基于棉纤维的碱处理技术改善甲壳素/棉混纺织物匀染性

摘要

甲壳素纤维因具有天然抗菌、可生物降解和绿色环保等特性得到了广泛的开发与应用。甲壳素纤维纯纺困难，一般与棉纤维进行混纺，但甲壳素纤维的上染速率快，上染百分率较高，而棉纤维的上染速率慢，上染百分率低，甲壳素/棉混纺织物在染色时常出现染色不匀现象。棉纤维的阳离子改性和甲壳素纤维的氨基封闭，对甲壳素/棉混纺织物的匀染性有一定效果，但是经济成本高、工艺复杂，且处理后织物常有难闻的气味，给织物的质量带来负面影响。碱处理可提高棉纤维的上染速率和上染百分率，是解决上述问题的途径之一。
　　 本文通过扫描电子显微镜观察碱处理前后纤维截面的变化，采用红外光谱分析法和X-射线法研究碱处理棉纤维化学组成和结晶结构的变化，利用热重分析和差示扫描量热分析研究碱处理棉纤维的热学性能。结果显示：碱处理后棉纤维横截面由腰圆形变为近似圆形，中腔消失，纵向天然转曲消失，转变为光滑的近似圆柱体；而化学组成基本无变化，只是一部分纤维素Ⅰ转变为纤维素Ⅱ；结晶度下降了25％左右；碱处理棉纤维的热学性能稍差于棉纤维。
　　 通过单因素分析法，优化棉纤维的碱处理工艺，测试碱处理棉纤维的染色K/S值、上染百分率、固色率、长度、细度、强度、断裂伸长率、平衡回潮率和质量比电阻的变化，确定最佳碱处理工艺为：NaOH浓度200 g/L、反应温度20℃、反应时间40s。结果显示：棉纤维的上染百分率提高了23％左右，上染速率显著提高，固色率提高了11％左右；纤维长度减小，细度增大，强度和断裂伸长率增大，平衡回潮率增大，质量比电阻减小。
　　 选择甲壳素/碱处理棉和甲壳素/棉两种混纺原料、相同混纺比为(20:80)分别纺纱，进行对比试验。测试了两种混纺纱的实际混纺比、强伸性能、毛羽和纱线条干。结果表明：甲壳素/碱处理棉混纺纱强度提高了约18.69％、断裂伸长率提高了约15.5％、棉结、粗节、细节和条干CV％均小于甲壳素/棉混纺纱，但纱线毛羽较多，纺纱过程甲壳素纤维损失较大。
　　 采用BES型活性染料分别染甲壳素/棉和甲壳素/碱处理棉混纺织物，利用单因素法对染色工艺进行优化。确定最佳染色工艺为：染色温度60℃，染料浓度2％owf，浴比1:30，NaCl15g/L，上染时间30min，固色时间40min。测试甲壳素/碱处理棉混纺织物的匀染性、染色牢度和染料节约量。甲壳素/碱处理棉混纺织物匀染性更好，染色牢度基本无变化，染料用量节约了60％左右。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 前言

1.1 甲壳素纤维及其混纺织物

1.1.1 甲壳素纤维

1.1.2 甲壳素/棉混纺产品的研究现状

1.2 甲壳素/棉混纺织物的染色

1.2.1 甲壳素/棉混纺织物染色存在的主要问题

1.2.2 针对提高染色性能的棉纤维的阳离子改性

1.2.3 针对降低染料吸附性的甲壳素纤维氨基封闭

1.2.4 其他提高棉纤维上染率的方法

1.2.5 甲壳素/棉混纺织物染色对甲壳素纤维抗菌功能的影响

1.3 棉丝光工艺及设备的发展及现状

1.3.1 棉纱线丝光

1.3.2 棉针织物丝光

1.4 本课题研究的背景、意义及内容

1.4.1 本课题研究背景和意义

1.4.2 本课题研究的主要内容

第二章 棉纤维的碱处理工艺及其优化研究

2.1 概述

2.2 实验部分

2.2.1 实验材料

2.2.2 实验仪器

2.2.3 处理工艺

2.2.4 性能测试与表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 棉纤维碱处理的机理

2.3.2 碱处理对棉纤维微观特征的影响

2.3.3 碱处理对棉纤维热学性能的影响

2.3.4 碱处理对棉纤维染色性能的影响

2.3.5 碱处理工艺对纤维物理性能的影响

2.3.6 碱处理工艺综合选择

2.4 结论

第三章 甲壳素/碱处理棉纤维的混纺织造工艺研究

3.1 概述

3.2 实验部分

3.2.1 实验材料

3.2.2 实验仪器

3.2.3 实验方法

3.2.4 测试方法

3.3 纺纱工艺研究

3.3.1 混纺比的选取

3.3.2 纺纱工艺流程图

3.3.3 甲壳素/碱处理棉纺纱工艺

3.4 织造工艺研究

3.4.1 织物组织选取

3.4.2 织造工艺参数

3.5 结果与讨论

3.5.1 纱线混纺比

3.5.2 纱线强伸性能

3.5.3 纱线毛羽

3.5.4 纱线条干均匀度

3.6 本章小结

第四章 甲壳素/碱处理棉纤维混纺织物的染色工艺优化

4.1 概述

4.2 实验部分

4.2.1 材料和仪器

4.2.2 织物的染色工艺

4.2.3 性能测试与表征

4.3 结果和讨论

4.3.1 染色工艺对织物K/S值及总色差值的影响

4.3.2 甲壳素/碱处理棉织物的匀染性

4.3.3 甲壳素/碱处理棉织物的染色牢度

4.3.4 甲壳素/碱处理棉织物的染料节约量

4.4 结论

第五章 结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表论文

致谢