少盐用量,进行低盐染色。 减少盐用量另一有效途径是减小染色的浴比,即进行小浴比染色。浴比愈小,染料直接性愈 高,盐用量就可大幅减少。 36、分析当前染色存在哪些生态问题,并从理论上分析有哪些解决途经,正在研究开发的有哪些生态染色工艺, 答:1、存在的生态问题:从用料的角度分析,某些禁用的偶氮染料还原产生的芳香胺的致癌和致敏的问题,重金属(如酸性络合染料和酸性媒染染料以及某些助剂中的六价铬离子)的问题,各种助剂的污染问题(如:有些助剂含有烷基酚聚氧乙烯醚与线性烷基苯磺酸钠、甲醛过量、产生挥发性有机化合物)。 从染色的过程分析,能源消耗(水电汽的消耗)的问题,废水的排放和水的回收利用率低的问题,资源(各种染化料的利用率比较低,如还原染料染色中保险粉的应用)的浪费。 从着色的织物分析,某些织物废弃之后的生物降解问题。 2、a、采用先进的节水设备,减少设备或工艺的用水量。 由于用水少,相应的排放也减少了,污水处理更容易进行,节能和减排一举两得。b、通过对染料或者纤维的改性,增加染料与纤维的亲和力或者反应性,从而降低染色温度;c、通过减小浴比来减少水的消耗以及增加染料的利用率。d、寻找其他的染色介质来代替水。e、开发新的环保高效的助剂(如:匀染剂、分散剂、螯合剂粘合剂、交联剂、促染剂等)。 3、某些生态染色工艺:酶法工艺技术(一般用于前处理)、冷轧堆工艺技术、短流程工艺技术(前处理)、超临界二氧化碳流体染色技术、涂料印染、微胶囊技术、微悬浮体染色、活性染料低盐/无盐染色技术、活性染料低温染色技术、活性染料的湿短蒸染色技术、使用小浴比液流染色机的小浴比染色新技术等。 37题(答案仅供参考,除了红色字体是 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 上原文能找到,其他的本人实在找不到书上有涉及到该题目的相关内容,因此只是自己的作答。希望同学们能指正和补充) 染色介质在染色过程中起到了很重要的作用。首先染色介质是染料的分散介质,让染料均匀的以小分子或者小颗粒的形式分散在介质中。另外,染色介质还可以使纤维发生溶胀,以便染料的扩散。对于某些染料的染色来说,介质还起到了一个使染料纤维发生电离的作用。 水作为最常用的染色介质,它首先有着价格低廉,量多方便的优点。另外作为一种极性溶剂他可以溶解绝大多数染料,因为绝大多数染料是水溶性的。它可以使染料电离,使染料和纤维以离子键结合或者发生进一步的反应。但水作为染色介质,排污比较严重。 在染色过程中,染料分子的疏水部分有促使水分子成簇状结构或类冰结构的倾向,疏水部分越大,这种倾向越大。染料从溶液转移到了纤维上后,这种作用作用消失,水的紊乱度增加,熵值增加。 进行无水或者节水染色时完全有可能的。可以选用其他介质,使染料均匀分散和纤维的溶胀。比如,气流雾化染色,气液式染色,超临界CO流体染色等。 2 38( 何谓涂料印花,分析优缺点,指出存在的主要问题。分析粘合剂的结构与印花效果,并从粘合机理来分析提高印花牢度的可行途径。 ?涂料印花:借助于粘着剂将颜料粘着在纤维的表面来获得所需图案的印花工艺成为颜料印花,俗称涂料印花。 ?涂料印花优点:工艺简单、水耗能耗低(无后水洗涤工序)、日晒牢度高、适用性广(适合多种纤维的印花)、可以印制特殊效果等。 涂料印花缺点:印花纺织品手感硬、湿摩和干洗牢度不高、印花过程中粘着剂成膜容易引起印花疵病及印花存在较多的生态问题等。 ?涂料印花存在的生态问题:有机颜料涉及致癌芳香胺和其生产过中有残余有害物质、粘合剂中含有甲醛和APEO、增稠剂中含有挥发性有机化合物VOC等。 ?粘合剂种类及印花效果:按粘合剂的化学结构来分,目前使用的粘合剂主要有三大类,即聚丙烯酸酯类(PA)粘着剂、丁二烯类粘着剂及水性聚氨酯类(PU)粘着剂。