纺织印染一般技术常识1.纤维:长度比直径大许多倍,并具有一定韧性的纤细物质称为纤维。
但不是所有纤维都能进行纺织加工并具有服用价值,纺织纤维应具有良好的物理机械性能如一定的强度、弹性、细度、长度以及较高的化学稳定性。
棉、麻、丝、毛是较好的理想的天然纺织纤维。
上个世纪多种化学纤维研制成功,已在纺织纤维中占有重要地位。
2.纤维的长度一般用毫米mm、厘米cm表示,纤维细度直径用微米um表示。
棉纤维长度35mm细度10~40um 、羊毛长度30~65mm 细度15~37um细长卷曲的实心圆柱体,羊毛纤维的表面层带有鳞片皮质层,中心为毛髓是多种氨基酸缩合而成的网状大分子。
蚕丝也叫真丝,由数根茧丝相互抱和,外层粘附丝胶,是多种氨基酸组合的天然蛋白质纤维,主链是缩胺酸——肽链,,一根丝的截面积为80um2直径1um一根丝素由50`100根细纤维经丝胶沾合,丝素含量70~80%丝胶含量20~30%为多孔纤维截面呈三角形,丝鸣特征,可用氧化剂、还原剂漂白,但不能氯漂。
麻属植物的润皮纤维主要组成为纤维素含量达70~80%还含有半纤维素12~15%、果胶、木质素、脂肪质、氮化合物.3.纤维素大分子的化学结构:纤维素大分子属于碳水化合物所含元素C、H、O,将纤维素水解得到的是葡萄糖(C6H12O6)。
所以纤维素是由多个端葡萄糖剩基结合,分子式(C6H10O5)n一端有四个自由羟基,另一端有三个自由羟基和一个半缩醛羟基(潜在醛基)可见纤维素大分子具有还原性。
一般棉型化纤长度在38mm、细度0.133~0.167tex(1.2~1.5d)毛型化纤长度在65mm、细度0.33tex(3d)中长纤维长度在65mm、细度0.33tex(3d)介于棉和毛纤维长度和细度之间.纺织纤维应具备的特性:4.1 物理机械性:﹙1﹚一定的光泽、﹙2﹚一定的手感、﹙3﹚一定的长度10mm以上才有可纺价值、﹙4﹚耐热性在高温下不分解,低温下不僵硬。
﹙5﹚绝热性保暖防寒、﹙6﹚有良好的强度、延伸性、弹性,适应拉伸、揉搓、摩擦、折叠等机械作用。
﹙7﹚吸湿性4.2化学性能﹙1﹚耐水性﹙2﹚耐化学助剂如酸、碱、盐、还原剂、氧化剂﹙3﹚耐日光、耐紫外线4.3纤维分类:天然纤维:棉C 麻(亚麻L、大麻、黄麻)竹纤维精制纤维素纤维:TENCEL植物纤维再生纤维素纤维:普通粘胶纤维R高湿模量粘胶纤维(富纤)P 、铜氨纤维半合成纤维:醋酯纤维、三醋酯纤维(纤维素酯)天然纤维:丝S、羊毛W(马\兔\马海毛\骆驼)、大豆纤维纤维种类- 动物纤维半合成纤维:乙烯系单体与蛋白质共聚物纤维天然纤维:石棉、矿物纤维合成纤维:锦纶N、涤纶T 丙纶PP氯纶CL 维纶PV A腈纶A 氨纶SP无机纤维:玻璃纤维、碳纤维、金属5.高分子化合物基本常识:高分子化合物是由低分子化合物通过共价键连接的产物,分子量很大,物理机械性能明显差异,棉、麻、丝、毛、竹子、木头、头发、指甲、橡胶、塑料、化纤等都是高分子化合物,。
高分子化合物分天然和人工合成两大类。
合成的高分子化合物一般用原料名称命名有的前面加“聚”字,有的后边加树脂字样,如丙烯为原料叫聚丙烯、苯乙烯为原料叫聚苯乙烯。
尿素和甲醛缩合的树脂叫脲醛树脂,尿素和甲醛、乙二醛缩合的树脂叫二羟甲基二羟基乙烯脲DMDHEU或二D树脂,。
5.1高分子化合物分为线型、支链型、体型三种结构5.1.1线型高分子化合物- A″-A-A-A-A-A″-线型高分子化合物分子间力较弱,可溶解在适当溶剂中,合纤受热会熔融,线型高分子化合物分子可以是卷曲状或球状。
5.1..2.支链型高分子化合物A A-A″-A-A-A-A-A-A-″A主链上的某些基本链带有侧链或两个以上的链节,支链型高分子聚合物弹性好。
