авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Химическая модификация пенькового и джутового волокон регулируемым удалением примесей

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КОНЫЧЕВА МАРИНА ВАСИЛЬЕВНА







ХИМИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ ПЕНЬКОВОГО И ДЖУТОВОГО ВОЛОКОН РЕГУЛИРУЕМЫМ УДАЛЕНИЕМ ПРИМЕСЕЙ






05.19.02 – Технология и первичная обработка текстильных

материалов и сырья

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Иваново – 2011

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте химии растворов РАН (г. Иваново)

Научный руководитель:

доктор технических наук,

профессор Морыганов Андрей Павлович



Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Иванов Анатолий Николаевич




доктор технических наук,

ст.н.с. Чешкова Анна Владимировна


Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Костромской государственный технологический университет», г. Кострома.

Защита состоится «___» _________2011 года в __час. на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7.

Тел. (4932) 32-54-33, факс: (4932) 32-54-33. e-mail: dissovet@isuct.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного химико-технологического университета по адресу: 15300, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 10.

Текст автореферата размещен на сайте ИГХТУ: http://www.isuct.ru

Автореферат разослан «___» _______________ 2010 г.

Ученый секретарь совета Д212.063.03 Шарнина Л.В.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В настоящее время на мировом потребительском рынке, помимо изделий бытового назначения из традиционного натурального волокнистого сырья (хлопок, лен, шерсть, шелк), все большую популярность завоевывают материалы из разнообразных видов лубяных волокон (джутовое, пеньковое, вырабатываемое из безнаркотических сортов конопли, кенаф, рами и пр.). Отличаясь жесткостью, до недавнего времени эти волокна применялись только для производства технического текстиля. Однако, в последние годы многие европейские страны стали использовать этот ресурс для создания принципиально новых видов волокон путем модификации исходного сырья. Выработанные из модифицированных лубяных волокон бытовые ткани и трикотаж отличаются уникальными эксплуатационными свойствами (гладкость, малая электризуемость, воздухопроницаемость, гигроскопичность, способность поглощать до 95 % УФ лучей и пр.), обеспечивают комфортность одежды, эффективный тепло- и влагообмен в пододежном пространстве.

На современном этапе в России из основных технических видов волокон (пенькового и джутового), получивших наибольшее распространение в отрасли, вырабатываются исключительно технические ткани, веревочно-канатные изделия, теплоизоляционные материалы для строительства. Работы по поиску путей их модификации практически не проводятся.

Принципы, на которых базируется созданная в Институте химии растворов РАН технология модификации низкономерного льноволокна, могут послужить основой для разработки способов придания техническим лубяным волокнам свойств, необходимых для совместной переработки их с другими видами волокон в смесовые текстильные материалы бытового назначения. Производство таких изделий с частичным вложением лубяных волокон позволит создать новую, конкурентоспособную продукцию для удовлетворения имеющегося на рынке спроса.

В связи с этим, проведение исследований, направленных на разработку процессов модификации пенькового и джутового волокон, в которых учитываются морфологические особенности этих волокон, их химический состав, поведение основных примесей в окислительно-восстановительных системах, с учетом накопленного в ИХР РАН опыта работ по процессам модификации льноволокон, является своевременным и актуальным.

Цель работы состояла в разработке технологии модификации технических лубяных волокон для придания им свойств, обеспечивающих возможность совместного прядения с хлопком, а также совмещенного процесса модификации и крашения волокон кубовыми и сернистыми красителями.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

  • проведена сравнительная оценка особенностей структуры и химического состава льняного, пенькового и джутового волокон, показано и обосновано различие в способности к элементаризации лубяных волокон под действием механических и химических обработок;
  • исследована зависимость между содержанием в лубяных волокнах лигнина, спецификой его строения, степенью одревеснения волокна и способностью к элементаризации комплексных пучков при механических, химических и физико-химических воздействиях;
  • обоснован выбор химических реагентов и их концентрации для модифицирующих растворов, обладающих синергическим эффектом воздействия на примеси лубяных волокон и способствующих эффективной элементаризации волокна;
  • разработан технологический режим модификации пенькового и джутового волокна, обеспечивающий получение волокон с техническими характеристиками, необходимыми для дальнейшей их переработки в смесовую пряжу по технологии хлопчатобумажного или шерстяного производств;
  • оценена возможность использования газоразрядной активации процессов разрушения и удаления лигнина из волокон с высокой степенью лигнификации;
  • выявлена и обоснована возможность совмещения процессов химической модификации пеньковых и джутовых волокон с крашеним их кубовыми и сернистыми красителями.

