Химическая технология текстильных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ивановская государственная текстильная академия»

Контрольная работа № 1 по дисциплине:

Химическая технология текстильных материалов»

Студент 3 курса ИГТА спец. 260901

Шифр 076400 Вариант №

Выполнила: студентка группы

Курс 3 з/отделения

Иваново

Вопрос № 1

Охарактеризовать особенности структуры и свойств полиакрилонитрильных волокон (ПАН-волокон). В сочетании с какими волокнами их используют и какие свойства они придают изделиям из натуральных волокон

По своему значению полиакрилонитрильные волокна занимают третье место среди синтетических волокон и нитей.

Полиакрилонитрильные текстильные материалы производят из полиакрилонитрила (ПАН), а также из различных сополимеров акрилонитрила с небольшим количеством (15%) других мономеров в виде штапельного волокна. Получаемое волокно называют нитроном. Его вырабатывают линейной плотности 0,5 и 0,67 текс и используют в смесях с шерстью, в небольшом количестве - для переработки в чистом виде в пряжу для фильтровальных материалов.

Они обладают рядом свойств, выделяющих их из среды других синтетических волокнообразующих полимеров: механическими, термостабильны (выдерживают длительный нагрев до температуры 1200С и выше с полным восстановлением свойств после охлаждения), но термопластичны и в нагретом состоянии показывают значительное увеличение деформации за счёт ее пластической части. По внешнему виду они напоминают шерсть, по разрывной нагрузке и стойкости к истиранию - близки к натуральным волокнам. ПАН-волокна обладают высокой устойчивостью к поражению молью, к действию света и атмосферных условий. Изделия из них быстро высыхают, требуют минимального ухода и хорошо сохраняют форму.

Для устранения этих недостатков ряд фирм выпускает модифицированные химическими и физическими методами ПАН-волокна с улучшенными свойствами.

В России выпускается сополимерное ПАН-волокно - нитрон-3.

CH₃ COOH

… - CH₂ - CH - CH₂ - C ------- CH₂ - CH - CH₂ - C - …

CN COOH₃ CN CH₂COOH

При нагревании выше165оС волокно желтеет, но не теряет механической прочности; при 235 - 250оС - размягчается, а при 250 - 300оС - происходит необратимое изменение его химической структуры.

Волокно устойчиво к действию кислот и менее стойки к щелочам, в особенности концентрированным. При нагревании в щелочах наблюдается пожелтение волокна по причине омыления нитрильных групп.

К недостаткам полиакрилонитрильных волокон следует отнести низкую гигроскопичность, повышенную электризуемость, пиллингуемость, загрязненность и сложность окрашивания.

В настоящее время ряд зарубежных фирм выпускает полиакрилонитрильные нити с улучшенными свойствами. Производство их из сополимеров позволяет увеличить сорбционную способность и накрашиваемость. К достоинствам этих волокон относятся высокая светостойкость и хорошая устойчивость к атомным излучениям.

Широкое использование полиакрилонитрильных волокон в смесях с шерстью объясняется тем, что благодаря термопластичности им легко придать извитость, подобную извитости тонкой шерсти, а также некоторым сходством их механических свойствами шерсти.

Вопрос № 2

С какой целью шерстяные ткани подвергают валке? Какие свойства шерстяного волокна обуславливают эту способность? Приведите технологию изготовления тканей суконной группы

Шерстяная промышленность вырабатывает ткани комвольные с отчётливо выраженным рисунком переплетения и суконные, более тяжелые, рыхлые, с войлокообразным застилом, частично или полностью закрывающим рисунок переплетения. Последние в зависимости от вида шерсти подразделяются на тонкосуконные и грубосуконные.

Большинство шерстяных тканей в настоящее время изготавливается из смеси с химическими волокнами, что необходимо учитывать при выборе технологии подготовки.

Основными подготовительными операциями при обработке шерстяных тканей являются: опаливание, промывка, карбонизация, заварка, валка, ворсование и беление.

Валка - это процесс изготовления тканей суконной группы, при котором происходит целенаправленное уплотнение ткани (уменьшение длины и ширины при увеличении толщины) с одновременным свойлачиванием волокна в поверхностном слое. В результате повышаются теплоизоляционные свойства ткани, увеличивается ее мягкость, упругость, эластичность.

На ткацкую фабрику пряжа с прядильных фабрик поступает в форме початков, реже - мотков, комплексные нити с заводов химических волокон - в бобинах или куличах. Для подготовки к ткачеству полученные паковки направляются в приготовительный отдел ткацкого производства.

Цель перематывания основных нитей - увеличение их длины.

Цель основания - получение основы.

Проборка или привязывания завершает операции подготовки основы к ткачеству.

