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关键词： 筒子染色   染色机   活性染料   有机溶剂   棉纱  

摘要： 自制有机溶剂无水筒子纱染色装备,以二甲基亚砜(DMSO)与碳酸二甲酯(DMC)混合溶剂为染色介质,对纯棉筒子纱进行活性染料染色。研究结果表明,采用活性红24染色时,有机溶剂DMSO/DMC体积比为1∶9,染色温度95℃,染色时间2 h,染色筒子纱的K/S值可达到21.9,耐皂洗色牢度及耐摩擦色牢度良好,筒子纱色差值ΔE<1。高效液相色谱表明,染色残液及洗液中的染料均未水解,可以回收使用。

关键词： 同源染色体   同源特征   细胞水平特征   分子水平特征  

摘要： 阐述了同源染色体的细胞水平和分子水平特征,比较了国内、外中学教材中同源染色体概念的教学内容。同源染色体的细胞水平特征为"可配对的2条染色体,形态和结构相似,一条来自母方,一条来自父方"。随着分子生物学的发展,同源染色体在分子水平上的特征逐渐被认识。同源染色体的分子水平特征为同源染色体内部的DNA序列具有高度相似性。在同源染色体教学内容的安排上,国内教材侧重于细胞水平的特征介绍,国外部分教材则同时强调了细胞水平和分子水平的特征。

关键词： 活性染料   催化染色   棉织物   催化剂   低盐低碱  

摘要： 活性染料是棉织物染色最常用的染料。但也存在着电解质浓度高,固色率低,水洗工艺冗长等问题。本课题选用了具有强亲核性的叔胺化合物作为催化剂来提高活性染料反应活性,实现催化染色,研究低盐低碱、节能减排的活性染料染色工艺。结果表明,催化剂和均三嗪活性染料作用,可得到活性基团季铵化的活性染料,提高了离去基的吸电子性,即提高活性染料与纤维素羟基的反应性能。因此,高反应性染料可以在较弱的碱性条件下与纤维素上的羟基发生反应,而且可以减少盐的用量,缩短染色时间,降低染色温度,提高染色深度和活性染料的固色率。首先,课题研究了多种叔胺化合物对均三嗪活性染料上染棉织物的催化效果。选取叔胺化合物如烟酸、吡啶、三甲胺和三乙烯二胺作为催化剂。筛选出最优催化剂和最适宜的染料并系统探究催化剂对均三嗪活性染料的催化染色机理。结果表明三甲胺和三乙烯二胺对K型活性染料具有较好的催化染色效果。其次,通过单因素实验和正交实验,确定了不同染色浓度的催化剂适宜的加入方式和适宜的催化染色条件。结果表明,三甲胺对染色浓度2%(owf)活性翠蓝K-3R的最优加入方式是三甲胺、染料、元明粉、织物于染色开始一起加入。固色温度由常规工艺80℃固色降至60℃固色。纯碱由常规工艺15g/l降至8g/l,元明粉由常规工艺50g/l降至25g/l;三甲胺对染色浓度5%(owf)拼混染色的最优加入方式是三甲胺、染料、元明粉、织物于染色开始一起加入。固色温度由常规工艺80℃固色降至60℃固色,纯碱由常规工艺20g/l降至14g/l,元明粉由常规工艺80g/l降至50g/l;三乙烯二胺对染色浓度2%(owf)活性翠蓝k-3r的最优加入方式是三乙烯二胺、染料、元明粉、织物于染色开始一起加入。固色温度由常规工艺80℃固色降至60℃固色,纯碱由常规工艺15g/l降至7g/l,元明粉由常规工艺50g/l降14g/l;三乙烯二胺对染色浓度5%(owf)拼色染色的最优加入方式是三乙烯二胺、染料、元明粉、织物于染色开始一起加入。固色温度由常规工艺80℃固色降至70℃固色,纯碱由常规工艺20g/l降至12g/l,元明粉由常规工艺80g/l降至45g/l。另外,由于催化染色可使k型活性染料固色温度降至60℃左右,这与m型活性染料的固色温度近似。考虑到实际染色过程中染料的拼色染色,课题对活性翠蓝k-3r与活性蓝m-2ge在催化染色条件下的s.e.r.f.值进行研究。结果表明活性翠蓝k-3r与活性蓝m-2ge在催化染色条件下的s.e.r.f.值相差范围在±15%以内,故可以进行拼色,这对扩大活性染料色谱范围有积极意义。第三,由于三甲胺和三乙烯二胺对染料的催化效果和机理不同,但是二者的最优催化染色工艺近似,由此可知三甲胺和三乙烯二胺的复配物可能对均三嗪活性染料产生多级催化作用。故本课题研究了不同浓度配比的复配催化剂的催化染色效果,结果表明三甲胺和三乙烯二胺质量比为1:3时,比二者单独使用时染色织物K/S值要高。可使染色浓度2%(owf)活性翠蓝K-3R所染棉织物K/S值由2.3增加到4.5。最后,本课题探究了催化剂作为活性染料提升剂,于常规染色工艺固色完成后加入,进一步提高了活性染料固色。探究固色后保温时间、催化剂用量对染色效果的影响。结果表明,固色后在染液中加入催化剂仍能起到较明显的增深作用,对于2%(owf)浓度的活性翠蓝K-3R的染料染色,固色后加入催化剂0.6g/L保温20min K/S值可由2.3提高至3.2左右。

