close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

up colchem 2009

код для вставкиСкачать
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный университет
технологии и дизайна»
О. А. Ермилова, В. В. Котецкий
Основы текстильной химии.
Коллоидная химия
Утверждено Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия
Санкт-Петербург
2009
УДК 541.18
ББК 24.6
Ерми 73
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор Санкт-Петербургского
государственного университета технологии и дизайна
В. Г. Тиранов
доктор технических наук, профессор, зам. ген. директора по новым
технологиям ОАО «Советская звезда» А. М. Челышев
Ермилова, О. А.
Ерми 73 Основы текстильной химии. Коллоидная химия: учеб. пособие./
О. А. Ермилова, В. В. Котецкий;
СПб.: СПГУТД, 2009.- 44 с.
ISBN 978-5-7937-0411-3
Учебное пособие содержит краткие теоретические сведения по курсу
коллоидной химии с учетом коллоидно-химических процессов,
протекающих при применении дисперсных систем для модификации
изделий текстильной промышленности и улучшения их свойств.
Приведено описание лабораторных работ. Пособие соответствует
программе по основам текстильной химии и предназначено для студентов
факультета прикладной химии и экологии.
УДК 541.18
ББК 24.6
© СПГУТД, 2009
© Ермилова О. А.,
Котецкий В. В., 2009
ISBN 978-5-7937-0411-3
2
Введение
При оценке особенностей взаимодействия волокнистых материалов с
химическими реагентами следует учитывать свойства волокон и природу
используемых реагентов для достижения определенного колористического
эффекта (дизайна). Для этого можно использовать самые разнообразные
химические реагенты, в частности, активные и ионогенные красители,
пенообразователи, окислители органической и неорганической природы,
высокоэффективные поверхностно-активные вещества (ПАВ), водные
растворы и дисперсии полимеров, различные подсинивающие,
подкрашивающие, пятновыводящие, полирующие, аппретирующие
(клеящие), дезинфицирующие, антистатические, лакирующие и другие
вещества.
Процессы взаимодействия водных растворов и дисперсий полимеров с
текстильными материалами сопровождаются теми или иными
поверхностными явлениями, а именно смачиванием, капиллярностью,
процессом
адсорбции,
электрокинетическим
и
разнообразным
адгезионным взаимодействием, а также различными адсорбционными
взаимодействиями. Наибольшее значение при оценке взаимодействия
растворов и водных дисперсий полимеров с изделиями волокнистой
структуры следует уделять таким поверхностным явлениям, как
гидрофильность и гидрофобность, физическая и хемосорбция,
электрохимическая активность, например, электропроводность, точка
изоэлектропроводности, знак заряда поверхности и др.
Данное учебное пособие охватывает объем лекционного курса
“Основы текстильной химии. Коллоидная химия” для студентов 2-го курса
очной формы обучения по специальности 052407 и включает
лабораторные работы, позволяющие оценить свойства различных
текстильных материалов с позиций коллоидной химии, учитывая
коллоидно-химические процессы, протекающие при применении
дисперсных
систем
для
модификации
изделий
текстильной
промышленности и улучшения их эксплуатационных свойств.
Авторы считают своим долгом выразить признательность рецензентам
и редакторам пособия за серьезное прочтение рукописи и полезные советы
и замечания.
3
1. Теоретическая часть
1.1. Коллоидно-химические свойства химических реагентов
Для решения конкретных технологических задач и достижения
выраженного колористического эффекта при переработке и отделке
текстильных материалов применяются разнообразные химические
реагенты в растворенном, порошкообразном, жидкообразном и
многокомпонентном состояниях, а также в виде расплавов.
Взаимодействие текстильных материалов с химическими реагентами в
значительной степени зависит от их физико-коллоидно-химического
состояния (ионного, молекулярного, дисперсного, мицеллярного,
макромолекулярного) и основных параметров. Для электролитов к
таковым относятся - степень диссоциации и электропроводность; для
окислителей
- окислительно-восстановительный потенциал; для
красителей - коэффициенты селективности; для ПАВ - критическая концентрация мицеллообразования (ККМ), критическое поверхностное
натяжение (σкр), поверхностная активность (g); для предконденсатов,
олигомеров и полимеров - температура плавления, структурная вязкость.
Некоторые физико-коллоидно-химические характеристики и примеры
применяемых химических реагентов представлены в табл. 1.
Таблица 1
Реагенты
Физико-коллоидно-химическое
состояние реагентов
Электролиты
Ионное,
молекулярное
Квазиистинные
растворы
Окислители
Ионное,
молекулярное
Красители
Ионное,
молекулярное,
дисперсное
Растворы,
дисперсии
Предконденсаты
Молекулярное
ПАВ
Молекулярное,
мицеллярное
Твердообразное,
жидкообразное
Мицеллярные
коллоиды
4
Основные
характеристики
реагентов
Степень
диссоциации и
гидратации,
электропроводность
Окислительновосстановительный
потенциал
Селективность,
концентрация
Реологические
ККМ, σкр, g
Примеры
NaCl, NH4Cl,
NaOH, LiCl
H2O2, NaClO,
дихлоризоцианураты
Кубовые,
сернистые,
дисперсные,
прямые
Мочевино- и
меламиноформальдегидные смолы
Анионо-,
катионоактивные и
неионогенные
Окончание табл. 1
Реагенты
Олигомеры и
полимеры
Физико-коллоидно-химическое
состояние реагентов
Макромолекулярное,
дисперсное
Молекулярные
коллоиды,
дисперсии
Основные
характеристики
реагентов
Структурная
вязкость,
концентрация
Примеры
Крахмал,
альгинаты,
полиакрилоамиды, латексы
Технологические свойства водных растворов электролитов зависят от
их степени гидратации (способности взаимодействовать с молекулами
воды). Так, с уменьшением степени гидратации ионов увеличивается их
сродство к соответствующим функциональным группам адсорбентов, а
также возрастает способность к электролитной коагуляции лиофобных
золей, в частности, водных дисперсий полимеров (латексов и эмульсий).
При применении органических красителей с учетом ионного и
молекулярного взаимодействия с волокнистыми материалами следует
учитывать их способность к образованию ассоциатов в растворах, т. е.
дисперсных структур, которые могут взаимодействовать с волокнами по
особым коллоидно-химическим закономерностям при определенных
концентрациях красителя в растворах.
Поверхностно-активные вещества являются наиболее эффективными
химическими реагентами, позволяющими регулировать процессы
смачивания, эмульгирования, пенообразования вследствие дифильности их
химической структуры (наличие гидрофобного углеводородного радикала
и гидрофильных функциональных групп) и тем самым интенсифицировать
процессы крашения и отделки текстиля.
Пленкообразующие предконденсаты, олигомеры и полимеры,
аппретируя поверхность текстильных материалов, обеспечивают
технологическую и эксплуатационную устойчивость сформированных
текстильных изделий.
1.2. Особенности структуры и свойств волокнистых материалов
Процессы взаимодействия химических реагентов с текстильными
материалами протекают как на уровне одиночных волокон и нитей, так и с
цельной волокнистой композицией (волокнистый холст, нетканые, тканые
и трикотажные изделия). Преобладающее влияние на результативность
химического процесса на уровне одиночных волокон и нитей оказывает
природа функциональных групп полимера, энергия межмакромолекулярного взаимодействия и способность этих структур к набуханию, в
значительной степени определяющие скорость внутриволоконных
диффузионных процессов.
