棉织物前处理染色一浴法工艺探讨.docx

1、棉织物前处理染色一浴法工艺探讨棉织物前处理染色一浴法工艺探讨题目：棉织物硫化染料练染一浴法工艺探讨学科门类： 工 学 入学年份： 2006 年 系 别： 纺织服装系 专 业： 纺织工程 本 科 生： 杜庆华 指导教师： 王俊华 讲师 五 邑 大 学2020年5月21日广东江门摘 要本文要紧对使用酶作为前处理剂的棉织物练染一浴法进行可行性研究，通过实验，寻求最正确的酶用量、双氧水浓度、煮炼时刻、硫化染料用量、硫化碱用量、染色时刻，选取最正确的配方进行适用于实际生产的一浴法工艺流程，从而达到现代生产实际所提倡的清洁生产、节能减排理念。关键词：棉织物，酶前处理，染色，一浴法，硫化染料Abstract

2、 Enzyme as a pretreatment agent on cotton fabrics in one- bath-dyeing was studied in this paper. through experiment, the best amount of enzyme, hydrogen peroxide concentration, scouring time, amount of sulfur dyes, sodium sulfide dosage, dyeing time were investigated. The best formula to apply to th

3、e actual production process was selected which suitable for modern production of cleaner production and energy saving.Key word : Cotton fabrics, enzyme pretreatment, dyeing, one-bath, sulfur dyes名目第1章 前言1.1 概述1.1.1 清洁生产和节能减排的意义及其重要性清洁生产是一种全新的进展战略，它借助于各种相关理论和技术，在产品的整个生命周期的各个环节采取预防措施，通过将生产技术、生产过程、经营治理

4、及产品等方面与物流、能量、信息等要素有机结合起来，并优化运行方式，从而实现最小的环境阻碍、最少的资源、能源使用，最正确的治理模式以及最优化的经济增长水平，达到节能减排的目的。更重要的是，环境作为经济的载体，良好的环境可更好地支撑经济的进展，并为社会经济活动提供所必须的资源和能源，从而实现经济的可连续进展。清洁生产是总结了各国防治工业污染体会教训后，提出一个比较完整、比较科学的新概念，已作为防治工业污染，爱护环境，提高工业企业整体素养，实现可连续进展战略的重大举措。节能减排是全面贯彻落实科学进展观、促进经济又好又快进展的差不多要求。我国当前面临着经济社会快速进展和人口增长与资源环境约束的突出矛盾

5、。目前我国的生态破坏和环境污染差不多达到自然生态环境所能承担的极限，为了使经济增长可连续，缓解庞大的环境压力，必须以环境友好的方式推动经济增长。节能减排确实是要从源头预防污染产生，最有效地减少资源消耗，不排放废弃物，从而真正解决当代中国的进展逆境1。1.1.2 传统工艺的缺点和棉织物硫化染料练染一浴的意义由于自然生态环境的压力，我们更加需要在现代工业生产中实现清洁生产和节能减排。如何在使用尽量低的成本和减少污染的同时而又得到良好的质量是我们迫切需要解决的问题。而在织物前处理和染色的时候，难免会产生成本和污染的问题。传统工艺是棉织物退浆、煮练、漂白、染色一步步进行，稳重、重演性好。但此工艺的缺点

6、在于所需时刻长，操作过程较为复杂，工作人员劳动量大，用水量大，耗能大，而且污水处理负担专门严峻。随着我国印染产业的不断进展以及近来国家政府对能源问题和环保问题的日益重视，工艺的简化工作成了染整工作者的一个专门重要的课题。为了简化棉机织物的染色工艺，人们先后开发了前处理碱氧一浴处理法、冷轧堆等工艺技术。以上方法，尽管较好地简化了工艺流程，缩短了时刻，但仍因成本较高或工艺时刻较长，以及一些工艺条件对染料和助剂选取的条件限制，在实际的生产使用过程中并不理想。因此国内外印染工作者都在查找一种能缩短工艺流程、简化设备、降低能耗、保证质量的方法，即退煮漂染一浴法，该方法的最大优点就在于：1产品质量可达到或

