1、紡織品整理學(xué)紡織工程專業(yè)課程郭臘梅編輯課件紡織品整理學(xué)主目錄第一章 紡織纖維的結(jié)構(gòu)和性能第二章 水和表面活性劑第三章 紡織品的印染前處理 第四章 紡織品染色第五章 紡織品印花第六章 紡織品一般整理第七章 紡織品功能整理序言2編輯課件紡織品染整學(xué)目的： 使機織或針織坯布外觀和使用性能改善，賦予紡織品特殊功能，提高紡織品附加價值。用于服裝、裝飾、工農(nóng)業(yè)、國防等各種用途。 紡織品染整前預(yù)處理；紡織品染整學(xué)內(nèi)容： 染色/印花 ； 后整理 一般整理、功能整理。 染整原理化學(xué)或化學(xué)物理方法紡織品染整學(xué)要素： 染整工藝操作步驟、參數(shù)，如：溫 度、 壓力、試劑濃度、時間等 染整設(shè)備處理織物、實施工藝所用 的機

2、器裝備序 言3編輯課件第一章 紡織纖維的結(jié)構(gòu)和性能要 點纖維有形態(tài)結(jié)構(gòu)、超分子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)層次，了解分子結(jié)構(gòu)是纖維物性的基礎(chǔ)，但高級結(jié)構(gòu)也對纖維物性起作用，有時是決定性作用。纖維結(jié)構(gòu)與纖維的化學(xué)性能之間的關(guān)聯(lián)纖維結(jié)構(gòu)與纖維的物理性能之間的關(guān)聯(lián)4編輯課件纖維決定染整所用方法。因為大多數(shù)染料、助劑和功能試劑是與纖維分子相作用，將進入纖維內(nèi)部或留置纖維表面與纖維產(chǎn)生結(jié)合作用。 纖維結(jié)構(gòu)特點：纖維長度遠大于其寬度，長度在厘米級、直徑卻只有微米級，屬細長、有韌性和強度的材料。纖維自身的基本結(jié)構(gòu)單元是高分子化合物，構(gòu)成纖維的高分子化合物是分子量很大的、大約一萬到數(shù)百萬相對分子質(zhì)量的長鏈線狀分子，它們的直

3、徑在納米級、長度在微米級，肉眼看不見，放大幾千倍后就象纖維那樣呈細長形狀。纖維中許多長鏈高分子集合在一起，有序、沿纖維軸向排列，形成了纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)。正是這種結(jié)構(gòu)決定了纖維的化學(xué)和物理性質(zhì)。 5編輯課件纖維的結(jié)構(gòu)層次：化學(xué)結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)，纖維最小結(jié)構(gòu)元素（納米、埃）超分子結(jié)構(gòu)分子聚集體結(jié)構(gòu)（超微觀） 形態(tài)結(jié)構(gòu)分子聚集體的聚集結(jié)構(gòu)（微觀）纖維結(jié)構(gòu)三個層次影響纖維物化性能決定纖維物理化學(xué)性能6編輯課件第一節(jié) 纖維的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)成纖 高分子：1）線性、長鏈的分子結(jié)構(gòu)，即使有側(cè)基或支鏈，也比較短、小。2）以碳原子為主鏈的構(gòu)成元素，因此大多數(shù)纖維高分子是有機高分子，即有機纖維。3）分子鏈有一定長度，分

4、子間可以達到高的相互作用而有強度。 染整關(guān)注：纖維高分子與水有無結(jié)合基團、與染料分子有無作用點、與整理劑等有無結(jié)合點，是共價鍵結(jié)合、離子鍵結(jié)合、氫鍵結(jié)合還是范得華作用力結(jié)合。 7編輯課件例 如：棉纖維麻纖維聚乙烯纖維聚丙烯纖維分子結(jié)構(gòu)差異大，左者所用染料和整理劑，右者就無法使用 。超分子結(jié)構(gòu)、形態(tài)結(jié)構(gòu)不一樣，染料結(jié)合雖同，染色工藝、效果不一樣。8編輯課件一、纖維分類9編輯課件二、纖維素纖維的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)纖維素分子結(jié)構(gòu)式：結(jié)構(gòu)特點：1) 環(huán)上三個OH，反應(yīng)活性點2) 環(huán)間O，酸分解之，堿穩(wěn)3) 鏈端：有一隱-CHO，M低還原性4) 鏈剛性，H-鍵多，強度高5）聚合度 10編輯課件（二） 纖

