超声波在天然染料染色中的应用研究

论文摘要

从超声波对天然染料溶解性能和分散性能的影响以及对纤维微结构的影响出发,研究了超声波促进天然染料染色的作用机理,探讨了超声波天然染料染色的最佳工艺条件和超声波对染色织物牢度的影响。采用紫外可见分光光度计和激光粒度仪分析了超声波对天然染料大黄素在水中溶解性及粒度的影响,通过SEM、FTIR、XRD、TGA等现代测试手段分析了超声波对PTT和PLA纤维的形态结构、化学结构、结晶形态、热性能等纤维的影响。研究表明:超声波能够有效降低大黄素染料的粒度,提高染料在水中的溶解性;短时间超声波处理基本不改变PTT和PLA纤维的化学结构,但使纤维表面低聚物含量减少。超声波处理不会引起PTT和PLA纤维内部晶体结构的变化,但使结晶度略有下降;超声波处理对纤维热性能影响不大,使PTT及PLA纤维断裂强力有所下降,但下降程度不大,不影响纤维使用要求。进一步分析超声波条件下大黄素上染PTT及PLA纤维的染色动力学参数。研究表明:大黄素65℃上染PTT纤维时,超声波染色速率常数比无超声波染色增大22.9%,半染时间缩短65.09%,扩散系数增大3倍多,活化能降低34.07%,而大黄素65℃染PLA纤维时,超声波染色速率常数比无超声波染色增大25.38%,半染时间缩短62.42%,扩散系数增大将近2倍,活化能降低42.25%。超声波可以提高染料的扩散速率和扩散系数,缩短半染时间,降低染色活化能。通过单因素分析,探讨了大黄素天然染料上染PTT和PLA纤维的最佳染色工艺。在最佳染色工艺条件下,分析了超声波对染色产品摩擦牢度、耐洗牢度及耐晒牢度等染色牢度的影响。研究表明:在超声波条件下PTT织物最佳工艺为:超声波功率0.3875W/cm2、频率40kHz、染料用量3%(owf)、染色温度65℃,染色时间60min。PLA织物最佳工艺为:超声波功率0.3875W/cm2、频率40kHz、染料用量5%(owf)、染色温度65℃,染色时间60min。与相同条件下染色工艺相比,超声波能够明显提高PTT和PLA染色品的上染率和K/S值,节约染色时间,对摩擦牢度和耐水洗牢度影响不大,但能够提高染色产品的日晒牢度0.5级。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 天然染料研究现状及趋势
• 1.2 天然染料用于合成纤维的染色性能
• 1.3 超声波特性及其在纺织品工业的应用
• 1.4 课题研究意义和主要内容
• 1.4.1 课题研究的意义
• 1.4.2 课题研究的内容
• 参考文献
• 第二章 超声波对染液及纤维的影响
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验材料、药品及仪器
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 超声波实际功率的测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 超声波作用对染料粒度的影响
• 2.3.2 超声波作用对染料溶解性能的影响
• 2.3.3 超声波作用对纤维表面形态的影响
• 2.3.4 超声波作用对纤维结晶形态的影响
• 2.3.5 超声波作用对纤维化学结构的影响
• 2.3.6 超声波作用对纤维热性能的影响
• 2.3.7 超声波作用对纤维强力的影响
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 超声波对天然染料染色过程作用机理研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验材料、药品及仪器
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 标准曲线
• 3.2.2 上染速率曲线
• 3.2.3 染色动力学参数
• 3.2.4 扩散系数
• 3.2.5 活化能
• 3.3 本章小结
• 参考文献
• 第四章 超声波染色工艺研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验材料、药品及仪器
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3.测试方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 超声波功率对染色效果的影响
• 4.2.2 染色温度对染色效果的影响
• 4.2.3 染色时间对染色效果的影响
• 4.2.4 染浴 pH 对染色效果的影响
• 4.2.5 染料的提升性
• 4.2.6 染色织物牢度测试
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 第五章 结论
• 硕士期间发表的论文
• 致谢