关键词： 张力控制   冷轧堆染色   针织物   模糊自适应PID   Simulink  

摘要： 冷轧堆染色工艺是一种介于浸染工艺与连续轧染工艺之间的半连续化工艺。现阶段,冷轧堆染色主要应用于机织物的染色工艺上,针织物的结构和性能相比于机织物有较大的差别,冷轧堆染色工艺应用于针织物的染料和电气控制设备的选择也有一定的差异。提高针织物冷轧堆染色工艺品质是多因素的系统工程,而张力控制是其中非常重要的环节,针织物印染时会因张力偏差而产生缝头印,而且收卷时也会发生过松或过紧而严重影响染色效果。由此可见,加大对针织物冷轧堆染色机张力控制的研究将会进一步缩减印染成本。本文从针织物冷轧堆染色机的组成和生产工艺入手,分析针织物的性能和冷轧堆染色的特点,将针织物冷轧堆染色机分为进布冷却单元、印染单元和收卷单元进行研究进而确定各单元张力控制设计方案。根据针织物冷轧堆染色中各工艺单元对张力的不同控制要求,采用独立调节与主动和被动张力控制相结合,对不同工序段张力采用不同的控制模式,完成预设的控制目标。为解决针织物冷轧堆染色机张力控制的难点,通过各单元进行动态力学分析,建立张力控制模型,搭配更适应动态非线性系统的模糊自适应PID算法实现张力控制。考虑到轧车速度为基准和前两个单元的相似的恒控制特点,对针织物冷轧堆染色机的进布冷却单元和印染单元分别采用角位移传感器和张力传感器与高性能交流矢量变频器搭配进行控制,保证印染的稳定。根据针织物收卷的剩余缠绕张力和初始缠绕张力之间的关系,对收卷单元采用高性能交流矢量变频器和张力传感器进行张力锥度控制,保证收卷的剩余缠绕张力稳定。利用Simulink对各单元张力控制系统进行仿真实验,得到了响应的张力和速度的响应曲线,分析了控制算法和控制模型的合理性,还使用Matlab/GUI实现了针织物冷轧堆染色机多单元张力控制系统的仿真曲线和参数实时在GUI界面上的显示,在此基础上对多单元张力控制系统进行了多组仿真实验。通过仿真实验为进一步研究针织物冷轧堆染色机张力控制系统提供了理论参考。

