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1、+液氨整理关键技术摘要：“液氨整理”一词是指液氨(最多含有0.5%水的纯物质)对纤维素纤维的处理。本篇文章介绍了液氨的性质和液氨的工艺，详述了液氨整理对各种纤维素纤维及织物性能的影响，以及液氨在染色方面的应用，展望了液氨处理用于亚麻纤维及其织物的功能整理与改性前景。关键词: 液氨整理 工艺 织物性能 染色氨是自然界中的天然物质，氨和水同样是人类不可缺少的生命之源。无论是动物还是植物生存都需要自然界的氨，只有氨才能固定自然界的氮源没有氮源就不能合成生命中必需的蛋白质。反之，氨又通过动物的分解排泄或植物的腐烂，重又回归自然，在大自然中循环。液氨就是将常温下气体状态的氨冷却到-34以下变成液态氨。由
2、于液氨的表面物理状态同水一样易于流动，其粘度和表面张力比水低，极具渗透力；因此，液氨能很容易地渗入到纤维中使纤维结晶度发生变化，同时又不损伤纤维,并能快速且容易地渗出。用液氨整理出的织物具有尺寸稳定、回弹性好，布面平整、纹路清晰，光泽柔和、丰满滑爽，变色少等显著特点，化纤和天然纤维织物的风格兼而有之，因此织物的服用性能和附加值大为提高。液氨处理具有其他整理方法不可取代的作用。一、液氨的性质1、液氨和水液氨和水的分子量接近，液氨（NH3）是17，水（H2O）是18，其性质截然不同。液氨就是液态氨，和氨水不同，它不是氨的水溶液。液氨的粘度和表面张力比水的低得多，因此液氨能很容易而且很快渗入棉纤维中
3、，是棉纤维洁净结构发生了变化，它既不损伤纤维，又能很容易地出来。表一 液氨和水的比较液氨水分子量1718密度（克/厘米3）0.68（34）1.0沸点（）-33.4100冰点（）-77.70蒸发热（卡/克）327（34）537粘度（厘泊）0.266（34）1.002表面张力（10-5牛顿/米2）34.4（34）72.8棉纤维经过液氨处理后，瞬时即可渗入纤维内部，从芯部开始膨胀，截面由扁平胀成圆形，腔径变小，表面光滑，由于纤维结晶结构的变化，内应力消除，不再扭曲，提升了拉伸强度和撕破强度，即使反复洗涤仍能保持良好手感。而水的现象就不同了，虽然也能渗入纤维使其膨胀，当干燥后非常折绉形成了缩水1。2、
4、液氨与烧碱丝光比较液氨是一种液体，分子量小，能渗入纤维内部，引起纤维均匀膨化，从而松弛了织物加工过程中所受的各种应力，加工中所造成的形变能得到一定的恢复，使尺寸稳定，提高了纤维分子间定向排列的程度。从纤维的微结构来看，纤维素与烧碱作用主要发生在纤维的有序区，而液氨与纤维素作用不但能产生“束间膨化”，还能产生“束内膨化”，使纤维内外膨化均匀，克服了烧碱与纤维素作用仅是表面处理的效果，以及硬、糙的手感。液氨和纤维素形成氢键结合，而烧碱与纤维素则形成钠纤维素(cellONa)。棉纤维与浓烧碱在丝光时生成碱纤维素及纤维素醇化合物，而液氨丝光时则生成氨纤维素，氨纤维素在水、热作用下，可分别生成纤维素工和
5、纤维素。从X衍射光谱中可以看出，经过烧碱丝光呈纤维素工，而经过液氨丝光的纤维无序区有所增加，形成了大量的无序纤维素，它和纤维素I具有不同的纤维素微结构，结晶区的位置、大小和晶格也都发生了变化。纤维素微结构的变化和去氨方式有关。氨膨化后采用干热去氨主要生成纤维，水洗去氨则主要生成纤维素I。前者能明显提高纤维素纤维织物的回弹性和尺寸稳定性，后者对提高纤维素纤维织物的光泽和染色性能有利2。因此，烧碱与棉纤维素所产生的丝光效应与液氨丝光是不完全相同的。二、液氨的工艺 1、间歇式液氨整理间歇式液氨整理机系一台密封的压力罐，可承受压力8-16 Pa的压力,设有气动式封闭门和机械启动装置。织物进入罐内，真空
