Разработка и теоретическое обоснование технологии устойчивого крашения текстильных материалов из целлюлозных волокон прямыми азокрасителями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.03, кандидат технических наук Романовская, Ольга Александровна

• Романовская, Ольга Александровна
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Романовская, Ольга Александровна

Введение

1. Литературный обзор

1.1. Строение и свойства хлопкового волокна

1.1.1. Строение и свойства целлюлозы

1.1.2. Электроповерхностные свойства волокон хлопка

1.2. Крашение текстильных материалов из целлюлозных волокон

1.3. Строение и свойства активных красителей

1.4. Строение и свойства прямых красителей

1.5. Способы повышения устойчивости окраски текстильных материалов из целлюлозных волокон прямыми красителями

1.5.1. Диазотированние красителя на волокне с последующим азосочетанием

1.5.2. Обработка солями металлов

1.5.3. Обработка катионно-активными препаратами

1.6. Строение и свойства закрепителя ДЦУ

1.6.1. Получение закрепителя ДЦУ

1.6.2. Взаимодействие ДЦУ с прямыми красителями

1.6.3. Технология закрепления окраски прямых красителей ДЦУ

2. Методическая часть

2.1. Объекты исследования

2.2. Технология крашения прямыми красителями

2.3. Технология упрочнения окраски хлопчатобумажных текстильных 57 материалов

2.4. Технология крашения активными красителями

2.5. Методика определения устойчивости окраски к мокрым обработкам

2.6. Методика определения колористических характеристик и цветовых различий окрасок хлопчатобумажных текстильных материалов

2.7. Методика определения цветового охвата

2.8. Методика определения электрокинетического потенциала

2.9. Оптимизация технологического процесса закрепления окраски хлопчатобумажных текстильных материалов прямыми светопрочными красителями

3. Экспериментальная часть

3.1 Сравнение цветовых характеристик окрасок получаемых с использованием активных, прямых и прямых солофениловых красителей

3.2 Сравнение цветовых охватов триад прямых светопрочных красителей и прямых солофениловых красителей

3.3 Факторы, влияющие на процесс крашения хлопчатобумажных текстильных материалов прямыми красителями

3.3.1 Влияние электролитов на изменение электрокинетического потенциала и насыщенности окраски хлопчатобумажной ткани при крашении прямым голубым светопрочным красителем

3.4 Обоснование выбора закрепителя окраски хлопчатобумажных текстильный материалов прямыми красителями и технологии его применения

3.4.1 Зависимость устойчивости к мокрым обработкам окраски хлопчатобумажных текстильных материалов от природы применяемого закрепителя

3.4.2. Зависимость цветовых характеристик окраски хлопчатобумажных текстильных материалов от природы применяемого закрепителя

3.5 Исследование влияния зависимости устойчивости окраски к мокрым обработкам от различных факторов

3.6 Обоснование технологического режима процесса закрепления окраски прямых красителей

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и теоретическое обоснование технологии устойчивого крашения текстильных материалов из целлюлозных волокон прямыми азокрасителями»

Общая характеристика работы. В работе приведены результаты теоретических, экспериментальных и практических исследований, на основе которых разработана технология крашения и упрочнения окраски хлопчатобумажных текстильных материалов прямыми светопрочными красителями, обеспечивающая получение высококачественной окраски при одновременном снижении расхода химических материалов и экологической жесткости процесса.

Актуальность проблемы. Работа выполнялась в соответствии с планом госбюджетных научно-исследовательских работ № 97-845-44.

Стоимость изделий из волокон природного происхождения растет год из года, что связано с их высокими гигиеническими и потребительскими свойствами и снижением объема их производства на душу населения. В связи с этим для отделки текстильных материалов из целлюлозных волокон должны использоваться высококачественные красители и химические материалы, цена которых не должна резко увеличивать стоимость готовых изделий.

Самыми дешевыми и простыми в использовании являются прямые красители. Цветовая гамма этих красителей достаточно широка и, что очень важно, из ассортимента прямых красителей легко составить двойные и тройные смеси совместимых красителей.

Большим недостатком прямых красителей является их низкая (40-70%) выбираемость из красильной ванны, в результате чего резко возрастает экологическая жесткость красильного производства. Кроме того устойчивость окраски к мокрым обработкам у многих марок прямых красителей настолько низкая, что приводит к необходимости проведения дополнительной операции упрочнения окраски, которой предшествует промывка водой.

