Использование модифицированной порошковой целлюлозы и её смеси с крахмалом в качестве загустителя при печати активными красителями

ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Содержание

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
- 1. 1. Строение и свойства целлюлозы
  - 1. 1. 1. Химическое строение и роль водородных связей в целлюлозе
  - 1. 1. 2. Аморфно-кристаллическая и надмолекулярная структура целлюлозных волокон
  - 1. 1. 3. Структурообразование в водных суспензиях целлюлозы
  - 1. 1. 4. Использование гидроксида натрия для модификации целлюлозы. Основные типы щелочных целлюлоз
- 1. 2. Теория и практика печати текстильных материалов активными красителями
- 1. 3. Современное состояние ассортимента загустителей при печати целлюлозных текстильных материалов активными красителями
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. ¦
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТ
- 2. 1. Характеристика объектов исследования
- 2. 2. Характеристика используемых химических материалов
- 2. 3. Методика оценки распределения частиц по размерам
- 2. 4. Методика измерения диэлектрических свойств порошковой целлюлозы
- 2. 5. Методика оценки седиментационной устойчивости
- 2. 6. Методика определения количества связанной щелочи
- 2. 7. Методики определения вязкости загусток
  - 2. 7. 1. Определение динамической вязкости
  - 2. 7. 2. Определение кинематической вязкости
  - 2. 7. 3. Определение условной вязкости
- 2. 8. Методика определения степени фиксации красителей
- 2. 9. Методики оценки степени связывания активного красителя целлюлозой
  - 2. 9. 1. Методика оценки степени связывания активного красителя загустителем
  - 2. 9. 2. Методика определения связывания активного красителя модифицированными гидратцеллюлозными пленками
- 2. 10. Методика определения коэффициентов диффузии
- 2. 11. Исследование гидролиза активных красителей методом бумажной хроматографии
- 2. 12. Методика определения устойчивости окрасок к трению
- 2. 13. Методика определения жесткости ткани
- 2. 14. Математическая обработка результатов исследований
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
- 3. 1. Исследование гелеобразующей способности порошковой целлюлозы, модифицированной гидроксидом натрия
  - 3. 1. 1. Оценка влияния природы неорганических солей и гид-ротропных средств на состояние дисперсии порошковой целлюлозы
  - 3. 1. 2. Изучение влияния гранулометрического состава щелочной порошковой целлюлозы на её способность к гелеоб-разованию
  - 3. 1. 3. Изучение особенностей реологических свойств гелей на основе щелочной порошковой целлюлозы, а также композиций на их основе
- 3. 2. Исследование особенностей поведения красителей в среде печатных составов, содержащих щелочную целлюлозу
  - 3. 2. 1. Изучение реакционной способности щелочной целлюлозы по отношению к активным красителям
  - 3. 2. 2. Изучение влияния состава загусток на скорость массо-переноса в них красителя
- 3. 3. Разработка энерго- и ресурсосберегающей технологии печати х/б тканей активными красителями
  - 3. 3. 1. Разработка способов получения композиционных загусток на основе композиции крахмал-ПЩЦ
  - 3. 3. 2. Оценка технических возможностей предлагаемого композиционного загустителя при печати текстильных материалов активными красителями
ВЫВОДЫ

Использование модифицированной порошковой целлюлозы и её смеси с крахмалом в качестве загустителя при печати активными красителями (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Современное отделочное производство характеризуется широким ассортиментом использующихся красителей и текстильно-вспомогательных веществ (ТВВ). Значительная часть красителей, а также все используемые ТВВ, исключая аппретирующие составы, удаляются при промывке и, попадая в сточные воды, создают серьезную экологическую проблему отделочного производства. Из всех химикатов отделочного производства загустители являются главным (в количественном отношении) компонентом загрязняющих веществ, поскольку после промывки тканей они полностью попадают в сточные воды.

С усилением внимания мирового сообщества к защите окружающей среды и человека увеличивается давление общественных и государственных структур на производителей различной продукции, в том числе текстильной. В настоящее время меняется концепция решения экологических проблем отделочного производства: основная доля ответственности за экологические проблемы постепенно перемещается от специалистов по очистке стоков и воздушных выбросов к химикам-технологам.