Общая характеристика объектов и методов исследования. Основными объектами исследования являлись: короткое льняное волокно № 3, пеньковое и джутовое волокна, выделенный из них лигнин, а также его модельное соединение – изоэвгенол. В качестве интенсификаторов деструкции примесей лубяных волокон в работе использовали серосодержащие и азотсодержащие восстановители, комплексообразующие и текстильно-вспомогательные вещества.

Экспериментальные исследования проводились с использованием современных физико-химических методов анализа: спектроскопии, микроскопии, потенциометрии, а также объемных и весовых методов аналитической химии в соответствии со стандартными методиками и требованиями ГОСТ. Для оценки колористических показателей окрашенных волокон использовали цветоизмерительный комплекс с программным обеспечением «Колорист».

Научная новизна. Впервые предложены и обоснованы способы модификации пеньковых и джутовых волокон с использованием комплекса механических, химических и плазменно-химических воздействий для придания им свойств, обеспечивающих совместную переработку с хлопком, а также совмещенный процесс их химической модификации и крашения кубовыми и сернистыми красителями.

Основные научные результаты заключаются в следующем:

  • показано, что предварительная механическая обработка пенькового и джутового волокна способствует более эффективному удалению их примесей и элементаризации волокон на последующих стадиях химической модификации;
  • установлено, что степень делигнификации и способность к расщеплению лубяных комплексных волокон в процессах химической модификации зависит от специфики их строения и химического состава лигнина;
  • показано, что для эффективной деструкции и растворения лигнина технических лубяных волокон целесообразно использование сульфида натрия, использующегося для делигнификации древесных масс;
  • разработан композиционный состав модифицирующего раствора, обладающий синергическим эффектом воздействия на компоненты лубяных волокон, обеспечивающий эффективное разрушение основных примесей и необходимую степень элементаризации комплексных волокон без деструкции целлюлозной составляющей;
  • выявлено, что плазменно-растворная активация, не вызывая существенных изменений содержания в волокне лигнина, инициирует в его макромолекуле деструкционные процессы, обеспечивающие эффективный гидролиз и удаление лигнина из лубяных волокон на стадии химической обработки;
  • разработана технология совмещенного процесса модификации и крашения джутовых волокон – сернистыми красителями, пеньковых волокон – кубовыми и сернистыми.

Практическая значимость. Разработаны технологические регламенты модификации пеньковых и джутовых волокон (в том числе, совмещенной с их крашением), позволяющие получить принципиально новый вид текстильного сырья, способного к совместной переработке в пряжу с хлопком для производства изделий бытового назначения.

Автор защищает. Экспериментально установленные закономерности делигнификации и элементаризации пенькового и джутового волокон при использовании механических, химических и физико – химических обработок, а так же разработанный способ их модификации, в том числе совмещенный с крашением данных волокон кубовыми и сернистыми красителями.

Личный вклад автора. Вклад автора заключается в получении изложенных в диссертации результатов, поиске библиографических источников, написании литературного обзора, в обработке и обсуждении экспериментальных данных, оформлении диссертационной работы.

Апробация работы. Материалы дисссертационной работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на 9 региональных, всероссийских и международных конференциях (список приведен в перечне публикаций).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, и 10 тезисов докладов.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа содержит введение, литературный обзор, методическую часть, экспериментальную часть с обсуждением результатов, выводы, список использованной литературы (166 источников). Научная работа изложена на 158 страницах машинописного текста, содержит 24 рисунка и 37 таблиц.

Основное содержание работы

Во введении обоснованы актуальность работы, определены цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость работы.

1. Литературный обзор отражает современное состояние и перспективы использования лубяных волокон в производстве текстильных изделий различного назначения. Обобщены и систематизированы сведения о структуре, морфологическом строении и химическом составе трех видов лубяных волокон (льняного, пенькового, джутового); проведен сравнительный анализ их основных свойств. Описаны существующие способы модификации лубяных волокон, их достоинства и недостатки.

2. Методическая часть содержит характеристику объектов и методов проведения эксперимента и методик оценки качества волокнистых материалов.

3. Экспериментальная часть и обсуждение результатов состоит из 4 глав.