В настоящее время ф. С1Ьа предлагает для крашения целлюлозных волокон прямые солофениловые красители, выбираемость которых из красильной ванны достигает 90%, что позволяет проводить закрепление окраски, вводя закрепитель в остаточную красильную ванну, без предварительной промывки текстильного материала перед закреплением.

В связи с этим актуальным является установление причин высокой выбираемости прямых солофениловых красителей с целью разработки технологии крашения и закрепления окраски прямыми светопрочными красителями, обеспечивающей повышение степени выбирания прямых красителей, устойчивости окраски к мокрым обработкам и исключение операции промывки перед закреплением.

Целью работы является разработка и теоретическое обоснование технологии устойчивого крашения текстильных материалов из целлюлозных волокон прямыми азокрасителями, обеспечивающей получение колористически ценной и устойчивой к внешним воздействиям окраски при одновременном снижении концентрации красителя в сточных водах.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- произведено сравнение цветового охвата и качества окраски, получаемой на хлопчатобумажных текстильных материалах при использовании активных, прямых солофениловых и прямых светопрочных красителей;

- изучено влияние электролитов на изменение электрокинетического потенциала волокна и насыщенности окраски хлопчатобумажной ткани;

- раскрыт механизм изменения отрицательного заряда поверхности целлюлозного волокна в присутствии электролитов при различном значении рН красильного раствора;

- обоснован выбор закрепителя окраски хлопчатобумажных текстильных материалов прямыми красителями;

- исследовано влияние на устойчивость окраски прямых красителей соотношения концентрации красителя и закрепителя и рН раствора, содержащего закрепитель;

- предложена технология и составы соответствующих растворов крашения хлопчатобумажных текстильных материалов прямыми светопрочными красителями и закрепления окраски с использованием препарата У-2, обеспечивающая повышение фиксации красителей на 30-60% и устойчивости окраски на 0,5-1 единиц (ISO) при одновременном снижении расхода закрепителя в 3 раза и исключении операции промывки ткани перед закреплением.

Научная новизна. Показана возможность увеличения величины сорбции прямых светопрочных красителей целлюлозным волокном на 30% и более за счет изменения заряда поверхности волокна. Раскрыт механизм уменьшения отрицательного заряда поверхности целлюлозного волокна. Показано, что уменьшение отрицательного заряда поверхности целлюлозного волокна, при введении в красильный раствор композиции из (NH4)2S04, СН3СООН и нейтрального электролита, происходит вследствие сжатия двойного электрического слоя и нейтрализации поверхностного заряда волокна в результате специфического взаимодействия ионов NH4+ с поверхностью волокна (дисперсионное взаимодействие) и подавления ионизации ОН-групп целлюлозы за счет снижения величины рН красильного раствора.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. Предложена технология (и составы соответствующих растворов) крашения хлопчатобумажных текстильных материалов прямыми светопрочными красителями и закрепления окраски с использованием препарата У-2. Предложенная технология не требует дополнительного вложения материальных, энергетических и трудовых затрат, позволяет повысить качество готовой продукции за счет улучшения прочностных характеристик окрашенных тканей при сохранении их колористических характеристик, снизить расход красителя и закрепителя, что благоприятно отражается на составе сточных вод красильного производства. Предложенная технология крашения хлопчатобумажного текстильного материала прямыми светопрочными красителями и последующего закрепления окраски препаратом У-2 испытана в красильно-отделочном производстве ООО «Панинтер» СРГП с положительными результатами.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, базируется на применении фундаментальных физико-химических законов, корректных теоретических и экспериментальных исследований, использованием современных средств и методов измерения.

Методы исследования.

Величина электрокинетического потенциала поверхности хлопчатобумажного волокна определялась методом потенциала протекания.

Расчет уравнений оптимизации процесса упрочнения окраски и построение графических зависимостей проводился по программе "ОЫТ8У"

Колористические характеристики оценивались на приборе "ТехйазЬ" фирмы Ба1асо1ог.

Автор защищает:

- экспериментальное и теоретическое обоснование эффективности: введения в красильный раствор при крашении целлюлозных текстильных материалов прямыми светопрочными красителями композиции (КН4)2804, СН3СООН и нейтрального электролита; проведения процесса закрепления окраски препаратом У-2 при рН=9,5-9,8;

- оптимальный состав красильного и закрепительного растворов и технологию их использования, обеспечивающие повышение степени фиксации красителей на 30-60%, снижение расхода закрепителя в 3 раза и исключение операции промывки окрашенного текстильного материала перед закреплением.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всероссийской научно-технической конференции "Текстиль-96" «Современные технологии текстильной промышленности» (26-27 ноября 1996 г, МГТА им. А.Н. Косыгина, Москва), на Всероссийской научно-технической конференции "Текстиль-97" «Современные технологии текстильной промышленности» (2526 ноября 1997 г, МГТА им. А.Н. Косыгина, Москва), на Научной конференции профессорско-преподавательского состава МГТА им. А.Н. Косыгина (1998 г, МГТА им. А.Н. Косыгина, Москва), на Всероссийской научно-технической конференции "Текстиль - 99" "Современные технологии и оборудование в текстильной промышленности" (23-24 ноября 1999 г, МГТА им А.Н. Косыгина, Москва).

