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液氨整理关键技术电子教案
液氨整理关键技术
液氨整理关键技术
摘要：
“液氨整理”一词是指液氨（最多含有0.5%水的纯物质）对纤维素纤维的处理。
本篇文章介绍了液氨的性质和液氨的工艺，详述了液氨整理对各种纤维素纤维及织物性能的影响，以及液氨在染色方面的应用，展望了液氨处理用于亚麻纤维及其织物的功能整理与改性前景。
关键词:
液氨整理工艺织物性能染色
氨是自然界中的天然物质，氨和水同样是人类不可缺少的生命之源。
无论是动物还是植物生存都需要自然界的氨，只有氨才能固定自然界的氮源没有氮源就不能合成生命中必需的蛋白质。
反之，氨又通过动物的分解排泄或植物的腐烂，重又回归自然，在大自然中循环。
液氨就是将常温下气体状态的氨冷却到-34℃以下变成液态氨。
由于液氨的表面物理状态同水一样易于流动，其粘度和表面张力比水低，极具渗透力；因此，液氨能很容易地渗入到纤维中使纤维结晶度发生变化，同时又不损伤纤维,并能快速且容易地渗出。
用液氨整理出的织物具有尺寸稳定、回弹性好，布面平整、纹路清晰，光泽柔和、丰满滑爽，变色少等显著特点，化纤和天然纤维织物的风格兼而有之，因此织物的服用性能和附加值大为提高。
液氨处理具有其他整理方法不可取代的作用。
一、液氨的性质
1、液氨和水
液氨和水的分子量接近，液氨（NH3）是17，水（H2O）是18，其性质截然不同。
液氨就是液态氨，和氨水不同，它不是氨的水溶液。
液氨的粘度和表面张力比水的低得多，因此液氨能很容易而且很快渗入棉纤维中，是棉纤维洁净结构发生了变化，它既不损伤纤维，又能很容易地出来。
表一液氨和水的比较
液氨
水
分子量
17
18
密度（克/厘米3）
0.68（34℃）
1.0
沸点（℃）
-33.4
100
冰点（℃）
-77.7
0
蒸发热（卡/克）
327（34℃）
537
粘度（厘泊）
0.266（34℃）
1.002
表面张力（10-5牛顿/米2）
34.4（34℃）
72.8
棉纤维经过液氨处理后，瞬时即可渗入纤维内部，从芯部开始膨胀，截面由扁平胀成圆形，腔径变小，表面光滑，由于纤维结晶结构的变化，内应力消除，不再扭曲，提升了拉伸强度和撕破强度，即使反复洗涤仍能保持良好手感。
而水的现象就不同了，虽然也能渗入纤维使其膨胀，当干燥后非常折绉形成了缩水[1]。
2、液氨与烧碱丝光比较
液氨是一种液体，分子量小，能渗入纤维内部，引起纤维均匀膨化，从而松弛了织物加工过程中所受的各种应力，加工中所造成的形变能得到一定的恢复，使尺寸稳定，提高了纤维分子间定向排列的程度。
从纤维的微结构来看，纤维素与烧碱作用主要发生在纤维的有序区，而液氨与纤维素作用不但能产生“束间膨化”，还能产生“束内膨化”，使纤维内外膨化均匀，克服了烧碱与纤维素作用仅是表面处理的效果，以及硬、糙的手感。
液氨和纤维素形成氢键结合，而烧碱与纤维素则形成钠纤维素（cell—ONa）。
棉纤维与浓烧碱在丝光时生成碱纤维素及纤维素醇化合物，而液氨丝光时则生成氨纤维素，氨纤维素在水、热作用下，可分别生成纤维素工和纤维素Ⅲ。
从X衍射光谱中可以看出，经过烧碱丝光呈纤维素工，而经过液氨丝光的纤维无序区有所增加，形成了大量的无序纤维素Ⅲ，它和纤维素I具有不同的纤维素微结构，结晶区的位置、大小和晶格也都发生了变化。
纤维素微结构的变化和去氨方式有关。
氨膨化后采用干热去氨主要生成纤维Ⅲ，水洗去氨则主要生成纤维素I。
前者能明显提高纤维素纤维织物的回弹性和尺寸稳定性，后者对提高纤维素纤维织物的光泽和染色性能有利[2]。
因此，烧碱与棉纤维素所产生的丝光效应与液氨丝光是不完全相同的。
二、液氨的工艺
1、间歇式液氨整理
间歇式液氨整理机系一台密封的压力罐，可承受压力8-16Pa的压力,设有气动式封闭门和机械启动装置。
织物进入罐内，真空泵抽去罐内空气,使之形成足够的真空；随后织物浸渍液氨并在卷布轴上往复运转，从织物上蒸发掉游离的液氨；同时将氨气冷凝回收处理，从织物上去除残量的氨，取出织物。
