輕化工程基礎(chǔ)01

1、1 輕化工程專業(yè)課程end 授課教師：宋曉秋授課教師：宋曉秋 胡靜胡靜課時(shí)：課時(shí)：24學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)2序序 言言紡織品染整學(xué)目的： 使機(jī)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(jià)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(shí)間等 染整設(shè)備處理織物、實(shí)施工藝所用的機(jī)器裝備 末頁3紡織品染整學(xué)主目錄紡織品染整學(xué)主目錄第一章第一章 紡織工業(yè)常用纖維的結(jié)構(gòu)和主要化學(xué)性能紡織工業(yè)常用纖維的結(jié)構(gòu)和主要化學(xué)性能第

2、二章第二章 染整用水和表面活性劑染整用水和表面活性劑第三章第三章 紡織品的前處理紡織品的前處理第四章第四章 紡織品的染色紡織品的染色第五章第五章 紡織品印花紡織品印花第六章第六章 紡織品整理紡織品整理第七章第七章 紡織品功能整理紡織品功能整理第八章第八章 成衣染整成衣染整end序言4第一章 紡織工業(yè)常用纖維的結(jié)構(gòu)和主要化學(xué)性能第一節(jié) 纖維素纖維的結(jié)構(gòu)和主要化學(xué)性能纖維素纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)纖維素纖維超分子結(jié)構(gòu)纖維素纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)第二節(jié) 蛋白質(zhì)纖維的結(jié)構(gòu)和主要化學(xué)性能蛋白質(zhì)羊毛纖維蠶絲第三節(jié) 合成纖維的結(jié)構(gòu)和主要化學(xué)性能滌綸錦綸腈綸氨綸end5第一章要點(diǎn)第一章要點(diǎn)纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)、超分子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)層次纖維

3、結(jié)構(gòu)與纖維化學(xué)性能之間關(guān)系纖維結(jié)構(gòu)與纖維物理性能關(guān)系6 第一章 紡織工業(yè)常用纖維的結(jié)構(gòu)和主要化學(xué)性能常用纖維纖維結(jié)構(gòu)三層次： 化學(xué)結(jié)構(gòu)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）分子結(jié)構(gòu)，纖維最小結(jié)構(gòu)元素（納米、埃） 決定纖維物化性能決定纖維物化性能 超分子結(jié)構(gòu)超分子結(jié)構(gòu)分子聚集體結(jié)構(gòu)（超微觀）分子聚集體結(jié)構(gòu)（超微觀） 影響纖維物化性能影響纖維物化性能 形態(tài)結(jié)構(gòu)形態(tài)結(jié)構(gòu)分子聚集體的聚集結(jié)構(gòu)（微觀）分子聚集體的聚集結(jié)構(gòu)（微觀） 第一節(jié) 纖維素纖維的結(jié)構(gòu)和主要化學(xué)性能 以纖維素分子為基本化學(xué)結(jié)構(gòu)的纖維。 以- d-葡萄糖?；鶠榻Y(jié)構(gòu)單元的高分子化合物。 天然纖維：棉、麻、 絲、毛 纖維素纖維 蛋白

4、質(zhì)纖維化學(xué)纖維：粘膠、 滌綸、錦綸、睛綸 人造纖維 合成纖維 染整所用方法決定因素末頁第一章7一、纖維素纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)圖麻纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)粘膠纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)圖end8棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)葉和花葉和花 棉鈴和吐絮棉鈴和吐絮9棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)顯微鏡下觀察到的棉纖維形態(tài)顯微鏡下觀察到的棉纖維形態(tài)10棉纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能單細(xì)胞：單細(xì)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。長度長度：2345 mm；細(xì)度：0.150.2tex ；扭曲數(shù)：60120個(gè)/cm. 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：*初生胞壁-層厚 0.10.2

5、 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。end11麻纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能麻植物外觀形態(tài)苧麻麻株苧麻：麻桿到生麻生苧麻、脫膠苧麻、梳理苧麻12麻纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)：豎紋和橫節(jié)。 端頭多樣：錘頭、分支形（苧麻），細(xì)尖（亞麻）、鈍角（大麻）。苧麻、亞麻