7、超过国标；2流程短，效率高；3节约能源，符合环保要求2。但由于工艺中始终存在烧碱等污染环境的物质，再加上近年来，生物科技的迅猛进展，同时促进了生物酶在染整应用的进展。纯棉织物酶氧一浴法利用生物酶对淀粉、果胶、油脂、蜡质和蛋白质等杂质的催化分解作用，以及双氧水对色素、棉籽壳及其他残留杂质的氧化分解作用来去除杂质。由于杂质得到了充分的降解，故重新沾污织物的可能性小，去杂成效好，且易洗尽、水耗少，对环境污染小。且具有流程短、能耗小等优点，是一种值得推广及进展的工艺。 相伴我国纺织工业的快速进展，染料、助剂等化学工业也取得了长足的进步。其中，硫化染料需求量仍旧相对稳固的一类染料。硫化染料是一类含硫染料

8、，分子中含有2个或多个硫原子组成的硫键，应用时将它还原成隐色体，使其溶解在水中，并对纤维染色3。硫化染料的特点是生产工艺简短，价格低廉，坚牢度较好，应用方便，适用于纤维素纤维和混纺纤维的染色与印花，是一类大众化的染料，染料本身对使用者的躯体健康没有危害，被认为是一种无毒染料4。1.2 本论文要紧研究内容本论文要紧探讨了棉机织物使用精炼酶进行前处理和硫化染料染色一浴法工艺。该工艺中退浆、煮练、漂白、硫化染料染色过程在同一浴中完成。针对硫化染料，选择适当的前处理时刻、精炼酶的用量，双氧水的用量以及染色时刻等，解决前处理和硫化染料同浴染色过程所产生的矛盾；并通过进一步的实验分析与探讨，确定棉机织物前

9、处理和硫化染料染色一浴法的最正确工艺条件。要紧研究内容包括：1棉机织物前处理和硫化染料染色一浴法工艺条件双氧水浓度、精炼酶浓度、硫化黑染料用量、硫化碱用量、染色时刻等对硫化染料染色性能的阻碍。2棉机织物前处理和硫化染料染色一浴法工艺的确定以及和碱前处理一浴法染色工艺的性能比较。第2章 理论部分2.1棉织物练漂和硫化染料染色的传统工艺及其机理2.1.1 棉纤维的结构和性能及其练漂机理棉纤维是从棉籽表皮上细胞突起生长而成的。每根棉纤维确实是一个细胞，棉纤维的生长、发育分为纤维细胞延长生产和胞壁增厚两个时期。成熟棉纤维组成成分如表0所示。棉纤维组织层次比较复杂，由内到外，依次为中腔、次生胞壁、初生胞

10、壁、角质层。角质层是棉纤维的最外层，要紧有蜡质、果角质和蛋白质组成。角质层是棉花生长过程中表面物质硬化形成，因而具有疏水性。初生胞壁要紧为纤维素的网状结构，也包含一定量的蜡质和果角质。初生胞壁专门薄，约为30%，是碱处理或石磨处理的要紧对象。次生胞壁是纤维的主体，约占纤维总量的90%以上，次生胞壁纤维素含量专门高，杂质含量较低。中腔大小与棉纤维胞壁厚度有关系，胞壁厚，中腔就小，反之中腔就大，因而对同一棉纤维来说，胞壁的厚度和成熟度成反比。中腔内含有细胞核残余，残余物质有洁白和浅黄等颜色，这些决定了棉纤维的本色。表0成熟棉纤维组成以绝对干燥纤维重量运算成分含量%成分含量%纤维素94.0有机酸0.

11、8蜡状物质0.6果胶质0.9灰分1.2多糖类0.3含氮物质1.3未定部分0.91棉纤维素纤维素是一种多糖物质，其分子要紧是由专门多葡萄糖剩基连接起来的，分子式可写成(C6H10O5)n。由于大分子具有多分散性，实际上纤维素是一个复杂同系物的混合物，式中n为聚合度。棉的聚合度为250010000。纤维素大分子的化学结构是由-d-六环葡萄糖残基彼此以1-4苷键连接而成。纤维素分子中的葡萄糖剩基上有三个自由存在的羟基，其中两个是仲羟基，一个是伯羟基，具有一样醇的特性。化学性质比较爽朗，亲核反应比水强，能够与染料和水发生吸附、氧化、酯化、醚化、交联和接枝等反应，在酸性条件下容易发生水解反应。从纤维素纤

