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1、,染 整 工 艺 原 理 纺织品常规整理 北京服装学院 王晓春,3,纺织工业要览,4,染 整 工 程,PREPARATION 前处理 DYEING 染色 PRINTING 印花 FINISHING 后整理,5,前处理(PREPARATION) 坯布准备：检验、翻布、打印、缝头 烧毛(Singeing) 退浆(Desizing)、精练(Scouring)、漂白(Bleaching) 丝光(Mercerization) 热定型(Heat setting) 目的： 去除杂质：天然杂质、人工杂质 提高性能：光洁度、润湿性、白度、尺寸稳定性。,6,前处理(PREPARATION) 坯布准备：检验、翻布、
2、打印、缝头 原布检验 规格、品质，10% 翻布 分批，分箱 打印 原布品种、加工工艺、批号、发布日期 缝头 坚、牢、齐 。,7,常规后整理（Finishing) 漂白、染色和印花织物 一般整理(Pre-shrinking, Softening, Calendering, etc.) 防皱整理(Crease Resistant Finishing) 目的： 改善质量，提高性能，赋予功能性,8,织物(Textiles)简介,主要分类： 机织物（梭织物） （Woven Fabric) 针织物 （Knitting Fabric) 本课程的研究对象：机织物 棉织物（Cotton Fabric) 棉/涤纶
3、混纺织物(Cotton / Polyester Blending Fabric),第一章 水和表面活性剂 Water and surface active agent,内容： 水的硬度(water hardness) 水质对染整加工的影响 水的软化方法（intenerate),第一节 染整加工用水及水的软化处理,背景： 用水量大 水质要求高,印染厂对水质的要求 无色、无臭、透明 pH 6.37.2 铁含量0.05mg/L 氯含量10mg/L 有机物含量6mg/L 灰分含量40 60mg/L 总含固量100mg/L 水的硬度 060mg/L,一、水的硬度（water hardness),表示水中
4、钙、镁离子的含量 单位：mg/L，ppm 每升水中钙、镁盐含量换算成碳酸钙的毫克数表示。 水的硬度=暂时硬度+永久硬度,暂时硬度（temporary hardness),由于钙、镁重碳酸盐的存在而形成水的硬度称之,经加热煮沸，可沉淀去除。 Ca(HCO3) 2 CaCO3 + CO2 + H2O Mg(HCO3) 2 MgCO3 + CO2 + H2O MgCO3 + H2O Mg(OH) 2 + CO2,永久硬度（permanent hardness),由溶于水的钙、镁等氧化物、氯化物、硝酸盐或硫酸盐的存在而形成的水硬度，非加热煮沸可消除。,二、水质对染整加工的影响 (Harm by emp
5、loyed hard water),前处理、染色、印花、后整理的品质均可能产生影响。 如： Fe+ 织物泛黄，产生锈斑，影响白度； 双氧水漂白，促进双氧水分解，易使棉纤维脆损； CL-：影响漂白织物白度 Ca+ 、Mg+ 能与阴离子表面活性剂如肥皂形成沉淀，造成疵点； 与某些染料、助剂形成沉淀，鲜艳度变差，色斑等。 ,如： 硬水 对锅炉的安全形成隐患，严重时会引发爆炸； 锅垢对燃料的节约影响大。,二、水质对染整加工的影响,印染厂对水质的要求 无色、无臭、透明 pH 6.37.2 铁含量0.05mg/L 氯含量10mg/L 有机物含量6mg/L 灰分含量40 60mg/L 总含固量100mg/L
