毕业论文(设计)匀染剂的研制.pdf
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1、摘要本论文选择了一种应用性能较好的匀染剂样品阿白格B进行剖析,得到其 研究的主要组成,并对这些主要成分进行有机合成。结合前期工作和所查阅文 献资料,针对特定的酸性染料,添加相应的组份,组成一种复配型的匀染剂配 方。,首先,通过初步试验得知匀染剂的元素构成及离子类型,然后采用离子交 换法、硅胶柱色谱法对匀染剂进行分离分析,得知样品由非离子及两性表面活 性剂复配而成,通过称重法定量分析,得匀染剂的主要组分:A8.6%,B5.7%,C 3.2%,D 9.5%。其次,采用高压反应釜合成了 1810、1814、1819这3种不同E0数的十八 烷基胺聚氧乙烯酸。随着E0数的增加,聚酸的亲水性变好,浊点提高
2、,表面张 力增大,渗透性变差。通过开环、季胺化、酯化中和反应,经红外表征,合成 了硫酸酯甜菜碱型两性表面活性剂。确定季胺化反应最佳条件为:反应温度为 1001C,反应时间为7h,此时季铉盐含量达到93.6%,表面张力值为29.93/叫 润湿时间为59.2 so最后,根据匀染剂样品剖析所得结果进行复配,研究了它的不同浓度对染 色性能的影响,发现匀染剂在染液中的浓度为0.1 g/L时,上染率最高;测试 了该匀染剂对染料固色率、染色牢度、上染率等染色性能的影响,发现匀染剂 的加入并没有降低染色性能;在上染曲线的研究中可以看出其对染料有促染作 用。因此以上染曲线为主要参考条件,研究了匀染剂各单组分对上
3、染百分率曲 线的影响,得知D组分和BST2缓染作用明显。设计了五种匀染剂配方,通过 实验得知BS-12:1210为3:1时,样品最佳.关键词:匀染剂;柱色谱;红外;复配:上染曲线Abstrac tIn th is th e sis,Al be gal B with go o d appl ic atio n pe rfo rmanc e was anal ytize d to ge t its majo r c o mpo ne nts wh ic h we re synth e size d in furth e r.Co mpl ie d with th e pre vio us wo r
4、k and pape r,a ne w l e ve l l ing age nt was fo rme d by adding th e c o rre spo nding c o mpo ne nts fo r ac id dye s.First,a pre l iminary te st was c o nduc te d fo r e l e me nts and th e io n type o f th e l e ve l ing age nt,th e n th e l e ve l ing age nt was se parate d into no n-io nic sur
5、fac tant and amph o te ric surfac tant by io n e x c h ange and sil ic a ge l c o l umn c h ro mato graph y.At l ast th e c h e mic al c o mpo sitio ns o f th e l e ve l l ing age nt we re de te rmine d satisfac to ril y by we igh t me th o d:A 8.6%B5.7%,C 3.2%,D 9.5%.Se c o ndl y,ste aryl amine e t
6、h o x yl ate s 1810、1814、1819 with diffe re nt numbe r o f EO we re synth e size d in th e h igh-pre ssure re ac to r.It was fo unde d th at h ydro ph il ic o f po l ye th e r was c h ange d fo r th e be tte r,th e pe rme abil ity was de c re ase d,th e c l o ud po int was impro ve d and th e surfac
