纺织加工化学课程设计报告麻、毛、绢的初加工工艺设计.doc
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1、 纺织加工化学课程设计课程设计题目: 麻、毛、绢的初加工工艺设计 班 级: 纺织工程0601班 目录一、课程设计任务书2二、前言5三、设计原理与方案9四、实验14五、结果测试与计算20六、致谢与心得22七、参考文献:24八、附件25一、课程设计任务书 1、目的通过课程设计及实验是学生巩固和加深纺织加工化学的理论知识,加强学生独立分析问题和解决问题得能力、综合设计能力及创新能力。培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的设计、实验习惯,为今后工作奠定良好的基础。通过该课程设计周培养学生查阅资料,综合运用所学的纺织加工化学等专业课程知识和进行设计、试验、撰写设计说明书等的能力。 2、要求做好设计
2、前预习,巩固和加深纺织加工化学基本理论知识,能综合运用所学知识解决纺织加工化学问题。能通过查阅资料,对比分析,根据设计要求进行方案设计,并具有创新性。能通过查阅仪器使用说明书和有关资料,正确的使用仪器设备并了解设备使用、测试原理。复习和巩固化学实验的知识,能独立正确地完成试剂的配置、用具的洗涤、具体操作等等。实验过程中认真观察每一个现象并记录,实验结果记录具有科学性,准确性。及时修改自己的设计方案。撰写设计说明书要翔实真实地记载设计、实验结果,并加以分析讨论,得出有说服力的结论。3、课程设计的基本内容(1)麻纤维的化学脱胶设计化学处理工艺、物理化学处理工艺及其碱处理工艺设计。(2)羊毛的洗涤及
3、炭化设计洗毛工艺设计、炭化方法设计、散毛炭化工艺设计。(3)绢纺原料精炼设计绢纺原料微生物精炼的工艺设计、酶制剂精炼、微生物精炼设计绢纺原料化学精炼的工艺设计、工艺流程设计、工艺参数设计、绢纺原料除油等设计。 4、时间安排一周分为四个阶段:第一阶段:(时间为半天)由指导老师布置任务、讲解课程设计要求和任务。第二阶段:(时间为1天半)学生查阅相关资料,初步确定课程设计的题目、课程设计多种方案及设计方案。交给指导老师检查、审核。第三阶段:(时间为2天)在实验室做实验并修正自己的方案(4人一组)。第四阶段:(时间为1天)撰写设计说明书并修改和完善。二、前言1、麻纤维的化学脱胶设计麻纤维是韧皮纤维、叶
4、纤维和果壳纤维的总称。我们国家纺织工业中所加工的麻纤维主要是韧皮纤维。即取自于韧皮植物韧皮部的纤维,如苎麻、亚麻、大麻、黄麻等。根据韧皮植物茎的结构特点(如图),要制取纤维首先必须分离出韧皮部。各种麻植物茎各部分的生长情况不同,制取韧皮部的方法也不同。如苎麻,麻茎较粗且木质部和保护组织都很发达,因此必须要经过剥皮(麻皮与木质部的分离过程)与刮青(青皮与韧皮部的分离过程)才能制取韧皮部。其它麻也必须根据其茎的结构特点进行初步加工。麻纤维在韧皮部中是靠胶质粘结在一起成片条状的,因此在从茎中分离出韧皮部后,还必须脱除胶质分离出纤维才能用于纺纱。各种麻单纤维性能不同,有的比较细、长,适合单纤维纺纱,需