5
Физическая форма одиночного волокна характеризуется очень высоким
отношением его длины к поперечным размерам, которые для природных
волокон растительного и животного происхождения (хлопок, шерсть)
колеблются в пределах 10÷40 мкм, тогда как для искусственных и
синтетических волокон этот интервал может варьироваться в очень
широких пределах вплоть до десятых долей мкм. Эти различия в
поперечном и продольном направлениях определяют анизотропию
(неравноценность свойств в разных направлениях) их механических
свойств (прочность, упругость, эластичность и другие реологические
характеристики), а также, несомненно, разнообразие взаимодействий с
химическими реагентами вследствие более развитой удельной
поверхности и большей доступности функциональных групп к физикохимическим взаимодействиям (ковалентным, ориентационным, индукционным, дисперсионным, координационным). Форма поперечного среза
одиночного волокна также может определять и величину его удельной
поверхности и соответственно физико-механические характеристики и
особенности коллоидно-химических свойств текстильных конструкций.
Наиболее характерным свойством одиночных волокон и нитей является
степень ориентации макромолекул вдоль оси волокна, которая в
значительной
степени
реализуется
при
химическом
и
термопластификационном вытягивании химических волокон при
формовании. Термодинамическая устойчивость таких ориентированных
систем обусловлена энергией межмакромолекулярных взаимодействий на
уровне физических и химических связей. Высокоориентированное
состояние волокон определяет их основные реологические характеристики
(прочность, малое разрывное удлинение, хрупкость), а также такие
коллоидно-химические параметры, как малая гигроскопичность, высокая
химическая устойчивость, малое сродство к химическим реагентам, в
частности, к красителям. В ориентированном состоянии диффузионные
процессы внутрь структуры волокон затруднены, что обусловливает
необходимость применения соответствующих химических реагентов для
ослабления межмакромолекулярных связей за счет сольватации, ионных и
редокс взаимодействий.
Структура поверхности сформованного химического волокна
отличается от надмакромолекулярной организации внутренних слоев. Это
различие заключается в более высокой степени ориентации макромолекул
поверхностного слоя и большей его кристалличности. Значительное
сопротивление, возникающее в струйках прядильного раствора или
расплава при трении о поверхность отверстия фильеры, вызывает
повышенную ориентацию макромолекул в поверхностном слое
формуемого химического волокна. Наличие ориентационного слоя
оказывает существенное
влияние
на
реологические
свойства,
гидрофильность и гидрофобность волокна и на такие коллоидно-
6
химические процессы, как набухание, диффузия, смачивание, крашение по
различным технологическим режимам.
Следует учитывать, что текстильные и физико-коллоидно-химические
показатели синтетических волокон гораздо разнообразнее, чем у волокон
искусственных и природных. Наличие в структуре волокон различных
реакционноспособных групп позволяет существенно варьировать их
свойства методами химической модификации как при переработке и
формовании волокон, так и при реагентной обработке готовых изделий
(филаментных нитей, штапельного волокна, пряжи, тканей, трикотажа,
волокнистых слоев, нетканых материалов).
Это многообразие волокнистых структур и их свойств в зависимости от
различных технологических параметров, например, вида и степени крутки,
текстурирования, термофиксации, модификации и конструктивного
оформления процесса переработки в цельное текстильное изделие
обусловливают особенности соответствующих физико-коллоидно-химических поверхностных явлений. К последним можно отнести: капиллярность; физическую и химическую адсорбцию; адгезию; электрокинетические эффекты, определяющие знак заряда поверхности и
величину электрокинетического (ξ) потенциала. Адсорбционные процессы
в большей степени проявляются при крашении и отделке текстильных
материалов. Одним из наиболее значимых адсорбционных параметров
является сродство химического реагента к волокнистому материалу,
которое может быть охарактеризовано соответствующими коэффициентами избирательности (селективности), например, коэффициентами
распределения, т. е. отношением величины адсорбции к концентрации
реагента в объемной фазе в условиях адсорбционного равновесия.
Своеобразие структуры текстильных конструкций определяет их
гидрофильность и гидрофобность, а, следовательно, и капиллярную
способность, которая количественно может быть охарактеризована
величиной поверхностного натяжения (σ) и косинусом краевого угла
смачивания (cos θ) согласно уравнению Юнга:
σтг = σжг• cos θ + σтж ,
где σтг – величина поверхностного натяжения на границе раздела твердая
поверхность волокна – воздух, σжг – величина поверхностного натяжения
на границе раздела жидкая объемная фаза – воздух, σтж – величина
поверхностного натяжения на границе раздела твердая поверхность
волокна – жидкая объемная фаза.
Как следует из представленного уравнения, эффекты смачивания и
капиллярности
могут
регулироваться
посредством
химической
модификации поверхности волокна, т. е. введением в структуру волокон
полярных функциональных групп. Наибольшее влияние на величину
поверхностного натяжения оказывает присутствие в жидкой объемной
фазе поверхностно-активных веществ.
7
Смачиваемость волокон и капиллярность волокнистых структур
оказывают существенное влияние и на скорость массообменных
процессов. Адгезионные свойства проявляются при получении клееных
нетканых материалов по химической технологии, т. е. с использованием
водных дисперсий полимеров – латексов, например, акрилатных,
бутадиен-нитрильных и др. Прочность адгезионного соединения связана с
соотношением энергии адгезионного и когезионного взаимодействий. Эту
связь можно проиллюстрировать модифицированным уравнением ДюпреЮнга:
Wa/Wk = (1+ cos θ)/2,
где Wa – работа адгезии, Wk – работа когезии.
Электрохимические свойства волокон и изделий из них при контакте с
водными растворами электролитов, поверхностно-активных веществ,
окислителей, красителей, шлихтующих и других текстильных химических
реагентов связаны с механизмами формирования на их поверхности
двойного электрического слоя (ДЭС) и адсорбционно-сольватного слоя и
лабильностью этих защитных слоев к внешним воздействиям, в частности,
в условиях постоянного электрического поля. Для оценки электрокинетических свойств предложены разнообразные электрохимические
методы исследования (электроосмос, электрофорез, микроэлектрофорез),
которые
позволяют
рассчитать
величину
электрокинетического
потенциала и определить знак заряда поверхности волокнистого объекта.
Результаты этих исследований позволяют оценить возможные варианты
проведения основных технологических операций и установить взаимосвязь
структурных, сорбционных и электрохимических свойств волокнистых
сорбентов. Адекватность такого подхода может быть охарактеризована
зависимостью степени набухания (α), степени заполнения поверхности
реагентами (θ) и величины ξ-потенциала от состава, рН, температуры и
вязкости
дисперсионной
среды,
энергии
межмолекулярного
взаимодействия, степени кристалличности и других характеристик
волокнистой структуры. Некоторые усредненные значения ξ-потенциала и
знак заряда поверхности волокон в зависимости от условий проведения
электрохимических исследований представлены в табл. 2. Усредненность
значения ξ-потенциала обусловлена в значительной степени методами и
условиями электрохимического эксперимента, расчетами по различным
электрохимическим моделям, а также степенью измельченности волокон
для электрофореза и микроэлектрофореза, толщиной и плотностью
волокнистого слоя при электроосмосе и методе потенциала протекания.
Перезарядка поверхности полиамфолитов (шерсть и омыленное ПАН
волокно) связана со способностью кислотных и основных групп полимера
к диссоциации в условиях электрохимического эксперимента в
зависимости от состава объемной фазы.