7、 e te nsio n was inc re ase d with th e inc re ase in th e numbe r o f EO.Th e be taine amph o te ric surfac tant was synth e size d th ro ugh th e o pe n-l o o p,quate rnary ammo nium,and e ste rific atio n,c h arac te rize d by IR.Th e o ptimum aminatio n re ac tio n c o nditio ns we re:re ac tio
8、n time was 7h,te mpe rature was 100*C,quate rnary ammo nium sal t c o nte nt was 93.6%at th is time,th e surfac e te nsio n was 29.9 mN/叫 th e we tting time was 59.2 s.Final l y,th e l e ve l l ing age nt was c o nfigure d base d o n th e sampl e mix ture anal ysis.Diffe re nt c o nc e ntratio ns o
9、f its impac t o n th e dye ing pro pe rtie s was fo unde d:th e c o nc e ntratio n was 0.1 g/L,th e max imum dye uptake was ac h ie ve d.Furth e rmo re,th e dye fix ing rate,c o l o r fastne ss,dye ing pe rc e ntage o f th is l e ve l l ing age nt we re te ste d,it was fo unde d th at th e dye ing p
10、ro pe rtie s was no t re duc e d by th e additio n o f l e ve l ing age nt.In th e c urve o f th e dye it al so c an be se e n in its dye Have to pro mo te assimil atio n.Th e re fo re,th e dye ing c urve s o f singl e-c o mpo ne nt we re studie d,it was fo unde d th at D and BS-12 we re signific an
11、tl y re tarding e ffe c t Th e n five l e ve l ing age nt fo rmul a we re de signe d by th e e x pe rime nt,th e o ptimum sampl e was:BS-12:1210 was3:l.Key words:l e ve l ing agent;c o l umn c hro mato graphy;FTIR;c o mpl e x;dye ing c urve目录第一章绪论.11.1匀染剂简介.1LL1匀染剂的分类.1LL2匀染剂的作用机理.21.1.3 匀染剂的主要品种.41
12、.1.4 匀染剂的发展方向.51.2 匀染剂的分离技术.61.2.1 萃取法.71.2.2 蒸馀法.71.2.3 离子交换法.81.2.4 色谱法.81.3 匀染剂的国内外发展现状.12L 4课题的主要内容和意义.131.4.1 课题的主要内容.131.4.2 课题意义.14第二章匀染剂的剖析.152.1 实验试剂及仪器.152.1.1 实验试剂.152.1.2 实验仪器.162.2 实验方法.162.2.1 初步试验.162.2.2 样品的分离分析.192.2.3 化合物结构鉴定.212.3 结果与讨论.212.3.1初步试验.212.3.2匀染剂的分离分析.242.3.3各组分的结构鉴定.