5、全脱胶如苎麻:有的则比较短不适合单纤维纺纱,需保留一部分胶质,采用束纤维纺纱,为半脱胶如亚麻、大麻、黄麻等。麻脱胶的要求是:(l)脱除韧皮部中的部分或全部胶质;(2)脱胶不损伤或尽量少损伤纤维固有的机械物理性能。可采用的脱胶方法有化学脱胶、微生物脱胶或微生物化学脱胶。生苎麻俗称原麻,是苎麻纺纱的原料,因为生苎麻是经过剥制后的韧皮纤维,由苎麻的胶质粘结交错在一起,纤维不呈单纤维状态,不能直接用于纺纱。因此必须先经过脱胶工艺的处理,使之脱除胶质,保持有一定纤维强力,使纤维松散柔软、含有适当的残胶与油脂,色泽均匀白度适当,为纺出优质纱创造先天条件。苎麻脱胶方法有化学脱胶,生物酶脱胶,微生物脱胶等很多
6、脱胶方法。我们这组选择了化学脱胶方法,即二煮一漂法脱胶。麻纤维的脱胶过程严格地说就是精制纤维素的过程。脱胶过程的组织和工艺参数的选择必须掌握两类原则,脱去原麻中的胶质,使制取出的纤维满足纺纱工程和产品质量的要求,为其一。其二是对纤维的损伤要尽量少。因此,麻纤维的化学脱胶工艺过程不能采用以无机酸为主的工艺,也不能采用以氧化剂为主的工艺,只能采用以碱液煮练为中心的工艺过程。麻纤维的化学脱胶工程即基于此理组织的。概括地说,就是利用原麻的纤维素和胶质成分对碱、无机酸和氧化剂作用的稳定性的不同,在不损伤或尽量少损伤纤维原有机械性质的原则下,去除其中的胶质成分,而保留或制取纤维素的化学加工过程。为了弥补化
7、学药剂作用的不足,在脱胶工艺中还必须辅以一定的机械物理的、化学的和化学物理的作用。为提高碱液的煮练效果,提高脱胶麻的质量,在碱液煮练前后分别加以预处理和后处理两大工艺过程。因此,麻纤维的化学脱胶工艺从大的方面来说包括三个主要工艺过程,即预处理工艺、碱液煮练工艺和后处理工艺。2.羊毛的洗涤及炭化设计洗毛工艺设计、炭化方法设计、散毛炭化工艺设计。洗毛工艺目的:就在于应用化学、物理和机械的方法,去除原毛中所含的过多脂汗和土杂,得到较为纯净的羊毛纤维(洗净毛),以满足纺织加工对原料的要求。要求:是在不损伤和少损伤羊毛纤维优良性能的前提下进行。总之,洗涤是一个十分复杂的化学、物理、机械作用的过程,它是洗
8、涤剂降低洗液表面和界面张力以后产生的润湿、渗透、乳化、分散和增溶等一系列作用以及羊毛表面扩散双电层与羊毛脂、杂质表面扩散双电层间相互作用的综合结果,而机械作用则是脂杂与羊毛最终分离必不可少的手段。炭化工艺 目的:去除羊毛中粘附着的各种草杂。 原理:利用硫酸处理含有植物性草杂的羊毛,使酸与草杂发生作用而最后将其除去。分类:羊毛炭化可分为散毛炭化、毛条炭化、匹炭化以及碎呢片炭化等方式。散毛炭化工艺过程:浸酸、脱酸、烘干与焙烘、压炭与除炭、中和、烘干。炭化净毛质量要求:手感膨松柔软而有弹性,强力损失小,毛质清洁而有光泽,颜色洁白而不泛黄。质量指标:含草杂率(0.1以下),含酸率(0.51.5),发并
9、率(3以下),回潮率(1117)。质量要求不同,指标也就不同。3.绢纺原料精炼设计绢纺原料微生物精炼的工艺设计、酶制剂精炼、微生物精炼设计绢纺原料化学精炼的工艺设计、工艺流程设计、工艺参数设计、绢纺原料除油等设计。 绢纺原料精练的目的与要求目的:脱去多余的丝胶,以满足使用和绢丝品质的要求;除去油脂和杂质,有利于后加工和绢丝质量的提高。要求:松解茧类和丝类原料,不仅要使茧丝之间的胶着点分开,而且要使茧丝分离成单丝;茧丝的残胶率保持在3或以上,并均匀一致;残油率在0.55以下;精干绵疏松、柔软而富有弹性;少影响或不影响茧丝的强伸度,并有一定的白度、光泽、手感及风格,成本要低,制成率要高。 绢纺原料