6、、大麻等韌皮纖維：厚壁、端閉、狹腔單細(xì)胞。 長短、外形、成分各異。纖維素含量不高。長徑：苧麻-127152mm(長),2075m(徑)； 亞麻-1138mm(長),1120(徑)； 大麻、黃麻：長度很短。 組成：纖維素蠟狀物木質(zhì)素果膠物半纖維素 其它苧麻61.021.022.0015.81亞麻732.392.882.04121513粘膠纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)：*人造纖維，形態(tài)與紡絲成形方法有關(guān)。 *纖維較純凈，在絲生產(chǎn)中已除雜。 *皮芯結(jié)構(gòu)，皮層緊密取向，阻礙染料進(jìn)入，芯層結(jié)構(gòu)松，強(qiáng)度低。附注：通過制漿、紡絲、拉伸方法改變，可得人造纖維素其他纖維：富強(qiáng)纖維、tencil纖維、modal纖維，這

7、些新型纖維目前正開發(fā)應(yīng)用。14二、纖維素纖維的超分子結(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(gè)分子集聚時(shí)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 %圖纓狀原纖圖取向度值： ：1； ：0； ：角度 1：取向最高。15超分子結(jié)構(gòu)與性能超分子結(jié)構(gòu)：對纖維的化學(xué)、物理或力學(xué)性能影響很大。結(jié)晶度與物理性能：結(jié)晶度高，分子間緊密、作用力大，纖維強(qiáng)度大；纖維斷裂在于超分子結(jié)構(gòu)缺陷處。結(jié)晶

8、度低，分子間松散，纖維強(qiáng)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(qiáng)度高，斷裂延伸度降低，因?yàn)榉肿渔湣⑽⒕帕休S向平行，分子間作用力大，應(yīng)力集中點(diǎn)（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(jìn)入結(jié)晶區(qū)，例如染料分子不易進(jìn)入，只在無定形區(qū)，得色深不易（麻）。16三、纖維素纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)*纖維素纖維纖維素纖維：有不同形態(tài)結(jié)構(gòu)和超分子結(jié)構(gòu)，但其化學(xué)分子的單元結(jié)構(gòu)和鏈接方式都一樣-由葡萄糖剩基單元通過苷鍵相連接。不同種纖維葡萄糖?；鶈卧獢?shù)不同，即平均分子鏈長不同。*纖維素分子化學(xué)式：(c6h10o5)n式中n：聚合度

9、；n：1000015000(棉、麻)；n：250500（粘膠）纖維素分子結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.環(huán)上三個(gè)oh，反應(yīng)活性點(diǎn)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(qiáng)度高結(jié)構(gòu)與性能見下節(jié)。17纖維素分子結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1) 環(huán)上三個(gè)oh，反應(yīng)活性點(diǎn)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(qiáng)度高結(jié)構(gòu)與性能見下節(jié)。18四、纖維素纖維的化學(xué)性質(zhì)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。1. 與堿作用 常溫稀堿中穩(wěn)定，濃堿溶脹，高溫稀堿有氧氣易氧化、斷裂苷鍵，強(qiáng)力下降。 濃堿溶脹：各向異性、不可逆。 徑

10、向溶脹大，縱向小 反應(yīng)：酸性纖維素分子與堿擬醇鈉反應(yīng) c2h5oh + naoh c2h5ona + h2o cell-oh + naoh cell-ona+ h2o ;or cell-ohnaoh 反應(yīng)可逆，水洗除堿，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、堿縮處理理論根據(jù)。192、與酸作用、與酸作用酸促使苷鍵水解:(反應(yīng)式)20酸使纖維素纖維織物初始手感變硬,然后強(qiáng)度嚴(yán)重下降。酸的種類、作用時(shí)間、溫度、纖維結(jié)構(gòu)影響水解反應(yīng)速率。生產(chǎn)上應(yīng)用生產(chǎn)上應(yīng)用：含氯漂白劑漂白后，稀酸處理，起進(jìn)一步漂白作用；中和過剩堿；爛花、蟬翼等新穎印花處理。用酸注意用酸注意：稀酸、低溫、