13、282.4本章小结.36第三章匀染剂单组份的合成.373.1 实验试剂及仪器.373.1.1实验试剂.373.L2实验仪器.383.2 实验方法.383.2.1 聚酸的合成.383.2.2 聚醯的性能测试.383.2.3 聚氧乙烯基硫酸酯甜菜碱的合成.393.2.4 季胺盐含量的测定一溟酚蓝分相逆滴定法.403.3结果与讨论.413.3.1脂肪胺聚氧乙烯醯的合成与性能.413.3.2硫酸酯甜菜碱型两性表面活性剂的合成与性能.433.4本章小结.47第四章匀染剂的应用研究.494.1 实验材料及仪器.494.1.1实验材料.494.1.2实验仪器.504.2 实验方法.504.2.1 常规染色工
14、艺.504.2.2 上染率的测定.5112.3固 色率的测定.514.2.4上染速率曲线的测定.524.2.5染色牢度的测定.524.3结果与讨论.524.3.1匀染剂1号的性能测试.524.3.2匀染剂各组分对染料上染曲线的影响.554.3.3配方的研制.564.4本章小结.57第五章结论.59参考文献.61硕士期间发表论文情况.65致谢.67n第一章绪论第一章绪论1.1 匀染剂简介随着社会经济的发展,人民生活水平的提高,人们对衣着的要求也不断提 升,这就要求纺织品的附加价值提高。纺织助剂对提高纺织品的附加价值至关 重要,它不仅可使纺织品功能化,而且可使其高档化、更具有时代感,但要具 有这些
15、优点的前提是织物的染色要匀透,这就需要使用具有缓染或移染作用的 助剂即匀染剂来达到匀染效果13。目前,我国无论是产品性能还是制作工艺上 与国际水平相比都存在较大差距,开发性能突出、质量稳定、适用范围广的环 保型匀染剂成为当务之急。匀染剂的分类匀染剂大多数是水溶性的表面活性剂,具体分类有两种,如下所示:.根据匀染剂对染料扩散与聚集度的影响,主要分为两种类型:其一为亲 纤维性匀染剂,其二为亲染料性匀染剂。亲纤维性匀染剂亲纤维性匀染剂,它对染料的聚集度几乎没有影响。但对纤维的亲合力要大 于染料对纤维的亲合力。因此在染色过程中,此类匀染剂会与染料相互竞先夺取 纤维上的染座,从而减缓染料的吸附速率,达到
16、匀染的目的。常用的亲纤维性 匀染剂包括用于天然纤维的阴离子型表面活性剂,如磺化油、高级醇硫酸 盐以及用于睛纶的阳离子表面活性剂,如季钱盐类。亲染料性匀染剂亲染料性匀染剂,它可以显著提高染料聚集度,对染料的亲合力大于染料对 纤维的亲合力。染料上染之前,匀染剂先与染料结合生成某种稳定的聚集体,从 而降低了染料的扩散速率,延缓了染色时间。随着染色温度的升高,再逐渐将染 料释放出来,从而减缓染料与纤维分子结合速率,获得匀染效果,因此这类匀染 剂不仅具有缓染作用,而且具有移染作用。常用的亲染料性匀染剂有聚乙二醇 型非离子型表面活性剂以及部分两性表面活性剂。根据染色中纤维类型分类,匀染剂还可以分为天然纤维
17、用匀染剂、锦 纶用匀染剂、睛纶用匀染剂、涤纶用匀染剂及混纺织物用匀染剂等,具体介绍如 天津工业大学硕士学位论文下巴天然纤维用匀染剂:包括棉、毛、真丝用匀染剂。棉用匀染剂,使用的亲纤 维性匀染剂主要为阴离子表面活性剂(如磺化油和脂肪硫酸盐等);亲染料性匀染 剂主要是非离子型的表面活性剂(如还原染料常用的匀染剂脂肪醇聚氧乙烯酸、烷基酚聚氧乙烯酸等)。毛用匀染剂,能降低染料吸收速度,促进染料的迁移,协调羊毛纤维对染料的亲和力,可用醇类环氧乙烷加成物、胺类聚氧乙烯加成物、变性乙二烯衍生物等非离子表面活性剂以及甜菜碱型两性表面活性剂作匀染剂。锦纶用匀染剂:锦纶纤维主要采用酸性染料、中性染料、分散染料等进
18、行染 色,往往难于匀染,可用烷基聚乙二醇硫酸钠、脂肪酸与二乙醇胺缩合物、双亲 型两性表面活性剂以及聚乙饰毗咤等作为匀染剂。睛纶用匀染剂:廉纶主要用阳离子染料染色,通常使用的匀染剂有两种类型,一种是对染料有亲和力的阴离子型表面活性剂,一种是对纤维有亲和力的阳离子 型表面活性剂,后者使用较为普遍。常用产品有匀染剂1227、匀染剂DC、匀染 剂TAN等。涤纶用匀染剂:涤纶常用分散染料在高温高压条件下染色.常用非离子表面 活性剂和阴离子表面活性剂的复配物作匀染剂,原因是非离子表面活性剂对分散 染料的移染性好但分散性很差,易使染料粒子凝聚,而阴离子表面活性剂具有良 好的分散性,但移染性不佳,因此二者可互
19、补使用,此即为高温匀染剂的第二代 产品。1.1.2 匀染剂的作用机理在纺织品的染色加工过程中,为了达到染色的均匀性,必须保证纤维具有 均匀的吸附性能、织物与染液之间应有良好的接触。前者可以通过充分的前处 理,去除纤维、织物表面的杂质来实现。后者可通过加入润湿剂,加大织物与 染液间的相对运动等来达到。而匀染剂的作用是通过以下两方面起到匀染作用 的:在染色一开始就通过延缓染料的吸附速率、减慢上染速率使纤维表面均 匀的吸附染料,提高染色均匀性。在出现染色不均匀现象时,通过移染作用进行纠正。匀染剂延缓染料的吸附速率和减慢上染速率的作用机理主要有两种形 式,一是匀染剂和染料对纤维表面上染座的竞争;二是染