12、维的形状和超分子结构来看，在保持纤维状态进行化学反应时，具有反应不均一的特点，染整加工所进行的化学反应往往多属于此类。这种现象要紧与纤维的形状和超分子结构的不均一性有关。纤维素纤维分子在纤维中组成原纤、晶区和无定型区，形成了特定的形状和超分子结构。不同的试剂在不同的介质中只能深入到纤维中某些区域，而不能到达纤维内排列紧密的晶区，造成各部分所发生的化学反应程度不同。从棉纤维的形状结构来看，棉纤维是一种细而长的物体。一根成熟棉纤维由梢部、中部和基部组成。棉纤维梢部圆形度最高，中部次之，基部最低；横截面积为中部最大，基部次之，梢部最小；周长那么梢部最小，中部和基部无明显差异。一样纤维顶端封闭，中部略

13、粗，两端略细，纤维长度与宽度之比约为10003000倍。正常成熟的棉纤维，纵向外观上具有天然转曲，即棉纤维纵面呈不规那么的而且沿纤维长度方向不断改变转向的螺旋形扭曲。天然转曲是棉纤维所特有的纵向形状特点，在纤维鉴别中能够从天然转曲这一特点将棉与其他纤维区别开来。天然转曲一样以棉纤维单位长度(厘米)中扭转半周(即180)的个数表示。细绒棉的转曲数约为3965个/cm，比正常成熟的长绒棉少。正常成熟棉纤维的转曲在纤维中部较多，梢部最少，成熟度低的棉纤维，那么纵向呈薄带状，没有或专门少转曲。过成熟的棉纤外观呈棒状，转曲也少。天然转曲使棉纤维具有一定的抱合力，有利于纺纱工艺过程的正常进行和成纱质量的提

14、高。但转曲反向次数多的棉纤维强度较低。2蜡状物质蜡质不溶于水，但能溶于有机溶剂，含量大约为0.50.6%。蜡状物质和果胶质是造成天然棉纤维润湿性差的要紧缘故，蜡状物质和脂肪存在于棉纤维的最外层，对内部的纤维素起到了爱护作用，同时也阻止了前处理时碱剂对基质的可及性。3果胶质果胶质是一种由两种以上的单糖构成的杂环多糖，它的差不多结构是聚半乳糖醛酸，可分为原果胶、过胶脂酸和果胶酸。棉织物中果胶质的含量随着棉纤维成熟度提高而降低。成熟的棉纤维果胶质的含量低于0.91%，在不成熟的纤维中可高达6%。棉纤维中的果胶质要紧存在于纤维的初生胞壁中。果胶酸虽有大量的亲水性的羟基和羧基，然而在棉纤维上果胶质却是以

15、钙盐和镁盐的形式存在，因此果胶质的亲水性比纤维素要低，它的存在会阻碍棉纤维的吸水性，必须加以除去，否那么会阻碍纤维的色泽和润湿性，不利于后续的染色、印花等加工5。2.1.2 硫化染料的结构硫化染料是以一些芳胺、羟基芳胺和硫、硫化钠等在溶剂里一起加热制得。硫化染料结构复杂，确切分子结构尚不清晰。按S的存在形式分为两种：1杂环结构，决定硫化染料的颜色。其中噻唑结构以黄、橙、棕色为主；吩噻嗪酮结构以黑、蓝、绿为主；噻蒽结构以棕色为主。2开链结构，决定硫化染料的染色性能。开链结构要紧以二硫键、硫基和多硫键、亚砜基存在6。2.1.3 棉织物前处理和硫化染料染色工艺棉织物硫化染料染色的传统工艺分为前处理和

16、硫化染料染色过程。1前处理棉织物传统的前处理工艺一样都要通过退浆、煮练、漂白三个工序，工艺流程较长、能耗人、去杂成效差、耗水多、废水污染严峻等缺点。纯棉织物酶一氧一浴法前处理利用精炼酶对淀粉、果胶、油脂、蜡质和蛋白质等杂质的催化分解作用，以及双氧水对色素、棉籽壳及其他残留杂质的氧化分解作用来去除杂质。由于杂质得到了充分的降解，故重新沾污织物的可能性小，去杂成效好，且易洗尽、水耗少，对环境污染小。氧漂即使用双氧水来漂白织物。过氧化氢是一种比较缓和、性能优良的漂白剂，漂白出来的织物白度较高，而且比较稳固，不易泛黄，漂白织物手感较好，纤维损害较小。漂白过程中为了获得良好的漂白成效，又不使纤维过度损害