3.1 Обоснование принципов построения процессов

механохимической модификации лубяных волокон

Механическая обработка является необходимой частью технологического процесса модификации лубяных волокон и выполняет ряд важных функций: очистку волокна от костры, частичное дробление и укорочение комплексных волокон.

Исследование специфики изменения структуры лубяных волокон при продольном разволокнении на кардочесальном оборудовании выявило определенную идентичность в поведении льняного и пенькового волокон: до 50 % их лубяных пучков укорачиваются и распадаются на более мелкие комплексы и элементарные волокна. Это приводит к снижению линейной плотности пенькового волокна в среднем в 1,5 раза. Структура джутового волокна остается практически неизменной.

Стадия дополнительного разволокнения для повышения степени элементаризации полуфабриката не дает положительного эффекта. В отличие от льна, волокна которого при неоднократном воздействии рабочих органов чесальных машин достаточно легко распадаются в поперечном направлении и укорачиваются до длины, сопоставимой с длиной хлопкового волокна (на этом основаны механические приемы модификации льноволокна), изменения в структуре волокон пеньки и джута сводятся только к их укорочению до длины менее 30 мм без уменьшения тонины. Изменить структуру таких волокон, сообщив ей способность к дроблению, возможно за счет введения операции химической обработки.

Нарушение целостности срединных пластинок при механических обработках приводит к увеличению границы раздела фаз, на которой протекает взаимодействие примесей с химическими реагентами. Это обуславливает резкое повышение скорости и полноты их растворения: потеря 4-6% массы волокна, подвергнутого дроблению, происходит за 15 мин; при обработке нативных волокон такие результаты достигаются в 3,3 раза медленнее (рис.1).

Различия в способности к элементаризации лубяных волокон можно объяснить с точки зрения особенностей химического состава примесей, составляющих основу срединных пластинок. Примеси исследуемых волокон имеют одну и ту же природу, различие в содержании большинства из них незначительно (см. табл.1). Исключение составляет лигнин, количество которого в пеньке в 1,5 раза выше, чем во льне, а в джуте – почти в 4 раза выше. С количеством лигнина в волокнах связана их степень одревеснения, характеризующая долю прочно скрепленных между собой элементарных волокон на отдельных участках лубяного пучка, соединенных группами срединных пластинок с высокой степенью лигнификации.

Анализ поперечных срезов волокон, обработанных реактивом Мейле, показал, что в льняном и пеньковом волокнах одревесневшие фрагменты располагаются в срединных пластинках и лишь частично – в периферийных слоях клеточных стенок элементарных волокон (последнее, в основном, характерно для пеньки). В джутовом волокне лигнин равномерно распределен по всему объему элементарных волокон. Степень одревеснения льноволокна составляет 29 %, пенькового – 46 %, а джутовое состоит на 74 % из лигнифицированных волокон.

Рис.1. Влияние предварительной механической обработки на кинетику удаления примесей из лубяных волокон под действием раствора гидроксида натрия (концентрация 10 г/л): 1,2 – льняное волокно; 3,4 – пеньковое волокно; 5,6 – джутовое волокно; 1,3,5 – исходное волокно (без механической обработки); 2,4,6 – после механической обработки.

Изучение кинетики удаления основных примесей из лубяных волокон под действием щелочных реагентов показало, что наибольшую эффективность проявляет гидроксид натрия. Определен диапазон его концентраций в модифицирующих составах, в котором происходит наиболее эффективное воздействие на примеси лубяных волокон без нарушения целостности целлюлозной составляющей. Отмечено, что лигнин льняного волокна проявляет меньшую устойчивость к щелочному гидролизу. При 10 г/л щелочи льняное волокно теряет около 27 % лигнина, для пенькового и джутового волокон этот показатель составляет соответственно 17 и 8,5 % (табл.1).

Таблица 1

Изменение содержания основных примесей пенькового и джутового волокон после щелочных обработок (длительность обработки – 120 мин)

Примеси Концентрация гидроксида натрия, г/л Остаточное содержание в волокне, %
льняном пеньковом джутовом
лигнин до обработки 5 10 20 4,0 3,2 2,9 2,5 5,8 5,0 4,8 4,3 15,2 14,8 13,9 13,0
пектиновые вещества до обработки 5 10 20 5,0 3,4 2,8 1,6 4,3 3,5 3,2 2,7 4,2 3,8 3,2 2,8
гемицеллюлозы до обработки 5 10 20 10,2 4,7 3,1 0,8 11,3 5,9 2,8 1,3 9,2 7,4 5,4 4,7


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.