Объем и структура диссертационной работы. Диссертационная работа представленная на 130 машинописных страницах и содержит 29 таблиц, 31 рисунок и 47 наименований библиографических ссылок. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, методической части, шести разделов экспериментальной части, выводов и списка литературы.

Заключение диссертации по теме «Технология текстильных материалов», Романовская, Ольга Александровна

Выводы:

1. Обоснован выбор триад совместимых активных, прямых светопрочных и прямых солофениловых красителей, позволяющих воспроизвести окраски равноценного цветового тона, яркости и чистоты.

2. Показано, что из 542 окрасок атласа модных цветов 1999т можно воспроизвести 314 равноценных окрасок с использованием триады активных красителей, 221 окраску с использованием триады прямых светопрочных красителей и 350 окрасок с использованием триады прямых солофениловых красителей. Для каждой из окрасок произведен расчет рецептуры красильного раствора.

3. Показано, что фиксация прямого светопрочного красителя целлюлозным волокном может быть увеличена на 30-60% за счет введения в красильный раствор композиции из (МН4)2804, СН3СООН и нейтрального электролита.

4. Раскрыт механизм уменьшения отрицательного заряда поверхности целлюлозного волокна. Показано, что уменьшение отрицательного заряда поверхности целлюлозного волокна, при введении в красильный раствор композиции из (КН4)2804, СН3СООН и нейтрального электролита, происходит вследствие сжатия двойного электрического слоя и нейтрализации поверхностного заряда волокна в результате специфического взаимодействия ионов №1,+ с поверхностью волокна (дисперсионное взаимодействие) и подавления ионизации ОН-групп целлюлозы за счет снижения величины рН красильного раствора.

5. Установлено, что в процессе закрепления окраски хлопчатобумажного текстильного материала с использованием закрепителей различного химического строения происходит изменение её цветовых характеристик. Наименьшее изменение цветовых характеристик окраски хлопчатобумажной ткани прямыми светопрочными или прямыми солофениловыми красителями наблюдается при использовании закрепителя У-2 вне зависимости от концентрации красителя на волокне.

127

6. Установлено, что величина рН раствора У-2 существенно влияет на устойчивость окраски хлопчатобумажного текстильного материала прямыми красителями. Увеличение рН до 9,5-9,8 способствует повышению устойчивости окраски на 0,5-1 единиц ISO вне зависимости от интенсивности окраски текстильного материала и соотношения концентрации красителя и закрепителя.

7. Разработаны технология крашения хлопчатобумажного текстильного материала прямыми светопрочными красителями и технология закрепления окраски препаратом У-2, обеспечивающая повышения степени использования красителя на 30-60%, устойчивости окраски на 0,5-1 единиц (ISO) при одновременном снижении расхода закрепителя в 3 раза и исключении операции промывки окрашенной ткани перед закреплением.

8. Предложенная технология крашения хлопчатобумажного текстильного материала прямыми светопрочными красителями и последующего закрепления окраски препаратом У-2 испытана в красильно-отделочном производстве ООО «Панинтер» СРГП с положительными результатами.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Романовская, Ольга Александровна, 2000 год

1. Мельников Б.Н., Захарова Т.Д. Кириллова М.Н. Физико-химические основы процессов отделочного производства. М.,1982.

2. Берестнев В.А., Флексер JI.A., Лукьянова JI.M. Макроструктура волокон и элементарных нитей и особенности их разрушения. М.,1982.

3. Мельников Б.Н., Кириллова М.Н., МоргановА.П. Современное состояние и перспективы развития технологии крашения текстильных материалов. М., 1983.

4. Садов Ф.И., Корчагин М.В., Матецкий А.И. Химическая технология волокнистых материалов. М., 1956.

5. Кричевский Т.Е., Корчагин М.В., Сенахов A.B. Химическая технология текстильных материалов. М., 1985.

6. Волков В.А. Методические указания по коллоидной химии в технологических процессах производства химических волокон, текстильных и нетканых материалов. М.,1980.

7. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М., 1975

8. Волков В.А., Жиронкин А.Н., Сорокина JI.A. Влияние коллоидно-химических свойств латексов фторсодержащих полимеров и фторуглеродных ПАВ на модификацию тканей. Изв. вуз. Технология текстильной промышленности №1, 1996

9. Андросов В.Ф. Крашение синтетических волокон. М.,1984

10. Ю.Жиронкин А.Н., Волков В.А. Исследование двойного электрического слояхлопкового волокна в растворах NaCl. РАН Коллоидный журнал. т.54.1992

11. Кричевский Г.Е. Активные красители М.,1982

12. Мельников Б.Н., Виноградова Г.И. Применение красителей. М., 1986

13. З.Емельянов А.Г. Прямые красители и их применение в текстильной промышленности. М.,

14. Петере Р.Х. Текстильная химия. М., 1989

15. Solophenyl. Крашение в системе. Проспект ф-Ciba.

16. Поверхностно-активные вещества в текстильной промышленности. JL, 1980.

17. Мельников Б.Н., Блиничева И.Б. Теоретические основы технологии крашения волокнистых материалов. М., 1978

18. Лапина З.С. Применение смесей прямых красителей для колорирования текстильных материалов. М., 1972

19. Феонтисов Д. Упрочнение и вытравляемость прямых красителей. М.193920.0сипова P.C. Шатрова Е.С. Прочность окраски хлопчатобумажныхтканей. М.-Л.Д948

20. Мельников Б.Н., Морганов П.А. Применение красителей. М., 1971

21. Маркузе K.M. Поверхностно-активные продукты в текстильной промышленности. М., 194023.Патент Франции № 784692

22. Горшков П.В., Филлипов А.Н. Способ повышения прочности окрасок субстантивными красителями. Авт. свид. СССР № 59401

23. Струков И.Т., Блинов В.А., Морозова М.С., Смирнов Б.П. Способ повышения прочности окрасок субстантивными красителями. Авт. свид. № 74930

24. Струков И.Т., Сыхра И.А., Смирнов Б.Н. Способ повышения прочности окрасок субстантивными и кислотными красителями №63000

25. Кириллов М.Н., Егорова А.Н., Мельников Б.Н. Способы крашения целлюлозных материалов Авт. свид. № 525767.Бюл. №31,1976

26. Мурзабекова Т.Г., Михайлова М.П., Тутурина Е.Б., Думнова Н.М., Гаврикова Л.И., Мкртчан P.A., Топчев Д.А., Сулимов М.М. Способ крашения целлюлозосодержащих текстильных материалов № 2067635 Бюл.№ 28 Опубл. 10.10.96

27. Андрианов К., Кардашов Д. Практические работы по искусственным смолам. М., 1936

28. Ключарев C.B. Методы упрочнения окрасок. М., 1938

29. Ключарев C.B. К вопросу о рационализации некоторых процессов химической технологии хлопчатобумажного волокна. Канд. дисс. М., 1945

30. Вознесенский H.H. Исследование процесса фиксации прямых красителей продуктом конденсации из дициандиамида и формалина при крашении хлопчатобумажных тканей. Канд. дисс. М., 1944

31. Красители для текстильной промышленности. Справочник. М., 1972

32. Мельников Б.Н. Отделка хлопчатобумажных тканей. Справочник М., 1991

33. Колориндекс 80. Интерхим. ГДР., 1980

34. Перечень основной номенклатуры химических реактивов и препаратов. М.

35. Прямые красители. Проспект. Мин-во хим. пром.

36. Активные красители. Проспект. Мин-во хим. пром.

37. Методы испытаний устойчивости окрасок к физико-химическим воздействиям. ГОСТ 9733.0-83 ГОСТ 9733.27.-83

38. Кириллов Е.А. Цветоведение. М., 1987

39. Джадд Дж., Вышецки Г. Цвет в науке и технике М., 1978

40. Методы исследования в текстильной химии. Справочник. М., 1993

41. Гордеев A.C., Волков В.А. Влияние pH среды и адсорбции неионогенных ПАВ на электрокинетические свойства поверхности волокон. Изв. вуз. Технология легкой промышленности №6,1991

42. Резинов Л.П., Слободчиков Р.И. Планирование эксперимента в химии и химической технологии. М., 1980

43. Киреев В.А. Краткий курс физической химии. М., 1969

44. Мс Laren R. ISO Fastness Test Coordinating Committee. Working group 7. Soc. Dyers and Color. V. 1981