5、維素分子化學(xué)性質(zhì)1、與酸作用酸促使苷鍵水解:(反應(yīng)式)由纖維素分子化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定，受超分子結(jié)構(gòu)、形態(tài)結(jié)構(gòu)影響。11編輯課件 酸使纖維素纖維織物初始手感變硬,然后強度嚴重下降。 纖維結(jié)構(gòu)、酸的種類、作用時間、溫度、纖維結(jié)構(gòu)影響水解反應(yīng)速率。 生產(chǎn)上應(yīng)用： 含氯漂白劑漂白后，稀酸處理起進一步漂白作用； 中和過剩堿； 爛花、蟬翼等新穎印花處理。 用酸注意：稀酸、低溫、洗凈，避免帶酸干燥。酸作用情況：12編輯課件2、與氧化劑作用纖維素氧化后分子斷裂，基團氧化變化，織物強度損傷。纖維素分子對不同氧化劑作用有不同的敏感程度。強氧化劑完全分解纖維素。中、低強度氧化劑在一定條件下氧化分解纖維素能力弱，可用來漂

6、白織物。注意：空氣中O2在強堿、高溫條件易氧化、脆損纖維素織物，應(yīng)避免。氧化反應(yīng)：Cell-OH + O Cell-CHO, Cell-C=O, Cell-COOH 還原型 -CHO，=C=O，潛在損傷氧化纖維素： 酸型 -COOH注：纖維素分子對還原劑穩(wěn)定。13編輯課件14編輯課件15編輯課件3、與堿作用 常溫稀堿中穩(wěn)定，濃堿中溶脹，高溫稀堿有氧氣易氧化、斷裂苷鍵，強力下降。 濃堿溶脹：各向異性、不可逆。 純水溶脹： 異向溶脹：徑向溶脹大，縱向小。 堿中反應(yīng):纖維素分子（酸）與堿擬醇鈉反應(yīng) C2H5OH + NaOH C2H5ONa + H2O Cell-OH + NaOH Cell-ONa

7、+ H2O ;or Cell-OHNaOH 雖然反應(yīng)可逆，水洗除堿后，恢復(fù)纖維素分子；但纖維素纖維高層次結(jié)構(gòu)被變化、不可逆。-是棉織物絲光、堿縮處理的理論根據(jù)。16編輯課件4、纖維素分子其它反應(yīng)A）酯化反應(yīng)纖維素分子與（羧）酸類物質(zhì)反應(yīng)生成酯：纖維素分子形成磷酸酯后能使織物具有阻燃性；與醋酸酐反應(yīng)生成纖維素醋酸酯是制造人造纖維醋酯纖維的原料。 17編輯課件B）醚化反應(yīng) 纖維素分子與氯乙酸在堿性條件下的反應(yīng)產(chǎn)物稱羧甲基纖維素鈉，可用作紡織漿料和增稠劑； 與縮水甘油三甲基氯化銨反應(yīng)后形成陽離子衍生物，使纖維素纖維織物在用陰離子染料染色和其它染料染色時上染率和染色牢度大為提高，同時兼有抗靜電、抗菌、

8、防霉等功效，用于難染色的苧麻纖維織物上尤其有效。 18編輯課件C）加成反應(yīng)纖維素分子與上述試劑反應(yīng)后，氰乙基化產(chǎn)物使纖維素纖維織物具有防腐性；氨基甲酰乙基化產(chǎn)物使纖維素纖維織物對活性染料染色反應(yīng)性提高；乙烯砜型加成產(chǎn)物其本身就是乙烯砜型活性染料染色反應(yīng)時與纖維素纖維進行共價鍵結(jié)合反應(yīng)的一步。 19編輯課件D）接枝反應(yīng) M： 接上丙烯酸后，纖維素纖維織物就可用陽離子染料染色和印花，耐洗牢度和顏色都有較好的效果。 20編輯課件三、蛋白質(zhì)纖維的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的纖維 天然人造動物植物蛋白質(zhì)高分子的單元結(jié)構(gòu)是氨基酸殘基（下式左）： -氨基酸 纖維蛋白質(zhì)分子的構(gòu)成主要有C、H、O、N、S