8
Таблица 2
Волокно
Хлопковое
вискозное
ацетатное
полиамидное
ПВС
полиэфирное
ПАН
Шерстяное
ПАН,
омыленное
гидразингидратом
АУВС-5
АУВМ
«Днепр»
Условия
электрохимического
эксперимента
0.1 м раствор
KCl
pH = 6.5
Знак заряда
поверхности
Значение
ξ-потенциала,
мВ
Методы электрохимических
исследований
(-)
Потенциал
протекания,
электроосмос
0.1 м раствор
KCl
pH = 6.5
0.1 м раствор
KCl + HCl
pH = 3.5
0.1 м раствор
KCl
pH = 6.5
0.1 м раствор
KCl + HCl
pH = 4.0
0.1 м раствор
KCl + NaOH
pH = 9.0
0.1 м раствор
KCl
pH = 6.5
0.1 м раствор
KCl
pH = 7.3
(-)
38
12
36
60
75
65
80
48
(+)
36
(-)
6.5
(+)
34.9
(-)
30.1
(+)
7.2
(-)
30.9
Микроэлектрофорез
Примечание. ПВС – поливинилспиртовое волокно, ПАН – полиакрилонитрильное волокно, АУВС-5 и АУВМ «Днепр» - активированные углеродные волокна.
1.3. Коллоидно-химические особенности процессов крашения
и отделки текстильных материалов
1.3.1. Крашение и отделка в водных средах
В коллоидно-химическом отношении процессы крашения и отделки в
водных средах прежде всего связаны с явлениями смачивания, адсорбции,
фиксации красителей и отделочных препаратов в поверхностном слое
волокна и скоростью их диффузии в объемную фазу. Процессы
9
смачивания являются определяющими при крашении гидрофильных
натуральных, вискозных и полиамидных волокон, тогда как при крашении
гидрофобных синтетических волокон эффективность процессов
смачивания зависит от температуры крашения и специфических свойств
добавок в водную красильную или отделочную ванны. Взаимодействие
текстильных химических реагентов в водных средах может быть
охарактеризовано, прежде всего, как один из вариантов мономолекулярной
адсорбции, т. е. фиксации их на поверхности волокон в зависимости от
природы и структуры поверхностных активных центров. Закономерности
этого процесса могут рассматриваться с позиций ленгмюровской теории
адсорбции и характеризоваться предельной величиной адсорбции
(максимальным содержанием адсорбата в объемной фазе) и константой
адсорбционного равновесия. В зависимости от соотношения предельной
величины адсорбции и концентрации адсорбата в объеме раствора при
условиях адсорбционного равновесия может быть дана оценка сродству
адсорбирующего агента к тому или иному полимерному адсорбенту.
Степень фиксации и прочность закрепления препаратов на поверхности
волокна и в его объемной фазе зависят от энергетических параметров
адсорбционных связей (химических, водородных, ориентационных,
индукционных, дисперсионных). Так, при крашении целлюлозных волокон
и натурального шелка, а иногда и полиамидных волокон и шерсти, прямой
краситель фиксируется на волокне, в основном, вследствие образования
водородной связи между ним и активными центрами волокнообразующего
полимера. Активные красители (азокрасители, антрахиноновые, фталоцианиновые) вступают в химическую реакцию с целлюлозными, белковыми и полиамидными волокнами. Кубовые красители удерживаются, в
частности, в целлюлозном волокне вследствие своей нерастворимости в
воде и за счет сил Ван-дер-Ваальса. Нерастворимые азокрасители
применяются для крашения целлюлозных, полиамидных, полиэфирных и
полиакрилонитрильных волокон посредством их синтеза непосредственно
в волокне сочетанием азо- и диазосоставляющих. Образование ионной
связи имеет место при крашении полиакрилонитрильных, белковых и
полиамидных волокон катионными и кислотными красителями.
Своеобразием отличаются процессы крашения полиамидных, полиэфирных, полиакрилонитрильных и ацетатных волокон дисперсными
красителями, которые представляют собой нерастворимые в воде
высокодисперсные органические пигменты различного химического
строения. Эти красители фиксируются на волокнах вследствие наведения
физических межмолекулярных связей, т. е. в результате физической
адсорбции. Некоторые коллоидно-химические основы процессов крашения
и отделки волокнистых материалов в растворах и водных дисперсиях
представлены в табл. 3.
10
Таблица 3
Технологическая
операция
Название
Цель
Препараты
Формы
препарата
Основные
коллоиднохимические
процессы
Адсорбция
Аналитические
зависимости
(уравнения)
Теорий
адгезионного
взаимодействия
Кинетики
коагуляции
Температурновлажностная
подготовка
воздуха
Подкрахмаливание
Антистатическая
обработка
Вода
Парообразная
Фиксация
формы
изделия
Крахмал
Водный
раствор
Адгезия
Аппретирование
Гидрофобизация и
колорирование
поверхности
Отбеливающий
эффект
Полимер
Водная
дисперсия
или
эмульсия
Адгезия,
электролитная
коагуляция,
гетероадагуляция
Н2О2, гипохлорит,
диизоцианураты
Различные
красители
Водные
растворы
Хемосорбция,
диффузия
Водные
растворы,
дисперсии
Диффузия,
адсорбция,
селективность
Адсорбция,
мицелообразование
Беление
Крашение
Колорирование
Вспенивание
водных
растворов
красителей
Пенная
технология
крашения
ПАВ
Водные
растворы
во
вспененном
состоянии
Изотерм
адсорбции
ТОЗМ,
моделей
диффузионного процесса
Теории мономолекулярной
адсорбции
Теории мономолекулярной
адсорбции
1.3.2. Пенная технология крашения, печатания и заключительной отделки
Пенную технологию крашения, печатания и отделки текстильных
материалов следует рассматривать как альтернативу водным обработкам в
связи с обострением энергетических и экологических проблем. Пенная
технология обеспечивает экономию энергии вследствие повышения
степени удаления влаги перед сушкой, исключения промежуточных стадий
и совершенствования других энергетически емких технологических
процессов, а также экономию воды и химических материалов при
маломодульных технологиях и совмещенных отделочных операциях. При
11
этом достигается повышение эффективности использования красителей и
текстильных вспомогательных веществ и степени фиксации их на
волокнистом материале, а также расширение ассортимента применяемых
красящих и отделочных текстильных химических препаратов. Методы
химической и физической интенсификации процессов крашения,
печатания и отделки при использовании вспененных композиций
существенно отличаются от традиционных водных обработок как по
технологическому, так и по аппаратурному оформлению.
Применение вспененных клеевых композиций на основе водных
дисперсий полимеров оказалось эффективным и при получении нетканых
волокнистых материалов по химической технологии с соответствующими
коллоидно-химическими закономерностями, связанными с особенностями
процессов смачивания и адгезионного взаимодействия.
В коллоидно-химическом отношении пены представляют собой
ячеистые дисперсные системы с дисперсной фазой в виде пузырьков газа,
разделенных тонкими прослойками жидкости (дисперсионной среды).
Пены по размеру пузырьков воздуха относятся к грубодисперсным
системам. Общий объем заключенного в пене газа может в сотни раз
превосходить объем дисперсионной среды. Отношение объема пены к
объему жидкой фазы характеризует кратность пены, величина которой
может варьироваться в зависимости от условий диспергирования газа и
природы и свойств пенообразующего агента (ПАВ). При формировании
высокократных пен пузырьки газа превращаются в многогранные
(полиэдрические) ячейки, а жидкие прослойки дисперсионной среды – в
пленки толщиной в несколько сотен, иногда несколько десятков
нанометров. Эти пленки образуют пространственный каркас, обладающий
некоторой упругостью и прочностью, поэтому такие пены имеют свойства
структурированных систем. Одной из основных характеристик пены
является ее устойчивость, которая может быть определена по времени
уменьшения объема или высоты слоя пены, а также по изменению ее
дисперсности, т. е. по увеличению размеров пузырьков газа. Возникновение устойчивых высокодисперсных пен обусловлено присутствием в
дисперсионной среде соответствующих стабилизаторов или пенообразователей. Эти вещества облегчают вспенивание и препятствуют
коалесценции (слиянию) пузырьков газа. Пенообразователи снижают
поверхностное натяжение на границе раздела дисперсионная среда –
воздух и формируют на поверхности пузырьков газа специфический
адсорбционный слой, структура которого, в том числе и знак заряда
поверхности, зависит от природы пенообразователя.
