超声波改善纺织纤维染色性能的机理研究

摘要

超声波是频率在2×104～2×109Hz的声波，它在液体介质的传播过程中产生声空化现象。声空化会以特殊的能量形式来加速化学反应或启动新的反应通道。现有文献显示超声波技术在纺织领域，如前处理、染色、后整理及水洗加工等方面的研究都有一定进展，尤其在染色中的应用也有不少学者研究，但是关于对纤维染色性能的机理研究报道鲜见，本文则作了较系统的阐述。
　　 本文以苎麻纤维和羊毛纤维作为研究对象，分别采用双活性基汽巴克隆橙C-3R活性染料和蓝纳素活性染料进行超声波染色与常规染色的对比，并以超声波对染浴、纤维以及染色过程三个方面出发探讨了超声波染色的机理，旨在建立超声波染色理论，以推动这项染色新技术的发展。最后，以苎麻纤维为例，对超声波染色工艺进行了探讨，明确了较之传统染色所具有的经济效益。论文主要工作及主要结论如下：
　　 (1)用超声波处理染液不同时间后，分别对苎麻纤维和羊毛纤维进行常规染色的试验，发现用超声波处理过的染液染色的吸尽率、固色率及上染速率都比常规染色有所提高，纤维的透染性也明显改善。研究结果表明：实验所采用的超声波能量不会改变染料的色光，但随着处理时间的延长，在λmax处吸光度值不断地增加。原因是染液经超声波处理后原来未溶解的染料继续溶解，使得溶解度明显提高，溶解度提高程度与染料的物理形态和化学结构有关。由此判断，超声波作用使染料粒度变细，从而更利于上染纤维。
　　 (2)用超声波分别对苎麻纤维和羊毛纤维进行不同时间的处理，然后对处理纤维进行常规染色的试验，结果发现超声波处理过的纤维吸尽率、固色率及上染速率都比没有处理过的纤维高，透染性也明显改善，纤维得色更加匀透。通过对纤维的测试发现：超声波处理改变了苎麻纤维和羊毛纤维的形态结构，即使苎麻纤维的纤维表面变得粗糙，羊毛纤维鳞片表面有刻蚀的痕迹；超声波处理使苎麻纤维和羊毛纤维的结晶度和取向度降低，加快了对染料的吸附和扩散。但超声波处理后苎麻纤维和羊毛纤维的断裂强力等力学性能有所降低。
　　 (3)本文研究了超声波染色动力学，研究发现染色过程中施加超声波可以提高染料的扩散系数和染色速率，这些都有利于促进染色过程。
　　 本文通过上述大量实验和分析，研究了超声波改善纺织纤维染色性能的机理，为超声波在纺织品染色工业中的进一步应用奠定了理论和实践基础。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第一节 超声波的概念及其特性

1.1 超声波的概念

1.2 超声波技术的特性

第二节 超声波技术在纺织湿加工中的国内外研究现状

2.1 超声波技术在退浆工艺中的应用

2.2 超声波技术在煮练工艺中的应用

2.3 超声波技术在漂白工艺中的应用

2.4 超声波技术在染色工艺中的应用

2.5 超声波技术在洗涤工艺中的应用

2.6 超声波技术在后整理中的应用

第三节 本课题的研究意义和研究内容

3.1 研究意义

3.2 研究内容

第二章 实验用原料、染化药剂、仪器及测试方法简介

第一节 实验用原料简介

1.1 原料的选取

1.2 染料的选取

1.3 实验主要仪器及设备

1.4 主要化学药品

第二节 主要测试方法

2.1 苎麻成分分析

2.2 羊毛成分分析

2.3 白度的测定

2.4 染料最大吸收波长的测定

2.5 上染百分率（或吸尽率）和固色率的测定及计算

2.6 上染速率曲线的测定

2.7 扩散系数的测定

2.8 透染性的测定

2.9 纤维形态结构的测定

2.10 纤维结晶度的测定

2.11 纤维取向度的测定

2.12 纤维拉伸力学性能的测定

第三章 超声波作用下苎麻纤维活性染料染色的研究

第一节 苎麻纤维常规染色工艺的探索

1.1 苎麻纤维染色前处理

1.2 常规染色升温曲线的选取

1.3 常规染色工艺优化设计

第二节 超声波处理染液对苎麻纤维染色性能影响的探索

2.1 实验部分

2.2 实验结果及分析

第三节 超声波处理苎麻纤维对纤维染色性能的影响研究

3.1 实验部分

3.2 实验结果及分析

第四节 染色过程用超声波对纤维染色效果的影响研究

4.1 实验部分

4.2 实验结果及分析

第五节 本章小结

第四章 超声波作用下羊毛纤维活性染料染色的研究

第一节 羊毛纤维蓝纳素常规染色工艺及超声波工艺的探索

1.1 羊毛纤维染色前处理

1.2 羊毛纤维蓝纳素常规浸染染色工艺

1.3 羊毛蓝纳素超声波低温染色工艺

第二节 超声波处理染液对羊毛纤维染色性能影响的探索

2.1 实验部分

2.2 实验结果及分析

第三节 超声波处理羊毛对纤维染色性能的影响研究

3.1 实验部分

3.2 实验结果及分析

第四节 染色过程用超声波对纤维染色效果的影响研究

4.1 实验部分

4.2 实验结果及分析

第五节 本章小结

第五章 苎麻纤维超声波染色工艺探索

第一节 实验部分

1.1 降低染色温度的实验

1.2 节约化学助剂的实验

1.3 节约染色时间的头验

1.4 节约染料的实验

1.5 提高染色品质的实验

第二节 结果与讨论

2.1 降低染色温度

2.2 节约化学助剂

2.3 节约染色时间

2.4 节约染料

2.5 提高染色品质

第三节 本章小节

第六章 结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