Актуальность темы

В настоящее время в России при печатании текстильных материалов из целлюлозных волокон доминирующее место занимают активные красители. Однако, печатание текстильных материалов активными красителями предъявляет особые требования к выбору загустителя, как вещества индифферентного по отношению к красителю. Этому требованию не удовлетворяют такие природные загустители, как крахмал, декстрин, трагант, камедь, имеющие в макромолекулах реакционно-способные по отношению к активным красителям гидроксильные группы.

Несмотря на широкий спектр предлагаемых импортных загущающих препаратов, на российских предприятиях часто используют более дешевый и доступный немодифицированный крахмал. Химически немо-дифицированный крахмал является самым дешевым загустителем, однако его использование сопряжено с целым комплексом негативных моментов: низкая загущающая способность и соответственно высокий расход его при печати, плохая удаляемость при промывке с ткани после фиксации красителя, и, в результате жесткий гриф готовой ткани и низкие показатели прочности окрасок к трению. Для устранения этих недостатков ткань во многих случаях приходится промывать по 2−3 раза, что, соответственно, отражается на стоимости продукции и рентабельности работы предприятия.

Среди природных полимеров, представляющих большой интерес в качестве загустителя печатных красок, имеет целлюлоза, в первую очередь древесная. Однако, в настоящее время в качестве загустителя при печати тканей используется не сама целлюлоза, а ее водорастворимые эфиры, в частности, карбоксиметилцеллюлоза. Тем не менее, известен прием перевода целлюлозы из твердого в микрофибриллированное состояние, характеризующееся низким значением критической концентрации гелеобразо-вания. Недостатком существующих способов перевода целлюлозы в микрофибриллированное состояние является то, что для их реализации требуется энергоемкое и сложное в техническом отношении оборудование.

Настоящая работа посвящена выявлению возможности получения загустки на основе порошковой целлюлозы, пригодной для печати тканей активными красителями. Работа выполнена в соответствии с тематическим планом исследований ИХР РАН в рамках г/б темы:" Разработка методов регулирования физико-химических процессов в многокомпонентных системах на основе природных гелеи волокнообразующих полимеров" (раздел:" Физическая и химическая модификация природных гелеобра-зующих полимеров и тонкодисперсных систем на их основе"), № госрегистрации 01.2.00 103 984.

Научная новизна.

Впервые выявлена, теоретически обоснована и экспериментально показана эффективность применения порошковой щелочной целлюлозы (ГТЩЦ) в качестве загустителя при печати активными красителями.

Экспериментально изучено и теоретически интерпретировано влияние гранулометрического состава и дисперсионной среды ка седименташюк-ную устойчивость и реологические свойства дисперсий ПЩЦ.

На основании систематического исследования реологических свойстз гелей на основе крахмала и щелочной целлюлозы выявлен синерпгческпй эффект загущающего действия компонентов в смеси ПЩЦ-крахмал.

Установлен эффект значительного снижения реакционной способности по отношению к активным красителям целлюлозы, модифицированной гидроксидом натрия и карбамидом. Практическая значимость.

В лабораторных условиях доказано, что загустка на основе смеси крахмал-ПЩЦ, позволяет на 50% снизить расход крахмала, исключить операцию «горячей» клейстеризации крахмала, повысить степень полезного использования красителей по сравнению с немодифицировакным крахмалом и улучшить качество получаемых окрасок.

Промышленная апробация разработанной технологии получения за-густки на основе крахмал-ПЩЦ на ОАО «Самтекс» (г.Иваново) подтвердила эффективность ее применения при печати х/б тканей активными красителями. Показано, что использование композиционной загустки позволяет существенно улучшить качественные показатели готовых тканей и, одновременно, снизить себестоимость получения загустки на 20−30%. по сравнению с традиционно используемой крахмальной загусткой. 7.