В ряде технологических операций процесс пенообразования является
нежелательным и для его предотвращения используют противопенные
вещества (пеногасители). К их числу относятся различные спирты, эфиры,
алкиламины. При пенной технологии, как правило, используются пены с
невысокой кратностью и относительно небольшой устойчивостью, что
12
позволяет существенно интенсифицировать отделочные процессы.
Некоторые коллоидно-химические закономерности пенной технологии
крашения, печатания и отделки волокнистых материалов представлены в
табл. 4.
Таблица 4
Технологические
операции
Основные компоненты
пенной композиции
ПАВ
Стабилизирующий
агент
Шлихтование
Стеарат
аммония
Эмульсирование
Оксиэтилированный
спирт марки
ОС-20
Беление
Сульфид
метилцеллюлозы
Мерсеризация
Анионоактивные,
сульфосид
31
Карбонизация
Лавораль,
сульфокил
Ок, инвадин
FC
Анионоактивные,
доцеилбензол,
сульфанат
Na
Крашение
Печатание
Заключительная
отделка
ПВС,
КМЦ,
эфир
крахмала,
акриловый
сополимер
Марки
Б-73
Основные параметры
пенной композиции
Кратность
Диаметр
пены
пузырьков
воздуха,
мкм
4 ÷ 25
50 ÷ 100
Дихлоризоцианурат Na,
Н2О2
NaOH
H2SO4
Органические
пигменты,
активные
красители,
дисперсные
красители
2.5 ÷ 12.5
3 ÷ 20
13
50 ÷ 500
Факторы
устойчивости пен
Коллоиднохимические
процессы
Гидродина- Адсормический,
бция,
седимента- адгезия,
ционный,
смачиреологиивание
ческие
АгрегаКоалестивный,
ценция,
гидродина- адсормический,
бция
седиментационный
АгрегаКоалестивный,
ценция,
седиментахемоционный
сорбция
Гидродина- Хемомический,
сорбседиментация,
ционный
смачивание
Гидродина- Хемомический, сорбция
седиментационный
Мономолекулярная
адсорбция,
хемосорбция
1.3.3. Крашение и отделка в неводных и водно-органических средах
Одним из перспективных методов интенсификации процессов
крашения и отделки является проведение их в водно-органических и
неводных средах. Все волокнообразующие полимеры в сухом состоянии и
при сравнительно низких температурах (50÷70 ˚С) характеризуются наличием интенсивного межмакромолекулярного взаимодействия, малой
удельной поверхностью и соответственно пониженными скоростями
диффузионных процессов. Так, например, истинная внутренняя
поверхность целлюлозных волокон в застеклованном состоянии составляет
2÷12 м2/г, а в увлажненном (расстеклованном) состоянии - 100÷170 м2/г.
Внутренний объем сухих синтетических волокон характеризуется малыми
значениями, которые для сухих полиэфирных волокон составляют 0.009
см3/г, а для полиамидных – 0.014 см3/г. Эти параметры с учетом размеров
молекул красителя (0.7÷4 нм) не позволяют осуществить интенсивно и
качественно процессы крашения и отделки.
Наличие субмикроскопических пор в сухих природных и химических
волокнах с размерами 0.5÷2 нм делает их непроницаемыми для ионов,
молекул и ассоциатов красителей. В водных и водно-органических
растворах гидрофильных волокон и в органических растворителях
гидрофобных волокон вследствие набухания резко увеличивается диаметр
пор, который может достигать 3÷7 нм. Наличие пор такого размера,
заполненных
гидрофильным
растворителем,
сообщает
волокну
способность поглощать химические реагенты в ионном, молекулярном и
ассоциативном состояниях. Поэтому непременным условием для
активации волокон является перевод их из застеклованного в высокоэластическое состояние, который сопровождается существенным
повышением сегментальной подвижности макромолекул и возрастанием
доступного для реагентов свободного объема волокон (их пористости). Как
природные, так и синтетические волокна при контакте с растворителями
(водой и органическими жидкостями) пластифицируются за счет
гидратации и сольватации активных центров полимера.
Механизм и особенности взаимодействия одиночных волокон и
мононитей с химическими реагентами существенно отличается от физикоколлоидно-химических процессов, протекающих в волокнистых
конструкциях. Так, для одиночных волокон и филаментных нитей
характерны такие процессы, как смачивание, набухание, пластификация и
расстекловывание полимера, тогда как материалам из волокон прежде
всего присущи поверхностные явления, обусловленные смачиваемостью
их поверхностного слоя и капиллярными свойствами.
Одной из важнейших функций воды для гидрофильных волокон и
органических растворителей для гидрофобных волокон является активация
волокна, т. е. повышение их сродства к красителям и отделочным
препаратам. Присутствие органических растворителей в объемной фазе
14
обусловливает не только многообразие физико-коллоидно-химических
взаимодействий с красителями, окислителями и другими текстильными
химическими реагентами, но и их влияние на кинетические
характеристики процессов крашения и отделки, выбираемость красителя
из ванны, устойчивость и стабильность полимерных комплексов.
В водно-органических средах физико-коллоидно-химические процессы
могут быть связаны и с сольватационными эффектами органических
растворителей, т. е. с их сродством к воде и водным средам. Объемная
фаза
с
органическими
компонентами
по
физико-химическим
характеристикам сложна и неоднозначна, прежде всего, вследствие
гидрофильности и гидрофобности органических растворителей и их
термодинамического сродства к красящим и отделочным химическим
реагентам. В зависимости от сродства органических компонентов к воде
они могут находиться в растворенном и водно-эмульсионном состояниях.
К гидрофильным органическим компонентам относятся спирты, фенолы,
некоторые органические кислоты, метилформамид и другие производные
амидов кислот, взаимодействие которых с целлюлозными и другими
полярными волокнами весьма специфично вследствие конкурирующего
влияния по отношению к воде в процессах сольватации активных центров
волокнообразующего полимера. При этом может наблюдаться уменьшение
степени набухания и влагосодержания волокна в водно-органических
средах. При обработке гидрофобных волокон в водных растворах
гидрофильных растворителей картина взаимодействия значительно
усложняется вследствие замены слаборазвитых гидратных оболочек на
сольватные группировки и соответственно некоторого повышения
количества поглощенной воды. Процессы взаимодействия гидрофобных
органических растворителей с гидрофобными волокнами сопровождаются
их ограниченным набуханием, ослаблением межмакромолекулярных
связей, увеличением растворимости и степени дисперсности красителей и
других реагентов и повышением выбираемости красителя из органической
среды. К таким растворителям относятся хлорированные углеводороды,
например, метиленхлорид и перхлорэтилен.
1.3.4. Колорирование и отделка волокон в массе
По сравнению с крашением волокнистых материалов в готовом виде
серьезными преимуществами обладают методы крашения химических
волокон в массе, которые обеспечивают более равномерную окраску,
увеличение устойчивости волокон к фотохимической деструкции,
небольшой расход красителей, а также исключение таких технологических
операций, как мокрая обработка и дополнительная сушка. Степень
дисперсности пигментов (их микродисперсность с размерами частиц не
более 1 мкм) должна обеспечивать свободное прохождение микрочастиц
пигмента через отверстие фильер, агрегативную устойчивость суспензии
15
пигмента в прядильных растворах. Некоторые коллоидно-химические
признаки и закономерности процессов крашения химических волокон в
массе отражены в табл. 5.