5.1..3体型高分子化合物为分子之间交链不在一个平面上成为三维立体状或网状,一般不能溶解,受热不易熔融硬度大,不易变型如树脂类。
5.2高分子化合物分子间的力高分子聚合物分子量大,分子之间的力大於分子内主价键力。
在高分子化合物中分子间能量的总和远远大于分子内主价键能量。
这就带来高分子化合物的一些新特性。
如高分子化合物只有固态和液态没有气态,强度比较高,不挥发不升华。
5.2.1范德华力:5.2.1.1取向力:它是极性分子永久偶极间的相互静电作用力,这种作用力随取向度的提高而加强。
随温度的提高分子热振动的加剧而减弱。
其能量在12560~20934J/mol(3~5千卡/摩)5.2.1.2诱导力:极性分子的永久偶极作用於非极性分子,使之间产生诱导偶极,这两种偶极间形成的作用力称为诱导力能量在6280~12560J/ml 1.5-3千卡/摩.5.2.1.3色散力:是由原子的正负电中心在瞬间内的偏离而造成瞬时偶极间的相互作用力称为色散力.高聚物中由于大分子分子量很高,尽管在局部力的体现不大,然而总的色散力之和却很高.以致远远超过分子内主价键力,色散力的能量一般为837.4~8374J/moL 0.2~2千卡/摩.范德华的作用范围在分子间距离为0.28—0.5nm才起作用,其作用力的大小(包括上述三种力)与分子间距离的六次方成反比.5.2.2氢键:氢原子同电负性大的原子形成化合物时<由於电子云的偏移,氢原子呈裸质子状态>可在分子间或分子内与负电性较大而半径较小的原子(O、N、F等)结合而形成键,称为氢键.氢键键能为20934---41868J/mol(5—10千卡/摩)分子间距离小于0.26nm时才能产生氢键,纤维素大分子中氢键的作用:3-5纤维素大分子中有很多羟基,因此可在分子间及分子内产生氢键,由於分子间和分子内的氢键作用使纤维素大分子链挺直而有刚性,分子键间强裂吸引,排列更加紧密,因此纤维素纤维强度高,不易变形.聚酰胺纤维内氢键形式如下:C=O……………HN---H N C=O-----分子间力的大小随分子的大小而变化,一般高聚物聚合度都在几百,几千,几万以上,所以总的分子间力就很大.要将整个分子链相互拆开很不容易,当受外力作用就可以阻止高分子的滑移断裂,因此强度很高,在受热条件下,温度的升高还未能克服分子间力之前就会使主价键断裂高聚物破坏,也就是高聚物不能挥发和升华的原因.5.3什么是溶涨线型高分子可溶解在适当溶剂中.支链型高分子:溶解较困难,但仍能溶解在一定溶液中.体型高分子:不能溶解.溶解的过程很慢必须先通过溶涨后才能溶解,溶涨就是较小的溶剂分子进入到高分子内部,体积增大使大分子间距离增大,分子间力减弱,这种现象叫溶涨也叫膨化。
5.4什么是溶解:溶解是溶剂分子完全切断大分子之间的连接,即大分子与溶剂之间的引力强于大分子之间及溶剂分子之间的引力,使大分子之间连接被拆散,而形成大分子的均匀分散状态.有的高分子化合物在溶剂中只能溶涨而不能溶解;a分子量越大的线性高分子化合物溶解度愈小,时间长,溶解液粘度高. b非极性高分子化合物能溶解或溶涨於非极性溶剂.相似相溶:是指非极性的橡胶可溶解在非极性的汽油,苯,甲苯中聚乙烯醇可溶解在乙醇中c高分子化合物链间的次价力的大小随分子链的柔性与刚性而变化,柔性大的分子链卷曲性大,分子连接点少,溶剂易侵入而局部溶解.因此高分子化合物的溶解度就大如纤维素及聚乙烯醇分子中所含碳及---OH羟基数比例相同但链的柔性不同.纤维素分子式:(C6H10O5﹚n贴图纤维素的刚性较高,所以不溶于水.而聚乙烯醇柔性高极易溶解于水.通常纺织纤维都具有一定的吸湿性,吸湿后产生体积增大这是纤维溶涨,水分不能使纺织纤维大分子拆散发生溶解现象,必须找适当的溶剂.聚乙烯醇分子式(CH2CHOH )nH H H H H HC-C-C-C-C-CH OH H OH H OH6.棉纤维素纤维:6.1.棉纤维是天然种子纤维,一只棉桃分5----6室,每室6----8粒种子.每粒种子上长有10000-----15000根纤维.成熟棉纤维上出现了收缩和扭曲.一般扭曲数60----120个/cm成熟度越高,天然扭曲愈多。
