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:     | 1 ||

Разработка интенсифицированной технологии крашения эластичного трикотажного полотна из смеси полиамидных и полиуретановых волокон

-- [ Страница 2 ] --

На основании экспериментальной оценке смачивающей (по 2 методам) и моющей способности ПАВ различных классов (табл.1, рис.1) показана целесообразность использования продуктов с числом молей оксида этилена m=1-10 и значениями гидрофильно-липофильного баланса в интервале 11,5-14,6.

 оющая способность водных растворов-0

Рис.1 Моющая способность водных растворов ПАВ

1-НПАВ; 2-АПАВ; 3-НПАВ; 4-АмПАВ; 5-НПАВ

В связи с негативным влиянием усиленного пенообразования на процессе крашения текстильного материала в работе оценивалась пенообразующая способность рекомендуемых ПАВ (метод Росе-Майлса). Установлено наличие концентрационного диапазона (0,08-0,14%) соответствующего максимуму пенообразования при насыщении адсорбционных слоев на границе раздела фаз («газ-жидкость»). Показано, что у водных растворов неионогенных ПАВ вспениваемость ниже по сравнению с анионоактивными и амфотерными, что облегчает проведения технологических процессов наряду с повышением эффективности подготовки трикотажного полотна к крашению.

В разделе 2.2 осуществили выбор класса красителя, наиболее пригодного для окрашивания смесового трикотажного полотна. На основании анализа литературных данных и механизмов крашения полиамидных и полиуретановых волокон дисперсными, металлокомплексными и кислотными красителями, а также получения данных об интенсивности и прочности окрасок сделан вывод о максимальной эффективности использования кислотных красителей (при крашении смесового полотна). В то же кислотные красители практически не закрашивают полиуретановую составляющую. В связи с этим, несмотря на ее низкое процентное содержание в волокнистой смеси (до 15%), необходим обоснованный подбор интенсифицирующего агента, обладающего комплексным действием в направлении повышения интенсивности, яркости и прочности окрасок (в условиях однованного крашения).

В разделе 2.3 экспериментально показано, что поверхностно-активные вещества, рекомендованные для подготовки трикотажного полотна к крашению, оказывают позитивное влияние на накрашиваемость полиамидных нитей, но не обеспечивают необходимой степени интенсивности и прочности полиуретанового волокна.

В разделе 2.4 представлены результаты исследований по теоретическому обоснованию и выбору интенсифицирующего агента для крашения трикотажного полотна из смеси полиамидных и полиуретановых волокон.

На основании сравнения интенсифицирующего эффекта ряда химических веществ установлен факт резкого повышения накрашиваемости и интенсивности окрасок полиуретановой нити в присутствии хлорида алкилдиметилбензиламмония (препарат NK) в концентрации 1-2% (рис.2), причем это влияние выражено только для указанного волокнистого компонента.

 а б Сравнение интенсифицирующего-1 а б Сравнение интенсифицирующего-2

а б

Рис. 2 - Сравнение интенсифицирующего действия различных химических веществ на интенсивность окраски (а) и на выбираемость (б) кислотных красителей

1 – препарат NK, 2 – тиомочевина, 3 – пропиленкарбонат, 4- выравниватель А

В результате активизации крашения полиуретановой нити достигается получение интенсивных равномерных и устойчивых окрасок трикотажного полотна (подобный эффект не удалось получить при применении традиционных ПАВ).

В разделе 2.5 основное внимание уделено оценке сорбционно-диффузионных характеристик и определению оптимальной температуры крашения исследуемых объектов, с том числе в присутствии препарата NK. Именно эти характеристики во многом определяют конечный результат красильного процесса.

Экспериментально установлено, что повышение сорбции кислотных красителей полиуретановым волокном обусловлено увеличением числа активных центров субстрата при закреплении на нем катиона алкилдиметилбензиламмония. Высказано предположение о том, что на первой стадии крашения (при 40 оС) происходит образование комплекса «краситель-препарат NK», обеспечивающего выравнивание окраски в соответствии с механизмом крашения дисперсными красителями, а при повышении температуры краситель фиксируется на активных центрах волокна за счет образования гетерополярных (ионных) связей.