ВЫВОДЫ:

1. Показана целесообразность и эффективность использования модифицированной порошковой целлюлозы и её смеси с крахмалом в качестве загустителя при печати текстильных материалов активными красителями.

2. На основании известного механизма структурообразования дисперсий целлюлозы исследовано влияние ряда разрушающих и упорядочивающих структуру воды соединений на седиментационную устойчивость свободносвязанных дисперсий ПЩЦ. Выявлено, что наибольшей стабилизирующей способностью из изученного ряда обладают калий роданистый и карбамид. Предложена теоретическая трактовка особенностей механизма стабилизирующего действия этих соединений на дисперсии ПЩЦ. Установлен экстремальный характер влияния состава смеси KSCN-карбамид на седиментационную устойчивость дисперсий ПЩЦ.

3. На основании исследования взаимосвязи гранулометрического состава ПЩЦ, полученной различными способами, и реологии гелей получаемых на её основе, позволило выявить оптимальные размеры частиц, соответствующие максимальной вязкости получаемых загусток.

4. В результате систематического исследования реологических свойств гелей на основе крахмала и щелочной целлюлозы выявлен синергиче-ский эффект загущающего действия компонентов в смеси ПЩЦ-крахмал.

5. Экспериментально установлен эффект значительного снижения реакционной способности по отношению к активным красителям целлюлозы, модифицированной гидроксидом натрия и карбамидом.

6. На основе выявленных закономерностей разработана технология получения загустки на основе смеси крахмал-ПЩЦ, позволяющая существенно снизить расход крахмала, исключить операцию «горячей» клейстеризации крахмала, повысить степень полезного использования.

107 красителей по сравнению с немодифицированным крахмалом и улучшить качество получаемых окрасок. 7. В процессе производственных испытаний на ОАО «Самтекс» апробированы технологические регламенты приготовления композиционной загустки, с использованием как порошковой целлюлозы полученной на аппарате шнекового типа, так и отходов прядильного производства. Показаны технические и экономические преимущества при использовании предлагаемых загусток в сравнении с традиционно используемым 12%-ным крахмальным клейстером.