2、连续式液氨整理
对连续式液氨整理设备,进布前要去除织物中的水分,经过烘筒烘干,将织物吹风冷却,然后进入箱体内浸轧液氨；轧液液面保证恒定,使浸氨匀透并瞬时吸氨。
进入反应室内设置的上下导布辊,使织物停留时间延长,与氨充分反应,同时蒸发织物上的氨。
织物进入加热烘筒可进一步去除残留在织物上的氨。
为防止氨气外逸,进出布处采取了严格的密封措施。
凡是有氨的工作区域始终处于负压状态,使氨气不外泄。
3、连续处理的一般特征
所有连续工艺都是在一个大气压或稍低压力条件下实施的。
因此处理温度为-33℃至-34℃为了避免氨气逃逸入大气，整个处理区域是密闭的，用以隔绝空气。
在织物进出而不可避免的开口处，锅内一直存在的低气压可让空气进入，这股空气流可防止氨的逃逸。
在-33℃状态下用液氨将织物润湿；润湿织物发生作用；通过蒸发用水溶解，将氨去除；最后通过加热或汽蒸去除残量氨。
4、各种处理装置
（1）体系1：
浸轧机/呢毯轧光体系
该体系已被使用了近30年，基于呢毯轧光机对机织物挤压收缩处理的经验，用液氨处理的类似实施方法如下。
装置：
通过空气狭缝把织物从导辊上引入箱体；在浸渍槽中润湿织物；挤压织物去除多余的氨；氨浸渍过的织物在呢毯轧光机上发生作用；通过接触呢毯轧光机上的热将氨去除；对织物进行汽蒸以除去残留的氨并获得最终的溶胀。
备用选择：
用热水漂洗织物以获得溶胀的变化；
回吸：
抽吸氨/空气混合物；压缩冷凝该混合物；用复杂装置将氨与空气分离；最后将液氨抽入储存容器中。
（2）体系2：
浸渍/水洗体系
装置：
将织物从导辊或A形架上导入浸渍槽体中，织物在浸渍槽中被润湿并发生作用，挤压织物以去除多余的氨，在几个分隔箱中将100%的氨用水稀释到1%的洗涤范围，挤压织物去除多余的洗涤液，在干燥器上干燥织物，引出织物到A形架上。
回收：
抽吸氨/空气/蒸气混合物；将含有氨的排放水转移到收集槽中；用洗气装置净化排出的空气；收集含有氨的排放水到收集槽中；蒸馏含有氨的排放水；并将其分离成水和100%的氨；把液氨抽入收集器中；最后把净化的排放水抽入到装置的中间容器中以备再用[3]。
5、不同工艺的对比
目前的纺织机械制造商为整理工作者提供了各种各样的氨处理设备，通过对各种需求的正确选择，能够找到既满足经济需求又满足技术需求的合适的解决途径，值得一提的是，间歇式处理为纺织工业中的氨处理开辟了新的道路。
表2中所列不同体系的优缺点[4]。
表2不同体系的优缺点
项目间歇式体系1体系2
生产能力约300kg/h/单机700kg/h一1400kg/h700kg/h一1400kg/h
投资低（封闭体系）高（回收昂贵）高（回收昂贵）
氨的能源花费低高（氨须从O2/N3高（水和氨须通过分
中分离出来）步蒸馏来分离）
安全性非常良好，密闭体系良好，电子监测良好，电子监测
用途前处理，染色染色整理后，需良好前处理的织前处理，染色整理后
和整理后物，不是坯布或仅仅退桨的织物
操作人员每四个单元一个操作者两个操作者两个操作者
占地每单元用于回收的30x3m加上分离式装置30x3m加上用于回收的
占地为3x4m占地和回收设备的占地
附加功能卷染体系可做无进一步应用一苛化
一高温染色一水洗
一高温漂白
一苛化
一在气体笼罩下，还原染料染色
运用范围适用于正规染色者，设备可用于适用于大批量生产普遍适用于用氨处
其他工艺，但不能变成连续式氨处理工艺主要用于整理理的大批量生产
三、液氨对各种纤维的影响
氨分子作为一种极性、小分子、低粘度、中等介电常数的非水纤维膨化剂，能够在极短的时间里渗透到纤维原纤内部，使纤维分子束内及束间的氢键被拆散，导致纤维素纤维呈一定的可塑态。
当这些进入纤维内部的氨被去除时纤维发生自然回缩，分子做了重新排列，消除了纤先天和后天的内应力，从而使纤维天然捻回消失，截面更加椭园，增加了对光线的均匀反射度韧性。