Повышение температуры крашения при наличии в ванне препарата NK позволяет существенно увеличить значение коэффициентов диффузии кислотных красителей (табл. 2), что обеспечивает более глубокое прокрашивание волокон и получение более прочных окрасок (4 - 5 балов). Вместе с тем экспериментально доказано, что повышение температуры более 80 оС в условиях однованного крашения нецелесообразно, вследствие активации десорбции красителя и возможности снижения механической прочности полиуретановой нити.

Таблица 2 - Температурная зависимость диффузии кислотных красителей при однованном крашении

наименование красителя тип волокна Коэффициент диффузии D* 1010
температура процесса крашения, оС
40 60 80 100
- NK - NK - NK - NK
Найлозан желтый E-2RL ПА 2,29 2,49 12,72 22,38 44,86 33,44 191,50 157,30
ПУ 1,08 4,16 0,84 4,11 1,10 4,35 1,10 10,74
Телон синий BRL ПА 2,04 2,98 12,01 16,7 39,49 46,06 202,40 201,40
ПУ 2,64 5,05 1,35 4,93 1,59 9,15 5,56 27,36

В целом, интенсифицирующее влияние катионоактивного препарата NK выражено сильнее по отношению к полиуретановой нити (по сравнению с полиамидной), что позволяет получить ровные и устойчивые окраски на эластичном трикотажном полотне.

В разделе 3.6 исследовано влияние интенсификатора, рН красильной ванны и количественного соотношения волокнистых компонентов на результаты крашения смесового полотна. Экспериментально доказано, что максимальный уровень выбирания красителей (рис. 3), колористических и прочностных показателей достигается (для обоих волокнистых компонентов) в интервале рН=4-6 при введении в ванну препарата NK (1%).

Установлено, что в диапазоне количественных соотношений содержания полиамидных и полиуретановых нитей в полотне от 50:50 до 90:10 реализация предлагаемой однованной технологии крашения кислотными красителями позволит получить окраски с колебаниями интенсивности и ровноты не превышающими 1 – 2 % (вне зоны визуального восприятия).

 а б Влияние рН на выбираемость-3  а б Влияние рН на выбираемость-4

а б

Рис. 3 - Влияние рН на выбираемость кислотных красителей полиамидной нитью (а) и полиуретановой нитью (б) при крашении с препаратом NK и без интенсификатора

1,2 – крашение, соответственно без интенсификатора и с препаратом NK (краситель кислотный телон синий BRL)

3, 4 - крашение, соответственно без интенсификатора и с препаратом NK (краситель кислотный найлозан желтый E-2RL)

Важно отметить, что качество окрашивания по рекомендуемому режиму соответствует требованиям к готовым изделиям при сокращении длительности процесса и расхода материальных ресурсов.

В разделе 2.7 проведено дополнительное уточнение механизма действия предлагаемого интенсификатора процесса крашения. На основании анализа спектров поглощения водных растворов кислотных красителей установлен факт повышения их растворимости и степени дезагрегации в присутствии препарата NK, при этом отмечено усиление данного эффекта с ростом концентрации интенсификатора.

Дана трактовка механизма интенсифицирующего действия алкилдиметилбензиламмония, который в целом выражается в замедлении сорбции и выравнивании окрасок за счет образования комплекса с анионом кислотного красителя, а для полиуретанового волокна в резком усилении сорбции и диффузии красителя, благодаря образованию на субстрате дополнительных положительно заряженных активных центров, на которых происходит прочная фиксация хромогенных анионов красящего вещества. Такой подход к механизму крашения подтверждается данными элементного микроанализа полиуретанового волокна после обработки препаратом NK (табл. 4), а также микрофотографиями его поперечных срезов, доказывающих более глубокое прокрашивание субстрата.