棉纤维的组成:棉纤维的形态图,示意图:2张图棉纤维(1)初生胞壁0.1---0.2um是直径的1% ,纤维素含量较低,果胶,蜡质含量较高.具有拒水性,染整加工中阻碍染料助剂向内部扩散,造成织物渗透性差,染色不匀的现象.再加上纤维含量少,聚合度低故强度不高,应在染整退煮工艺中去除.(2)次生胞壁是纤维沉积最厚的一层4um是构成纤维的主体,纤维素含量很高,共生物含量减少。
占重量90%.(3)胞腔:棉纤维的胞腔,是输送养料和水分的通道,是染色和化学处理时的重要通道.棉纤维的化学组成及结构:碳水化合物元素为C、H、O,水解后基本单元为葡萄糖.(C6H10O5)n葡萄糖剩基以1.4甙键联接,每个相邻剩基扭转180°,二环周期重复结合而成,棉聚合度10000~15000,粘胶纤维聚合度250~500。
6.2纤维素的性质:6.2.1纤维素的强度:a:绝对强度p :即被拉伸的纤维在断裂瞬间经受的最大负荷,通常以牛顿表示Nb断裂长度:L R以mm表示C强度P O纤维的绝对强力与纤度T的比值。
P0=——P/TD纤度T:表示纤维的粗细程度常用公制支数Nm 旦(d)特(tex)三种表示tex 1特:1000m长的纤维重1g为1特,国家标准单位。
D 1旦: 9000m长的纤维为1克为1旦.1公支:单位重量的长度1米重1克1米/1克1特 1 tex=1000公支数1支英支=840码长纱为1磅840ya/1btex=583.1÷英支数英支用右上方小S表示如32S1tex=9旦1tex=10dtex(分特)国家规定1986年后不单独使用公支或英支为计量单位纤维素纤维强度与结构的关系:决定纤维强度大小是纤维内大分子聚合度高低和纤维结构的差异,同一类纤维聚合度高,分子间作用力大,纤维强度高,过短的纤维抱和力小,纺不出强度高的纱。
粘胶纤维聚合度低故其强度比棉低得多.。
6.2.2.结晶度高低对纤维素强度的影响:在纤维素内部有许多羟基.结晶部位以氢键结合,形成立体密集整齐的排列,具有很高的分子间的力.晶区使分子键间交联起来,防止分子链的滑移,晶区刚硬,难以弯曲,强度高.非结晶区羟基处于游离状态,较少形成氢键结构,密度较低,易屈服于外力,强度较弱.因此纤维中结晶度越高,纤维强度必然高.蔴的结晶度最高约为90%强度也高,棉结晶度70%强度次之,粘胶结晶度40%因此强度最低.6.2.3 取向度对纤维强度的影响:纤维的取向度是指纤维的大分子,分子链或晶体长轴沿纤维轴向排列的程度.高取向度的纤维,大分子均匀承受外力,减少分子断裂达到更高的强度,棉丝光后纤维取向度增加,尽管结晶度略底,强度还是提高的.生产粘胶纤维时的拉伸作用就是提高粘胶的取向度、结晶度以达到提高强度的目的.6.3 纤维素纤维的物理结构与染色的关系:当一有色物体受光照射时会产生对光的反射,吸收和透过,有色物体若存在多个界面,则对光形成复反射作用.有色体界面个数愈多,有色物体的颜色就愈浅,对于厚薄相同的纺织品来说,纤维越细,根数越多反射光的界面越多,,对光的吸收相对来说是减少了.因此色织物的色光发亮,颜色显的明亮及浅一些,如果纤维粗反射界面少,对光的吸收相对增加,色泽显得的浓暗,若将同一类纤维不同直径的纤维染成同一色泽.较细纤维比较粗纤维需用染料量就多一些。