泡沫整理发泡原液及其泡沫性能的研究和在生产中的应用

摘要

泡沫整理是20世纪70年代受中东石油危机的影响而在欧美迅速发展起来的一种低给液、少污染、高节能型染整加工技术。它是将气体通入含有表面活性剂的工作液中，通过泡沫发生器混合剪切后生成众多均匀而微小气泡组成的体积庞大的泡沫，然后以泡沫的形式被施加到织物上，使织物的带液率由传统的60％～80％下降到15％～30％，从而可节约烘燥能耗50％以上。20世纪80年代，我国曾掀起一波泡沫整理研究高潮，其相关技术成果先后被国内许多印染企业应用，加工各种织物近亿米，其产品质量经质量经检验合格后被投放到国内外市场。但是，由于受当时设备条件和技术水平等限制，此项技术没能得到持续发展和进一步推广应用。
　　 近年来，随着能源紧张和环境问题加剧，人们的环保意识大大增强，各印染企业在生产成本、能源消耗和废水排放等方面的压力倍增，在国家“十一五”规划提出的节能、降耗、减排等政策推动下，泡沫整理重新受到人们的重视和青睐。据悉，国内外一些科研单位和企业正在积极研究新的泡沫整理工艺和设备，并已取得可喜成绩。
　　 发泡原液的组成及其泡沫性能是泡沫整理技术的重要组成部分。本文根据新形势下生态环保的要求，对泡沫整理发泡原液的组成及其泡沫性能进行了系统研究。采用罗氏-迈尔斯(Ross-Miles)法和搅拌法发泡试验，筛选出两种符合当前生态环保和泡沫整理生产要求的发泡剂，即十二烷基硫酸钠(NaLS，阴离子型)和净洗剂JU(非离子型)，并分析了发泡剂分子结构、质量浓度和阴/非离子发泡剂复配体系对发泡原液起泡性能和泡沫稳定性的影响；选择增粘效果显著的羟乙基纤维素(HEC)作泡沫稳定剂，探讨了HEC对NalS发泡液体系的稳泡机理；考察了整理剂浓度、无机盐、环境温度、pH值等因素对泡沫整理发泡原液及泡沫稳定性的影响。另外，本文还探索了泡沫的衰变和稳定机理，并通过显微镜摄像分析泡沫尺寸分布情况，探讨了泡沫尺寸大小及分布均匀性对泡沫稳定性的影响。
　　 本文也研究了泡沫柔软、泡沫树脂、泡沫阻燃、泡沫抗紫外线整理和泡沫上浆增白等工艺的发泡原液组成、系统相容性和整理液中泡沫的稳定性；通过实验室手工施加泡沫进行整理与常规浸轧处理的比较，证明上述发泡原液及其泡沫性能符合加工要求，为生产应用提供了依据；本文通过到浙江某印染厂的生产应用试验，证实泡沫整理加工产品与常规整理加工产品的相关质量指标相同，但由于泡沫整理后织物带液率低而大大节约了烘干能源，同时还提高了劳动生产率，体现了泡沫整理工艺的优越性。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 泡沫

1.2.1 泡沫的定义

1.2.2 泡沫的形态结构

1.2.3 泡沫的基本性质

1.3 发泡剂和泡沫稳定剂

1.3.1 发泡剂的分类

1.3.2 泡沫整理对发泡剂的要求

1.3.3 发泡剂的生物降解性和安全性

1.3.4 泡沫稳定剂

1.3.5 提高泡沫稳定性的方法

1.3.6 泡沫的应用

1.4 泡沫整理技术的发展历程

1.5 泡沫整理工艺及研究现状

1.5.1 泡沫树脂整理

1.5.2 泡沫柔软整理

1.5.3 泡沫上浆、增白整理

1.5.4 泡沫给湿拉幅整理

1.5.5 泡沫阻燃整理

1.5.6 泡沫拒水、吸湿整理

1.5.7 多功能泡沫整理

1.6 泡沫整理技术的发展前景

1.7 本课题的研究内容、技术路线和目标

1.7.1 研究内容

1.7.2 技术路线

1.7.3 研究目标

2 基本原理

2.1 泡沫的形成

2.2 泡沫的衰变

2.2.1 液膜的排液

2.2.2 气体透过液膜的扩散

2.3 泡沫的稳定机理

2.3.1 发泡液的表面张力

2.3.2 发泡液的本体粘度

2.3.3 泡沫液膜的表面粘度

2.3.4 泡沫液膜的表面电荷

2.3.5 表面张力的“修复”作用

3 试验用品与方法

3.1 试验用品

3.1.1 织物

3.1.2 试剂

3.1.3 仪器与设备

3.2 试验方法

3.2.1 发泡原液表面张力的测定

3.2.2 发泡原液粘度的测定

3.2.3 表面活性剂发泡能力的测定(Ross-Miles法)

3.2.4 泡沫初见液时间(t0)和半衰期(t1/2)的测定(搅拌法)

3.2.5 发泡比(BR)的测定

3.2.6 泡沫尺寸大小及分布均匀性的测定

3.2.7 手工平网泡沫施加方法

3.2.8 织物性能测试方法

4 结果与讨论

4.1 发泡原液的组成及性能

4.1.1 发泡剂的筛选

4.1.2 发泡剂分子结构对体系泡沫性能的影响

4.1.3 发泡剂浓度对发泡原液表面张力的影响

4.1.4 发泡剂浓度对体系泡沫性能的影响

4.1.5 发泡剂复配对体系泡沫性能的影响

4.1.6 泡沫稳定剂的选择

4.1.7 泡沫稳定剂对体系泡沫性能的影响

4.1.8 整理剂浓度对发泡原液泡沫性能的影响

4.1.9 泡沫尺寸大小及分布均匀性对泡沫稳定性的影响

4.1.10 温度对体系泡沫性能的影响

4.1.11 无机盐对NaLS体系泡沫性能的影响

4.1.12 pH值对NaLS体系泡沫性能的影响

4.1.13 不同泡沫整理工艺发泡原液的组成及性能

4.2 泡沫整理工艺与常规工艺比较

4.2.1 树脂整理

4.2.2 柔软整理

4.2.3 上浆增白整理

4.2.4 阻燃整理

4.2.5 抗紫外线整理

4.3 泡沫整理生产应用试验

4.3.1 泡沫柔软整理

4.3.2 泡沫树脂整理

4.3.3 泡沫拒水整理

4.4 泡沫整理经济效益分析

4.4.1 节能、降耗、减排

4.4.2 改善产品质量,提高产品档次

4.4.3 提高车速和劳动生产率

5 结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