9、五種元素。 21編輯課件蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)* 蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列結(jié)構(gòu)稱為蛋白質(zhì)分子的一級結(jié)構(gòu) 、或初級結(jié)構(gòu)：* 蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象有幾個層次，分別稱為蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) ：螺旋、直鏈、無規(guī)線團22編輯課件蛋白質(zhì)的第三級結(jié)構(gòu)：多肽鏈側(cè)基之間因氫鍵等相互作用使多肽鏈進一步盤旋和折疊，整個分子所形成的不規(guī)則的特定構(gòu)象。 血紅素23編輯課件蛋白質(zhì)分子副鍵：由分子主鏈、側(cè)基的極性或非極性基團、離子基團相互作用而成。由于副鍵數(shù)量眾多而能穩(wěn)定蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象。副鍵種類如下圖：ssoHocNHoccooCH2NH3疏水鍵二硫鍵離子鍵氫鍵蛋白質(zhì)副鍵圖：COOCH2酯鍵24編輯課件蛋白質(zhì)分子的化學(xué)性質(zhì)蛋白質(zhì)兩性

10、性質(zhì)： H+3N-P-COOH H2N-P-COOH H2N-P-COO- H+3N-P-COO-等電點：蛋白質(zhì)分子上正、負電荷數(shù)量相等時溶液的pH值，不會向電極移動。羊毛的: 4.2-4.8, 桑蠶絲的：3.5-5.2。等電點時纖維溶脹、溶解度最低。低pH值時： 高pH值時： 酸堿濃度高、 或鹽多時，內(nèi)外pH一致。H+OH-OH-H+pH內(nèi)pH外pH內(nèi)pH外-NH3+ H+-COO- OH-25編輯課件羊毛分子反應(yīng)2、與酸 耐酸，pH2-4沸染，H2SO4炭化除草。高濃酸，損傷羊毛：水解、氨離子化、離子鍵拆開。3、與堿 堿使羊毛嚴重損傷、變黃、溶解、含S降低：主鏈水解、氨基酸水解、離子鍵拆開

11、、二硫鍵斷開重接。 CO CO CO CO CH-CH2-S-S-CH2-CH - CH-CH2-NH-(CH2)4-CH NH NH NH NH4、與還原劑 羊毛二硫鍵、離子鍵被還原劑斷開，羊毛損傷5、與氧化劑 強氧化劑分解羊毛，中強氧化劑對羊毛有損傷作用，控制條件可漂白羊毛：NaClO, H2O2OH-26編輯課件6、蛋白質(zhì)與其它物質(zhì)作用 水：長時間高溫條件下可發(fā)生水解作用 鹽水：促進蛋白質(zhì)纖維溶脹或溶解，濃的CaCl2、Ca(NO3)2處理蠶絲，會使纖維急劇收縮；堿式ZnCl2等溶液能使絲纖維溶解。改性反應(yīng)：有羥基、酚羥基、羧基和氨基等 （1）蠶絲纖維甲基化使絲活性基團變成不活潑基團，抑

12、制絲泛黃，甲基化試劑為重氮甲烷（CH2N2）： 27編輯課件（2）蠶絲纖維?；墒菇z彈性、絕緣性改善，吸濕性降低 （3）蠶絲甲醛交聯(lián)可提高絲耐堿性、濕強度： 28編輯課件四、合成纖維的分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)。分子結(jié)構(gòu)只有弱極性基團，吸濕性差、染色性差。-COO-酯基具有反應(yīng)性，如水解；但苯基、亞乙基穩(wěn)定，故滌綸穩(wěn)定性好。-OCH2CH2O-具柔性，故可折疊。分子線性、規(guī)整，分子聚集時容易緊密堆積（結(jié)晶），使纖維形狀、強度好。 滌綸分子結(jié)構(gòu)：HO-CH2-CH2-O-C- C O-CH2-CH2-OHnOO29編輯課件滌綸高分子的化學(xué)性質(zhì) 主要由酯基決定，在強酸、強堿