20、浴中匀染剂和染料之 间的相互作用网。(1)亲纤维性匀染作用亲纤维性匀染剂在化学结构上与染料有相似的性质,对纤维有亲和力,在2第一章绪论染色时与染料相互竞先夺取纤维上的染座,从而减缓染料的吸附速率,达到匀 染的目的。亲纤维性匀染作用常常发生在下列染色过程中:阴离子型的匀染剂在天然纤维、锦纶纤维上的染色过程。阳离子型的匀染剂在庸纶上的染色过程。下面以元明粉(s o4-)对羊毛染色的匀染作用为例加以解释:坨2W-COQ w H3N-WCOOHCOOH COOH?3;004、W+DS03-COOH7也 DS03-I+COOH在含有元明粉和酸性染料的酸性染浴中浸入羊毛纤维,则流动性很强的氢离 子首先被用
21、基吸附在盐键上,生成带正电荷的位置,即染座。正电荷氨基吸附硫 酸根离子要先于染料阴离子,因为前者分子小,流动性大并且浓度较高,妨碍了 染料直接上染纤维上的染座。由于染料离子对羊毛的亲和力较硫酸根离子大得 多,因此,随着染色过程的进行,硫酸根离子逐渐被染料阴离子取代。由于元明 粉对染座的竞争,使羊毛纤维吸附燃料的速率减慢,则染料上色均匀。(2)亲染料性作用亲染性匀染剂对染料有亲和力,在染浴中能与染料分子形成某种稳定的聚 集体,随着染色过程的进行,再逐渐将染料释放出来,从而减缓染料与纤维分 子结合速率,获得匀染效果。聚氧乙烯型非离子表面活性剂,如平平加O,匀染剂0P等作为匀染剂时,属于亲染料型匀染
22、剂。在一些染料的染浴中加入非离子表面活性剂,则染料与 非离子表面活性剂之间将发生相互作用,这已被许多试验所证实。染浴中染料 表面活性剂聚集体与染料分子(或离子)之间存在着平衡,单个染料分子的浓 度减少,使纤维吸附染料的速率减慢,有助于纤维均匀的吸附染料,达到匀染 的目的。随着染色的进行,染料表面活性剂聚集体逐渐释放出染料分子,继续 天津工业大学硕士学位论文上染纤维。对于非离子表面活性剂是如何与染料发生缔合作用的,不是十分清楚,Ste ve nso n均等人研究表明,表面活性剂与染料之间的相互作用随着染料疏水性 的增大而增大;疏水性大的染料受非离子表面活性剂的缓染作用较大,而疏水 性小的染料所受
23、影响较小。一般认为,缔合作用发生于表面活性剂分子与染料 分子的疏水基之间,形成的聚集体是亲水性的。Rr-OvWWV+D-SOiNa-D-SO3Na由于亲染料型匀染剂对染料有亲和力,故在染色不均匀时,还能将织物上色泽 较深处的染料剥下来,再上到色泽较浅的地方,即具有移染作用。若这种亲和 力较大,则能将织物上的染料较多的地剥下来,起到剥色作用。另外,由于匀染剂与染料形成了聚集体,若用量太大,则在染色平衡时,仍 有较多的染料呈聚集体形式存在,而未能上染纤维,使平衡吸附较低,造成染料 的浪费。因此,在使用时应选择合适的用量。匀染剂与染料的结合方式有以下两种:匀染剂与染料以氢键相结合:R0CH2c H2
24、0CH2c H2-0 R0OCHjdfe rf bH.RCHo CH/-O CHo CHo O*而一 S。3H H-o=s=o匀染剂与染料以聚盐的形式相结合:CH2c HO*CH2c H2 O-+染料-1.1.3 匀染剂的主要品种(IX匀染剂DC:又称匀染剂1827,是十八烷基二甲基节基氯化筱,外观为 淡黄色粘稠膏状物,可溶于水,不耐碱,不但对阳离子染料染色有良好的匀染 4第一章绪论性,还赋予肺纶良好的柔软性和抗静电性,亦有杀菌的作用。(2)、匀染剂WE:是脂肪胺聚氧乙烯酸复配物,属非离子,弱阳离子型。外 观为浅棕色液体,能溶于水,其水溶液pH值为89,染色性能与Ho e c h sr公 司匀
25、染剂Egano Lgc s相同,它在媒介染料、中性染料、弱酸性染料及金属络合 染料的染色中,都具有优良的匀染效果。(3)、匀染剂NFS:由脂肪胺聚氧乙烯酸组成,属于非离子、弱阳离子型,外 观为深棕色液体,可溶于水.pH值78,主要用作毛用活性染料、弱酸性染料、中性染料、媒介染料涂料、1:1金属2合染料染色时的匀染剂。(4)、匀染剂CN:匀染剂CN呈离子型,外观在常温下为黄色或橙色液体,60-C 以下为浆状物,易溶于水,pH值为45,不耐酸,不但对阳离子染料染色有 良好的匀染性,还赋予织物柔软的手感,不影响给色量。(5)、匀染剂TAN:匀染剂TAN为十二烷基二甲苯节基氯化筱,属于阳离子 型,外观
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