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1、染整工艺原理课程试卷及参考答案2005-2006 染整工艺原理（1）试卷A和答案与评分标准 轻化03 考试时间：2005年12月9日上午8：15-9：55，松江2-301教室一、术语和名词解释（每题4分，共20分）1、气体烧毛机和热板烧毛机气体烧毛机烧毛是将原布平幅迅速地通过可燃性气体火焰以烧去布面上的绒毛(1分),也称为非接触式烧毛(1分)。热板烧毛机烧毛是将平幅织物在炽热和固定的弧形紫铜板、合金板或弧形陶瓷板面上迅速擦过,以烧去绒毛(1分)。热板烧毛和圆筒烧毛也称为接触式烧毛(1分)。2、天然浆料和合成浆料经纱上浆的浆料分为天然(2分)和合成高分子化合物(2分)两大类: 1分 1分 1分
2、1分3、浴比和轧余率浴比：溶液重量（体积）：织物重量（2分）轧余率：（浸轧后织物重-浸轧前织物重）/浸轧前织物重100%（2分）4、冷丝光和热丝光冷丝光：棉织物（0.5分）在浓烧碱(0.5分)张力下(0.5分)于室温(0.5分)(10-20)处理的过程;热丝光：棉织物（0.5分）在浓烧碱(0.5分)张力下(0.5分)于60-70 (0.5分)处理的过程;5、缩呢和防毡缩缩呢是在水和表面活性剂作用下，毛织物经受反复挤压的湿处理，使织物变得结构紧密、手感丰厚、尺寸缩小、表面浮现一层致密绒毛的加工过程。或者：缩呢是通过毛织物经受反复挤压的湿处理来使得鳞片张开，增加织物的定向摩擦效应（D.E.F），使
3、之发生相互勾结产生缩呢。防毡缩：是指经过防毡缩处理后的毛织物，其在机械水洗过程中，不会发生毡缩，织物尺寸稳定、呢面平整不发毛和增厚。或者：防毡缩的方法主要有破坏鳞片层（例如氯化法）和使聚合物（树脂法）沉积在纤维表面这两个方面，前者称为“减法”防毡缩处理，后者称为“加法”防毡缩处理。防止羊毛织物毡缩的方法是建立在如何减少D.E.F和改变羊毛的弹性为的基础的。二、简答题（每题10分，共40分）1、何谓碱退浆和酶退浆?简述这两种工艺的适用范围和优缺点（从退浆率、经济和环保方面分析）。碱退浆原理：在热碱液中，淀粉和变性淀粉、羧甲基纤维素等天然浆料以及PVA和PA类等合成浆料，都会发生溶胀，从凝胶状态转
4、变为溶胶状态，与纤维的粘附变松，再经机械作用，就较容易从织物上脱落下来。或者：碱退浆原理：碱对大多数浆料来说没有化学降解作用，溶落下来的浆料直接进入水洗槽，随着退浆和水洗过程的进行，洗槽中的浆料浓度越来越高，洗液粘度增大。（3分）另外，某些含有羧基的变性淀粉和聚丙烯酸类浆料以及羧甲基纤维素，在热的稀碱液中会生成水溶性较高的钠盐，溶解度增大，在水洗过程中这些溶解的浆料就被洗除。优点：通常碱退浆使用的是丝光的废碱液，成本较低，且适应面广。（1分）缺点：退浆率较低50-70%；废水处理负担重（废水中的COD高）（1分）酶退浆原理：淀粉酶对淀粉的水解有高效催化作用，可快速切断淀粉大分子的-1，4-甙键
5、，形成的水解产物是糊精、麦芽糖和葡萄糖等。（3分）优点：与传统工艺如碱退浆相比，淀粉酶退浆的退浆率高，不会损伤纤维素纤维；生态（废水中的COD和BOD值低）；（1分）缺点：适应面窄：淀粉类 。（1分）2、简述丝光后棉纤维发生的物理和化学变化，并解释之。光泽提高：在浓碱液中的剧烈溶胀，使棉纤维的横截面增加、纵向收缩；纤维的截面由扁平的腰子型或耳型转变为圆形，胞腔也几乎缩为一点，纵向的天然扭转消失，在适当的张力下使纤维得到拉伸而不发生收缩，这样纤维表面的皱纹消失，变成十分光洁的圆柱体，对光线产生规则的反射，显现出光泽。（3分）染色性能（吸附性能）提高：部分晶区变成无定形区；（3分）尺寸稳定性提高：
