涤纶_羊毛_氨纶针织混纺物色渍分析及其低成本改善方法开题报告

涤纶/羊毛/氨纶针织混纺物色渍分析及其低成本改善方法1文献综述1 羊毛、涤纶、氨纶纤维及其混纺物概述1.1 羊毛的结构与性能羊毛是由鳞片层、皮质层和髓质层组成，是细而长的实心圆柱体，成卷去状，如图1所示 1。羊毛的鳞片层由片状鳞片细胞组成。皮质层是羊毛纤维的主要组成部分，是由许多细长的，两端尖形的纺锤状细胞排列堆积而成，细胞间存在着一些缝隙，缝隙中充满空气，皮质层决定了羊毛纤维的化学和无力机械性质。髓质层在羊毛纤维的中心部分，是一种不透明的物质，细羊毛没有髓质层，只有粗羊毛才有髓质层。图1 羊毛纤维的生态结构羊毛纤维的化学组成主要是角朊，它是由多种-氨基酸缩合而成的链状大分子，组成角朊的元素有：碳、氧、氮、氢、硫等，角朊大分子如图2所示： 涤纶/羊毛/氨纶针织混纺物色渍分析及其低成本改善方法2HNHCCHNHCCHNHCCR1O R2O R3O. .图2 角朊大分子的化学结构图2中R 1、R 2、R 3代表不同的氨基酸，约有20余种，有的氨基酸能使角朊主链间形成支链，因而角朊大分子具有网状结构。羊毛有很强的吸湿能力，在标准状态下(温度20，相对湿度65%)，它的回潮率为16% 。将羊毛纤维浸于低温水中，纤维在直径和长度方向发生了程度不同的膨化。当水温提高到80110时，羊毛角朊开始水解，当温度达到200时，羊毛纤维全部破坏，几乎全部溶解。冷的烯酸对羊毛没有破坏作用，冷浓酸短时间处理羊毛不会影响其强力。但浓的强酸会引起羊毛显著破坏，破坏程度取决于处理的温度和时间。羊毛对碱的抵抗力是比较差的。羊毛纤维是天然蛋白质纤维，具有手感柔软，质地坚牢，有良好的弹性及保暖性、光泽柔和等优点，但其织物洗涤困难，硬挺性不高且价格较贵 2,3。1.2 涤纶的结构与性能涤纶是的化学组成主要为聚对苯二甲酸乙二醇酯，其结构如图 3 所示：CC OOH2CH2COHOHOCH2CH2O n图 3 聚对苯二甲酸乙二醇酯化学结构涤纶分子有很高的强度和耐磨性，抗皱性超过一切纤维，织物的保型性好。由于涤纶的组成中缺少亲水性基团，纤维的吸湿性很小，在标准状态下，回潮率为 0.4%。涤纶有很强的耐光性，仅次于聚丙烯腈纤维。其耐热性也很好，熔点为 258263，软化点为 240，玻璃化温度为 6781，不霉不蛀。涤纶的结晶度很高，化学性质稳定，耐酸性很好，弱酸不会损伤纤维，强 涤纶/羊毛/氨纶针织混纺物色渍分析及其低成本改善方法3酸在高温时会引起强度下降。涤纶的耐碱性也很好，不过由于涤纶的分子结构中含有酯基，所以用强碱高温下长时间处理，会使酯键发生水解作用，纤维受到损伤。涤纶对次氯酸盐和过氧化物的作用是很稳定的，也不溶于一般的有机溶剂中。尽管涤纶纤维性能优良，但是由于涤纶分子结构紧密及吸湿性低，染色较困难。用分散染料染色时，需采用特殊的染色方法，才能得到较浓的色泽 1,4。并且易沾污、易燃、纤维上易积累静电荷、织物易起球等 3。1.3 氨纶的结构与性能氨纶是一种重要的高技术纤维，具有软硬嵌段的区段结构，性能优异。作为连裤袜、泳衣具有高弹性、高回复性的特点；作为内衣、衬裤贴身舒适、保持形状，经多次洗涤不松弛。近年来，因其穿着舒适性和设计适应性好，还迅速应用到各种纤维的混纺外衣、针织外衣等高档面料和服装 5。其主要化学组成是聚氨基甲酸酯，如图 4 所示：COOHN n图 4 聚氨基甲酸酯化学结构其良好的弹性首先是由于它是由所谓软链段和硬链段组成的嵌段共聚物组成的网络结构所致，即具有“区段” 网络结构。硬链段短，软锻段长。硬链段起结点作用，阻止受力时分子链产生滑移，软链段间分子作用力小，易运动，链段往往弯曲不规则，是产生弹性的必要条件之一。