表现在宏观上就是降低了纤维间的滑动摩擦力，增加了强度、弹性，改善了尺寸稳定性这种处理具有丝光的效果，但不同于传统的烧碱丝光，不会带来烧碱对纤维素纤维的融蚀及其不均匀性[5]。
1、棉纤维
由于棉具有穿着舒适、手感柔软、透气、透湿性良好等服用性能，而倍受人们的青睐。
棉织物在人们生活中占有举足轻重的地位。
但纯棉织物也有其明显的缺点，易收缩起皱，形态稳定性差。
因此，提高棉织物的形态稳定性一直是各国染整工作者追求的目标。
树脂整理在一定程度上能改善棉织物的收缩起皱，赋予其良好的尺寸稳定性，但同时产生粗糙的手感以及降低纤维强力。
液氨整理则能将前处理工艺和以树脂整理为中心的后加工工艺组合起来，对棉纤维进行改性，在保持棉织物原有的优良品质的同时，克服棉织物所存在的起皱和收缩的缺点，从而受到了人们的关注。
棉纤维在液氨处理时，氨可瞬时渗入纤维内部,使棉纤维从芯部开始膨胀。
截面由扁平胀成圆形，中空部分变小；同时由于纤维结晶结构发生变化，纤维部的扭曲应力减小或消失，使棉纤维内部应力趋于均一。
纤维之间的滑爽感增强，纤维表面变得光滑，从而使棉纤维表现出优良的柔软性。
这提升了织物的拉伸强力和撕破强力，即使反复洗涤仍可保持良好的手感，并提高了织物的尺寸稳定性，大幅度地改善了棉织物洗涤时表现出的收缩性。
另外，液氨处理使纤维的天然扭曲减少，纱线变得光滑，纱线的动摩擦系数降低，织物回弹时所受阻力减少，也有利于织物回复角的增加。
液氨整理后，可使树脂整理时树脂的可及度提高，使反应充分、均匀，减少表面树脂，织物的弹性回复性较单纯树脂整理高，提高了棉织物的拉伸回复率，进一步改善了棉织物的抗皱性能[6]。
2、苎麻纤维
苎麻纤维具有滑挺、凉爽、吸放湿快、透气性好等优良特性,但由于其微结构具有高结晶度,高取向的特点，故苎麻纤维比较硬挺，断裂延伸小，柔软性和可挠性低,抱合力差；从而导致苎麻织物表面毛羽多,手感粗糙,易起绉,耐磨性差,穿着时有刺痒感等缺陷。
为克服苎麻的缺点，持其优点，可对苎麻织物进行液氨处理。
经液氨处理后，氨分子与纤维素分子中的羟基作用生成易于分解的纤维素氨络合物,经汽蒸去氨即得到氨改性纤维素。
这个过程使苎麻纤维膨化、收缩定型，结晶度降低，微结构松散，纤维分子重排，内应力重新分配,其柔软度及纤维的抱台力增加；从而使麻织物表面光洁平整，弹性、抗皱性有较大提高,其粗糙的手感和穿着剌痒感也大大改善，服用性能大为提高[7]。
3、粘胶纤维
粘胶纤维作为再生的纤维素纤维虽然与棉纤维有相同的化学结构,但它在物理结构上与棉纤维有较大的差异。
粘胶纤维织物具有吸湿、透气、柔软、没有静电、穿着舒适等特性，但其尺寸稳定性、抗皱性和耐磨性差。
这可用液氨整理方法来解决。
粘胶织物经液氨处理后，织物中的纤维受到了深入且均匀的膨化作用，使纤维的形态结构和超分子结构发生了[8]。
4、羊毛纤维
国外有报道液氨对羊毛纤维细度、鳞片结构的影响,经液氨处理后表面粗糙的羊毛纤维变得光滑、圆润,所以液氨处理能改变羊毛纤维的表面结构,进而改善羊毛的手感和光泽。
国内也对毛织物的液氨处理进行了实验,实验证明液氨能拆散羊毛纤维中部分交联,同时又有新的交联形成,能提高纱线弯曲状态的稳定性,改善其拉伸回复性,部分消除织物中的内应力,使织物结构趋于稳定;织物的拉伸回复率有所提高,强力损失也不大。
羊毛纤维经液氨处理后,纤维吸附染料的速率、和染料的结合量均有增加,上染速率和上染百分率均有提高[9]。
四、液氨在染色方面的应用
因为液氨的溶胀能力、向各种纤维中渗透的速度以及其潜在的独特的溶剂性能，许多研究工作已经在进行，以确定液氨怎样才能广泛地在染色领域得到有益的应用。
有人研究了棉用活性染料在液氨中的染色，在没有同时应用或随后应用树脂整理的情况下，无论哪种类型的活性染料都不能产生满意的水洗牢度。
同时应用10%DMDHEU树脂和催化剂，以及活性染料从液氨中处理60s，则发现能产生一个可接受的折皱回复角、破裂强度和色深度。
在皂洗液中添加水，改进了折皱回复角和织物的手感，但对K/S值的影响是可变的。