Показать весь текст

Список литературы

Байклз И., Сегал JI. Целлюлоза и ее производные. М.: Мир. 1974. -500 с.
Marx-Figini М., Schulz G.V. Uber die Kinetik und den Mechanismus der Biosynthese der Cellulose in hoheren Pflanzen. //Biochim. biophus. Acta. 1966.-V.112.-N1.-P. 81−101.
Marx-Figini M., Schulz G.V. Neuere untersuchungen liber dro{3e und dro (3enverteilung der 3-glukosidischen ketten nativer cellulosen II Macromol. Chem., 1963, Bd.62. S.49−65
Marx-Figini M., Penzel E. Absolutes molekulargewicht und molekulargewichtverteilung von nativen unbelichterer baumwollcellulose // Macromol. Chem., 1965, Bd.87. S.307−315
Рейзиньш Р.Э. Структурообразование в суспензиях целлюлозных волокон. Рига: Зинатне, 1987. -208 с.
Attala R.H. Polymorphy in cellulose: recent development. In: Proc. Intern. Symp. on Wood and Pulping Chemistry. Tsukuba Sci. City (Japan).- 1983,-V.l-P. 42−47
Марихин В.А., Мясникова Л. П. Надмолекулярная структура полимеров. Л.: Химия, 1977, — 240 с.
Усманов Х.У., Никонович Г. В. Электронная микроскопия целлюлозы. Ташкент, 1962. 270 с.
Кузнецова A.M., Мухаммадиева A.M., Нарлзуллаев и др. Рентгено-дифракционное исследование микрофибрилл хлопкового волокна // ВМС, 1975, Б17., с.201−204
Sci., 1982, vol. 14, N 3, p. 120−126
Рейзинын Р.Э., Чернявская С. А. Люминесценция контактного слоя воды на границе с целлюлозой. Химия древесины, 1977, N2, с. 111 112
Whitaker P.M., Nieduszynski I.A., Atkins E. Struktural aspects of Soda-Cellulose II//Polymer, 1974, Vol.15. P.125−127
Завадский A.E., Белоголовцев A.C. Влияние концентрации водных растворов гидроксида натрия на кинетику структурных переходов целлюлозы при мерсеризации хлопчатобумажных тканей // Изв. вузов ТТП. № 5, 1988., с.56−601.l
Warwicker J.O. Swelling of Cotton in alkalis and acids // J. Appl. Polvm. Sci., 1969, Vol.13. P.41−54.
Кленкова Н.И. Структура и реакционная способность целлюлозы. Наука. Л., 1976.248 с.
Sumner Н. Mechanism of dyeing with Procion Dyes I // J.S.D.C. 76, 12,675 (1960)
Беленький Л.И. Физико-химические основы отделочного производства текстильной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1979. 312 с.
Сафонов В.В. Облагораживание текстильных материалов— М.: Лег-промбытиздат. 1991.-288 с
Деревицкая В., Прокофьева M., Роговин 3. Исследование сравнительной реакционной способности гидроксильных групп целлюлозы // Журнал общей химии, 1958, Т.28., с. 718−721
Кричевский Г. Е. Химическая технология текстильных материалов: Учеб. для вузов в 3-х т. Т.2. М., 2001. 540 с.
Калантаров И. Я. Свойства и методы применения активных красителей. Дониш. Душанбе. 1970.
Кричевский Г. Е. Физико-химические основы применения активных красителей. М.: Лёгкая индустрия. 1977. С. 191.
Сенахов А. В., Коваль В. В., Садов Ф. И. Загустки их теория и применение. М.: Лёгкая индустрия. 1972. С.5−197.
Меньшикова И. И., Казарян М. 3., Стешенко Г. А., Чагина Р. И. Загуститель для активных красителей.// Текст, пром. 1984. № 1. С.61−65.
Степанов А. С. Загустители и печатные краски. М.: Лёгкая индустрия. 1969. С.170−180.
Садов Ф.И., Кричевский Г. Е., Мовшович И. М. Истинные и кажущиеся константы скорости реакции красителя с волокном // Изв. вузов ТТЛ. 1971. № 2. С.87−91.
Садов Ф.И., Кричевский Т. Е., Мовшович И. М. Кинетика крашения целлюлозных волокон активными красителями // Изв. вузов ТТП. 1969. № 2. С.85−98.
Садов Ф.И., Кричевский Т. Е., Мовшович И. М. Крашение целлюлозных волокон активными красителями (анализ кинетических уравнений) // Изв. вузов ТТП. 1970. № 1. С.76−80.
Зуйкова Е.С., Сеннахов А. В. Реакции, определяющие эффективность использования активных красителей в крашении // Изв. вузов ТТП. 1965. № 3. С.48−51.
Брейтман В. М., Сенахов А. В. Исследование влияния взаимодействия между красителем и загустителем в печатных красках на количество красителя, фиксируемого тканью при печати. // Изв. вузов ТТП. 1970. № 2. С.100−104.