聚氨酯合成的主要反应，硬段、软段的结构，如图 5 所示： 涤纶/羊毛/氨纶针织混纺物色渍分析及其低成本改善方法4RNCOOCN + OHHO RNCOOCN+(醇 化 合 物 ） (二 异 氰 酸 酯 )预 缩 聚O OCC OHNRNCOOOCNRNH (NCO-体体)R' NH2H2NR' HNHN CHNO RHNCOOCOHNRHNCOO醇 化 合物 链 段 氨 基 甲 酸酯 基 结 构 脲 基结 构 脲 基结 构 氨 基 甲 酸酯 基 结 构 醇 化 合物 链 段软 链 段 软 链 段硬 链 段链 扩 展 （ 快 速 反 应 ）图 5 聚氨酯合成的主要反应及硬段、软段的结构 6弹性纤维的基本结构是按照橡胶的经典弹性理论来设计的。聚醚类的软链段是聚氧乙稀、聚氧丙烯和聚四氢呋喃的聚醚链段，如图 6 所示：ORn图 6 聚醚类软链段结构式(式中：R 为CH 2CH2、CH(CH 3)CH2、CH 2CH2CH2CH2等)它们之间的作用力主要为范德华力，不能形成氢键，作用很弱。聚酯类的软链段主要是混合二元醇的聚己二酸酯，形成聚酯链段，如图 7 所示：CH2CO COROO nm图 7 聚酯类软链段结构式(式中：R 为CH 2CH2、CH(CH 3)CH2、CH 2CH2及CH 2CH2CH2CH2等) 7从结构上来看，最适合常规氨纶染色的染料，还是分散染料。因为分散染料既可以与氨纶中的非离子极性基团通过氢键、偶极力结合，也可以通过色散 涤纶/羊毛/氨纶针织混纺物色渍分析及其低成本改善方法5力与氨纶的疏水组分结合 8。1.4 毛/涤/氨纶混纺织物毛/涤/氨纶混纺织物综合了羊毛、涤纶和氨纶纤维的优点：羊毛丰满的手感及高吸湿性能补偿了涤纶呆板的手感及较差的透气舒适性，而涤纶的高强度及高断裂延伸度又提高了羊毛织物的保形性及耐磨性，另外混入适量氨纶以提高其服用性能。下图是上海嘉麟杰纺织品有限公司毛/ 涤/ 氨纶混纺织物织造结构工艺图及编织方法之一，如图 8 及图 9 所示：图 8 毛/涤/ 氨纶混纺织物织造结构工艺图 涤纶/羊毛/氨纶针织混纺物色渍分析及其低成本改善方法6图 9 毛/涤/ 氨纶混纺织物编织图(图中单数为 75D/100F coolmax，双数为 75D/100F 重网涤纶( 其中第 218、34、50 为60N/1 羊毛)，为 20DLycra，开 72 路，抽针开幅。)经过染整加工后，毛/涤/氨纶混纺织物具有呢面满、手感滑糯、悬垂性好、保形性强的特点，符合新型纺织品应具备的“外观形状良好、适应性高、护理容易、产品性能优异及生产成本低”的要求，符合国际纺织面料“ 原料多元化、结构轻薄化、风格潮流化、功能多样化”的发展趋势。这些特点使得毛/涤、氨纶混纺织物成为毛纺行业的主要精纺产品之一，被广泛用作于男女成衣面料，具有广阔的市场和发展潜力 7-9。多种纤维的混纺、交织和复合纺织品愈来愈多。据统计数据表明，目前我国和世界先进水平还存在较大差距，国内出口面料平均纤维组分仅为 13 种，而同时进口的国外面料平均纤维组分则为 56 种，个别面料多达 78 种纤维 10。而在多种纤维的混纺中，由于染色工艺及使用染料不同，经常遇到各种染整疵 涤纶/羊毛/氨纶针织混纺物色渍分析及其低成本改善方法7病，尤其是色渍问题。2 色渍的研究现状及分析2.1 色渍的研究现状自从人类有了染色技术以来，色渍问题就困扰着染整工作者。综合国内文献，对色渍问题的研究均为公司的技术人员或生产者，大致可分为以下几类：对染料来说，有分散染料尤其是分散红类染料、分散翠蓝类染料，活性蓝类染料的色渍问题，这两类染料的共同点是相对分子质量大；对面料来说，纯涤纶织物、涤氨织物等含涤纶的面料易出现色渍；对设备来说，高温高压喷射溢流染色机、卷染机存在出现色渍的因素。