17、，适当加入适量的双氧水稳固剂，一样使用硅酸钠。现在差不多广泛应用于棉织物的漂白处理中5。通过以上分析，我们明白要想在棉织物染色过程得到良好的透染就需要对织物进行精心的预备，前处理确实是一个重要的时期。2硫化染料染色过程硫化染料不溶于水，用碱性还原剂可将染料还原成隐色体，并溶解在水中，隐色体钠盐能够被纤维吸附。染色过程能够分为以下过程：1、染料的还原溶解硫化染料的还原比较容易，常用硫化钠作为还原剂，它还起碱剂的作用。为防止隐色体被水解，可适当的加入纯碱等物质。2、染液中的染料隐色体被纤维吸附硫化染料的隐色体在染液中以阴离子状态存在，它对纤维素纤维有直截了当性，能吸附在纤维表面并扩散进入纤维内部。

18、3、氧化处理多数硫化染料隐色体的氧化比较容易，染色后经水洗和透风就能被空气氧化，还有一部分染料较难氧化，需要用氧化剂氧化。硫化黑染料沸染时对棉纤维有专门好的亲和力的缘故是染料的分子较大。许多环状结构的发色团由硫键(S)、二硫键SS或多硫键SX相互联结而成，在染色中被硫化钠还原成硫氢基SH并溶解于碱性溶液7。棉织物硫化染料染色的传统工艺尽管能够得到比较好的染色成效，但缺点在于所需时刻长，操作过程较为复杂，工作人员劳动量大，用水量大，耗能大，而且污水处理负担专门严峻，完全不符合现在所提倡的清洁生产、节能减排的理念，有待改善。2.1.4 硫化染料染色的本卷须知1、硫化染料的溶解一样用少量清水进行调浆

19、，然后在含有硫化碱的溶液溶解。2、溶解染料时需用软水，硬水会使染料生成不溶性色淀，造成染料缺失和坯布染成色斑等疵病。3、硫化碱用量要依照染液浓度、染料的染色性能、染色浴比等情形而定。假如用量太少，染料的还原和溶解不完全，造成染色不匀，染色后摩擦牢度较低，用量过多会造成上染率降低。4、染浴中加入食盐等电解质有促染作用，可提高给色量。5、染浴中加入葡萄糖，要紧是提高硫化碱在染浴中的还原能力。加入纯碱能促使硫化染料在硫化碱中更好地还原溶解。6、染色后必须及时进行水洗，充分去除浮色和硫化碱。假如未经清洗就进行氧化，会产生严峻色斑。7、硫化染料在溶解或染色过程中不能与铜质器材接触，因硫化碱遇铜会生成黑色

20、硫化铜而阻碍染色质量。2.2 棉织物硫化染料练染一浴的理论探讨2.2.1 硫化染料一浴法染色理论基础在前处理完毕后，漂液中仍残留着一些双氧水，对后面的染色就会造成一定的阻碍。为了解决前处理和染色的连续进行，加入一定的双氧水排除剂把残余的双氧水去除，尽量减少前处理后的残液对后面的染色造成色斑等问题。同时残余的排除剂也应该可不能对染色造成阻碍5。只要处理好前处理后染色前的残留双氧水问题以及选择适当的双氧水排除剂，硫化染料一浴法染色关于实际生产来说，完全是能够同意的。因此，从理论上说，采纳前处理和染色一浴法染色的设想是可行的。2.2.2 棉织物前处理和硫化染料染色一浴法中的问题棉织物的前处理和染色在