关键词： 毛用活性染料   微悬浮体   低温染色   羊毛损伤   梳纺性  

摘要： 羊毛毛条常规染色加工一般是在沸染条件下进行,对羊毛造成的染色损伤大,给染色纤维的梳纺性能及其制成品品质带来极大的负面影响。针对上述问题,本论文研究在以微悬浮体染色(Microsuspesion Dyeing,简称MSD)技术为基础,以自主研发的毛用活性染料微悬浮体低温染色助剂XPND(MSD低温染色助剂XPND,简称XPND)为核心的基础上,通过染色机理研究,中试试验和生产试验相结合的产学研合、逐步递进模式,实现了毛用活性染料微悬浮体低温染色(简称MSD低温染色),达到了降低羊毛染色损伤,改善染色纤维梳纺性能,提升羊毛制品品质的目标。选用lanasol和lanasol-CE两类毛用活性染料,通过染浴中XPND对染料的微悬浮体化作用,形成了一定尺寸大小的染料-助剂聚集体,显著降低了染浴的表面张力,增强了染料-助剂聚集体与纤维间的亲和力,能够加快染料-助剂聚集体对纤维的吸附,同时,XPND对纤维具有很好的润湿、溶胀作用,能够对染料由纤维表面向纤维内部扩散起到促进作用,最终实现低温染色。本论文研究通过单因素变量实验优化出了MSD低温染色工艺参数,具体如下:染料用量≤4%(owf)时,冰醋酸2.0%(owf)、XPND 2.0%(owf)、90℃保温90min;染料用量>4%(owf)时,甲酸1.6%(owf)、XPND 2.0%(owf)、90℃保温90min。染色机理研究表明:(1)染液粒径和表面张力测试结果表明,XPND对染料的微悬浮体化,改变了染料在染浴中的状态,形成了染料-助剂聚集体,显著降低了染液表面张力。(2)染色热力学研究表明,相比于传统染色工艺,MSD低温染色工艺没有改变染料的朗缪尔型吸附等温线。(3)染色动力学研究表明,采用MSD低温染色工艺对羊毛纤维进行染色加工过程中,其染色速率常数和扩散系数均比传统工艺高,半染时间比传统工艺短,染料能快速与纤维发生吸附上染,进而向纤维内部扩散,实现低温染色。染色生产试验结果表明:(1)MSD低温染色羊毛能获得与传统染色羊毛一致的颜色和色牢度,且减小了纤维染色损伤,染色毛条手感蓬松、滑糯、弹性好。(2)MSD低温工艺染色羊毛与传统工艺染色羊毛相比,针梳过程毛条缠皮辊、缠罗拉次数明显减少,落毛率降低,粗纱条干均匀性提高。采用MSD低温工艺染色羊毛,纺制52/2纱线,细纱断头率降低19.3%,络筒切疵机械效率提高3.90%,纱线制成率提高0.67%,且在纺制55/1和88/2纱线时获得了与纺52/2纱线类似的生产效果,染色纤维的梳纺性得到极大改善。(3)与传统工艺相比,采用MSD低温染色工艺染色羊毛织品在后整理过程的色变程度明显变小。(4)采用MSD低温染色工艺染色羊毛织品各项性能优良,织物内在品质得以提升,能满足生产和市场要求。采用MSD低温染色新技术对羊毛毛条进行染色加工,能够降低羊毛纤维染色损伤,改善纤维的梳纺性,提高生产效率,提升织物的内在品质,具有重大实用价值。

关键词： 涤/棉织物   碱性染色   一浴法   应用  

摘要： 在传统涤/棉针织物染色工艺中,一般需要先在碱性条件下对涤/棉织物进行前处理工艺,然后对涤纶进行酸性条件下的染色,经过还原清洗后再在碱性条件下套染棉。该方法对染浴p H值的要求较高,而且,涤纶纤维在高温酸性条件下容易产生低聚物,棉纤维会出现水解、强力下降的现象;并且,染完涤纶后还要再进行还原清洗,从而消耗大量的水、电等能源和时间。涤纶纤维的性能及外观质量在碱性条件下染色后能够大大提高,并且可以将涤/棉织物的前处理和分散染料染涤纶进行同浴处理,同时省略了还原清洗的步骤,直接套染棉,从而提高生产效率,节约能源。本文从涤/棉前处理染色一浴的助剂,碱性染色的分散染料,以及皂洗等方面进行了研究。首先,实验研究了涤/棉针织物前处理和涤纶染色一浴法的助剂R,选择了SAS-60(仲烷基磺酸钠)、AEO-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)、匀染剂AD为主要成分。通过测试前处理过后的棉织物的毛效、白度、减重率,得到前处理染色一浴剂R的最佳配比为SAS-60用量0.5%(owf),AEO-9用量0.6%(owf),匀染剂AD用量0.8%(owf),消泡剂用量0.04%(owf)。该助剂具有良好的精练作用,能有效去除棉织物上的蜡质、果胶等杂质,提高氧漂效果,对分散染料染涤纶有良好的匀染分散作用。其次,研究了分散染料在碱性染色条件下的筛选及染色工艺。通过分散染料在碱性及双氧水条件下的染色工艺条件研究,比较其色光稳定性、色深K/S值等性能,筛选出适合用于涤/棉针织物漂染一浴法的分散染料,研究发现,大多数分散染料都具有一定的耐碱、耐双氧水稳定性。优化确定碱性条件下涤/棉针织物漂染一浴法的工艺处方、工艺流程及条件。优化后的工艺流程为:氧漂、分散染料一浴染涤纶→活性染料套染棉→涤/棉一浴皂洗。第三,对涤/棉前处理染色一浴法中涤纶染色后套染棉的皂洗工艺进行了改进研究,测试了三种不同的涤/棉皂洗剂,确定了皂洗剂的用量及最佳工艺条件。其中最佳皂洗剂为皂洗剂B,皂洗剂浓度1.5g/L,皂洗时间20min,皂洗温度85℃。通过与传统工艺进行比较,其皂洗效果与传统方法基本相同能够达到4级以上,但减少了洗涤次数,减少了水用量,缩短了工艺时间。最后,将涤/棉前处理染涤纶一浴法工艺进行应用于工厂,实现打小样,放大样。对涤/棉传统染色工艺和前处理染涤纶一浴法工艺进行对比,两种染色工艺的产品质量效果相近,但新工艺染色时间节省约3个小时,所需能源减少,每吨布节省成本约560元。