周凉仙 11、曾林泉 12、陈晓玉 13总结了在染整中常见疵病、原因及解决方法，如色不匀( 色花、色点、色渍斑)、色牢度等。崔浩然 14,15、章杰 16、宗建成 17阐述了分散染料染涤纶时色渍问题的原因、处理方式及改进措施，在原因中提到了分散染料的配伍性，并且崔浩然还对浸染染疵进行了成因分析及应对措施的说明 18。在分散染料中分散大红出现的问题尤为严重，望瑞 19、范苏尘20、吴金石、周良仙 21，唐薇 22均分析了分散大红类染料容易出现色点色渍的原因，并提出了优化工艺、改进措施。厉军 23分析了分翠兰 BGN 的色渍原因及在染色中采取的措施，包括色渍回修。关于活性艳蓝、翠兰类染料的色渍疵病报道很多，无锡恒田印染有限公司的等 7 家公司 24-34出现各种活性艳蓝、翠兰类染料的色渍问题，其原因主要是结构的因素，并针对不同的布料对工艺、助剂用量、操作要求进行改进、优化，最终予以解决。由于涤纶的特殊紧密结构，纯涤纶、涤氨、涤棉、涤富混纺织物、涤纶改性织物在分散染料染色时，色渍问题经常发生，究其原因主要是涤纶低聚物、高温时分散染料聚合，另外还有布面油污去除、染色升温速率等其它因素 35-47。染色方法和染色机器也会 涤纶/羊毛/氨纶针织混纺物色渍分析及其低成本改善方法8对色渍产生影响，胡发浩 48、楚云荣 49、曾林泉 50、朱善长 51分别对高温高压卷染机、高温高压溢流染色机、喷射染色方法中出现的色渍进行了分析，并提出了防止和解决方法。上海嘉麟杰纺织品股份有限公司部分色渍案例图示：图 10 工厂染色样色渍图示2.2 色渍问题的原因分析图 11 是色渍的原因概括图示：色 渍水 质硬 度化 料 水 温前 处 理 设 备 及 操 作退 浆 不 净 除 油退 浆 后是 否 洗 净 泡 沫浴 比洗 缸 方 法分 散 染 料配 伍 性染 料 加 料顺 序 电 解 质活 性 染 料低 聚 物 助 剂匀 染 剂 分 散 剂后 整 理 助 剂图 11 色渍形成原因鱼刺图 涤纶/羊毛/氨纶针织混纺物色渍分析及其低成本改善方法92.2.1 水质对色渍的影响硬水中，Ca 2+、Mg 2+的碳酸氢盐在加热时会分解成碳酸钙、碳酸镁等不溶于水的沉淀物，如图 12 所示：Ca(HCO3)2 CaCO3 +H2O+CO2Mg(HCO3)2 MgCO3 +H2O+CO2图 12 碳酸氢盐受热分解化学反应方程式同时 Ca2+、Mg 2+与染浴中的固色碱剂(如 Na2CO3、Na 3PO3 或 NaOH 等)反应，生成不溶于水的 CaCO3、MgCO 3、Ca 3(PO3)2 或 Mg(OH)2 等不溶水的沉淀物，如图 13 所示： Ca2+Na2CO3 CaCO3 +2Na+Mg2+Na2CO3 MgCO3 +2Na+Ca2+ Na3PO3 Ca3(PO3)223 6Na+Mg2+ NaOH Mg(OH)2+2Na+2图 13 Ca2+、Mg 2+与染浴中的固色碱剂的化学反应方程式上述沉淀物吸附在织物表面，影响织物的性能，严重时会出现“白粉” ，造成织物擦伤。Ca 2+、Mg 2+还可与阴离子染料如活性染料、直接染料和酸性染料等染料分子上的磺酸根、羧酸根等阴离子反应生成难溶于水的金属染料，如图14 所示： 涤纶/羊毛/氨纶针织混纺物色渍分析及其低成本改善方法10SO32-SO32- SO32-+Ca2+SO3 CaSO3CaSO3Ca3CO-SO32-SO32- SO32-+Mg2+SO3 MgSO3MgSO3Mg3Ca2+2 COCa2CO-Mg2+2 COMg2图 14 Ca2+、Mg 2+与阴离子染料或阴离子助剂反应示意图大大降低染料的溶解度，从而削弱染料上染能力，容易形成色渍而影响染色质量和颜色重现性，水洗时的浮色也不容易去除。这些