21、一浴中进行时，如何排除前处理过程在染浴中加入的双氧水对染色的阻碍，成为本实验需要第一考虑的问题。棉织物的漂白过程大多数差不多上使用双氧水来进行漂白。我们使用的30%双氧水对热比较稳固，但通过加入适量的碱，可促使其进一步分解。尽管双氧水的分解过程与所加碱成比例关系，然而必须操纵碱的加入量。在整个漂白过程中，双氧水和氢氧化钠在高温下极不稳固：一方面会生成大量的羟基自由基，降低纤维素的聚合度，损害棉纤维；另一方面也会有大量未参与漂白反应的双氧水白白白费掉。因此在染浴中加入稳固是必须得，要紧的作用是降低双氧水的分解率，充分发挥有效氧的效率，并幸免产生污斑。在棉织物的前处理和硫化染料染色一浴法的合理化过

22、程中，所使用的双氧水漂白剂在产生有效作用后，如何从染浴中将其去除，而且可不能产生什么后续问题，这是关键。双氧水的分解能够采纳还原剂还原。考虑到硫化染料染色需要使用硫化碱去还原染料，因此在中和双氧水使用硫化碱。另外，我们要注意加入还原剂的量，每次双氧水剩余的量都不尽相同，还原剂的量不管是多了依旧少了都会对后续的染色有阻碍。还原剂的量少了双氧水就会去除不净，剩余的双氧水就会分解硫化染料，阻碍染料上色，使染料产生染花的现象，假如还原剂的量多了，也会是染料分解，使染料上染困难8。第3章 实验部分3.1 实验材料和仪器设备1织物：棉机织布2染料：硫化染料3化学药剂：30%双氧水、精炼酶、渗透剂、硫化碱、

23、硫化黑、纯碱、葡萄糖、氯化钠、4实验仪器和设备：烧杯、染杯、量筒、电子天平、HH6数显恒温水浴锅、WSB-V智能白度测定仪、织物毛细效应仪、YG026PC型织物强力机、Color I Control 测色配色仪3.2 测试方法1、白度的测定 使用WSB-V智能白度测定仪，打开电源，按照要求调零后，把前处理后的布样对折，放在指定的位置测试，然后读数，测布样不同的位置三次，取其平均值。2、毛细效应的测定 取30cmX2cm前处理后的布样，用小夹子夹住布样的一端，把布样放到水中，水面刚好浸过小夹子，测量水在30min沿棉织物所上升的高度，然后读数，测不同位置的布样两次，取其平均值3、强力的测定 使用

24、温州方圆仪器生产的YG026PC型织物强力机进行测试，取15cmX5cm的前处理后的布样在YG026PC型织物强力机上拉伸，测试其断裂强力，其中试样夹持距离为75mm，测试不同位置的布样两次，取其平均值。4、表面染色深度K/S值的测定 K/S即表面深度。表面深度是指不透亮固体物质的颜色给予人们的直观深度感受。K/S越大，表示颜色越深，即染料的上染百分率较好；K/S越小，表示颜色越浅，即染料的上染百分率较差。使用Color I Control 测色配色仪，分别在布样3个不同点测试K/S值，取其平均值。3.3 工艺流程3.3.1 传统工艺流程退浆煮练漂白染色3.3.2 两浴法工艺流程前处理染色3.

25、3.3 生物酶前处理和染色一浴法工艺流程加入精炼酶于温水中，待其上升至4050C，精炼酶充分溶解，然后加入双氧水同时加热至95C，通过前处理一段时刻后再加入硫化碱及硫化黑，15分钟后加入氯化钠，上染一段时刻后经水洗轧干氧化后再晾干。3.4 实验过程3.4.1 前处理工艺探讨3.4.1.1 不同浓度的双氧水对前处理性能的阻碍（1）处理液的处方：精炼酶：1g / L 30%双氧水g / L：2、4、6、8 渗透剂：2g / L浴比：1：302工艺流程以及条件：第一把坯布放到温水水中预润湿10min，然后加入精炼酶升温至4050C待精炼酶充分溶解后加入双氧水配置成溶液同时升温到95C，然后投入预润湿

26、后的坯布，练漂60 min后再经热水洗和冷水洗，晾干。图3-1生物酶前处理和染色一浴法工艺流程前处理部分3.4.1.2 不同浓度精炼酶对前处理性能的阻碍1处理液的处方：精炼酶g / L：0.5、1、2、330%双氧水：4 g /L浴比：1：302工艺流程以及条件：第一把坯布放至温水水中预润湿10min，再加入精炼酶并升温至4050C待精炼酶充分溶解后加入双氧水配置成溶液同时升温到95C，然后投入预润湿后的坯布，练漂60 min后再经热水洗和冷水洗，晾干。实验流程图如图3-1示3.4.1.3 不同的处理时刻对前处理性能的阻碍1处理液的处方：处理时刻min：30，45，60，7530%双氧水：4