Цель ткачества - образование ткани.

В шерстяном ткачестве большее распространение получили станки СТБ с малогабаритными прокладчиками - микрочелноками, в которых сохраняется принцип образования ткани на обычном челночном станке, но изменяется способ введения в зев уточной нити. Прокладчик, представляющий собой небольшую металлическую пластину, захватывает конец уточной нити с неподвижной конусной бобины и протягивает нить через открытый зев. Движется прокладчик, не соприкасаясь с нитями основы, по гребенчатым направляющим только с одной стороны станка из коробки боевого механизма в приемную. В обратном направлении прокладчик перемещается транспортной лентой, находящейся под основой. В момент прибивания уточной нити бердом гребенчатая направляющая опускается. Положенная в зев уточная нить обрезается, а конец этой нити закладывается в следующий зев кромкообразователем.

Валкоспособность является специфическим свойством шерсти, связанным с наличием наружного чешуйчатого слоя в волокне, его извитостью и упругостью, что обусловлено складчатой структурой макромолекул кератина. Благодаря этому в процессе валки происходит сцепление и перепутывание волокон, приводящее к образованию застила. Протеканию процесса способствуют механические нагрузки (трение, удары, давление), увлажнение и повышение температуры.

Валку проводят на сукновальных машинах, где пропитанную мыльно-содовым раствором ткань подвергают механическим воздействиям, создаваемым рабочими органами машины. Оптимальной температурой валки является 37-45оС, а длительность процесса определяется требованиями к степени уплотнения и свойлачивания.

В зависимости от способа производства и волокнистого состава по прейскуранту № 41-03 ткани подразделяются на шесть групп: из них тонкосуконные - группы 3 и 4, грубосуконные - группы 5 и 6.

Вопрос 3

Для крашения каких волокон синтезированы катионные красители? Приведите механизм фиксации на волокне и технологию крашения

Катионные красители были созданы специально для крашения ПАН-волокон. Дисперсные красители образуют на ПАН-волокнах малоинтересную в колористическом отношении окраску. В отличие от ранее рассмотренных анионных красителей, окрашенные частицы которых заряжены отрицательно, катионные красители в водных растворах диссоциируют с образованием катиона - положительно заряженной частицы:

R ? N+Cl- > R ? N+ + Cl-

В результате красители выбираются из раствора отрицательно заряженными карбоксильными группами ПАН-волокна за счет сил электростатического напряжения и фиксируются на материале с образованием ионной химической связи:

ПАН - COO-H+ + R ? N+Cl- > ПАН - COO-H+ ? R + HCl

Катионные красители ПАН-волокон образуют на них яркие окраски практически полной цветовой гаммы, устойчивые к физико-химическим воздействиям. Крашение материала приводят в присутствии кислоты и нейтрального электролита. Они необходимы для получения равномерных окрасок. Кислота подавляет диссоциацию карбоксильных групп волокна замедляя переход красителя из раствора. Чтобы не допустить полной нейтрализации отрицательных зарядов и прекращения за счет этого процесса крашения, часть кислоты заменяется нейтральным электролитом. Положительно заряженные ионы электролита конкурируют с катионами красителя за возможность взаимодействия с диссоциированными карбоксильными группами. Это замедляет процесс перехода красителя на волокно и делает окраски более равномерными. Ввиду того, что сродство катионных красителей к ПАН-волокнам очень велико, а скорость диффузии замедлена по причине высокой кристалличности и гидрофобности волокна, для получения равномерных окрасок необходимо:

Хорошо растворить краситель (этому способствует введение в раствор кислоты);

Создать условия, соизмеряющие скорость процессов сорбции и диффузии;

Выдержать оптимальный температурный режим крашения.

Крашению катионными красителями в основном подвергают волокно, из которого вырабатывают ткани, окрашенную пряжу или трикотажные волокна.

При крашении по периодическому способу в состав красильного раствора вводят краситель, уксусную кислоту до рН = 4,5 и электролит (Na2SO4). Крашение ведут по ступенчатой температурно-временной программе: начинают при 60оС и красят в течение 10 минут, затем в течение 20 минут раствор нагревают до 80оС. При этой температуре ПАН-волокно по причине термопластичности способно переходить в расстеклованное высокоэластичное состояние и поглощать красител. Далее раствор медленно (70-80 минут) нагревают до кипения и окрашивают материал еще 45-60 минут. После крашения раствор медленно охлаждают до 70оС с целью сохранения упругоэластичных свойств волокна и проводят промывку холодной водой.