Таблица 5
Волокно
Препараты
Форма препарата
в композиции
Факторы
устойчивости
Вискозное
(матированное)
ZnO, TiO2,
литопон
(0.5÷2 %
от массы
целлюлозы
в вискозе)
Сернистые,
кубовые,
фталоцианиновые
красители
0.1÷3 % сажа
Микродисперсная
Агрегативный,
гидродинамический,
структурномеханический
Раствор
красителя
в вискозе
Термодинамические
Кубовые,
фталоцианиновые
красители,
сажа, ZnO,
TiO2, литопон
Раствор или
дисперсия
препарата в
прядильной
композиции
Вискозное
(окрашенное)
Полиамидное,
полиэфирное,
полиакрилонитрильное
Аналитические
зависимости
(уравнения)
По результатам
микроскопических, физикомеханических и
реологических
исследований
Макродисперсная
Структурномеханические
Другим эффективным методом изменения оптических характеристик
сформованных химических волокон является введение в прядильные
растворы и расплавы матирующих агентов, существенно изменяющих их
сильный блеск,
обусловленный ориентированным расположением
макромолекул в поверхностных слоях. Были предложены различные
способы придания волокну матового и полуматового оттенков. Этот
эффект может достигаться путем включения в структуру волокна твердых
дисперсных пигментов, показатели преломления которых существенно
отличаются от соответствующих показателей нематированных волокон.
Размеры твердых частиц наполнителя (~ 0.8 мкм) не должны превышать
размеров отверстий фильеры, диаметр которых, как правило, может быть
не более 50 мкм. Матирующие агенты в волокнистой композиции
выступают в роли дисперсной фазы и могут проявлять свойства активных
наполнителей, оказывая существенное влияние на реологические
параметры
химических
волокон
(прочность,
эластичность,
морозостойкость, температуру стеклования и др.).
16
Экспериментальная часть
Лабораторная работа № 1
Поверхностно-активные вещества. Определение поверхностного
натяжения растворов ПАВ методом наибольшего давления
в пузырьках газа
Поверхностно-активные вещества из-за особенностей их структуры
(наличие гидрофобных и гидрофильных группировок), понижая величину
поверхностного
натяжения
водных
растворов,
существенно
интенсифицируют процессы смачивания, отделки, крашения текстильных
материалов, а также процессы пенообразования и эмульгирования.
Вследствие того, что ПАВ включают в себя неполярный углеводородный
радикал и полярные или ионогенные функциональные группировки,
молекулы их дифильны, и этим можно объяснить одновременное сродство
таких молекул к полярной и неполярной средам. Двойственность
проявляется при процессе адсорбции: на межфазной границе раздела
молекулы ПАВ ориентируются по правилу “подобное к подобному”, т. е.
полярные функциональные группировки находятся в водной среде, а
неполярный радикал выталкивается из воды и располагается в менее
полярной среде (в воздухе). Необходимо отметить, что в силу особого
строения
поверхностно-активные
вещества
обладают
большой
поверхностной активностью, т. е. силой, способной удерживать вещество
на поверхности, которая зависит, в основном, от длины углеводородного
радикала. В соответствии с правилом Дюкло-Траубе при увеличении
длины углеводородного радикала на одну метиленовую группу
поверхностная активность возрастает в геометрической прогрессии при
условии, что вещества находятся в одном гомологическом ряду.
Цель работы: изучить зависимость поверхностного натяжения (σ)
растворов ПАВ от их концентрации (Спав) и температуры (t°).
Задания
1. Ознакомиться с устройством и принципом действия прибора
академика П. А. Ребиндера.
2. Определить константу прибора по дистиллированной воде при
заданной температуре воды (при 20 °С σtводы составляет 72.75
мДж/м2).
3. Рассчитать величину поверхностного натяжения растворов ПАВ при
варьируемых концентрациях (по заданию преподавателя).
4. Построить графическую зависимость σ = f (Спав).
5. Определить критическое поверхностное натяжение (σкр) и
критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ).
17
6. Экспериментальные данные работы представить в виде таблиц и
графиков.
Ход проведения работы
Работа с прибором академика П. А. Ребиндера представлена на рис.1.
Рис. 1. Схема прибора академика
П. А. Ребиндера
Сосуд 4 аккуратно заполнить дистиллированной водой и закрыть
пробкой с капилляром 3. Необходимо, чтобы капилляр не погружался в
воду, а только касался поверхности. Открыть кран 1, выпустив воду из
эжектора 2, далее кран закрыть. Проверив герметичность установки с
помощью манометра 5, приступить к проведению эксперимента, используя
емкость для сбора дистиллированной воды 6. Для этого необходимо
открыть кран и выпускать воду из эжектора по каплям. Будет наблюдаться
образование пузырьков воздуха и их отрыв вследствие разности
атмосферного давления и давления на конце капилляра (ΔPо). Высоту H
необходимо найти, суммируя показания левого (hл) и правого (hпр) колен
манометра, снимая показания не менее 5 раз, отсоединяя сосуд с
капилляром от манометра после каждого измерения. После расчета
константы капилляра, последовательно разбавив раствор ПАВ с заданной
исходной концентрацией, получить еще 5 растворов: взять 5 колб и
пронумеровать их, пипеткой заполнить каждую дистиллированной водой
по 25 мл. Отобрать 25 мл исходного раствора и вылить его в колбу № 5
содержащую 25 мл дистиллированной воды, получив новый раствор с
концентрацией в два раза меньше заданной исходной. Далее из колбы № 5
перенести 25 мл приготовленного раствора в колбу № 4 с
18
σ в о д ы , м Д ж /м ²
дистиллированной водой и т.д. до получения 6 растворов, включая
исходный раствор ПАВ. Определить высоту Н для всех 6 растворов,
начиная эксперимент с самого разбавленного.
Поверхностное натяжение дистиллированной воды (σводы) при данной
температуре в условиях эксперимента определить по
графической
зависимости, представленной на рис.2.
74,5
74
73,5
73
72,5
72
71,5
71
0
5
10
15
20
25
30
35
t°, °C
Рис. 2. Зависимость поверхностного натяжения воды от температуры
Зависимость σ от Спав
представить в следующем виде (рис. 3).
Рис. 3. Зависимость поверхностного натяжения растворов ПАВ
от концентрации
19
Форма отчета
1. Данные эксперимента
представить в табл. 6:
по
определению
константы
прибора
Таблица 6
Номер
измерения
1
2
3
4
5
Показания манометра, мм водн. ст.
hл
hпр
H=hл+hпр
ΔPо, Н/м2
(среднее)
К, м
Найти Н среднее и ΔPо , учитывая, что 1 мм водн. ст. равен 10,133 Н/м2.
Константу прибора рассчитать по формуле
К= σ t воды / ΔPо.
(1)
2. Экспериментальные данные по определению зависимости σ от
концентрации ПАВ представить в табл. 7.
Таблица 7
Номер
измерения
1
2
…
6
СПАВ,
кмоль/м3
Показания манометра, мм водн. ст.
hл
hпр
H=hл+hпр
ΔP, Н/м2
σi, мДж/м2
Поверхностное натяжение растворов ПАВ рассчитать по формуле
σi = ΔP·К.
3. Представить графическую зависимость σi = f (Спав).
4. Определить значения σкр и ККМ.
5. Записать основные выводы по работе.
