环糊精在涤纶针织物染整工艺中的应用Word文档格式.docx
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2012年3月10日—2012年6月12日
诚信声明
本人声明：
1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；
2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的科研成果，也不包括为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；
3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。
作者签名：
年月日
毕业设计（论文）任务书
题目：
β-环糊精在涤纶针织物染整工艺中的应用
姓名宁凤婷学院（系）化学化工专业轻化工程班级0802学号200806020214
指导老师陈镇职称讲师教研室主任潘璞
一、基本任务及要求：
1、课题内容：
考察不同种类的分散染料对涤纶针织物进行高温高压染色时，加入β-环糊精对染色效果的影响；
包括织物的表观色泽深度（K/S）、染色不匀率（U）、上染百分率（A）以及织物的耐摩擦色牢度、升华牢度等。
比较加β-环糊精与加表面活性剂1227对阳离子红染涤纶染色效果的影响。
2、任务要求：
a、完成2000字以上的文献综述一篇；
11000—13000字毕业论文一篇；
并作好毕业论文开题报告和实验记录。
b、毕业论文资料含以下几个部分：
毕业论文工作手册、开题报告（含开题报告、文献综述合订）、毕业论文（毕业论文及任务书合订、科学论文实验记录本、电子文档）。
具体格式与规范，详见教务处相关资料。
二、进度安排及完成时间：
（共17周）
1.第1—2周查阅资料、撰写文献综述、开题报告
2.第3周检查、修改并提交文献综述、开题报告
3.第4周实验准备
4.第5—12周实验、测试
5.第13—14周实验数据整理、补充实验、撰写毕业论文初稿
6.第15—16周修改并提交毕业论文、工作手册，原始记录
7.第17周毕业论文答辩
摘要：
...............................................................................................................................I
Abstract：
.........................................................................................................................II
1前言.............................................................................................................................1
1.1β-环糊精的结构......................................................................................................1
1.2β-环糊精的包合作用..............................................................................................1
1.2.1包合的原理....................................................................................................1
1.2.2包合的应用....................................................................................................1
1.3β-环糊精在纺织行业中的应用.............................................................................2
1.4涤纶针织物的概述................................................................................................2
1.5β-环糊精在涤纶织物染色中的应用.....................................................................3
1.6本课题研究的内容及意义....................................................................................4
2实验部分.....................................................................................................................5
2.1材料、仪器和化学药品........................................................................................5
2.1.1材料................................................................................................................5
2.1.2仪器................................................................................................................5
2.1.3化学药品........................................................................................................5
2.2实验方法................................................................................................................6
2.2.1分散染料高温高压染色................................................................................6
2.2.2阳离子染料染色...........................................................................................7
2.3测试方法................................................................................................................8
2.3.3分散染料上染百分率的测定........................................................................8
2.3.2阳离子红上染百分率的测定.......................................................................8
2.3.2K/S值的测定.................................................................................................8
2.3.4不匀率的测试................................................................................................8
2.3.5耐磨擦色牢度的测试....................................................................................9
2.3.6耐升华牢度的测试........................................................................................9
3结果与讨论..............................................................................................................10
3.1分散黄SFN染涤纶.............................................................................................10
3.1.1β-环糊精对上染百分率的影响..................................................................10
3.1.2β-环糊精对K/S值和不匀率的影响.........................................................11
3.1.3β-环糊精对耐摩擦牢度的影响..................................................................12
3.1.4β-环糊精对耐升华牢度的影响................................................................12
3.2分散蓝SFN染涤纶..........................................................................................13
3.2.1β-环糊精对上染百分率的影响................................................................13
3.2.2β-环糊精对K/S值和不匀率的影响........................................................14
3.2.3.β-环糊精对耐摩擦牢度的影响..............................................................14
3.2.4β-环糊精对耐升华牢度的影响................................................................15
3.3β-环糊精与阳离子红包合对涤纶染色的影响..................................................15
3.3.1β-环糊精对上染百分率的影响................................................................15
3.3.2β-环糊精对K/S值和不匀率的影响........................................................16
3.3.3β-环糊精对耐摩擦牢度的影响................................................................17
4结论.........................................................................................................................18
参考文献......................................................................................................................19
致谢..............................................................................................................................20
β-环糊精在涤纶针织物染整工艺中的应用
本文研究了分散黄SFN、分散蓝SFN上染涤纶针织物的过程中，β-环糊精的浓度对染色效果的影响，实验结果表明随着β-环糊精浓度的增大，不匀率缓慢的减小，而对上染百分率、K/S、耐摩擦牢度、耐升华牢度等值影响不大。
同时探讨了β-环糊精对阳离子红X-3R染涤纶针织物染色效果的影响，并与表面活性剂1227进行比较。
结果证明，β-环糊精的加入能降低上染速率，起到很好的匀染作用，而且匀染性比1227更好。
关键词：
β-环糊精；
上染百分率；
K/S；
匀染性；
染色效果
Applicationofβ-CyclodextrinintheDyeingandFinishingProcessofPolyesterKnittedFabric
Thispaperstudiedtheinfluencemadebytheconcentrationofβ–cyclodextrinduringtheprocessofdisperseyellowSFNanddisperseblueSFNdyeingofpolyesterknittedfabric.Theexperimentalresultsshowedthat,withtheincreasingoftheconcentrationofβ–cyclodextrin,theunevennessslowingdecreased，whileitmadealittleeffectonthedye-uptake,K/Svalue,colorfastnessandsoon.What’smore,inthepaper,Ihavediscussedtheinfluencemadebyβ–cyclodextrinduringthedyeingprocessofcationicred-3Rdyeingofpolyesterknittedfabric,andthencompareditwiththeSurfaceactiveagent1227.Theresultsprovedthat,withtheaccessionofβ–cyclodextrin,thedyeingratecanbeobviouslyreduced.andduringthedyeingprocessβ-cyclodextrinplayedaverygoodleveldyeingeffect,andevenbetterthan1227.