Для повышения равномерности окраски помимо электролитов можно использовать специальные высокомолекулярные выравниватели катион- или анионактивного характера. Для интенсификации процессов крашения и печатания используют ускорители (резорцин, этиленкарбонат и др.),которые снижают температуру стеклования волокна.

Вопрос 4.

Приведите технологию получения грунтовых рисунков с помощью азоидных красителей

ткань волокно краситель пигмент

К красителям, образующимся на волокне, относятся нерастворимые оксиазокрасители (азоидные) и черный анилин. Их отличительной особенностью является то, что реакцию получения красителя осуществляют непосредственно на текстильном материале.

Образование на волокне азоидных пигментов.

В основе синтеза на волокне нерастворимых оксиазокрасителей лежит реакция азотосочетания азосоставляющих (азотолов) со стойкими активными солями диазония (диазолями), каждое из которых в отдельности красящей способностью не обладает. В процессе крашения ткань пропитывают щелочным ратвором азотола, а затем пропускают через раствор диазоля, где и происходиь реакция азотосочетания, приводящая к образованию нерастворимого азопигмента непосредственно на ткани. Благодаря этому получаемые окраски и расцветки отличаются высокой прочностью к мокрым обработкам.

Азотолы, используемые в качестве азотосоставляющих, нерастворимы в воде, могут растворяться в щелочах, поэтому их применяют в виде натриевых солей, называемых азотолятами, общую формулу которых можно записать как R - ONa. Азотоляты поглощаются целлюлозным волокном подобно прямым красителям и фиксируются на волокне за счет водородных связей.

Диазоли представляют собой устойчивые формы диазосоединений, получаемые диазотированием первичных ароматических аминов в кислой среде. В общем виде их формулу можно представить как [Ar - N ? _ N]+Cl-.

Реакция азосочетания (образования красителя) протекает по схеме

R - ONa + [Ar - N ?]+ Cl- > Ar - N = N - R - OH = NaCl.

Она протекает на холоде при рН = 6-11. Нижний предел рН обусловлен возможностью гидролиза азотолята до нерастворимого азотола, не вступающего в реакцию азотосочетания, верхний - переходом соли диазония в неактивную форму.

Технологический процесс получения белой вытравки состоит в следующем. На ткань наносят печатный состав, содержащий ронгалит, антрахинон в виде пасты с глицерином, поташ (К2СО3), загустку и воду. Напечатанную ткань высушивают, пропускают через паровой зрельник и промывают.

Для получения цветной вытравки используют кубовые красители, при этом в зрельнике они переходят в растворимую форму, а на стадии промывки их окисляют до нерастворимого пигмента.

Для того, чтобы получить белый узор резервным способом печати по фону из азоидных красителей, в печатный состав вводят восстановители или сернокислые соли цинка и алюминия. Восстановители превращают соли диазония в неактивные соединения, а соли нейтрализуют щелочь и переводят азотол в нерастворимую форму, не способную вступать в реакцию азотосочетания. Образующиеся при этом осадки гидроксидов металлов затрудняют проникновение в волокно диазорастворов.

Для получения цветных резервных расцветок на азотолированную ткань наносят загущенный раствор диазоля с целью полного связывания азотолята в местахнанесения рисунка. Последующее высушивание полностью разрушает избыток диазоля и при пропуске ткани через раствор диазоля другого цвета реакция азотосочетания протекает только в тех местах, где отсутствует рисунок.

Образование на волокне красителя черного анилина.

Этот пигмент черного цвета отличается непревзойденными колористическими показателями и насыщенностью цвета. Он обеспечивает получение очень прочных красок, стойких к свету, стиркам и трению.

Крашение черным анилином в настоящее время применяют редко, однако возможность получения черной окраски, недостигаемой никаким другим классом красителей, обеспечивает его применение в прямой печати, а также при получении белых и цветных узоров по черно-анилиновому фону.

Этот пигмент получают непосредственно на ткани окислением анильной соли (С6H5NH2•HCl) в присутствии катализаторов. Реакция образования красителя идет при высокой температуре и влажности. В качестве окислителя обычно используют хлорат калия (KClO3), в качестве катализатора - железистосинеродистый калий K4[Fe(CN)6].

При прямой печати черным анилином в состав печатной краски вводят анилиновую соль, окислитель, катализатор, воду и загустку. После нанесения печатного состава ткань сушат и обрабатывают в запарном окислительном зрельнике в течение 1 минуты при температуре 98оС. Затем проводят обработку раствором K2Cr2O7 в присутствии соды или перекиси водорода в сочетании с уксусной кислотой для завершения процесса окисления, далее окончательно промывают.