(2)
Лабораторная работа № 2
Исследование ионообменной адсорбции на полимерных ионитах
Ионный обмен как частный случай массообмена получил широкое
распространение в самых различных областях химической технологии,
водоподготовке, защите окружающей среды. Иониты нашли, в частности,
очень важное применение в процессах катализа и синтеза многих
неорганических
и
органических
соединений.
Продолжают
совершенствоваться и развиваться процессы деминерализации растворов и
воды с целью выделения самых различных веществ, а также металлов,
20
включая редкоземельные. Катализ на ионитах представляет интерес не
только в связи с простотой отделения катализатора в жидкофазном
процессе, но и благодаря высокой специфичности катализа. Иониты
находят все большее применение в медицинской и пищевой отраслях
промышленности для выделения и очистки биологически активных и
других органических веществ. Исследования свойств как сетчатых (с
химически
связанными
макроцепями),
так
и
растворимых
полиэлектролитов и ионитов проводится как по линии изучения степени
ионизации ионогенных групп, так и в отношении эффекта сольватации,
анализа роли полимерной матрицы в ионном обмене. Также необходимо
упомянуть направление количественного анализа общих закономерностей,
равновесия, кинетики и динамики ионного обмена. Многообразие ионитов
по структуре и природе функциональных групп связано с необходимостью
создания сорбционных материалов с высоким сродством к компонентам
газовой или жидкой фазы.
Иониты, в том числе волокнистой структуры (модифицированные
вискозные, полиамидные, поливинилспиртовые, шерсть, натуральный
шелк), представляют собой полимерные соединения с ионогенными
функциональными группами (с группами различной степени диссоциации
в различных средах). Полимерные материалы с ионогенными
функциональными группами в отсутствие межмакромолекулярных
химических связей относятся к классу полиэлектролитов, которые
являются водорастворимыми полимерами. Полимеры с химически
связанными макромолекулярными цепями относят к классу полимерных
ионитов (порошкообразных, гранулированных, капиллярно-пористых,
волокнистых).
Вследствие
наличия
в
полимерных
ионитах
межмакромолекулярных химических связей, образующихся в процессе
вулканизации,
этерификации,
ацеталирования
и
других
полимераналогичных превращений, они теряют способность растворяться
в водных средах, однако набухают, тем самым стимулируя разнообразные
массообменные процессы, в частности, диффузионные.
Ионообменная
адсорбция
является
одним
из
вариантов
хемосорбционного процесса, сопровождающегося эквивалентным обменом
фиксированных ионов полимерного ионита с ионами контактирующей с
ними
объемной
фазы.
Согласно
правилам
адсорбционного
взаимодействия, наибольшей селективностью обладают поливалентные,
менее гидратированные и органические ионы. Специфичность
ионообменной адсорбции зависит от природы ионогенных групп ионита,
их способности к диссоциации, степени сшитости адсорбента, а также от
состава и свойств объемной фазы. В зависимости от условий проведения
ионного обмена (в статике или динамике) различают статическую
обменную емкость (СОЕ) и динамическую обменную емкость (ДОЕ).
СОЕ определяется после выдерживания 0.5 г ионита в 100 мл раствора
электролита в течение 30 мин с последующим отбором 20 мл раствора и
21
его титрованием по индикатору для определения природы и количества
выделившихся ионов. Расчет СОЕ производится по формуле, ммоль/г,
СОЕ = (5·Vт·0.1)/0.5,
(3)
где 5 - количество проб для титрования;
Vт - объем титранта на 20 мл раствора после контакта с ионитом, мл;
0.1 - молярная концентрация титранта;
0.5 - масса ионита на 100 мл водного раствора NaCl с концентрацией
0.1 м, г.
Цель работы: изучить сорбционные свойства твердых нерастворимых
материалов-ионитов при контакте с растворами электролитов в
динамических условиях.
Задания
1. Определить природу ионита.
2. Написать соответствующую реакцию ионного обмена:
Kтˉ Н+ + NaCl → Kтˉ Na+ + HCl
Aн+ (ОН)ˉ + NaCl → Aн+ Clˉ + NaOH
3. По данным эксперимента рассчитать ДОЕ ионита.
4. Построить график выходной кривой Vт = f(Vф).
Ход проведения работы
Перед выполнением эксперимента необходимо определить природу
ионита в колонке. Для этого нужно соединить колонку (рис. 4) со
склянкой, содержащей раствор NaCl, пропустить несколько капель через
слой ионита и добавить метилоранж. По цвету раствора после добавления
индикатора можно судить о том, какой ионит находится в колонке. Далее
взять мерный стакан на 100 мл для сбора фильтрата и начать непрерывное
пропускание раствора через слой ионита (не более 1 капли в секунду).
После заполнения мерного стакана заменить его пустым и т. д. Собранный
фильтрат перелить в коническую колбу, методом титрования определить
количество ионов, вступивших в реакцию обмена и заполнить табл. 8 ,
учитывая, что в случае содержания в колонке катионита в Н-форме
происходит эквивалентный обмен ионов Na+ на ионы Н+ (титрование
проводится 0.1 м NaOH), а в случае анионита – обмен ионов ОНˉ на ионы
Clˉ(титрование проводится 0.1 м HCl).
Первые 5 проб отобрать по 100 мл, затем по 50 мл, общее количество
выделившихся ионов Н+ или ОНˉ необходимо определить суммированием
их количества в отдельных пробах, учитывая концентрацию ΣVт · 0.1, а
динамическую обменную емкость (ДОЕ) рассчитать по формуле,
ммоль/см3,
ДОЕ = ā / v,
(4)
3
где v – объем набухшего ионита, см , v = S·h;
S – площадь поперечного сечения колонки диаметром 1 см, см2;
h – высота слоя ионита в колонке, см (измерить линейкой).
22
Рис. 4. Схемы колонок с катионитом и анионитом:
1 - склянки с дистиллированной водой для промывки;
2 - склянки с раствором NaCl;
3 - склянки с раствором для регенерации;
4 - слой ионита;
5 - стакан для сбора фильтрата
Таблица 8
Номер
пробы
1
2
3
…..
Количество
фильтрата Vф, мл
100
200
300
…..
1050
Количество
титранта Vт, мл
Количество ионов, вступивших в
реакцию ā, моль
Форма отчета
1. Написать реакцию ионного обмена в соответствии с тем, какой ионит
находится в колонке.
2. Заполнить табл. 8.
3. Рассчитать ДОЕ.
4. Представить графическую зависимость Vт = f (Vф).
5. Записать основные выводы по работе.
23
Лабораторная работа № 3
Коагуляция лиофобных золей электролитами
(“Неправильные ряды” при коагуляции электролитом
с поливалентными ионами)
При аппретировании текстильных изделий используются водные
дисперсии полимеров (растворы, латексы, эмульсии) в целях фиксации
волокнистой конструкции и ее колорирования. При этом может
варьироваться структура ДЭС и знак заряда поверхности.
Для определения знака заряда коллоидных частиц гидрозолей и
поверхности диспергированных волокон необходимо пользоваться
основными правилами электролитной коагуляции, согласно которым
любой электролит вызывает коагуляцию (разрушение) дисперсной
системы. Наименьшая концентрация электролита, при которой
наблюдается явное расслоение дисперсных систем, называется
критической или порогом коагуляции (ПК). Наибольшей коагулирующей
способностью обладают те ионы электролита, которые заряжены
противоположно знаку заряда поверхности частиц дисперсной фазы. Для
определения знака заряда поверхности частиц дисперсной фазы
необходимо рассматривать отношение порогов коагуляции одновалентных
ионов в сопоставлении с поливалентными ионами. Согласно современной
теории Дерягина-Ландау-Фервея-Овербека (ДЛФО) ПК=const/z6 , где z –
валентность коагулирующего иона. Тогда соотношение ПК различных
электролитов может быть отражено примером: ПКNaCl : ПКMgCl2 : ПКAlCl3=
6
6
=1:1/2 :1/3 .