6、 水的硬度 060mg/L,三、水的软化方法,石灰纯碱法 离子交换法 软水剂添加法,石灰纯碱法(Calx-Soda procedure),Ca(HCO3),+,Ca(OH) 2,+ 2H2O,2CaCO3,+ 2H2O,Mg(HCO3) 2,+,Ca(OH) 2,2CaCO3,+ MgCO3,MgCO3,+,Ca(OH) 2,Mg(OH) 2,+ CaCO3,MgSO4,+,Ca(OH) 2,Mg(OH) 2,+ CaSO4,CaSO4 +,Na2CO3,CaCO3,+ Na2SO4,试剂： Ca(OH) 2、Na2CO3,离子交换法(Ion exchange technique),普遍采用,
7、Cation exchange resin ：如强酸性聚乙烯类,类型：H型（最高使用温度100） Na型（最高使用温度120）,离子交换法(Ion exchange technique),Anion exchange resin,离子交换法(Ion exchange technique),R：交换树脂主体 特点： 树脂能够交换水中钙、镁等水溶性的离子； 活性可再生,R2- + 2Na+ + Ca2+ + 2HCO3-,CaR + 2Na+ + 2HCO3-,R2- + 2Na+ + Ca2+ + SO42-,R2- + 2Na+ + Ca2+ + 2Cl-,R2- + 2Na+ + Mg2+
8、+ 2HCO3-,R2- + 2Na+ + Mg2+ + 2Cl-,CaR + 2Na+ + SO42-,CaR + 2Na+ + 2Cl-,MgR + 2Na+ + 2HCO3-,MgR + 2Na+ + 2Cl- -,R：交换树脂主体 NaCl：活化剂,R2- + 2Na+ + Ca2+ + 2Cl-,CaR + 2Na+ + 2Cl-,R2- + 2Na+ + Mg2+ + 2Cl-,MgR + 2Na+ + 2Cl-,软水剂添加法,加入能与钙、镁等金属离子配合或螯合的化学试剂，如六偏磷酸钠、氨三乙酸钠和乙二胺四乙酸钠。,Na4Na2(PO3) 6 + Ca2+,Na4Ca (PO3)
9、6 + 2Na+,Na4Na2(PO3) 6 + Mg2+,Na4Mg(PO3)6 + 2Na+,引言： 染整助剂：染整加工中使用的辅助化学品或专用 化学品。 50%以上都是表面活性剂,第二节 表面活性剂 （Surface Active Agent）,引言： 表面活性剂发展史 肥皂,快速发展，应用领域拓宽,第二节 表面活性剂（S.A.A),一、表面张力（Surface tension）,液体表面分子受到的垂直于表面且指向液体内部的合力使表面分子有沿此力向内收缩的自然趋势，由此产生的与液面相切的收缩液面的力就是液体的表面张力。,图1 液体分子受力作用示意图 图2 液体的表面张力,图1 液体分子受
10、力作用示意图 图2 液体的表面张力,二、表面活性剂及其水溶液的特性,1、Surface Active Agent 定义 指在液体中，添加少量或极稀浓度、便能显著降低液体表面张力的物质。,图2 S.A.A浓度与的关系,通常意义上的表面活性剂是指具有亲油基和亲水基的两亲分子,2、分类,Hydrophilic group,oleophilic(or hydrophobic) group,特点：两亲分子：“Amphipathic”,阴离子表面活性剂,阳离子表面活性剂,两性离子表面活性剂,非离子表面活性剂,分类,离 子 型,3、表面活性剂的表面吸附 （Phenomenon of surface abso
11、rption）,图3 S.A.A在溶液中状态,表面吸附功能：疏水基容易与非极性物质吸附，亲水基则易与极性物质吸附，该功能被称为“表面吸附”。,引起溶液的表面张力降低,图4 表面活性剂溶液的胶束化过程,胶束两亲分子的表面活性剂溶解在水中达到一定浓度时，其非极性部分自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、亲水基向外。,4、胶束与临界胶束浓度 (Micelle and Critical Micell Concentration),单层定位吸附,胶束或胶团形状 棒状、层状或球状等,疏水内核,极性基及水化层 （反离子固定层）,反离子扩散层,胶束或胶团形状 棒状、层状或球状等,临界胶束浓度（Critical