Белые и цветныеузоры по черно-анилиновому фону окраска столь прочная, что не может быть разрушена путем вытравки. В качестве резервирующих веществ используют вещества щелочного характера и восстановители. Щелочь нейтрализует анилиновую соль, выделяя свободный анилин, который в нейтральной среде не окисляется. Восстановители погашают действие окислителей.

Резервирование проводят на ткани, пропитанной черно-анилиновым раствором, содержащим: анилиновую соль, KClO3, K4[Fe(CN)6] и воду. Материал высушивают при температуре 60-70 оС таким образом, чтобы предотвратить появление зеленоватого окрашивания. По сухой ткани печатают резервным составом, содержащим кальцинированную соду, окись цинка и загустку. Далее следует сушка, пропуск через окислительный зрельник и промывка. В местах нанесения резервного состава на черном фоне получают белый рисунок. Для получения цветных узоров по черно-анилиновому фону можно применять кубовые, активные красители и диазаминолы.

Крашение тканей азоидными красителями.

Крашение оксиазокрасителями осуществляют непрерывным способом. Ткань пропитывают щелочным раствором азотопа при температуре 70оС, подсушивают или усиленно отжимают и обрабатывают раствором диазоля, который предварительно нейтрализуют уксуснокислым натрием до необходимого значения рН. Крашение проводят на холоде (оптимальной считают температуру 5-10оС). Стадия запаривания из технологической цепочки исключается. Окрашенную ткань промывают водой, растворами моющих препаратов при повышенной температуре, снова водой и высушивают.

Вопрос 5.

Противоусадочная механическая отделка тканей. Естественная и принудительная усадка тканей

Придание тканям свойств малой усадочности является одной из самых основных задач заключительной отделки текстильных материалов. Склонность к изменению линейных размеров определяется рядом факторов и в первую очередь химической природой волокна, структурой пряжи и характером переплетения ткани. Гидрофильные целлюлозные волокна, благодаря наличию в макромолекулах огромного числа гидроксильных групп, сильно набухают в воде. Вследствие этого происходит утолщение и укорачивание волокна, что предопределяет склонность к усадке в процессах ее эксплуатации - это так называемая потенциальная усадка. При обработке тканей в отделочном производстве они подвергаются действию как растягивающих, так м сжимающих усилий, поэтому линейные размеры полотна многократно изменяются. Таким образом до этапа заключительной отделки ткань обладает нестабильными размерами, а изделия из нее способны изменять свою форму в процессе эксплуатации. Нормы допустимой бытовой усадки определены в ГОСТах для тканей различного назначения.

Существует механический и химический способы стабилизации размеров текстильных полотен.

.Часть тканей из целлюлозных волокон по своей структуре и назначению не требует придания им свойств малой сминаемости, но они обязательно должны быть безусадочными. Для подобного ассортимента разработана специальная технология противоусадочной химической отделки (ПУХО). В отличие от несминаемой отделки все процессы стабилизации линейных размеров основаны на использовании предконденсатов смол в меньших концентрациях и при более мягких условиях обработки. Технологический процесс строится таким образом, чтобы не наблюдалось больших потерь механической прочности материала и была обеспечена высокая стабильность поперечных связей.

Для придания тканям свойств малоусадочности применяют: карбамол, карбамол ЦЭМ, метазин, гликазин, этамон ДС и их смеси. Концентрация предконденсата и катализатора зависит от вида, назначения, толщины и запаса прочности обрабатываемого материала. Для улучшения грифа полотна и повышения устойчивости эффекта отделки рекомендуют вводить специальные добавки (эластомеры), главным компонентом которых являются акрилаты. Эти добавки проявляют высокую реакционную способность при взаимодействии с волокном и с предконденсатами смол, что обеспечивает достаточную стабильность волокна в целом. Ткань пропитывают указанным составом, сушат и подвергают легкой обработке при температуре 120-130оС. Стабилизированные химическим путем ткани выдерживают не менее 10 бытовых стирок.

Таким образом в процессах аппретирования материалам сообщаются различные потребительские свойства. В зависимости от состава аппрета им можно придать красивейший внешний вид, свойства малосминаемости, повысить износостойкость, стабилизировать линейные размеры полотна или получить ткани, из которых в швейном производстве изготавливают изделия с устойчивой формой.

Рассмотренные в данном вопросе механизмы и технологии положены в основу химизации многих технологических процессов швейного производства.

Используемая литература

1В.В. Васильев, Л.А.Гарцева, О.Г.Циркина Химическая технология тек стильных материалов Учебное пособие Иваново 2005

2.Г.Н.Кукин, А.Н.Соловьев Текстильное материаловедение Москва Легпромбытиздат

3. Бузов Б.А. и др. Материаловедение швейного производства М.:Легпромбытиздат,1986

Размещено на http://www.allbest.ru