Цель работы: определить знак заряда коллоидных частиц на примере
модельного гидрозоля канифоли и пороги коагуляции для электролитов с
одно- и поливалентными ионами.
Задания
1. Подготовить по 22 пробирки для каждого из 2-х электролитов (NaCl и
AlCl3).
2. По истечении 2-х суток записать результаты наблюдения (наличие
или отсутствие в пробирках явной коагуляции).
3. По соотношению порогов коагуляции электролитов NaCl и AlCl3
определить знак заряда поверхности частиц дисперсной фазы канифоли и
оценить, какой из ионов был коагулирующим агентом.
4. Построить схематическую зависимость ξ=f(C электролита) с учетом
правил электролитной коагуляции.
Ход проведения работы
Подготовить и пронумеровать по 22 пробирки для 2-х электролитов
(NaCl и AlCl3). С помощью бюретки налить в пробирки по 5 мл гидрозоля
24
канифоли, затем налить 10 мл раствора AlCl3 в мерный цилиндр и с
помощью
пипетки отобрать из него 5 мл вышеуказанного электролита, поместив его
в пробирку № 22. Далее необходимо в мерный цилиндр с AlCl3 добавить 5
мл дистиллированной воды, разбавив при этом раствор вдвое и отобрав 5
мл его, поместить в пробирку № 21. Таким образом заполнить
электролитом AlCl3 все оставшиеся пробирки с гидрозолем канифоли.
Затем выполнить ту же процедуру с использованием электролита NaCl.
Содержимое пробирок перемешать и оставить на несколько суток.
Результаты наблюдения записать в табл. 9.
Таблица 9
Номер
пробирки
Концентрация раствора
электролита, моль/л
1
…
21
22
…
0.5
1
Результаты визуальных наблюдений
AlCl3
NaCl
После определения порогов коагуляции для электролитов (x, y, z) при
визуальной оценке и знака заряда поверхности частиц дисперсной фазы
привести схему следующего вида (рис. 5)
Рис. 5. Зависимость ξ-потенциала от концентрации электролита:
1 - электролит AlCl3;
2 - электролит NaCl;
I,IIIб - зоны относительной устойчивости
(скрытой коагуляции);
II,IV - зоны явной коагуляции;
IIIа - зона повышения устойчивости
25
На представленной графической зависимости наблюдается явление
“неправильных рядов”, т. е. чередование зон устойчивости и коагуляции
дисперсных систем. Данное явление относится к одному из особых
случаев электролитной коагуляции. С увеличением концентрации
электролита с поливалентными ионами в зонах явной коагуляции
происходит сжатие диффузной части двойного электрического слоя и
уменьшение значения ξ-потенциала. При достижении критической
величины ξ-потенциала (~ 0.03 В) наступает явная коагуляция. При
дальнейшем введении электролита AlCl3 происходит перезарядка
поверхности дисперсных частиц гидрозоля канифоли вследствие
формирования новой структуры ДЭС, величина ξ-потенциала начинает
расти и система становится относительно устойчивой вследствие
трехвалентности коагулирующего иона (правило валентности при
адсорбционных процессах).
Форма отчета
1. Заполнить табл. 9.
2. Привести схематическую зависимость ξ=f(C электролита).
3. Найти соотношения порогов коагуляции для электролитов NaCl и
AlCl3, определить знак заряда поверхности частиц дисперсной фазы
гидрозоля канифоли и оценить, какой из ионов был коагулирующим
агентом.
4. Записать основные выводы по работе
Лабораторная работа № 4
Взаимная коагуляция золей
При взаимодействии волокнистых материалов с водными дисперсиями
олигомеров и полимеров и их смесями имеет место гомокоагуляция
(агрегирование однородных дисперсных частиц), гетерокоагуляция
(агрегирование дисперсных частиц гидрозоля) и гетероадагуляция
(коагуляция гидрозолей при контакте с поверхностью волокна). Эффект
такого процесса взаимодействия зависит от механизма образования и
структуры ДЭС.
Двойной электрический слой (ДЭС), который образуется за счет
адсорбционного и электростатического взаимодействий компонентов
объемной фазы с активными центрами поверхностного слоя, весьма
чувствителен к любым внешним воздействиям, особенно при контакте с
электролитами. Согласно правилам адсорбционного взаимодействия на
поверхности формируется своеобразный адсорбционный слой, который
определяет знак заряда поверхности и величину поверхностного
электрического потенциала. Противоионы объемной фазы, нейтрализуя
эту поверхность, распределяются в адсорбционной и диффузной частях
26
ДЭС. Согласно правилам электролитной коагуляции соответствующие
ионы электролитов (поливалентные, органические, ионы с зарядом,
противоположным знаку заряда поверхности и др.), прежде всего,
воздействуют на структуру диффузного слоя, соответственно уменьшая
его толщину и величину электрического потенциала (ξ-потенциала).
В результате химических реакций (окислительно-восстановительных,
ионообменных и др.), сопровождающихся образованием микрокристаллов,
возможно формирование мицеллообразных структур в лиофобных золях
при получении, например, гидрозолей диоксида марганца и берлинской
лазури.
Пример одной из окислительно-восстановительных реакций
можно выразить следующим образом:
KMnO4 + NH4OH → MnO2↓ + N2↑ + KOH
1. При эквивалентном соотношении реагирующих соединений
образуется мицелла следующего вида:
nMnO4‾ - потенциалопределяющие ионы;
(n-x)NH4+ - противоионы адсорбционной части ДЭС;
xNH4+ - противоионы диффузной части ДЭС.
2. При избытке KOH (стабилизатор) в смеси реагирующих веществ
формируется мицелла другой структуры:
{[mMnO2] nOH‾ (n-x)K+}‾xK+
Рассмотренные
мицеллообразные
структуры
являются
слабодиссоциирующими с образованием коллоидной частицы и
противоионов диффузной части ДЭС. При смешении двух лиофобных
золей с противоположно заряженными коллоидными частицами
проявляется их несовместимость, сопровождающаяся явной коагуляцией,
т. е. взаимным разрушением. Это один из особых случаев электролитной
коагуляции – взаимная коагуляция гидрофобных золей (латексов, водных
дисперсий красителей и др.).
Цель работы: изучить процесс взаимной коагуляции двух лиофобных
золей.
Задания
1. Смешать два золя и по истечении 30 минут записать результаты
визуальных наблюдений (наличие или отсутствие явной коагуляции).
2. Определить знак заряда коллоидных частиц в смеси золей там, где
явная коагуляция не наблюдается и заполнить табл.10 или табл. 11.
27
3. Написать химические реакции получения двух золей и составить по
ним структурные формулы мицелл.
4. Отметить основное условие несовместимости двух золей.
Ход проведения работы
Вариант 1
Для выполнения эксперимента необходимы золи Fe(OH)3 и берлинской
лазури. Золь гидроксида железа получают в результате гидролиза хлорного
железа, стабилизатор – FeCl3. Золь берлинской лазури получают реакцией
обмена между хлорным железом и железистосинеродистым калием
K4[Fe(CN)6] при избытке последнего. Взять 6 пробирок и налить в них золь
гидроксида железа, затем добавить золь берлинской лазури, содержимое
перемешать и оставить на 30 мин. Заполнить табл. 10.