6、泵抽去罐内空气,使之形成足够的真空；随后织物浸渍液氨并在卷布轴上往复运转，从织物上蒸发掉游离的液氨；同时将氨气冷凝回收处理，从织物上去除残量的氨，取出织物。2、连续式液氨整理对连续式液氨整理设备,进布前要去除织物中的水分,经过烘筒烘干,将织物吹风冷却,然后进入箱体内浸轧液氨；轧液液面保证恒定,使浸氨匀透并瞬时吸氨。进入反应室内设置的上下导布辊,使织物停留时间延长,与氨充分反应,同时蒸发织物上的氨。织物进入加热烘筒可进一步去除残留在织物上的氨。为防止氨气外逸,进出布处采取了严格的密封措施。凡是有氨的工作区域始终处于负压状态,使氨气不外泄。 3、连续处理的一般特征 所有连续工艺都是在一个大气压或稍
7、低压力条件下实施的。因此处理温度为-33至-34为了避免氨气逃逸入大气，整个处理区域是密闭的，用以隔绝空气。在织物进出而不可避免的开口处，锅内一直存在的低气压可让空气进入，这股空气流可防止氨的逃逸。在-33状态下用液氨将织物润湿；润湿织物发生作用；通过蒸发用水溶解，将氨去除；最后通过加热或汽蒸去除残量氨。4、各种处理装置 （1）体系1：浸轧机/呢毯轧光体系该体系已被使用了近30年，基于呢毯轧光机对机织物挤压收缩处理的经验，用液氨处理的类似实施方法如下。装置：通过空气狭缝把织物从导辊上引入箱体；在浸渍槽中润湿织物；挤压织物去除多余的氨；氨浸渍过的织物在呢毯轧光机上发生作用；通过接触呢毯轧光机上的
8、热将氨去除；对织物进行汽蒸以除去残留的氨并获得最终的溶胀。备用选择：用热水漂洗织物以获得溶胀的变化； 回吸：抽吸氨/空气混合物；压缩冷凝该混合物；用复杂装置将氨与空气分离；最后将液氨抽入储存容器中。 （2）体系2：浸渍/水洗体系 装置：将织物从导辊或A形架上导入浸渍槽体中，织物在浸渍槽中被润湿并发生作用，挤压织物以去除多余的氨，在几个分隔箱中将100%的氨用水稀释到1%的洗涤范围，挤压织物去除多余的洗涤液，在干燥器上干燥织物，引出织物到A形架上。回收：抽吸氨/空气/蒸气混合物；将含有氨的排放水转移到收集槽中；用洗气装置净化排出的空气；收集含有氨的排放水到收集槽中；蒸馏含有氨的排放水；并将其分离
9、成水和100%的氨；把液氨抽入收集器中；最后把净化的排放水抽入到装置的中间容器中以备再用3。5、不同工艺的对比目前的纺织机械制造商为整理工作者提供了各种各样的氨处理设备，通过对各种需求的正确选择，能够找到既满足经济需求又满足技术需求的合适的解决途径，值得一提的是，间歇式处理为纺织工业中的氨处理开辟了新的道路。表2中所列不同体系的优缺点4。表2不同体系的优缺点项目 间歇式 体系1 体系2生产能力 约300 kg/h/单机 700 kg/ h一1400 kg/h 700 kg/h一1 400 kg/h投资 低(封闭体系) 高(回收昂贵) 高(回收昂贵)氨的能源花费 低 高(氨须从O2/N3 高(水