11、洗凈，避免帶酸干燥。酸作用213、與氧化劑作用纖維素氧化后分子斷裂，基團(tuán)氧化變化，織物強(qiáng)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(qiáng)氧化劑完全分解纖維素。中、低強(qiáng)度氧化劑在一定條件下氧化分解纖維素能力弱，可用來漂白織物。注意：空氣中o2在強(qiáng)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。22五、天然纖維素共生物是纖維生長保護(hù)物或代謝物。 影響織物吸水、染色、白度。果膠物質(zhì) 果膠酸鈣、鎂、甲酯，多戊糖等。

12、堿除。含氮物質(zhì) 含n鹽和蛋白質(zhì)。堿除不盡、naclo氯胺鹽化蠟狀物質(zhì) 酯、酸、碳?xì)湮?。皂化、乳化除去?；曳?無機(jī)物。酸溶天然色素 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。漂白除。棉籽殼 含木質(zhì)素等。堿軟化、磺化、氯化除。半纖維素 多糖類。酸解、堿除。23第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能蛋白質(zhì)纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能 蛋白質(zhì)分子為最小組成單元。 天然羊毛、絲、 蛋白質(zhì)纖維： 人造大豆、牛奶一、蛋白質(zhì)知識一、蛋白質(zhì)知識蛋白質(zhì)分子：由-氨基酸縮合反應(yīng)而得的高分子。組成元素：c、h、o、n，少量s、p、i、分子鏈：nh2chc-nh-ch-c-nh-ch-c-nh-ch-cooh r1 r2 ra rb -nh-chr-co-

13、：氨基酸?；?，構(gòu)成多肽主鏈。 -r：20多種，即20多種氨基酸。24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(tuán)、離子基團(tuán)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25蛋白質(zhì)性質(zhì)蛋白質(zhì)兩性性質(zhì)： h+3n-p-cooh h2n-p-cooh h2n-p-coo- h+3n-p-coo-等電點(diǎn)：蛋白質(zhì)分子上正、負(fù)電荷數(shù)量相等時(shí)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(diǎn)時(shí)纖維溶脹、溶解度最低。低ph值時(shí)： 高ph值時(shí)： 酸堿濃度高、 或鹽多時(shí)

14、，內(nèi)外ph一致。h+oh-oh-h+ph內(nèi)ph外ph內(nèi)1h （3）永定（新形態(tài)固定住,不收縮）2、熱 耐干熱性差3、水 和蒸汽 吸濕，回潮率14%。水中異向溶脹。沸水、蒸汽中長時(shí)間，分解（-s-s-)、失重。28羊毛反應(yīng)4、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。5、與堿 堿使羊毛嚴(yán)重?fù)p傷、變黃、溶解、含s降低：主鏈水解、氨基酸水解、離子鍵拆開、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 nh6、與還原劑 羊毛二硫鍵、離子鍵被還原劑斷開，羊毛損傷

15、7、與氧化劑 強(qiáng)氧化劑分解羊毛，中強(qiáng)氧化劑對羊毛有損傷作用，控制條件可漂白羊毛：naclo, h2o2oh-29三、蠶絲結(jié)構(gòu)和性能蠶絲形態(tài)結(jié)構(gòu)、超分子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)示意：（scan） 形態(tài)結(jié)構(gòu) 分子結(jié)構(gòu)-折疊鏈蠶絲組成：絲素7080%，絲膠2030%，其他雜質(zhì)：少量。與羊毛區(qū)別：1、組成-c、h、o、n，硫很少。 2、-折疊構(gòu)象多，無-螺旋構(gòu)象，結(jié)晶與非晶。 30桑蠶結(jié)繭：1.桑蠶；2.吐絲；3、4.成繭；5.桑蠶繭剖面三、蠶絲結(jié)構(gòu)和性能31桑蠶絲副產(chǎn)品桑蠶絲 柞蠶絲副產(chǎn)品柞蠶絲32絲素性質(zhì)絲素結(jié)構(gòu)絲素結(jié)構(gòu)：分子線形、支形，聚合度400500，晶區(qū)伸直鏈，不如羊毛彈性、延伸。無定形區(qū)親水基集中