Keywords：
β-cyclodextrin;
Dye-uptake;
K/S;
Levellingproperty;
Dyeingeffect
1前言
1.1β-环糊精的结构
环糊精是分别由6—8个甚至更多α-D-吡喃葡萄糖单元，彼此间通过α-1，4苷键连接而成的环状低聚糖。
环糊精的立体结构是上狭下宽、两端开口的中空截顶圆锥体。
组成环糊精的每个葡萄糖单元都含有大量羟基，配糖氧桥原子排列在环糊精空腔内部，被吡喃葡萄糖环上与碳原子相连的氢原子覆盖，因而环糊精空腔外部表现出亲水性而内部具有疏水性[1]。
β-环糊精独特的疏水空腔结构，使其可以与某些染料分子（分散染料、阳离子染料）在溶液中形成包合物。
β-环糊精与分散染料分子的包合为放热反应，随着温度的逐步升高，染料分子会不断从β-环糊精空腔释放出来[2]。
由于β-环糊精可被生物降解，大大减轻了后续污水处理的压力。
1.2β-环糊精的原理作用
1.2.1包合的原理
包合主要是一种物理过程，它是指一种分子被包嵌于另一种分子的孔穴结
构中。
此种包合物主要有主体分子（如环糊精）和客体分子（被包合物质）两部分组成，经包合后可以改变客体分子的某些理化性能，如溶解度、稳定性等[3]。
包合物的形成主要取决于环糊精与客体分子的立体结构和两者之间作用力的大小。
在选择客体分子时，首先客体分子或者客体分子中的某些基团的大小要与环糊精的内径相匹配。
另外，目前普遍认为环糊精与客体分子的主要作用力有范德华力、氢键、疏水作用等，包合过程中的主要推动力是疏水力。
当包合介质为水溶液时，环糊精的疏水空腔被最初水分子所占据，这种极性-非极性相互作用在能量上是不利的。
因此当有合适的非极性客体分子被加入到环糊精的水溶液中，环糊精周围的水分子即会推动客体分子向其疏水空腔运动，同时环糊精空腔中的水分子会被释放出来，从而形成非极性一非极性相互作用的稳定状态[4]。
1.2.2包合的应用
环糊精独特的疏水空腔结构，使得环糊精可以与某些物质形成包合物，从而改变了这些物质的性能，如环糊精与染料形成包合物后，可以提高难溶性染料在水中的“溶解度”，改善染料的匀染性，增加染料上染量，降低染色废水中的染料量，增加染料的稳定性等；
与药物形成包合物后，可以显著地改变药物的理化性能，如提高药物的稳定性，增加难溶性药物的溶解度和生物利用度，减少药物副作用，掩盖不良气味等[5,6]。
与香料形成包合物后，可以降低香料的挥发性[7]等。
因此了解环糊精对客体分子包合机理是非常重要的，这不仅使我们能够知道哪些物质可以与环糊精形成包合物，同时也对包合物的性质有一定的预测。
包合物的形成主要取决于β一环糊精与客体分子的空间结构[5]。
1.3β-环糊精在纺织行业的应用
β-环糊精在纺织行业中具有较大的应用价值[8]。
利用其天然空腔的包合作用，可作为染色加工中的缓染剂，并具有较好的匀染效果，能有效防止和减少染浴中染料的水解，对染浴pH也具一定的缓冲和稳定作用；
在印花加工中，能提高各种染料的稳定性及相容性，可应用于混纺交织物中多种染料的同浆印花；
在后整理中，利用其空腔对不同分子态材料的包合，可赋予纺织品多种功能。
同时β-环糊精是生物可降解的环保型助剂，对环境无污染。
但环糊精在纺织品加工中的研究和应用，仅国外有少量报道[9,10]，且理论研究不多[11]。
1.4涤纶针织物的概述
涤纶针织物由于纤维较细，单位质量纤维束的表面积大，染色时染料的上染速度快，特别是纤维的初始吸附高，从而导致染色不匀。
目前涤纶针织物常用的匀染剂多为阴离子和非离子表面活性剂按一定比例复配而成的，一般不易被生物降解。