PA类粘着剂的软单体为丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯、异辛酯等,硬单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈等,这类粘合剂皮膜透明度高,涂料和纤维粘附力较好,耐老化性能也较好,是目前最常用的粘合剂。丁二烯类粘着剂的硬单体为苯乙烯(丁苯胶乳)、丙烯腈(丁腈胶乳),复配其它高聚物以增加皮膜强度,这类粘合剂手感柔软,弹性好,但易泛黄,成本便宜,不需要焙烘固着。PU是多元异氰酸酯化合物与含有活泼氢原子的聚醚或聚酯进行聚合而成的高分子物,水溶性PU类粘合剂与溶剂型PU相比无毒,且具有高弹性、耐热、耐寒、耐化学品稳定性和良好的渗透性,手感柔软,湿摩擦牢度好,滑爽性好、皮膜不发粘、不吸附灰尘,在织物印花时不会因织物拉伸而漏花,但价格较贵。 ?粘着剂粘着机理:色浆印到织物表面上首先对纤维表面发生润湿,随着表面活性剂对纤维的吸附和烘干时水分、溶剂的蒸发,乳液中粘着剂颗粒逐渐靠近变形而发生聚集,最后相互渗透和扩散而形成薄膜。成膜过程是色浆中水分和溶剂大部分蒸发掉后,粘着剂颗粒发生毛细管压力后开始,温度超过粘着剂的软化点以后,粘着剂的分子运动大为增强,最后颗粒间才发生自身粘着并和纤维粘着在一起。 由上述粘着剂成膜机理提高印花牢度的可能方法有:a:提高粘着剂的成膜能力,使膜具有 :控制合一定的机械强度,有足够的耐磨性,对纤维有较好的粘着力,摩擦时不易剥落;b适的涂料颗粒粒径,一般控制在0.2,0.5μm;c:选择稳定性好的印花糊料等,并严格要求坯布的前处理加工过程,选择合适的印花设备。 38何谓涂料印花,分析它的有缺点,指出它存在主要生态问题。分析粘合剂的结构与印花效果,并从粘合机理角度来分析提高印花牢度的可能途经。 (一)定义 涂料印花是借助于粘合剂在织物上形成树脂薄膜,将不溶性颜料机械地粘着在纤维素上的印花方法。 (二)涂料印花的优缺点 1 优点:涂料印花不存在对纤维的直接性问题,适用于各种纤维织物及混纺织物的印花;另外涂料印花操作方便,工艺简单,色谱齐全,拼色容易,花纹轮廓清晰。节能,减少污水排放。 2缺点:产品的某些牢度(如摩擦和刷洗牢度)还不够好,印花处特别是大面积花纹的手感欠佳。 存在主要生态问题:由于制备粘合剂的单体大都为有毒物质,若粘合剂中单体未除尽,对身体健康有不利影响;若采用乳化糊,由于使用了大量的火油,在印花烘干时,易燃烧和污染空气。 若着色剂有机颜料涉及致癌芳香胺、粘合剂中含甲醛和APEO、增稠剂有VOC等,都会存在一些生态环保问题。 (三)黏合剂的结构与印花效果 黏合剂可分为非交联型、交联型和自交联型三大类 1 非交联型黏合剂 此类粘合剂分子中不存在能发生交联反应的基团,是线性高分子物。这类粘合剂的牢度较差,需要加、入交联剂,以保证其牢度。如丙烯酸酯的共聚物(具有透明、耐光、耐热的特 点,但耐干洗、耐磨和弹性稍差,皮膜手感易发黏,与丙烯腈共聚可改善)和丁二烯共聚物(皮膜弹性好,手感柔软,耐磨性亦好,但耐热耐光性差)。 2胶粘型黏合剂 此类黏合剂分子含有一些反应基团,可以与交联剂反应,形成轻度交联的网状薄膜,提高涂料印花的牢度,但不可与纤维素大分子链上的羟基反应,也不能自身发生反应,这类粘合剂是在共聚物中引入一些单体,如甲基丙烯酸,甲基丙烯酰胺。 3自交联型粘合剂 在自交联粘合剂中,含有可与纤维素上的羟基或自身反应的官能团,如N-羟甲基丙烯酰胺等,在一定条件下,这些官能团不需要交联剂,就能在成膜过程中彼此间相互交联或与纤维素纤维上羟基反应,因此不需要外加交联剂,牢度优良。目前的涂料印花粘合剂主要是自交联型粘合剂。 (四)粘着机理:涂料印花色浆印到织物上后,首先是对纤维表面产生润湿和吸附。印花烘干时色浆中的水分和火油不断蒸发,使粘合剂颗粒逐渐相互靠拢,接触产生变形,最终粘结在一起成膜。 1、纤维表面特征 疏水性纤维经过适当处理,可改善黏着牢度。纤维表面的油脂去除充分也有利于黏着牢度的提高,故纺织品在涂料印花前应进行充分的前处理,出去纤维的油蜡等杂志。 2、粘合剂的影响 粘合剂的分子中极性基团越多,与纤维的引力就越大,粘着力就越强,反之就越差;粘合剂相对分子质量太小,与纤维分子间引力就小,粘合力就小,而相对分子质量太大,可渗透进入纤维内部的数量就少,粘着力亦小。还与被粘着物的分子组成有关,纤维分子中极性基团多,粘着越坚牢,反之较差,故对纤维素纤维等天然纤维黏着较坚牢,在疏水性纤维较难粘着。 39. 羊毛,锦纶,腈纶三种纤维同浴染色工艺: 1.染料的选择 选用弱酸性染料染羊毛和锦纶,阳离子染料染腈纶,。酸性染料染锦纶的饱和值为2(3,,而弱酸性染料为5, ,5(2,,所以染锦纶常用弱酸性染料,借助氢键和范德华力以提高染料上染率。同时,还必须要求染浴中弱酸性染料对腈纶纤维沾色少。染料分子结构中除了含有磺酸基团(一S0H)外,最好还有氨基(一NH)、亚氨基(一NH一)和羟基(一0H)等亲水基32 团。在羊 毛,锦纶,腈纶同浴染色时,当染浴中酸性染料的阴离子基团磺酸基与阳离子染料发生结合,彼此都失去离子性时,由于氨基、羟基等亲水基团的存在,染料的络合物仍能保持一定的亲水性和分散性,可防止难溶性沉淀物的产生 。属该类染料的有普拉黄GN、依利尼尔红A-2BF、黄A-R、依利尼尔蓝A-R、普拉红10 阳离子染料是腈纶染色的主要染料。用于羊毛,锦纶,腈纶同浴染色的阳离子染料,要求有较好的水溶性,分子量不宜太大(M~400),对羊毛的沾染应比较少,或者虽有沾染,但在高温阶段可以移染到腈纶。因此,通常选用X型阳离子染料,如阳离子红X-GRL、黄X-GL、蓝X-BL等。 2.染液处方%(owf) 阳离子染料 x 弱酸性染料 y 渗透剂 1 酸性匀染剂3 沉淀防止剂 2 腈纶匀染剂 1.5 元明粉 10 硫酸铵 2 锦纶阻染剂 4 pH值4.5 3.工艺过程 4.控温过程 5.应注意问题和可能出现问题: 染料必须充分溶解;化料箱、管道要充分洗净后再加第二种染料;助剂要按顺序分别加入(渗透剂、锦纶阻染剂、硫酸铵、元明粉、酸性匀染剂、沉淀防止剂、腈纶匀染剂);装缸要均匀,无重叠,防止染液紊流产生色花。同时可能因染料上染速率不同而产生色花与色差 6.改善的方法: 羊毛,锦纶,腈纶多种纤维同浴染色,必须严格选择拼色工艺中阳离子染料的K值,应在3以上,酸 性染料的配伍性应相近,防止因上染速率不同而产生色花与色差,提高染色重现性 40试举例设计一个涤/棉混纺织物的染色工艺(包括选用染料类别,染色方法,主要工 艺条件),说明工艺依据,分析其有缺点和国内外发展动态。 涤棉混纺织物用分散与活性染料两浴法染色工艺: 轧分散染液(二浸二轧,65%,20,40?)?预烘(80,120?)?焙烘(180?, 1.5,2min)?还原净洗(保险粉2,3g/L,50,60?)?轧活性染液?气蒸(100,105?, 1min)?水洗?皂洗(洗涤剂4g/L,NaCO2g/L,95?,1min)?水洗?烘干 23 工艺依据:分散染料上染涤纶,活性染料上染棉,两步法采用两种染料分别对混纺 织物不同组分进行染色 优缺点:染色比较稳定,色光好,牢度高,活性染料染色在分散染料后, 适当增强 碱性可省去中间清洗工序, 特别是不用担心分散染料高温弱酸性染色条件对活性染料 断键牢度的影响。