27、g / L 精炼酶：1g/L浴比：1：302工艺流程以及条件：第一把坯布放到温水水中预润湿10min，然后加入精炼酶升温至4050C待精炼酶充分溶解后加入双氧水配置成溶液同时升温到95C，然后投入预润湿后的坯布，练漂60 min后再经热水洗和冷水洗，晾干。实验流程如图3-1示 3.4.2 硫化染料染色工艺3.4.2.1 不同用量的硫化黑染料对染色性能的阻碍（1）染液处方：硫化黑owf，%：10、12、14、16 硫化碱owf，%：30 纯碱owf，%：2葡萄糖owf，%：3氯化钠owf，%：40染色15min后再加入浴比：1：302工艺流程以及条件：第一把依照以上前处理最优工艺处理后的布放到9

28、5C的水中预润湿5min，然后在95C的水中加入硫化碱、硫化染料并加入少量的水进行调浆，倒入硫化碱溶液中，再加入纯碱、葡萄糖，15min后加入氯化钠，上染40min，通过冷水洗、轧干后，再在空气中氧化30min。图3-2硫化染料染色一浴法工艺流程染色部分3.4.2.2 不同用量的硫化碱对染色性能的阻碍1染液处方：硫化黑owf，%：14 硫化碱owf，%：25、30、35、40 纯碱owf，%：2葡萄糖owf，%：3氯化钠owf，%：40染色15min后再加入浴比：1：30（2）工艺流程以及条件：第一把依照以上前处理最优工艺处理后的布放到95C的水中预润湿5min，然后在95C的水中加入硫化碱，

29、硫化染料中加入少量的水进行调浆，倒入硫化碱溶液中，再加入纯碱、葡萄糖，投入布样，15min后加入氯化钠，上染40min，通过冷水洗、轧干后，在空气中氧化30min，最后通过皂煮，冷水洗，晾干。实验流程如图3-2示3.4.2.3 不同的处理时刻对染色性能的阻碍1染液处方：硫化黑owf，%：14 硫化碱owf，%：30 纯碱owf，%：3葡萄糖owf，%：3氯化钠owf，%：40染色15min后再加入浴比：1：302工艺流程以及条件：第一把依照以上前处理最优工艺处理后的布放到95C的水中预润湿5min，然后在95C的水中加入硫化碱，硫化染料中加入少量的水进行调浆，倒入硫化碱溶液中，再加入纯碱、葡萄

30、糖，投入布样，15min后加入氯化钠，上染不同的时刻20、40、60、80min，通过冷水洗、轧干后，在空气中氧化30min，最后通过皂煮，冷水洗，晾干。实验流程如图3-2示第4章 实验结果与讨论4.1 前处理工艺条件对其性能的阻碍4.1.1 不同浓度的双氧水对前处理性能的阻碍双氧水不仅起到漂白作用, 而且还能够专门好地去除棉织物上杂质的作用。但双氧水浓度过大, 不仅会使棉织物的强力损害加大, 还会增加后续还原处理的负担。因为双氧水存在于染浴中, 会造成硫化染料的不稳固, 因此必须专门好地操纵9。不同浓度的双氧水对前处理性能的阻碍见表1。表4-1双氧水浓度g/L)2468白度%73.074.875.275.6毛效cm14.515.51514强力N381.2466.4401.6385.3图4-1 不同双氧水浓度对白度的阻碍图4-2 不同双氧水浓度对毛效的阻碍图4-3 不同双氧水浓度对强力的阻碍由图4-1中可知，织物的白度随着双氧水浓度的增加而增加，但当双氧水浓度达到6g/L的时候，白度的增加不明显；由图4-2中可知，当双氧水浓度为4g/L的时候，织物的毛效最好；由图4-3中可知，织物的强力随着双氧水浓度的增加而降低。因此说明双氧水浓度的增加使得处理过程中对纤维的损害增加，强力那么降低。由于考虑到后续的染色为硫化染料染色，一样染深色，白度能够适当的低。同时，双氧水浓