10、和氨须通过分中分离出来) 步蒸馏来分离) 安全性 非常良好，密闭体系 良好，电子监测 良好，电子监测用途 前处理，染色 染色整理后，需良好前处理的织 前处理，染色整理后和整理后 物，不是坯布或仅仅退桨的织物操作人员 每四个单元一个操作者 两个操作者 两个操作者占地 每单元用于回收的 30x3 m加上分离式装置 30x3 m加上用于回收的占地为3x4m 占地和回收设备的占地附加功能 卷染体系可做 无进一步应用 一苛化一高温染色 一水洗一高温漂白一苛化一在气体笼罩下，还原染料染色运用范围 适用于正规染色者，设备可用于 适用于大批量生产 普遍适用于用氨处其他工艺，但不能变成连续式 氨处理工艺主要用于
11、整理 理的大批量生产三、液氨对各种纤维的影响 氨分子作为一种极性、小分子、低粘度、中等介电常数的非水纤维膨化剂，能够在极短的时间里渗透到纤维原纤内部，使纤维分子束内及束间的氢键被拆散，导致纤维素纤维呈一定的可塑态。当这些进入纤维内部的氨被去除时纤维发生自然回缩，分子做了重新排列，消除了纤先天和后天的内应力，从而使纤维天然捻回消失，截面更加椭园，增加了对光线的均匀反射度韧性。表现在宏观上就是降低了纤维间的滑动摩擦力，增加了强度、弹性，改善了尺寸稳定性这种处理具有丝光的效果，但不同于传统的烧碱丝光，不会带来烧碱对纤维素纤维的融蚀及其不均匀性5。1、棉纤维由于棉具有穿着舒适、手感柔软、透气、透湿性良
12、好等服用性能，而倍受人们的青睐。棉织物在人们生活中占有举足轻重的地位。但纯棉织物也有其明显的缺点，易收缩起皱，形态稳定性差。因此，提高棉织物的形态稳定性一直是各国染整工作者追求的目标。树脂整理在一定程度上能改善棉织物的收缩起皱，赋予其良好的尺寸稳定性，但同时产生粗糙的手感以及降低纤维强力。液氨整理则能将前处理工艺和以树脂整理为中心的后加工工艺组合起来，对棉纤维进行改性，在保持棉织物原有的优良品质的同时，克服棉织物所存在的起皱和收缩的缺点，从而受到了人们的关注。棉纤维在液氨处理时，氨可瞬时渗入纤维内部,使棉纤维从芯部开始膨胀。截面由扁平胀成圆形，中空部分变小；同时由于纤维结晶结构发生变化，纤维部
13、的扭曲应力减小或消失，使棉纤维内部应力趋于均一。纤维之间的滑爽感增强，纤维表面变得光滑，从而使棉纤维表现出优良的柔软性。这提升了织物的拉伸强力和撕破强力，即使反复洗涤仍可保持良好的手感，并提高了织物的尺寸稳定性，大幅度地改善了棉织物洗涤时表现出的收缩性。另外，液氨处理使纤维的天然扭曲减少，纱线变得光滑，纱线的动摩擦系数降低，织物回弹时所受阻力减少，也有利于织物回复角的增加。液氨整理后，可使树脂整理时树脂的可及度提高，使反应充分、均匀，减少表面树脂，织物的弹性回复性较单纯树脂整理高，提高了棉织物的拉伸回复率，进一步改善了棉织物的抗皱性能6。2、苎麻纤维苎麻纤维具有滑挺、凉爽、吸放湿快、透气性好等
14、优良特性,但由于其微结构具有高结晶度,高取向的特点，故苎麻纤维比较硬挺，断裂延伸小，柔软性和可挠性低,抱合力差；从而导致苎麻织物表面毛羽多,手感粗糙,易起绉,耐磨性差,穿着时有刺痒感等缺陷。为克服苎麻的缺点，持其优点，可对苎麻织物进行液氨处理。经液氨处理后，氨分子与纤维素分子中的羟基作用生成易于分解的纤维素氨络合物,经汽蒸去氨即得到氨改性纤维素。这个过程使苎麻纤维膨化、收缩定型，结晶度降低，微结构松散，纤维分子重排，内应力重新分配,其柔软度及纤维的抱台力增加；从而使麻织物表面光洁平整，弹性、抗皱性有较大提高,其粗糙的手感和穿着剌痒感也大大改善，服用性能大为提高7。3、粘胶纤维粘胶纤维作为再生的纤维素纤维虽然与棉纤维有相同的化学结构,但它在物理结构上与棉纤维有较大的差异。粘胶纤维织物具有吸湿、透气、柔软、没有静电、穿