16、，絲素性質(zhì)絲素性質(zhì)：吸濕性 10% ，水中異向溶脹耐熱性 好，120也不變鹽作用 因絲交聯(lián)少， 溶脹、溶解。高價(jià)鹽溶脹不明顯，增重。酸作用 不如羊毛。酸縮處理。絲鳴處理。堿作用 差，比羊毛好。弱堿性精練。氧化還原 氧化與羊毛相似，漂白不用naclo。耐還原劑。33絲膠性質(zhì)絲膠結(jié)構(gòu)絲膠結(jié)構(gòu)：無定形、球狀蛋白，四個(gè)層次。組成：側(cè)基含較多親水基團(tuán)（-cooh、-oh、-nh2）。絲膠性質(zhì)絲膠性質(zhì)：由于上述結(jié)構(gòu)，絲膠吸濕性好，水易進(jìn)入，具有水溶性。低溫溶脹，在100沸水煮能溶解，脫膠：ph10，95 ，30分鐘。絲膠結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在存放中會變性，無規(guī)結(jié)構(gòu)變成折疊鏈晶狀，疏水基分布到絲膠表面。變性后絲膠不

17、易溶于水，對蠶絲脫膠不利。（scan）結(jié)構(gòu)圖34第三節(jié)第三節(jié) 合成纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能合成纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能合成纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)（和超分子結(jié)構(gòu)）與紡絲方法、噴絲口形狀相關(guān)性大，比天然纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)簡單，層次少。一、滌綸的結(jié)構(gòu)和主要性能一、滌綸的結(jié)構(gòu)和主要性能 形態(tài)結(jié)構(gòu)：縱向光滑、均勻無條痕，橫向圓形實(shí)體，或異形（熔紡法）。 超分子結(jié)構(gòu)：與紡絲工藝有關(guān)熱拉伸，4060%結(jié)晶度。折疊纓狀原纖模型：伸直鏈晶體+折疊鏈晶體+無定形區(qū)。模型35滌綸分子聚對苯二甲酸乙二醇酯。分子結(jié)構(gòu)只有弱極性基團(tuán)，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-

18、具柔性，故可折疊。分子線性、規(guī)整，分子聚集時(shí)容易緊密堆積（結(jié)晶），使纖維形狀、強(qiáng)度好。：ho-ch2-ch2-o-c- c o-ch2-ch2-ohnoo36滌綸性能滌綸性能滌綸性能：1、熱性能 耐熱難分解；熱穩(wěn)定形變小。 tg：67、81、125（纖維），軟化點(diǎn)：230， 熔化點(diǎn)：255 2、吸濕性 0.40.5%吸濕率，易洗快干；靜電、玷污、難染 染色性 結(jié)構(gòu)緊密、孔隙小，缺極性基團(tuán)，難染。用小、弱極性分散染料。 3、化學(xué)反應(yīng) 結(jié)構(gòu)緊密、分子穩(wěn)定。 耐酸 堿中易水解 堿剝皮現(xiàn)象 耐氧化劑、還原劑作用 37二、錦綸的結(jié)構(gòu)和性能二、錦綸的結(jié)構(gòu)和性能錦綸形態(tài)結(jié)構(gòu)：熔紡法制成，縱向光滑無條痕，截面一般為圓形。錦綸超分子結(jié)構(gòu)：折疊鏈纓狀原纖模型。與滌綸相比，模型類似，但容易結(jié)晶，在初生纖維沒拉伸前就有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。結(jié)晶度可達(dá)5070%。錦綸分子結(jié)構(gòu)：錦綸6、 錦綸66、scan38錦綸性能錦綸性能 熱性能 耐熱性差，100以上空氣中容易熱氧化發(fā)黃、分解。玻璃化溫度3560（錦綸6）和4060（錦綸66）。軟化點(diǎn)160180（錦綸6）和235（錦綸66）。 吸濕性 疏水纖維，吸濕性在合成纖維中僅次于維綸，4%。 染色性 容易染色，染滌綸、羊毛、絲的染料如分散染料、酸性染料等都可染錦綸。 化學(xué)性能 耐堿性好，耐酸性差。 中強(qiáng)氧化劑如次氯酸鈉、過氧化氫使錦綸纖維強(qiáng)度降低、變黃，漂白用亞氯酸鈉、