10、精练基本原理脱胶原理:绢纺原料的脱胶主要靠水,其次才是化学助剂;丝胶属于胶体,结构疏松,并含有占侧基总数80的亲水基团,当丝胶浸入水中时易被润湿,在脱胶初期,应使水分子充分、均匀地润湿纤维的同时,要保证有足够数量的水分子进入到丝胶内部,引起丝胶膨胀,导致部分氢键断裂。除油原理:采用在纯碱溶液中低温长期浸泡和微生物处理的方法,使油脂水解,再经纯碱液复练,使水解出的脂肪酸与纯碱反应而去除。绢纺原料化学精练工艺实质:绢纺原料投入练液中,经过长时间的高温精练即可达到精练的目的;丝胶蛋白质具有两性性质,既能与碱作用,也能与酸作用。工艺过程:、a.前处理,包括原料选别(粗选、精选)、剥茧衣、除杂、扯松、除
11、蛹;b.精练,包括高温精练(皂-碱练、酸精练)、低温精练(温度为4580);c.后处理,目的在于进一步改善与提高练丝的质量,弥补精练加工的不4、绢纺原料微生物精练工艺实质与机理:主要是利用有利于绢纺原料精练的微生物,在生长、繁殖及新陈代谢过程中分泌的酶,使丝胶蛋白和茧丝上附着的油脂水解,再通过复练使练丝上的残胶和残油符合精练质量的要求。三、设计原理与方案方案(一):苎麻二煮一漂法化学方法脱胶一、 工艺流程原麻拆包、拣麻、扎把浸酸水洗装笼一次碱液煮练热水洗二次碱液煮练水洗打纤酸洗水洗脱水精练水洗脱水抖松给油脱水抖松干燥,得到精干麻二、 工艺参数碱液煮练工艺参数氢氧化钠的浓度一般选择10gl,占溶
12、液的11左右,化学助剂占溶液的34,压力采用147KPa,温度控制在123左右,煮练时间大约3小时左右,采用的浴比是1:11。浸酸工艺参数(预处理工艺)硫酸溶液的浓度在1.5gl2.0gl之间,温度控制在55,浸酸时间是2小时,浴比是1:10。酸洗(后处理工艺)硫酸溶液的浓度在1.5gl2.0gl之间,只要浸泡2至3分钟浴比采用1:15.漂白常用的有效氯浓度以0.51.5gl为好,控制漂白工序的处理时间以不超过2.5分钟为好,漂白温度一般选择为常温。精练氢氧化钠、碳酸钠、合成洗涤剂的用量均为2,精练时间4小时左右,精练温度100,浴比1:20。给油工序将已脱水并经抖松机抖松的麻束浸入给油槽中,
13、给油槽内油浴的温度在85以上,焖煮的时间为4小时以上,要求给油精干麻的含油率在0.71.5之间。机械处理工序给油处理后麻束再经打纤,干燥。方案(二)苎麻生物酶脱胶1、 材料与方法材料:苎麻、果胶酶、木聚糖酶2、 酶活测定方法果胶酶酶法测定:DNS法,以每小时酶解果胶生成1mg的半乳糖醛酸的酶定义一个酶活单位u。 木聚糖酶酶法测定:DWS法,以每小时酶解木聚糖生成1mg的木糖的酶量定义为一个酶活单位u。3、 果胶酶对脱胶的影响酶浓度(uml)惨胶率酶浓度(uml)惨胶率023.89023.8910022.6310023.5820021.0720023.1230019.7130022.734001
14、9.6340022.684、 果胶酶和木聚糖酶联合脱胶由于果胶酶、木聚糖酶的最近PH相近,故采取这两种酶在同一条件下进行联合脱胶,在温度为50,浴比为1:12(麻:水),酶解时间为6小时的条件下进行联合脱胶,试验安排表如图所示:水平因素A(果胶酶浓度)B(木聚糖浓度)C(PH)1200uml200uml3.82300 uml300 uml4.43400 uml400 uml5.0工艺流程原麻扎把装笼酶液处理稀碱液处理拷麻漂、酸洗水洗喷油脱油水烘干精干麻方案(三)苎麻的微生物脱胶 基本原理:利用某些微生物以这些胶质为其碳素营养来源的特性,将果胶物质、半纤维素以及木质素等物质分解转化为简单的低分子