Таким образом, позитивное влияние препарата NK на состояние кислотного красителя в ванне, его выравнивающее действие по отношению к окраске полиамидного волокна и резкое интенсифицирующее влияние на накрашивание полиуретановой составляющей позволит при однованном крашении эластичного трикотажного полотна получить высокие колористические и прочностные показатели окрасок.

Таблица 4 – Изменение содержания азота в полиуретановом волокне при его обработке препаратом NK

Концентрация препарата NK, % Содержание азота в полиуретановом волокне, % Процентное изменение содержания азота в волокне, % Содержание углерода в волокне, %
0 6,05 -- 66,44
0,5 6,60 +9,10 66,18
1 6,68 +10,40 66,40
2 6,75 +11,60 66,01
5 7,68 +26,90 66,00

В разделе 2.8 представлены результаты по оценке потребительских свойств окрашенного эластичного полотна и изделий. Известно, что эти свойства во многом определяются физико-механическими показателями полиуретановой нити. Экспериментально доказано, что характеристики разрывной нагрузки, относительного удлинения, секущего модуля жесткости (табл.5) и способности к упруго-эластичному восстановлению исходных размеров практически не снижаются в том случае, если проводить однованное крашение по разработанному режиму (рН=4-6, температура 80 оС, продолжительность 40 минут, концентрация препарата NK до 2% от массы окрашиваемого полотна).

Таблица 5 - Значение секущего модуля жесткости полиуретановых нитей

Значение рН при крашении Секущий модуль жесткости, мН/текс
Образцы, окрашенные без интенсификатора Образцы, окрашенные с интенсификатором
3,5 8,53 8,68
4,0 8,50 8,87
5,0 8,33 8,77
6,0 9,22 8,99
7,0 8,87 9,19
8,0 8,56 8,53
Исходный образец 9,54

С учетом специфики эксплуатации эластичных чулочно-носочных изделий необходимо обеспечить их повышенную устойчивость к действию микроорганизмов.

Химическое строение препарата NK

близко к строению молекул соединений с широким спектром антибактериального, антивирусного и антимикробного действия.

В связи с этим однованное крашение трикотажного полотна в присутствии препарата NK дает возможность сообщить материалу антимикробные свойства, что подтверждено результатами испытаний (по почвенному методу). Указанное действие алкилдиметилбензиламмония связано с разрушением бактериальных оболочек в результате гидрофобно-гидрофильных взаимодействий со структурными составляющими в молекулах препарата NK.

В целом, на основании анализа полученных комплексных данных сделано заключение об улучшении потребительских свойств эластичного трикотажного полотна и изделий на его основе после крашения по рекомендуемой технологии.

В главе 3 диссертации дана оценка технико-экономической эффективности разработанной периодической однованной технологии крашения. Представлен оптимизированный технологический регламент в сравнении с существующими производственными свойствами крашения.

Представлен расчет экономического эффекта от реализации предложенной технологии, который составляет 25 400-00 руб. на 1 тыс. кг изделий за счет снижения продолжительности процесса и расхода воды, пара и электроэнергии. Отмечена возможность уменьшения объема сточных вод при промышленном применении рекомендуемого технологического процесса.

В четвертой главе дана характеристика объектов и методов экспериментальных исследований, используемых при выполнении диссертационной работы.

В приложении к диссертации содержатся акты производственных испытаний и внедрения разработанной технологии крашения эластомерных трикотажных изделий.

3. Основные выводы

1. Разработана научно обоснованная технология однованного крашения эластомерного трикотажного полотна из смеси полиамидных и полиуретановых нитей кислотными красителями с использованием интенсифицирующего способа (препарат NK), повышению колористических и потребительских свойства окрашенного материала.

2. На основании сравнительной оценки смачивающей и моющей способности ПАВ показана целесообразность использования для подготовки трикотажного полотна к крашению неионогенных продуктов, обеспечивающих в рекомендуемых условиях обработки (конц. 0,8-1,4 г/л; t= 70-80оС в течение 30-40 мин.) более полное удаление загрязнений и гидрофобных силиконовых примесей.