本实验所用的β-环糊精是通过α-1，4-葡萄糖键连接而成的环状低聚糖，含有7个葡萄糖单元，分子结构中含有疏水空腔，可以与分散染料形成包合物，在染色过程中能够降低染料的上染速率，从而提高其上染百分率，改变其染色性能，且易于被生物所降解[12]。
涤纶属疏水性化学纤维，即聚对苯二甲酸乙二酯。
目前能对其进行工业化染色的染料只有分散染料。
分散染料对涤纶织物的上染过程。
可看作是分散染料在涤纶纤维中的溶解过程，是纯粹的物理过程。
染料分子与纤维主要依靠氢键、范德华力以及偶极引力而结合。
染色过程主要有3个阶段：
涤纶纤维对分散染料的吸附、分散染料分子向纤维内部的扩散、分散染料的扩散与反扩散的迁移平衡。
实现分散染料对涤纶纤维的上染只有在高温高压、热熔或添加载体的条件下，将涤纶纤维非结晶的内部孔道打开，染料分子才能有机会进入到纤维内部，从而达到染色的目的。
1.5β-环糊精在涤纶织物染色中的应用
（1）提高难溶性染料的溶解度
由于环糊精分子呈环状中空圆筒形，其空隙的开口处和外部含有大量的羟基，因此成亲水性，而内部呈疏水性，因此常用来包合疏水性染料，形成包合物后，染料的“溶解度”增大，如分散黄23染料经β-环糊精包合后其溶解度可由原来的23mg/L增至589mg/L，从而提高了染料在水中的分散性，使染色后不匀性得到改善。
（2）提高匀染性
环糊精与染料之间形成包合物的主要作用力为疏水键，当外力大于此作用力时，染料分子将会重新释放出来，因此使用环糊精-染料包合物进行染色时，在染色过程中，随着染色环境的改变，染料分子被缓慢地释放出来，降低了染料的初始上染速率，有利于匀染。
随着染浴温度的提高和染色时间的增长，几乎所有的染料都会释放出来。
（3）提高染料上染量，降低染色废水的染料量
标准分散染料染色时特别是染深色时，大量的染料在染浴中仍保持着未固着的状态，因此染色废水中染料量很高，增加了废水处理的难度，当使用环糊精-染料包合物进行染色时，染料以分子形式吸附到纤维表面，染浴中未固着的染料量减少，因此可以提高染料的上染量，减少染色废水中的残留染料量，提高了染料的利用率，减轻了染色废水的处理难度，从生态方面和经济方面考虑都是很有利的。
（4）增加染料的稳定性
在提倡绿色染整的今天，很多研究者把目光放到了天然染料的使用上，但是有的天然染料稳定性较差，影响了其染色性能，经环糊精包合后，染料分子进入环糊精的空腔中，染料的活性部分被藏在环糊精之中，相对减少了与外界环境（如光、热、湿度等）得接触机会，从而提高了染料的稳定性。
（5）环糊精在水洗过程中的应用
染整加工中通常要使用一些表面活性剂，如润湿剂、匀染剂、乳化剂等，这些表面活性剂对有的纤维具有一定的亲和性，从而吸附在纤维表面，水洗很难去除，有时会影响后续加工，而且也会影响植物的某些性能，如染色性、表面润湿性、降低拒水整理的效果等。
利用环糊精在水溶液中能够和表面活性剂形成包合物，在水洗过程中加入环糊精，可以去除大部分吸附在纤维表面的表面活性剂，减少了表面活性剂对后序加工的影响，且可减少水洗次数，节省水资源[3,13]。
1.6本课题研究的内容及意义
本课题主要研究β-环糊精在聚酯超细纤维染色中的应用，分别探究了β-环糊精与分散染料（分散黄、蓝）以及阳离子染料的包合及其对涤纶织物染色效果的影响。
其意义在于一方面β-环糊精与染料分予形成包合物后可以提高分散染料的“溶解度”，使更多的染料“溶解”在染液中，从而使染料以单分子的形式吸附在纤维表面，有利于匀染：
另一方面，β-环糊精包合染料后，染色时缓慢释放染料，使初始上染速率下降，也可以起到匀染的效果。
此外，
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