不过缺点是在活性染料染色后皂洗时, 分散染料可能再沾染到纤维 素纤维上, 造成染色牢度降低,工艺流程长,设备费用及操作成本高; 国内外发展动态:国内外近年来在两浴法的基础上发展了分散/活性染料一浴两步 法、分散/活性染料一浴一步法染色,分散/ 活性染料的碱性浴一步染色工艺选用一些 耐碱性的分散染料和具有高温稳定性的活性染料,这种工艺染后的织物除得色量较两浴 法稍低外, 在染色均匀性、染色牢度等方面都能满足两浴法的染色要求。将当前的纳米 技术与涂料染色相结合, 开发出一种新的染色方法,对传统的涂料染色工艺进行改进, 对制备的纳米涂料的涤棉混纺织物染色性能进行了较为深入的研究, 并选出了合理的 工艺,尤其对无黏合剂体系的涂料直接浸染进行了研究,染色后的织物不仅有较高的色 牢度, 同时也改善了涂料染色织物的手感。 1.先棉后锦二浴染色工艺 适用的染料类别:活性染料、弱酸性染料 染色处方组成:/% ?棉染色 活性染料 x NaS0 y 24 NaC0 z 23 皂洗剂 2 浴比: 1:15,20 ?锦纶染色 弱酸性染料 x 匀染剂STE 1 NaAc 2 HAc(固色) 0.3 锦纶固色剂 y HAc z 浴比 1:20 工艺过程: 前处理—染棉—水洗—中和水洗—皂洗—水洗—染锦纶(95?×60min) —水洗—热洗—锦纶固色处理—水洗—柔软—脱水烘干 优缺点: 这种工艺为传统的锦棉染色工艺,耗时长,耗能大,虽在布面质量及色牢度方面有所保障,但面对现如今竞争激烈的市场来说,其高成本还是大大降低了锦棉织物的市场竞争力。 2(先锦后棉法染色工艺 适用的染料类别:弱酸性染料、活性染料 染色处方组成: ?染锦纶染色处方/% 弱酸性染料 X 匀染剂STE 1 NaAc 2 HAc 0.3 浴比 1:25 -1?棉染色处方/g?L 活性染料 X NaS0 20 24 NaC0 10 23 皂洗剂/% 2 浴比 1:15,20 工艺过程: 染锦纶(95?×40-60min)—水洗—水洗(50?×10min)—染棉—水洗—中和水洗—皂洗—水洗—柔软—脱水烘干 优缺点: 先锦后棉法染色工艺只适合染深色系,此工艺采用先染锦纶再染棉的顺序,一般无须对锦纶进行固色处理,可使工艺执行时间缩短。先锦后棉染色工艺在耗时上可较传统工艺缩短2,3h,起到了很大的节能降耗的作用。但弱酸染料用量要比常规工艺多5,左右,由于不用对锦纶进行固色处理,其综合成本比常规工艺要低5,10,。 3(锦棉一浴染色工艺 一般活性染料是在碱性条件下上染,而酸性染料则需在酸性条件下才能上染,两者的不相容条件显然不能在同浴中实现一步染色,但如果选用直接染料染棉,则可实现锦棉的一浴染色。由于一般的直接染料具有匀染性差,色牢度低,色光萎暗的特点,所以应合理选用。 适用的染料类别:直接染料、弱酸性染料 染色处方组成:/% 直接染料 x 弱酸性染料 y 匀染剂STE 1 NaAc 2 HAc 0.3 浴比 1:25 固色剂 z 工艺过程: 前处理—染棉,锦(98?×40,60min)—水洗—水洗—固色处理—水洗—柔软—脱水烘干 优缺点: 一浴法染色不仅大大缩短了染色时间,将能耗降到最低,且解决了由于染色时间过长造成的色光萎暗,布面无光,布身变形及手感硬板等缺点。 克服缺点的途径和开发新工艺的可能性 传统工艺中对此类织物染色一般采用二浴法染色,即先染棉纤维再染尼龙纤维,工艺复杂,时间长,耗能大。通过直接染料与弱酸性染料同浴上染的锦棉交织物,其色牢度,染色均匀性上都取得了较好的效果,降低了能耗,减少了成本,减少污染的目的。锦,棉一浴染色常用弱酸性,直接染料或中性,直接染料染色,随着低盐低碱活性染料技术的发展,采用弱酸性(或中性),活性染料一浴二步法染色也是发展方向之一,并能获得优异的色牢度。 42举例设计一染色(或印花或化工)产品的生产工艺(处方、反应或加工条件),说明制定工艺参数的依据和注意点,并指出该类产品生产技术的发展趋势。 