关键词： 活性染料   染液   冷轧堆染色   染色温度  

摘要： 答:冷轧堆染色通常采用乙烯砜型活性染料,这是因为该类染料的活性基对碱十分敏感,在碱性浴中能快速发生消除反应,生成化学活性很强的乙烯砜基(—SO2CH=CH2)。值得注意的是,冷轧堆法染色中染液的碱性过强(p H=12～13),远远超过中温型活性染料的最佳固色p H值范围(10.5～11)。因此,尽管染色是在室温(5～30℃)条件下进

关键词： 棉   非水染色   活性染料   生命周期评价   环境影响   筒子纱染色  

摘要： 活性染料作为最常用的棉用染料,自发明以来,围绕提高染料固色率、减少无机盐用量、治理染色废水而展开的研究接连不断。相比这些传统末端治理技术,从源头控制污染的清洁染色技术在可持续发展方面更具优势。本文从两个方面围绕“非水染色新技术”展开研究:1)探讨了乙烯砜染料在混合非质子有机溶剂中对棉的染色技术,为项目中后续的筒子纱溶剂染色的中试提供科学依据。在非质子溶剂中,二甲基亚砜(DMSO)溶胀棉的能力出众,被选为该体系的溶剂之一。碳酸二甲酯(DMC)作为一种助溶剂,通过提高染料在DMSO/DMC混合溶剂中的化学位促进染料吸附,实现了无盐染色。DMSO和DMC这两种溶剂均是环境友好、安全性高的绿色溶剂。研究发现有机碱才能帮助乙烯砜染料在溶剂染色中固色。在所选胺碱中,1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(DABCO)是促进染料同棉纤维反应的最有效碱剂。HPLC证实该体系下的固色机理是染料首先同胺碱形成活性的中间体。染色残液经简单染化料补充和溶剂比例调整后可直接进行循环回用。10次循环染色织物的色深始终保持一致。对于乙烯砜型染料,该染色方法具有普适性,染后织物有良好的提升性和色牢度。基于DMSO/DMC体系的非水染色方法从源头上杜绝了活性染料无效水解以及无机盐的使用,并且染色残液可以循环回用,在染色可持续发展上体现了一定的优势。2)从环境管理角度出发,使用生命周期评价(LCA)方法分析比较了传统水相全棉筒子纱染色工艺和一种基于DMSO/全氯乙烯(PCE)体系的筒子纱溶剂染色工艺。本文采用SimaPro软件中的CML-IA baseline方法,通过收集两种筒子纱生产过程的物质能源消耗和污染物排放清单,定量评估了两种筒子纱染色工艺在全球变暖(GWP)、酸化(AP)、非生物损耗(ADP)、非生物化石燃料损耗(ADP(fossil fuels))、臭氧层损耗(ODP)、富营养化(EP)以及光化学氧化(POCP)这7个方面的环境影响。结果表明,DMSO/PCE体系下染色的筒子纱的7种标准化潜值均高于水相染色筒子纱,因而没有在环境影响方面体现出优势。通过对输入参数的贡献分析和敏感度分析,发现DMSO/PCE溶剂染色方法的主要问题在于PCE的使用。特别在ODP方面,PCE极易造成臭氧层损耗,染色过程中PCE的泄露系数与POCP潜值直接相关。此外,很大部分的环境影响来自溶剂染色方法采用的130℃高温固色,该过程消耗了大量电能,间接增加了环境负荷。因此,非水染色技术开发的首要任务是选择环境友好、低毒性的溶剂,并通过优化降低染色过程中的能量消耗。本课题组后续将对DMSO/DMC体系的非水染色技术展开具体的生命周期评价,体现该技术在现有非水染色技术中的环境保护和可持续发展优势。