6、纤维在浓碱液中产生不可逆的溶胀，使纤维素大分子间的作用力遭到破坏，氢键断裂；随着张力的增大，纤维中无定形区分子伸展的较为平直，或排列得趋向于整齐；在去碱水洗和干燥后，纤维分子间形成新的结合力和氢键，形态稳定，缩水率下降。（2分）强度提高：同纤维的取向度获得提高；因此纤维的强度增大，时，不论有无张力，浓碱液处理能消除纤维中一些弱的结合点，使纤维受力均匀，减少了由于应力集中而造成的纤维断裂，提高了纤维的强度。（2分）3、简述羊毛煮呢和蒸呢的目的和原理。煮呢就是将呢坯浸入高温水浴中给予一定的张力定形，获得平整挺括的外观和丰满柔软的手感，在以后进行松式加工如洗呢、缩呢、染色等，纤维会产生不均匀的收缩，
7、使呢面呈现皱缩、不平整及尺寸不稳定的现象。（由于作用时间充分和煮呢后的冷却，其定形效果比较持久，可以防止在后续湿整理过程中呢坯产生组织歪斜、折痕、皱印等疵点，有利于提高产品质量。）半成品定型（2分）煮呢时，毛织物在一定的温度、湿度、张力、压力共同作用下经过一定时间，羊毛蛋白分子中的二硫键、氢键和盐式键等逐渐被减弱、拆散，内应力减小，以致呢坯不均匀收缩的缺陷也随之消除；羊毛蛋白分子在较长时间的湿处理中，还会在新位置上建立起新的交键，产生定形效果。（3分）蒸呢：毛织物在一定张力、压力和温度条件下，经过一定时间的汽蒸定形，使织物呢面平整、光泽自然、形态稳定，同时身骨、手感、弹性都得到改善，这一加工过
8、程称为蒸呢。（2分）蒸呢的作用原理类似于煮呢，（3分）只是蒸呢属于干整理，使用蒸汽给予织物一定的回潮而不是浸湿织物，同时靠包布紧密缠绕赋予织物压力和张力；并在汽蒸后配合不同的冷却手段，达到设计要求的织物风格。4、写出涤纶纤维面料碱减量的加工目的和原理。目的：涤纶纤维的取向度和结晶性高，纤维弹性模量高，手感硬，刚性大，悬垂性差。在较强烈条件及浓碱作用下，涤纶纤维发生由表及里的水解，使纤维表面产生凹凸不平坑穴的挖蚀现象，纤维对光产生了漫反射，织物的光泽因此变得柔和（2分）。织物纱线交叉处被碱腐蚀也比较严重，使得织物的交织阻力下降，织物组织结构变得松弛，织物刚性变小，产生了真丝所特有的悬垂感。（3分
9、）原理：（5分）涤纶碱减量主要发生聚酯高分子物与氢氧化钠间由表及里的多相水解反应。聚酯纤维在氢氧化钠水溶液中，纤维表面聚酯分子链的酯键水解断裂，并不断形成不同聚合度的水解产物，最终形成水溶性的对苯二甲酸钠和乙二醇（5分）。三、论述题（共40分）1、阐述合成纤维织物热定型的目的和原理，解释热定型引起涤纶纤维染色性能变化的原因，写出涤纶纤维织物干热定形的工艺流程和主要工艺参数（12分）。目的：消除合成纤维织物上已有的皱痕和提高织物的热稳定性（主要指高温条件下的不收缩性）和不易产生难以去除的折痕。（2分）原理：利用加热使合成纤维大分子链段的活动性增加（1分），纤维网结构中弱的结合点被拆散（1分），结
10、构舒解，内应力被释放（2分），并形成新的结晶（2分）；冷却后，重建新的结合力（2分），使织物的形态得到稳定。工艺流程和主要工艺参数（2分）：经向超喂进入针板链织物的门幅拉幅（宽度拉得比成品大23厘米）温度190230、时间约30-45秒。2、为什么要对棉织物进行精练处理？写出一种棉布精练工艺处方、条件和流程；并阐述其加工原理（14分）。精练：以去除天然杂质为主要目的（对棉布也称煮练），同时也除去退浆中未退净的浆料和油剂，使织物获得良好的吸水性和较洁净的外观，以利于后续加工。2分 工艺处方、条件和流程：平幅轧碱（烧碱浓度2550g/l），然后在平幅汽蒸箱中汽蒸15-60min或打卷堆置（室温，1