15、物质,从中得到本身生命活动所需的营养物质和热能,从而完成麻纤维的脱胶过程。 1.果胶物质的分解 果胶物质先被分解成可溶性果胶。 可溶性果胶进一步被分解成甲醇和甲胶酸。 果胶酸进一步被分解为己糖、戊糖、糖醛酸、少量有机酸和醇。 己糖和戊糖沿丁酸发酵过程被分解成了酸、二氧化碳、氢或水: C6H12O6=CH3CH2CH2COOH+2CO2+2H2+热 C5H10O5= CH3CH2CH2COOH+CO2+H2+热 在好氧条件下,糖类物质全部被分解为二氧化碳和水: C6H12O6+6O2=6CO2+6H 2O+热; C5H10O5+5O2=5CO2+5H 2O+热 2.半纤维素的分解 在厌氧条件下,
16、半纤维素沿丁酸发酵过程进行分解,即: C6H12O6=CH3CH2CH2COOH+2CO2+2H2+热 C5H10O5= CH3CH2CH2COOH+CO2+H2+热 在好氧条件下,半纤维素最终被分解为二氧化碳和水,即: C6H12O6+6O2=6CO2+6H 2O+热; C5H10O5+5O2=5CO2+5H 2O+热 3.木质素的分解微生物对木质素的分解作用研究得较少,在好氧性条件下木质素分解较快,在厌氧性条件下木质素分解的速度则较慢。方案(四)羊毛碳化工艺实验一、 炭化原理现行炭化加工是利用硫酸处理含有植物性草杂的羊毛,使酸与草杂发生作而最后将其去除,但这也将给羊毛纤维带来一定程度的损伤
17、,只是在加工过程中严格控制炭化工艺条件,以尽量减少羊毛纤维的损失程度。二、 工艺条件(1) 浸酸浸酸是第一道工序,也是炭化工程中的关键工序。在浸酸工序中主要掌握酸液的浓度、温度和浸酸时间,要求草杂尽量吸足酸,而羊毛纤维尽量少吸酸。在5.5的硫酸溶液中加入0.1碳化助剂后的吸酸速率。使用炭化助剂的浓度是:非离子型助剂 0.5 阴离子型助剂 11.5左右(2) 脱酸从浸酸槽中出来的羊毛含酸率太高,若直接去烘干不仅会增加烘干机的负担,使羊毛烘不干,草杂不脆化,而且会严重损伤羊毛纤维,因而在进入烘干机之前,要尽量去除羊毛中过多的酸水量。(3) 烘干与烘焙(4) 压炭与除炭(5) 中和(6) 烘干三、
18、炭化羊毛的质量要求(一)、炭化净毛的质量指标如下: 含杂率 0.1以下含酸率 0.51.5发并率 3以下回潮率 1117四 工艺流程浸酸脱酸烘干与烘焙中和烘干方案(五)绢丝原料精练绢纺厂用于精练的原料主要有条吐、长吐、滞头、茧衣和废丝,精练后精干品的质量指标控制主要有两个:残胶要在5以上,含油率要在04以下阁。生产上俗称“去油保胶”。残胶太低,强力低,制成率降低,绵粒多,无弹性;含油太高,精干品发黏,并丝多,白度差。精练脱胶工艺是否合适,直接影响到成品质量的优劣,也关乎到牛产厂家的经济效益。因此,选用合适的精练工艺,对提高绢纺原料精练质量非常重要。1、 工艺流程预处理酶脱胶精练还原漂白清洗脱水
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