木棉纤维的染色性能及其工艺研究

论文摘要

木棉纤维是一种单细胞果实纤维，附着于木棉蒴果壳体内壁，广泛产于亚热带地区。木棉纤维具有独特的薄壁大中空结构和质轻拒水吸油的优良特性，是天然环保型纤维，是目前尚未充分开发利用的小品种天然纤维。在石油资源日益紧缺和生态环保日益重要的今天，研究和开发具有独特性能的木棉纤维就显得尤为必要。一直以来，木棉纤维因其长度短、强度低、抱合性差和缺乏弹性而难以单独纺纱，这些不足严重制约了其在纺织服装方面的应用和发展。但是由于木棉纤维自身具有许多优良特性，在当今人们崇尚自然、追求绿色、生态的环境下，它无疑又是一种十分具有发展潜力和广阔应用前景的新型生态纺织材料。目前，已有人利用木棉纤维生产出具有极好保暖性能的保暖内衣。但是在开发利用木棉纤维的过程中，存在着染色及后整理问题，主要是可用染料品种少(仅限于直接染料)、上染率低，匀染性差等问题。这有可能是由于木棉纤维的纤维素含量较少，与棉纤维比较，木棉纤维的纤维素含量明显较少，且木棉纤维具有特殊的形态结构和超分子结构，致使染料分子的上染情况不容乐观，并且匀染性、色牢度等不够理想。本课题首先研究木棉纤维的染色性能，为之后提高染料对木棉纤维的上染百分率和固色率，为改善木棉纤维染色性能做些基础依据。其次，为了提高木棉纤维的染色性能，分别采用阳离子改性方法和稀土媒染染色方法。（1）采用了阳离子改性剂SA对其进行阳离子化，提高染料分子的上染情况，研究阳离子改性工艺对染料上染木棉纤维的影响，并对改性木棉纤维的染色性能进行研究。实验表明，阳离子化改性工艺条件为阳离子改性剂SA8%、pH值为12、改性温度75℃中处理45min，处理得改性木棉纤维的染色性能较佳。而改性木棉纤维的染色，染色条件为染料浓度为2%(o.w.f.),电解质氯化钠20g/L，60℃入染30min后，添加碱剂碳酸钠10g/L进行固色60min，可获得较好的染色效果。（2）采用稀土媒染剂对木棉纤维进行媒染染色，筛选出较为合适的媒染剂，并探讨媒染条件和染色各因素对木棉纤维的染色性能的影响。实验表明，活性染料对木棉纤维染色过程中添加络合稀土作为媒染剂，其对木棉纤维的染色性能提高效果较好。其中以氯化镧与柠檬酸1:1的配比络合形成的络合稀土媒染剂效果最佳。络合稀土媒染剂用量0.8%，染料浓度2%(o.w.f.)，电解质氯化钠10g/L，60℃入染30min后，添加碱剂碳酸钠10g/L进行固色60min，可获得较好的染色效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 木棉纤维的概述
• 1.1.1 木棉纤维的形态特征
• 1.1.2 木棉纤维的物理性能
• 1.1.3 木棉纤维的化学性能
• 1.1.4 木棉纤维的应用
• 1.2 本课题研究意义、内容及创新点
• 1.2.1 研究意义
• 1.2.2 研究内容
• 1.2.3 创新点
• 第二章 基本原理
• 2.1 染色机理
• 2.1.1 直接染料的染色机理
• 2.1.2 活性染料的染色机理
• 2.2 阳离子改性方法
• 2.2.1 阳离子改性剂概述
• 2.2.1.1 阳离子改性剂的种类
• 2.2.1.2 阳离子改性剂在印染行业中的应用
• 2.2.2 阳离子改性的作用原理
• 2.3 稀土媒处理方法
• 2.3.1 稀土概述
• 2.3.1.1 稀土的定义及其组成
• 2.3.1.2 稀土金属的主要化学物理特性
• 2.3.1.3 稀土在纺织印染行业中的应用
• 2.3.2 稀土的作用原理
• 2.3.2.1 稀土对染料溶液的影响
• 2.3.2.2 稀土对木棉纤维的影响
• 第三章 实验用品、仪器设备和实验方法
• 3.1 实验用品
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 助剂染化药剂
• 3.2 主要仪器和设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 前处理
• 3.3.2 染色方法
• 3.3.2.1 直接染料染色
• 3.3.2.2 活性染料染色
• 3.3.3 阳离子改性方法
• 3.3.4 稀土媒染方法
• 3.3.4.1 稀土试液的配制
• 3.3.4.2 稀土同浴染色工艺曲线
• 3.3.4.3 稀土预媒染色工艺曲线
• 3.3.5 测试方法
• 3.3.5.1 上染率的测定
• 3.3.5.2 固色率的测定
• 3.3.5.3 红外光谱的测试
• 3.3.5.4 X 射线衍射的测定
• 3.3.5.5 纺织品耐水洗色牢度试验
• 第四章 实验结果和讨论
• 4.1 木棉纤维的染色性能研究
• 4.1.1 染料对木棉纤维的上染性能
• 4.1.1.1 直接染料对木棉纤维的上染性能
• 4.1.1.2 活性染料对木棉纤维的上染性能
• 4.1.2 上染温度对直接染料上染木棉纤维的影响
• 4.1.3 电解质对直接染料上染木棉纤维的影响
• 4.2 阳离子改性木棉纤维工艺及染色性能
• 4.2.1 阳离子改性工艺
• 4.2.1.1 阳离子改性剂 SA 用量对改性木棉纤维上染率的影响
• 4.2.1.2 改性液 pH 值对改性木棉纤维上染率的影响
• 4.2.1.3 阳离子化改性温度对改性木棉纤维上染率的影响
• 4.2.1.4 阳离子化改性时间对改性木棉上染率的影响
• 4.2.2 染色工艺参数对阳离子改性木棉纤维染色性能的影响
• 4.2.2.1 电解质氯化钠用量的影响
• 4.2.2.2 碱剂碳酸钠用量的影响
• 4.2.2.3 染色温度的影响
• 4.2.2.4 染料用量的影响
• 4.2.3 阳离子改性对木棉纤维微结构和染色性能的影响
• 4.2.3.1 红外光谱分析
• 4.2.3.2 X 射线衍射分析
• 4.2.3.3 染色效果分析
• 4.3 稀土媒染对木棉纤维染色的影响及其应用
• 4.3.1 稀土对木棉纤维处理方式的确定
• 4.3.2 稀土种类的筛选
• 4.3.3 络合稀土配比确定
• 4.3.4 络合稀土媒染剂对木棉纤维的染色性能影响
• 4.3.4.1 络合稀土媒染剂用量的影响
• 4.3.4.2 电解质氯化钠用量的影响
• 4.3.4.3 碱剂碳酸钠用量的影响
• 4.3.4.4 染色温度的影响
• 4.3.4.5 染料浓度的影响
• 4.3.5 稀土媒染处理染色效果分析
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果
• 致谢