12、Micelle Concentration) 表面活性剂在水溶液中形成胶束时需要的最低浓度，也是溶液的表面张力降低到最低的浓度称之，简称CMC。,图5 S.A.A浓度与的关系,CMC时，性质发生突变，如表面张力、渗透压和洗涤作用。,表面活性剂在水溶液中浓度稍 大于CMC时，才能充分发挥作用。,1、润湿（wetting)： 固体表面上一种流体被另一种流体所取代的过程。,三、表面活性剂的润湿和渗透作用,染整加工中，多为纤维（固体）表面上的气体（一种流体）被水（另一种流体）所取代的过程。,接触角与杨氏方程,接触角：在气、液、固三相交界处，sl与l之间的夹角。,平衡时， s = sl+ l cos 。
13、,（Contact angle）,接触角与杨氏方程,加入润湿剂：,接触角,润湿性,2、渗透剂 对多孔体系固体的润湿,润湿剂：能使液体迅速而均匀地润湿某种固体表面的SAA 渗透剂：能使液体迅速而均匀地渗透某种固体内部的SAA。,注：实际上润湿和渗透作用同事发生，因此润湿剂又称渗透剂，一般SAA都有润湿作用。,1、乳化作用：将两种不相溶的液体（如油和水）放在一起，使一种液体以极微小的液滴均匀地分散在另一种液体中，该体系称为乳状液或乳液，该作用称为乳化作用。,四、表面活性剂的乳化、分散和增溶作用,2、分散作用：将一种固体物质以极微小的颗粒均匀地分散在另一种液体中所形成的体系称为分散液或悬浮液，该作用
14、称为分散作用。,本质相同：,乳化液体对液体的混合 分散固体在液体中的混合,差异：,两个不相溶的相在SAA作用下以一定的形式相互混合与包含。,Emulsification，Dispersal and Solubilization of SAA,乳化剂 分散剂,乳液：,水是连续相（外相） 油是不连续相（内相）,水包油型或油/水型(O/W型）,油包水型或水/油型(W/O型）,油是连续相（外相） 水是不连续相（内相）,染整加工中常用的乳化剂、分散剂多为油/水型居多，如平平加0系列、扩散剂NNO、分散剂CNF等,涤纶用分散染料不溶于水，易形成沉淀。,加入扩散剂后，充分搅拌超细染料粒子后能“溶解”于水，形
15、成稳定的悬浮液。,分散：,增溶条件,3、增溶作用,当水中SAA浓度超过CMC后，不溶或微溶于水的物质在水中的表观溶解度明显提高，胶束的这种作用叫做“增溶”或“加溶”,与胶团有关，即在CMC以上，与表面张力无关。,非极性增溶： 极性增溶： 吸附增溶：,增溶机理,油性物质溶入胶束内部亲油基之间所引起。 醇等分别与SAA的亲水基和亲油基相邻， 形成混合胶束 增溶物如苯酚被吸附在胶束亲水基和水 的界面。,增溶与乳化、分散的区别,增溶与乳化、分散的联系,增溶作用可视为乳化作用或分散作用的极限阶段、理想状态，他们之间可相互转化。,五、表面活性剂的去污作用,纤维杂质 + 表面活性剂 纺织纤维表面活性剂 + 杂质表面活性剂 润湿、乳化、分散、增溶等共同作用的结果。,去污作用,A.水的表面张力大，对油污润湿性能差，不容易去除油污。,B.SAA向纤维和污垢做定向界面吸附，并向纤维与污垢之间润湿、渗透。,C.在SAA分割、取代作用下，污垢与纤维间结合力减弱、在机械或水流作用下脱离纤维。,D.污垢与SAA被水溶液冲洗除去，吸附于织物表面的残余SAA一同被冲洗除去。,基体和杂质的分离过程可逆，逆过程为污垢再沉积。,A.降低污垢与织物表面的结合力，具有使污垢脱离织物表面的能力。,B.具有防止污垢再沉积的能力。,六、表面活性剂及其在染整加工中的应用,高级脂肪酸盐类,1、阴离子表面活性剂,典型代表：肥皂,油脂