13、性溶液中酯基會發(fā)生水解反應(yīng)使分子鏈斷裂： 堿性水解工廠應(yīng)用：滌綸堿剝皮. 對氧化劑、還原劑的耐受性比較好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 30編輯課件錦綸分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)錦綸6是由己內(nèi)酰胺開環(huán)聚合而成，錦綸66是由己二胺和己二酸縮聚而成，此外還有錦綸610、錦綸1010等 31編輯課件錦綸的化學(xué)性質(zhì) 比較穩(wěn)定，主要在酰胺基和分子兩端基團上發(fā)生反應(yīng)。水：對錦綸沒有什么影響。堿：錦綸水解也不嚴重，耐堿性較好。酸：稀酸溶液中錦綸水解不嚴重，因此稀酸對錦綸損傷不重，但在濃HCl溶液中，錦綸分子水解、溶解，錦綸纖維強度下降。氧化劑：較為敏感，接觸氧化劑時發(fā)生降解破壞，纖維強度受損。酰胺、R基結(jié)構(gòu)：用酸性染料染色；陽

14、離子染料染色；還因為錦綸分子的非極性部分鏈比例大，可用分散染料染色 。具有4%的吸濕率 。32編輯課件（三） 腈綸分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)第一單體：只有第一單體，纖維性能不好，脆、彈性手感差、不易染色第二單體：改善纖維結(jié)構(gòu)，減弱氰基之間的作用力，第三單體：結(jié)合染料基團，利于染色。 第一單體（85%） 第二單體（510%） 第三單體（13%）屬于無規(guī)共聚物 33編輯課件腈綸分子的化學(xué) 性質(zhì)其分子主鏈全是碳元素構(gòu)成，穩(wěn)定；側(cè)基是氰基（CN）和其它基團，具有化學(xué)反應(yīng)性。酸：耐酸能力強。堿：對弱堿也不敏感，但在高溫強堿溶液中，由于OH- 催化CN水解的能力很強，使腈綸纖維失重、發(fā)黃、溶解： 氧化劑：不敏感

15、，可用H2O2、NaClO2漂白腈綸纖維。還原劑：也不反應(yīng)，可用NaHSO3、Na2SO3、保險粉漂白腈綸纖維。高溫?zé)崽幚恚耗苓M行重排環(huán)化反應(yīng)，形成碳纖維。34編輯課件（四） 其它合成纖維分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)1、丙綸 丙綸屬于聚烯烴纖維。 化學(xué)惰性：酸和堿不反應(yīng)，酒精、乙醚等極性溶劑不能溶解，但有機烴類非極性溶劑能溶解纖維態(tài)丙綸分子。 丙綸分子對強氧化劑作用亦敏感，會降解；受熱容易發(fā)生熱氧化降解，在有水、氧條件下，如果纖維中有痕量金屬（銅、鐵等），發(fā)生光敏降解很快速，因而使丙綸纖維耐光性能很差。 丙綸分子上沒有可留駐染料的基團，丙綸纖維染色很困難，分散染料染色也只能得很淡顏色，只能用其它上色方