11、2-24 h），再进行充分的水洗。2分加工原理：果胶物质：主要组成部分是果胶酸的衍生物；烧碱能使果胶中的酯键水解，成为可溶性的羧酸钠盐而被除去，另外，还可能发生果胶大分子链的断裂， 在水中的溶解度提高，获得比较彻底的去除。2分含氮物质：以蛋白质的形式存在于纤维的胞腔中；棉纤维中的含氮物质分为两部分：一部分（约20）能与水在60共热一小时即被除去；另一部分需在烧碱溶液中长时间煮沸、蛋白质分子中的酰胺键会发生水解断裂，最终形成氨基酸钠盐而被洗去。2分灰分：各种无机盐组成；其水溶性好的部分在精练中溶解去除，而水溶性差的部分，只有经过酸洗和水洗才能去除。1分蜡状物质：各种不溶于水但能溶于有机溶剂的杂质
12、（脂肪族高级一元醇、游离的脂肪酸如软酯酸、油酸和硬脂酸以及它们的钠盐；高级一元醇的酯；固体（C30H62和C32H64）和液体的碳氢化合物）；蜡状物质中的脂肪酸一类物质在热稀烧碱溶液中能发生皂化而溶解，再经水洗便可去除。其余的高级醇（如棉醇）和碳氢化合物是不能皂化的，需要借助乳化作用才能将它们去除。蜡状物质中生成的脂肪酸皂和精练液中的助练剂如肥皂等净洗剂，将有助于高级醇（如棉醇）和碳氢化合物的乳化去除。3分棉籽壳：以木质素为主要成分。棉籽壳的木质素中的酚羟基与烧碱作用，发生结构上的分解，分子量降低，碱液中的溶解度增大而被去除。另外，精练液中加入亚硫酸氢钠，能使木质素形成易溶于碱的衍生物被去除。
13、另一方面，在高温烧碱液中长时间作用下，棉籽壳发生溶胀，变得松软，由于部分成分已被溶去，残存的部分经过水洗和受到搓擦作用，便从织物上脱落下来。2分天然色素（黄柏素或棉色素），在精练中不能去除，在漂白时去除。3、阐述棉布用过氧化氢漂白的漂白原理（文字和反应式），写出其漂白的工艺处方（温度、pH值、过氧化氢浓度、稳定剂名称和浓度），并说明在漂白液中稳定剂所起的作用（14分）。分解反应（文字和反应式）：H2O2+ HO- H2O+HO2-（3分） Fe2+ + H2O2 Fe3+ + HO + OH- （2分）Fe2+ + HO Fe3+ + OH-H2O2 + HO HO2 + H2OFe2+ HO
14、2 Fe3+ + HO2-Fe3+ HO2 Fe2+ + H + + O2有高铁离子存在时, 则可被HO2- 还原成亚铁离子:Fe3+ + HO2_ Fe2+ + HO2漂白原理（4分）：H2O-可能与色素中的双键发生加成反应，使色素中原有的共轭系统被中断, 电子的移动范围变小,天然色素的发色体系遭到破坏而消色,达到漂白目的。但HO2-是不稳定的， 能按下式分解成氢氧根离子和初生态氧： HO2- OH- + (O) 这个“活性氧”与色素发色团的双键发生反应,产生消色作用17： 发色团 环氧乙烷 二醇所以HO2- 是进行漂白的主要成分,另外，也有可能按铁离子催化反应所示,引发H2O2分解成的HO
15、2 、 HO等游基破坏色素的结构，而具有漂白作用。漂白的工艺处方（2分）浸轧漂液（过氧化氢1040g/L，硅酸钠或有机稳定剂等，pH值为1011，轧余率90%）（平幅浸轧）汽蒸 堆置(95100，1小时)洗净。2分稳定剂的作用（2分）是阻止重金属离子对H2O2的催化分解，在总的漂白时间内保持较高的氧化能力而进行有效的漂白,不致浪费有效成分和过度损伤纤维。通常棉纤维漂白常用硅酸钠和其它非硅酸盐稳定剂如无机磷酸盐（1分）、有机螯合剂、蛋白质降解产物和有机多元膦酸盐等（1分）。或者（3分）：稳定剂如硅酸钠和有机稳定剂能够吸附漂液中的重金属离子，其到稳定作用。Na2SiO3具有双重作用,即一方面由于它的碱性加速H2O2的分解,另一方面则吸附漂液中的重金属离子具有稳定作用。1. 术语和名词解释（1）（A）暂时硬度：由于钙，镁重碳酸盐的存在而形成水的硬度叫做暂时硬度。 （B）永久硬度：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叫做永久硬度，又叫做非碳酸盐硬度.