纯棉织物活性染料冷轧堆染色工艺流程: 前处理半成品(染色前要平衡,,,,保证布面温度一致)?水洗?烘干?拉幅上卷?轧料(一浸一轧,轧余率,,,,,,,)?打卷(主动打卷,张力要小)?堆置(,,,,,?,转速,,,,,,,,,,,,,,,,)?水洗(前两格水洗要用大冷流水冲洗)?皂洗 ,,,,,)?水洗?烘干 (,,?, 工艺处方: 染料,(,,,) ,, 烧碱(,,,,,,),(,,,,) ,, ,,,,,?,é,水玻璃,(,,,,) ,, 制定染色工艺的依据和注意点: 1、 半成品烧前处理要好,并保证前后一致和布面,,值均匀,避免后工序轧槽染液,,值 不稳,影响染料上染。半成品在染色前要平衡,,,,保证布面温度一致,使染色过程 中染料对织物能够均匀上染。 2、 染料的选择:冷轧堆染色用活性染料,在中性条件下溶解度要大于,,,,,,,因为 碱性染液中,,,增加,会导致染料溶解度下降和染料凝聚,造成染料渗透困难而形成 表面浮色。选用的活性染料直接性要低,便于前后色光控制;常温反应速率要快,能够 常温堆置固色;拼混染料要能够同步上染、同步固色、同步水解,色光稳定,容易控制。 3、 化料:冷轧堆染色工艺采用水玻璃和烧碱的混合碱液,水玻璃起缓冲碱剂的作用,对延 长活性染料染液在碱性条件下的稳定时间非常有利。室温下化料,控制混合碱液和染液 温度在,,?内,可采用加冰降温。 4、 轧料:保持轧辊压力一致,尽可能提高轧余率。较小的轧余率有利于防止条影和缝头印 的产生。轧槽染液温度一般以,,,,,?为宜。 5、 堆置:堆置固色工艺的转速,,,,,,,,,;堆置温度应高于轧槽温度,?,保持 环境温度,,,,,?(冬季,,?为宜,夏季,,?左右为宜);堆置,,,,,,, 但应注意堆置中包卷的密封性,否则一旦打卷外层与空气接触,可能会产生布面色花。 6、 水洗:冷堆染色的前两格水洗要用大冷流水冲洗,以尽可能洗去布面硅酸钠及未反应和 水解的染料。为改善织物手感,皂洗前可先进行一道酸洗,调整布面,,值至,,左右。 7、 皂洗:皂洗温度不宜太高,否则会引起染料水解。 发展趋势:与常规染色方法相比,活性染料的冷轧堆染色具有固色率高,染料的渗透性佳,能耗和化学用品的使用总量显著降低,以及能够一定程度上提升产品的质量,具有很大的发展潜力。目前,冷轧堆染色工艺技术主要有平幅和圆筒两种方式。圆筒对于针织物加工难度大,需用专门的冷轧堆设备,而采用平幅加工工艺后,除了可提高织物质量,平幅加工减少了坯布褶皱、磨毛等疵病。相比传统的浸渍绳状加工,平幅加工还可节约,,,,,,的生产成本。因此当前冷轧堆染色工艺更趋于向平幅加工的方向发展。我们应该把冷轧堆染色工艺看作是一个整体概念:即浸轧、堆置、水洗一体化过程,才能真正掌握并应用好这一工艺。不仅要保证获得最好的重现性,可转移性及易操作性也要重视实验室的工作,使冷轧堆 染色工艺不再受地理环境或气候因素的影响,使冷轧堆染色成为一种可靠的染色方法。 43 染色工艺设计 分散染料染涤纶 (1)高温高压染色法机理:涤纶在涤纶织物是疏水性纤维,结构致密,使用分散染料染色。 染色必须在高温高压(130?)或热熔焙烘(180?)条件下进行。在高温下,纤维大分子链段振动频率增大,出现了许多允许染料通过和容乃染料的空隙,温度越高染料扩散越快。温度降到玻璃化温度以下时,染料分子便固定在纤维中。 (2)选用染料的依据:由于涤纶纤维的结晶度、取向度高,结构较紧密,染色时吸湿溶胀性小,染料大分子很难扩散进入纤维内部,故必须使用相对分子量较小,不含强离子性水溶性集团,在水中溶解度小的分散染料。此外,应选用具有良好分散稳定性,化学稳定性和较高的耐升华牢度,以保证均匀,鲜艳的染色效果。 (3)用浸染法染色,工艺流程为:进布?