染色物理化学动画.ppt
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1、指导教师:蔡再生,棉用还原染料染色的物理化学,学院:化学化工与生物工程学院 专业:纺织化学与染整工程 学生:宋秉政 学号:2110501,论文的结构和主要内容,第一部分:棉纤维的结构和性能 第二部分:还原染料的主要性能 第三部分:还原染料染棉的染色热力学 第四部分:还原染料染棉的染色动力学,结构组成:由-d-葡萄糖残基彼此以1,4- 甙键联结而成 特点: A、C1、C4间形成的甙键对酸比较敏感,所以,棉纤维耐碱不耐酸。 B、羟基多,C2、C3上为仲羟基,C6上为伯羟基。 羟基的性能: A、羟基为亲水性极性基团能形成氢键,能发生醚化和接枝等反应。 B、具有还原性(一端是醇羟基,另一端是醛羟基),
2、易被氧化。 羟基的作用: 赋予棉纤维具有较强的吸湿性和优良的染色性。,1.1棉纤维的结构和性能,1.2 棉纤维的形态结构,棉纤维结构为: 纵向为天然扭曲状;横向为:扁平的腰子状 双边结构:造成棉纤维不同部位的性能不同,染色性能差异较大。 A区的曲率最大密度最高,试剂最难渗入, B处的结构与压扁前相近,试剂进入比较容易, C区因受压而成内凹状,试剂最容易进入,因此反应最为活泼。,2 还原染料的还原性能和染色性能,还原染料的还原性能主要包括:还原的难易和还原速率 还原难易表示方法: 1)标准还原电位 2)隐色体电位 前者测定的条件是染料及其隐色体必须始终处于可溶状态。其还原一氧化体系没有可逆性,缺
3、乏热力学意义。故而常用隐色体电位表示。,2.1 隐色体电位,定义: 隐色体电位是先将一定浓度的染料用保险粉、烧碱溶液还原成隐色体,在一定条件下,用氧化剂赤血盐滴定,染料被氧化开始析出时所测得的铂电极与饱和甘汞参比电极间的电动势。还原染料的隐色体电位为负值。 其意义: 一是:表示染料还原的难易程度。 其绝对值越小,染料越易被还原;反之,则越难被还原。 二是:作为选择适当还原剂的重要依据。 只有当还原剂的还原电位绝对值大于该染料隐色体电位时,才能使染料还原溶解。,注:不同条件下测得的隐色体电位其数值也不相同。,2.2 还原速率,表示方法: 半还原时间 影响因素: 染料方面: 1)染料的分子结构(主
4、要因素) 2)染料晶型(影响较大) 3)颗粒大小及其分布: a、接触面积大小(表面积) b、反应的几率 还原条件: 1)还原温度(主要因素) 2)还原剂(主要因素)和碱的性质及浓度 3)还原时间 4)还原方式:干缸还原 全浴还原,2.3还原反应,在染色工艺中,最常用的还原剂是保险粉。 在印花工艺中,色浆中常用的还原剂是雕白粉。 还原机理:亲核加成反应 保险粉的还原机理 二氧化硫脲的还原机理 雕白粉还的还原机理,2.3.1 保险粉的还原机理,连二亚硫酸钠俗称保险粉,分子式为Na2S2O4 。 还原机理: 在碱性条件下,电离生成的连二亚硫酸根离子与染料羰基发生亲核加成反应,生成不稳定的中间产物,其
5、在碱溶液中和碱作用,迅速分解成隐色体和亚硫酸盐。 反应历程为:,2.3.2 二氧化硫脲的还原机理,二氧化硫脲 分子式为:NH2C(SO2)NH2 性能:还原能力较保险粉强,还原电位绝对值高,稳定性好 。 缺点:易造成过度还原。 还原机理: 它在汽蒸受热或者碱性溶液中产生具有还原作用的亚磺酸,而将染料还原。 反应历程:,NH2C(SO2)NH2 NH2CONH2 + H2SO2 H2SO2 + 3OH- HSO3- + 2H2O + 2e HSO3- + 3OH- SO42- + 2H2O + 2e,2.3.3 雕白粉的还原机理,羟甲基亚磺酸钠俗称雕白粉 ,分子式为HOCH2SO2NaH2O。
6、还原机理: 在湿热的环境下速度分解加快,分解产物随条件不同,其组成不同,反应比较复杂。它在蒸化时具有较强的还原能力。与还原染料发生亲核加成,在碱中分解成隐色体。 反应历程如下:,2.3.4 不正常的还原现象,过度还原现象 脱卤现象 分子重排现象(异构化) 水解现象,2.4 还原染料的溶解与聚集,溶解过程: 1.破坏染料晶体结构。 2. 拆散染料分子间的作用力。 3. 水化作用:在染料分子拆散的同时,染料分子和水分子结合。 染料溶解示意图: 染料染料 水水 染料水 助剂助剂 染料助剂 助剂水,2.4 影响溶解度的因素,1)染料本身 A、染料分子中被还原的羰基数目 B、染料分子的大小、形状、亲水性
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