3. Показано, что неионогенные ПАВ обладают пониженной пенообразующей способностью, что облегчает проведение и повышает эффективность подготовки трикотажного полотна к процессу крашения.

4. На основании анализа механизмов крашения синтетических волокон разными классами красящих веществ, а также колористических и прочностных показателей окрасок, показана перспективность использования кислотных красителей для однованного окрашивания трикотажного полотна при условии применения интенсифицирующего агента, усиливающего накрашивание полиуретанового волокнистого компонента.

5. Выявлено резкое повышение накрашиваемости и интенсивности окраски полиуретановой нити в присутствии хлорида алкилдиметилбензиламмония (препарат NK) в концентрации 1-2%, что позволяет получить однотонные устойчивые окраски на смесовом трикотажном полотне. Отмечено отсутствие указанного эффекта в случае использования традиционных анионноактивных и неионогенных ПАВ.

6. Установлено, что повышение сорбции кислотных красителей полиуретановым волокном обусловлено увеличением числа активных центров субстрата при закреплении на нем препарата NK, содержащего четвертичный атом азота принимающего участие в образовании гетерополярной связи с анионом кислотного красителя. Отмечено выравнивающее действие препарата NK по отношению к окраскам полиамидных волокон.

7. Показано, что на первой стадии однованного крашения (при 40оС) возможно образование комплекса «краситель – препарат NK» обеспечивающего выравнивание окраски в соответствии с механизмом крашения дисперсными красителями. Оптимизирована температура однованного крашения, увеличение которой выше 80оС нецелесообразно, вследствие усиления десорбции красителя и возможности снижения механической прочности полиуретановой нити.

8. Доказано, что максимальный уровень показателей интенсивности, ровноты и устойчивости окрасок для полиамидных и полиуретановых нитей достигается в идентичном интервале значений рН (4-6) при условии присутствия в красильной ванне препарата NK в концентрации 1-2% (от массы окрашиваемого материала).

9. Показано, что интервал колебаний колористических и прочностных показателей окрасок в условиях рекомендуемого режима крашения с интенсификатором не превышает 1-2% (вне зоны визуального восприятия) при различном процентном содержании полиамидных и полиуретановых нитях в структуре трикотажного полотна (в диапазоне 50:50 – 90:10).

10. На основании данных элементного микроанализа и сравнения микрофотографий поперечных срезов волокон доказано усиление диффузии кислотных красителей и увеличение содержания азота на полиуретановом волокне с ростом концентрации алкилдиметилбензиламмония, что подтверждает эффект увеличения сорбции и фиксации за счет создания новых активных центров для фиксации анионов красящего вещества.

Спектрофотометрически доказано повышение растворимости и снижение дезагрегации кислотных красителей в водных растворах в присутствии препарата NK.

11. Установлено, что основные показатели, определяющие потребительские свойства окрашенных эластичных полотен (физико-механические, упруго-эластичные, колористически прочностные) сохраняются или улучшаются при реализации разработанного режима однованного интенсифицирующего крашения.

12. Отмечен эффект повышения устойчивости трикотажного эластичного полотна, окрашенного с препаратом NK, к действию микроорганизмов, что связано с деструкцией бактериальных оболочек в результате их гидрофобных и полярных взаимодействий со структурными составляющими в молекуле алкилдиметилбензиламмония.

13. Даны рекомендации по применению разработанной технологии однованного крашения, проведена оценка ее технико-экономической эффективности, подтвержденной результатами производственных испытаний.

Основные результаты диссертационного исследования отражены в следующих публикациях.

1. Киселев А.М., Чернов И.Н., Стрелков А.А. Крашение материалов из полиамидных волокон в среде сверхкритического диоксида углерода // Сборник трудов конференции- выставки, СПб, СПГУТД, 2001.

2. Кисе

Pages:     | 1 ||
 





 
© 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.