染色?水洗?皂洗?水洗?出布 染色处方:坯布:纯涤纶,黄棕色 染液组成:分散蓝,,,,(owf) 0.2% 分散红棕S-3RL(owf) 0.3% 分散黄棕H-2RL(owf) 0.2% 匀染剂RDT-35 1g/l(保证织物的匀染性) 高温浴中柔软剂SW-20D 10g/l(在高温染色时,织物会变硬,加入柔软剂可以改善织物柔软度,提高织物风格) 固色剂EF(owf) 1%(提高染料固色率) 冰醋酸 0.5g/l(调节染液PH,因部分分散染料在高温及碱性条件下易水解,当酸性过强时又影响色光,故应严格控制PH) 浴比:1:10 工艺流程:进布?加助剂(室温并调节PH至4.5-5.5)10min?室温加染液15min?升温至 ?/min)?升温至130?(1?/min)?130?保温30min?降温至80?(1?/min)80?(2 ?溢水洗10min?80?水洗10min?皂洗10min(95? 皂片2g/l,纯碱2g/l,浴比1:30)?80?水洗10min?室温洗10min?室温出布 大家可以自己画工艺流程图 (4)染色过程中应注意的问题:染色时,应严格控制升温降温速率。在50-60?时分散染料上染慢,在80?以上时上染速率加快,在80-130?时升温不宜过快,采用分级升温,分级保温等控制升温速率。降温也不宜过快,易造成织物皱印或鸡爪印。 (5)高温高压染涤纶的优点:染色织物色泽鲜艳,手感好,适用于多品种染色,且适用的染料范围广,染料利用率高 缺点:对设备要求高,需密闭设备,由于是间歇式生产,故染色时间长,成产效率低下,不利于节能减排。此外,温度高,染料易出现晶型转变或晶体增长现象,影响染料在织物上的颜色及色光,同时,高温染色使织物表面易析出低聚物,沉降在织物上,形成焦油状染斑。 (6)先进性不知道怎么样写了,大家到时一齐探讨吧~ 44、 采用依素伦深蓝 2S,GL 03对精纺100%羊毛机织物进行染色。 加工工艺及条件: 1、双氧水预处理工艺 配方:双氧水 18 g /L,硅酸钠 2 g /L,pH 值 9,温度70 ?, 时间 1 h,浴比 1? 30 2、壳聚糖双胍盐酸盐和柠檬酸对羊毛织物的整理工艺 将羊毛织物在含有壳聚糖双胍盐酸盐( 20% owf),柠檬酸 ( 20% owf) 和次亚磷酸钠 ( 20% owf)的整理液中,在50?浴比 1? 20 的条件下处理30 min,在电动小轧车上二浸二轧, 轧液率 70% 左右,然后将一半的羊毛织物用于80 ?烘干5 min 130?焙烘 5 min,另一半的羊毛织物采用微波辐射装置对其进行微波加热固着固着后的羊毛织物于50?热水充分水洗,冷水洗,最后烘干。 3、依素伦染料染色工艺 染液处方:染料 3% ( owf ),平平加 O 0. 5%( owf),浴比 1? 40后处理处方: 氨水(25% )调 pH 值至 8. 5 染色工艺曲线如图示 依素伦染料染色工艺曲线 加工原理: 双氧水预处理的目的是在羊毛纤维上产生磺基丙氨酸, 从而增加纤维对壳聚糖双胍盐酸盐的吸附,壳聚糖双胍盐酸盐具有一定的成膜性,可在羊毛鳞片表面形成一层薄膜,从而阻止相邻纤维间的相互咬合,使纤维定向摩擦效应减弱,有利于织物强力的提高。 采用微波加热固着处理, 交联剂(柠檬酸)与整理剂(壳聚糖双胍盐酸盐)之间交联效果的均匀性明显提高。可提高微波加热焙烘固着后羊毛上壳聚糖双胍盐酸盐吸附率,从而提高羊毛织物的抗菌性能和深色染色性能。 优点:微波加热固着方法相对于传统的烘干焙烘方法具有工艺流程短,能量消耗少和处理效果均匀的优点,在纺织品染色和后整理加工中具有一定的应用潜力。
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