Брейтман В. М., Сенахов А. В. Исследование влияния взаимодействия красителя с загустителями в печатных красках.// Изв. вузов ТТП. 1969. №>5. С.79−83.
Schumacher Н. Die Reaction-Farbstoffe in Farberei und Druck // Melliand Textilber., 41, 12, 1548 (1960)1.gamels W., Sumner H., Williams G. The Mechanism of Dyeing with
Procion Dyes II The mechanism of reaction with Water and Soluble
Alcohols or Carbohydrates // J.S.D.C., 78, 454 (1962)
Aspland J., Johnson A. Alkaline Hydrolysis of Chloro-N-Geterocyclic
Reactive Dyes containing Ionisable Amino Groups II // J.S.D.C., 81, 11,477(1965)
Сенахов A.B., Зуйкова E.C. Хемосорбционный характер кинетики процесса фиксации активных красителей целлюлозным волокном /7
Изв. вузов ТТЛ., № 3, 1999, с.64−68
Кричевский Г. Е. Активные красители М.: Легкая индустрия. 1968. 340 с.
Отделка хлопчатобумажных тканей. В 2-х ч. 4.2. Оборудование для отделки хлопчатобумажных тканей: Справочник / Под.ред. Н. В. Егорова. М.: Легпромбытиздат. 1991. 240 с.
Deny R.R., Higgenbotham R.S. The Flow Properties of Textile Printing Pastes J.S.D.C., 69, p.569., 1953
Кричевский Г. Е. Основные тенденции в теории и практике отделочного производства.// Текст, химия, 1995. спец. выпуск № 1(6). С.31−41.
Морозова JI. Н., Кушко А. А., Бровко Р. В. Применение загустки на основе модифицированного крахмала в текстильной печати. Межвуз. сб. научн. трудов: Прогресс техники и технологии отделочного производства. Иваново. 1992. С.85−89.
Bajoj P., Chavan R. В. Производство синтетических загустителей для текстильной печати. Colourage, 1982. 29. № 20. С.3−6. Полиакрилатные загустители. Пат. 4 338 239. США. заявл. 30.03.81. опубл. 06.07.82.
Алексеева О. В., Рожкова О. В., Мазурина Н. А. Печатание текстильных материалов акриловыми загустителями.// Текст, пром. 1993. № 2. С. 30.
Пат. 4 481 076 США, Редиспергируемая микрофибриллированная целлюлоза//РЖХ 1985 12 Ф23 П
Пат. 4 481 077 США, Способ получения микрофибриллированной целлюлозы// РЖХ 1985 12 Ф24 П
Пат. 4 483 743 США, Микрофибриллированная целлюлоза// РЖХ 1985 14Ф21 П
Кузнецова Т.В., Кудряшов Н. В. Тимашев В.В. Физическая химия вяжущих материалов. М.: Высшая школа, 1989. — 384 с.
Бабко А.К., Пятницкий И. В. Количественный анализ, М., Высшая школа, 1968, 496 с.
Ларин О.В. Теоретическое обоснование и разработка механохимиче-ского способа получения загусток на основе крахмала: Дис.. канд. техн. наук. Иваново, 2000
Ralf J. Die Papierchromatografie der Reaktivfarbstoffe // Deutsche Tex-tiltechnik. 1963. Bd.13, № 2. P.86−89
Щукин Е.Д., Перцов E.A., Амелина Коллоидная химия: уч. для хим. спец. ун-тов. М.: Изд-во МГУ. 1982. 352 с.
Практикум по коллоидной химии: учеб. Пособие для хим.-технол. Спец. Вузов/ под.ред. Лаврова И. С. М.: Высшая школа, 1983 — 216 с.
Петропавловский Г. А. Гидрофильные частично замещенные эфиры целлюлозы и их модификация путем химического сшивания. Л.: Наука, 1988. 298 с.
Гойхман А.Ш., Соломко В. П. Высокомолекулярные соединения Киев: Наукова думка, 1982, 192с
Sumi Y., Hale R., Ranby В. // Tappi. 1963. Vol.46, № 2, P.126
Прокофьева M.B., Родионов H.A., Козлов М. П. //Химия и технология производных целлюлозы. Владимир, 1968, 118с.
Никитин Н.И., Орлова Н. М. // ЖПХ. 1933. Т.6. с. 1093
Захарченко В.Н. Коллоидная химия. М.: Высшая школа, 1989. 238 с.
Целлюлоза и её- производные., под.ред. Н. Байкалза, Л. Сегала, т. 2, М.: Мир, 1974, 510 с.
Ильин А.В., Баранов А. В., Дымникова Н. С. Использование щелочной целлюлозы при печати текстильных материалов активными красителями // Тез. докл II Всероссийской науч. конф. «Физико-химия процессов переработки полимеров» г. Иваново, 2002.
Ильин А.В., Баранов А. В., Дымникова Н. С. Новые загущающие композиции на основе древесной целлюлозы для печати хлопчатобумажных тканей активными красителями // Изв. вузов ТТП Х°2. 2002. С.

Заполнить форму текущей работой