在液氨染浴中添加少量的NaOH溶液，可使染色棉织物的K/S值增加约10倍；纤维上的染料量和以相同的染色方法，但染浴中不加NaOH染色的织物相比，平均增加6倍。
又有研究表明，经液氨-氯仿溶液中溶胀的煮练纱线，可捕集达15%-20%的氯仿，然后将氨蒸发。
为了得到最大量的内含物，从纤维素Ⅰ到Ⅲ的转变应该尽可能地完全，所含的用以取代液氨的化学试剂，不应引起过早的去溶胀作用。
同样的技术后来被用于各种染料染棉和交联棉，其中一些染料按传统是不用于染棉的，例如酸性染料、涂料和碱性染料。
这一加工中，有用的是染料在液氨中必须稳定和可溶解，以及显现一种良好的分配系数，使染料优先地上染纤维[10]。
五、前景
高其上机可编性能。
为改善亚麻纤维、纱线及织物的诸点,保留且赋予亚麻更多的优良特点,对亚麻纤维及织物进行改性研究是很有必要的。
纺织品液氨整理作为一种先进、高效、无污染的加工技术,已在多种天然纤维的改性处理中获得应用,尤其是对麻类纤维的处理效果更为显著。
因此可以想见,利用液氨整理工艺对亚麻纤维及其织物进行功能性和改性处理将是一个研究点。
亚麻纤维含有较多的亲水基团,因此具有较好的吸湿和散热功能,且亚麻织物外观挺括、不贴身、是夏季服装的理想面料。
但是,由于亚麻纤维手感较粗硬,脆性较高,可编性差,因此亚麻纱刚度大、硬挺、毛羽多,直接上机经常会出现一些问题。
即在上机编织前,必须对亚麻纱进行柔软处理,改善亚麻纱的柔软性,提
参考文献：
[1]陶启贤，液氨整理近期发展概况[J]；印染,2005,（15）:
48-50；
[2]唐育民，染整生产疑难问题解答[M]；36；中国纺织出版社；2004.3；
[3]陈青环，间歇式液氨处理设备的研究[J]；成都纺织高等专科学校学报,2000,（4）:
9-11；
[4]罗艳译、陈水林校,液氨整理工艺[J]；67；国际纺织导报；1999.3；
[5]孙伟，液氨整理对纺织纤维的作用[J]；11；纺织科技进展；2008.4；
[6]赵涛、王革辉、宋心远，液氨整理织物风格性能研究[J]；37；印染；2000.4
[7]王晓明，苎麻织物的液氨处理[J]；染整技术,1999,22:
32-33；
[8]仲琪，液氨处理对粘胶织物性能和纤维结构的影响[J]；印染,1999,（4）:
11-13；
[9]滑钧凯,田俊莹，毛织物液氨处理初探[J]；天津纺织工学1999,18
（1）:
15-20；
[10]刘温、S.B.塞洛，染色基本原理和前处理[M]；219；纺织工业出版社；1989。
染整技术在行业发展中的定位
染整技术就是对纺织材料（纤维、纱线和织物）进行以化学处理为主的工艺过程染整产品不仅用于服装，还用于工业和军事上，在人们的生活中占非常重要的地位。
染整的大多数工序是化学加工过程，纺织材料经化学加工后要反复水洗并加以烘干，热能和水的消耗量都很大，对水质的要求比较高。
在化学处理过程中还会产生有害物污染空气和水。
因此，确定工艺和设计设备时，必须设法降低热能的消耗、提高水的利用率、减少污染。
随着科学技术的发展，染整加工技术也发生重大变化，染整行业中出现的一些高新技术，包括喷墨印花、等离子体技术、生化酶技术、微胶囊技术和功能染料等。
但随着人类对环境污染的关注，近年来，我国纺织行业生态循环经济发展矛盾日益突出，特别是对水资源的高度依赖和高排放造成的环境问题严重制约着该行业的可持续发展。
环保压力不断加大，这对染整技术的发展有了更高的要求。
从我国印染布产量每年的增加量来看，我们新水提取、污水的处理量都是远远跟不上的，保护生态和环境的关键不仅在于提高我们的技术水平，还在于提高全员特别是提高领导的意识，克服地方保护主义，变被动为主动的观念转变。
这是以人为本的具体表现。
中低档的产品需求量较大，从资源能源、环保、技术等方面如何适应，也是摆在染整业和相关行业面前的一个重大课题。
清洁生产、节水、节能、降耗将是体现染整企业竞争力的一项重要因素。
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