16、法，如熔體染色等。35編輯課件2、維綸在合成纖維中吸濕性最高。維綸分子的化學(xué)性質(zhì)由OH決定，纖維耐酸、堿性優(yōu)良，在溶劑苯酚、間甲苯酚中溶脹，溶于80%、55甲酸；由于羥基多，染色性能近似于纖維素纖維。在高濕條件下容易熱裂解；高溫時，羥基被氧化，脫水引起纖維損傷泛黃。 36編輯課件3、氨綸 化學(xué)性質(zhì)依分子結(jié)構(gòu)而定，聚醚軟段型氨綸耐酸性好，但在稀HCl、H2SO4中會發(fā)黃；聚酯軟段型氨綸耐酸性好，但在熱堿中會快速水解。氨綸染色性能同錦綸相似。37編輯課件第二節(jié) 纖維的物理結(jié)構(gòu)與性能纖維物理結(jié)構(gòu): 超分子結(jié)構(gòu)、形態(tài)結(jié)構(gòu) 影響染整試劑的通達程度，也稱可及度。纖維物理結(jié)構(gòu)中分子排列緊密，染整試劑無法進入

17、纖維到達它的目標位置，被阻擋在纖維外面，因而談不上該發(fā)生的反應(yīng)。纖維物理結(jié)構(gòu)松散，染整試劑容易進入纖維到達它的目標位置，從而能發(fā)生預(yù)定的反應(yīng)。 38編輯課件一、纖維的超分子結(jié)構(gòu)超分子結(jié)構(gòu)：在分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上、由許多個分子集聚時所形成的分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。其地位介于纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)之間。描述纖維中長鏈分子（高分子）排列狀態(tài)、排列方向、聚集松緊程度。無定形區(qū) 超分子結(jié)構(gòu) 結(jié)晶度-結(jié)晶區(qū)所占重量%結(jié)晶區(qū) 取向度-鏈或微晶向與纖維向夾角 棉、麻、絲光棉、粘膠結(jié)晶度：70、90、 50 、40 %取向度值： ：1； ：0； ：角度 1：取向最高。39編輯課件超分子結(jié)構(gòu)與性能結(jié)晶度與物理性能：結(jié)晶度高，分

18、子間緊密、作用力大，纖維強度大；纖維斷裂在于超分子結(jié)構(gòu)缺陷處。結(jié)晶度低，分子間松散，纖維強度也較低，斷裂延伸度可能較大。取向度與物理性能：取向度高（絲光棉），纖維強度高，斷裂延伸度降低，因為分子鏈、微晶排列軸向平行，分子間作用力大，應(yīng)力集中點（缺陷）少，分子鏈不易斷裂和滑移。超分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性能：結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)緊密，空隙小又少，化學(xué)物質(zhì)不能進入結(jié)晶區(qū)，例如染料分子不易進入，只在無定形區(qū)，得色深不易（麻）。40編輯課件（三） 羊毛和蠶絲纖維的超分子結(jié)構(gòu)羊毛的超分子結(jié)構(gòu): 在-螺旋分子鏈基礎(chǔ)上形成的旋繞結(jié)構(gòu). 拉伸程度不大(1h （3）永定（新形態(tài)固定住,不收縮）42編輯課件蠶絲的超分子結(jié)構(gòu)43編

19、輯課件二、纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)棉麻44編輯課件二、纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)棉纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能單細胞：纖維素94% wt.,蠟狀物0.6%wt.,灰分1.2%wt.,果膠物0.9%,含氮物等。長度：2345 mm；細度：0.150.2tex ；扭曲數(shù)：60120個/cm. 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：*初生胞壁-層厚 0.10.2 m，決定棉纖維表面性質(zhì)。拒水性，影響染整，前處理的去除對象。外層由果膠物質(zhì)和蠟狀物組成（角皮層），內(nèi)二層是纖維素網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，橫纏豎繞。 *次生胞壁-層厚約4m ，占90%wt.，共生雜質(zhì)少，決定棉纖維性質(zhì)。層中很多同心日輪，同心輪按走向 S、Z、S分三層，纖維走向與軸向夾角2030度，走向變化，內(nèi)層直。 *胞腔-中空，占橫截面1/10，含蛋白質(zhì)和色素，決定棉纖維顏色。染料和化學(xué)處理劑通道。45編輯課件麻纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能特點：豎紋和橫節(jié)。 端頭多樣：錘頭、分支形（苧麻），細尖（亞麻）、鈍角（大麻）。苧麻、亞麻、大麻等韌皮纖維：厚壁、端閉、狹腔單細胞。 長短、外形、成分各異。纖維素含