关键词： 电化学无盐染色   活性染料   棉织物   K/S值   电解质  

摘要： 活性染料电化学染色技术可以实现染料的无盐上染,成为研究的热点。本课题选用了三种类型的活性染料(活性黄KN-GR、活性嫩黄K-6G和活性红M-2B),在电化学体系下对其进行了染色研究。所选用的三类染料其活性基存在差异,采用控制变量法在电化学无盐染色条件下,探讨了三类染料的电化学无盐最佳染色工艺。对染色后棉织物的K/S值进行了测试,结果表明:这三类活性染料电化学无盐最佳染色工艺分别是,阳极面积皆为0.4cm2的Pt电极,外加电压7V、6V和5V,染色温度30℃、55℃和55℃,染色时间40min、20min和20min,固色时间40min、40min和50min;碳酸钠浓度16g/L、16g/L和12g/L。所选用的三类染料的磺酸基分子质量占该染料分子总质量的比例依次为:32.4%、36.4%和41.9%。固定阳极面积均为0.4cm2,实验发现随着磺酸基分子质量占该染料分子总质量的百分含量依次增加,三类染料达到最佳染色效果所需的最佳外加电压依次减小(7V、6V和5V),染料的上染百分率依次增加(52.8%、54.6%和55.7%),染色织物的匀染性逐渐变好(0.685、0.606和0.578),染色后棉织物的摩擦牢度(4-5)和耐水洗牢度基本相当(4-5)。实验还对电化学低盐染色进行了初步研究,探讨了电解质钠盐(单一盐9种和混合盐8组)对活性红KN-BS电化学低盐染色的影响。实验发现,单一钠盐中硫酸钠(Na2SO4)和酒石酸钠(C4H4O6Na2)做促染剂时,染色后棉织物的K/S值(15.514和14.983)最高;混合盐中酒石酸钠与硫酸钠复配做促染剂时染色后棉织物的K/S值(15.816)最高;且混合盐做促染剂时染色后棉织物的K/S值优于单一盐。电化学低盐染色工艺为:电极为0.4cm2的Pt/Pt-Ag/Ag Cl,外加电压8V,染色温度30℃,染色35min后升温至60℃(1-2℃/min),加碳酸钠固色,保温50min,混合盐(C4H4O6Na2/Na2SO4=1:1)加入量为0.34mol/L。本实验探究了外加电场对三类染料结构的影响。将三类染料分别配制成一定浓度的染液进行染色,并通过紫外-可见分光光度计测试各阶段染液的吸收光谱曲线。空白组(传统染色不加织物)与对照组(电化学染色不加织物)的对比实验发现,在电化学无盐染色体系下,所需的外加电场(2～10V)没有破坏三类活性染料的基本结构,证明该项染色技术可以应用于活性染料的无盐染色研究。

关键词： 纯棉针织物   冷轧堆染色   表面活性剂   活性染料  

摘要： 纯棉针织物活性染料短流程堆置染色具有染料固色率高、节水、节能、生产成本低等优点。本研究以未经过前处理的纯棉针织物为染色目标,用活性染料SNE红、SNE黄、SNE蓝、SNE黑和固色碱色丽牢,通过筛选不同类型的表面活性剂,研究了表面活性剂种类和用量、固色碱用量、堆置时间和温度、染料的种类和用量以及皂洗条件对染色效果的影响规律,测定了活性染料的固色率,并用SEM和XRD表征了棉纤维染色后的结构,实现了纯棉针织物的活性染料短流程堆置染色,降低了棉针织物活性染料染色的能耗、水耗和废水排放量,缩短了工艺流程。研究结果表明,在所选的三种表面活性剂中,非离子表面活性剂脂肪酸甲酯乙氧基化合物(FMEE)的效果最好。在染液中添加一定量的FMEE后,随FMEE用量的增加,织物的颜色深度和匀染性逐渐提高,当FMEE浓度为4g/L时,染色效果最好。增加色丽牢和氢氧化钠的用量,织物颜色深度增加,当色丽牢为25g/L、氢氧化钠为4g/L时,织物K/S值最大,在25℃堆置10h即可达到最佳染色效果,染色织物的干摩擦牢度最高达到5级,湿摩擦牢度最高达到3～4级,与丝光后染色织物的摩擦牢度相近。染色后皂煮时加入双氧水,能有效去除织物上的天然杂质,改善染色效果,并提高织物的润湿性。SEM分析表明,加入FMEE染色后,棉纤维表面变得光滑,天然伴生杂质减少,纤维由扁平带状通过溶胀转变为圆柱形。XRD分析表明,加入FMEE染色后,纤维的结晶度没有发生明显变化。