Таблица 10
Номер
пробирки
Объем золя
Fe(OH)3, мл
1
2
3
4
5
6
10,0
9,0
8,0
6,0
4,0
2,0
Объем золя
Fe4[Fe(CN)6]3,
мл
0,5
1,0
2,0
4,0
6,0
8,0
Результаты
визуальных
наблюдений
Знак заряда
частиц
В пробирках, где нет явной коагуляции, необходимо определить знак
заряда частиц методом капиллярного анализа, который основан на
разноименности знака заряда целлюлозных стенок капилляров
фильтровальной бумаги (отрицательный) и воды, пропитывающей бумагу
(положительный). Для этого небольшое количество гидрозоля надо
нанести на фильтровальную бумагу. Если золь содержит положительно
заряженные коллоидные частицы, то после впитывания капля его
адсорбируется на бумаге, давая окрашенное в центре и бесцветное по
краям пятно. Если в состав золя входят отрицательно заряженные
коллоидные частицы, то образуется равномерно окрашенное пятно
вследствие того, что золь не адсорбируется бумагой в соответствии с
правилами адсорбционного взаимодействия.
Вариант 2
Для проведения эксперимента необходимы золи Fe(OH)3 и MnО2. Золь
гидроксида железа получают в результате неполного гидролиза FeCl3,
стабилизатор – FeОCl. Золь диоксида марганца можно получить
восстановлением КMnО4 аммиаком, стабилизатор – КОН. Взять 10
пробирок и заполнить их золем гидроксида железа, затем добавить золь
диоксида марганца, содержимое пробирок перемешать и оставить на 30
мин. Затем заполнить табл. 11.
28
Таблица 11
Номер
пробирки
Объем золя
Fe(OH)3, мл
Объем золя
MnО2, мл
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
9.9
9.7
9.5
9.0
7.0
5.0
3.0
1.0
0.5
0.2
0.1
0.3
0.5
1.0
3.0
5.0
7.0
9.0
9.5
9.8
Результаты
визуальных
наблюдений
Знак заряда
частиц
В пробирках, где нет явной коагуляции, необходимо определить знак
заряда частиц методом капиллярного анализа (см. вариант 1).
Форма отчета:
1. Заполнить таблицу экспериментальных данных.
2. Написать химические реакции получения используемых в работе
золей.
3. Составить структурные формулы мицелл этих золей.
4. Записать основные выводы по работе.
Лабораторная работа № 5
Определение знака и величины электрокинетического потенциала
методом электроосмоса
Объемная и поверхностная проводимость, знак заряда поверхности,
электрокинетический потенциал (ξ) и другие электрохимические
параметры являются наиболее значимыми при оценке структуры, свойств
и областей практического применения пористых материалов. В связи с
этим наиболее показательными являются такие электрокинетические
методы исследования, как электрофорез, микроэлектрофорез и
электроосмос, основанные на воздействии постоянным электрическим
полем на структуру двойного электрического слоя, который формируется
на межфазной границе раздела пористого объекта (жесткой керамической
диафрагмы, порошковой диафрагмы, волокнистого материала) и объемной
фазы (раствор электролита). Метод электроосмоса основан на
направленном движении дисперсионной среды относительно неподвижной
дисперсной фазы. При данном электрокинетическом явлении происходит
перемещение дисперсионной среды к электроду, имеющему знак заряда,
совпадающий со знаком заряда поверхности пористого объекта, т. е. со
29
знаком заряда потенциалопределяющих ионов адсорбционного слоя.
Необходимо отметить, что движение дисперсионной среды обусловлено
подвижностью противоионов диффузного слоя, а противоионы
адсорбционного слоя удерживаются у поверхности адсорбционными
силами (при электроосмосе и электрофорезе) и перемещаются вместе с
твердой фазой (при электрофорезе), и тогда происходит относительное
смещение фаз во внешнем электрическом поле по линии скольжения в
области диффузной части ДЭС. При этом на поверхности скольжения
возникает электрокинетический потенциал, величина которого зависит от
числа противоионов диффузной части. Количественно ξ-потенциал
определяется по объемной скорости движения дисперсионной среды (при
электроосмосе) или по скорости движения частиц дисперсной фазы (при
электрофорезе и микроэлектрофорезе).
Цель работы: определить знак заряда поверхности пористого объекта и
рассчитать величину электрокинетического потенциала по скорости
электроосмоса.
Задания
1. По экспериментальным данным рассчитать объемную скорость
движения дисперсионной среды
2. Определить знак заряда твердой поверхности, следовательно, знак
электрокинетического
потенциала,
наблюдая
за
направлением
перемещения жидкости в капилляре (к электроду с каким знаком заряда
движется жидкость)
3. Заполнить табл.11
4. По скорости электроосмоса рассчитать величину ξ-потенциала
Ход проведения работы (рис. 6)
30
Рис. 6. Схема установки для измерения скорости электроосмоса:
1 - стеклянный сосуд;
2 - пористый объект;
3 - градуированный капилляр;
4 - сосуд, заполненный раствором KCl;
5,6 - медные электроды;
7 - амперметр;
8 - источник постоянного тока с регулировочным переключателем;
9 - агаровые мостики
Как видно на рис. 6, в схему входят: стеклянный сосуд 1 с
прикрепленным пористым объектом 2 (например, керамической
диафрагмой); капиллярная трубка 3, служащая для определения
направления
и скорости перемещения
дисперсионной среды;
воронкообразный сосуд 4, агаровые мостики 9. Для создания внешнего
постоянного электрического поля используют источник постоянного тока
8 с переключателем, электроды 5 и 6. Силу постоянного тока фиксируют
амперметром 7. До начала эксперимента необходимо включить прибор в
сеть, зафиксировать ключ в правом положении и наблюдать перемещение
мениска в капилляре. Определив при данном положении переключателя
силу тока (I) и число делений капилляра (n), пройденных жидкостью за
время τ следует поменять положение ключа на противоположное и
повторить опыт. По полученным данным рассчитать объемную скорость
движения дисперсионной среды (υ), а затем и значения ξ-потенциала. Для
определения знака заряда поверхности необходимо знать, к какому из
электродов движется жидкость. Исходя из рис. 6 можно отметить, что при
движении мениска в капилляре влево жидкость перемещается через
диафрагму к электроду 6, при движении вправо – к электроду 5, а
поверхность пористого тела будет иметь такой же заряд, как и электрод, к
которому течет жидкость. Далее заполнить табл. 12.
Таблица 12
Номер
опыта
τ, с
I, А
n
Цена деления
капилляра a
При
движении
жидкости
влево ←
При
движении
жидкости
вправо →
31
υ,
м3/с
ξ-потенциал, В
Знак заряда
Поверхности
При заполнении таблицы нужно помнить, что объемная скорость
вычисляется по формуле υ = (n·а)/τ, см3/с, и для определения ξпотенциала
ее
необходимо
перевести
в
м3/с.
Значение
электрокинетического потенциала можно рассчитать по формуле
Смолуховского следующим образом:
ξ = (η·χ· υ)/(I·εотн·εо)
(5)
-3
2
где η – вязкость водного раствора KCl 1·10 , Н·с/м ;
χ – удельная электропроводность водного раствора KCl 127·10-4, См/м
εотн = 81;
εо – электрическая константа 8.85·10-12, Ф/м;
Произведение εотн и εо характеризует диэлектрическую проницаемость
среды ε, выражаемую в Ф/м, а выражение (χ·υ)/I – это электроосмотическая
подвижность.
Форма отчета
1. Заполнить табл. 12.
2. Привести расчет значений объемной скорости электроосмоса и
величины электрокинетического потенциала.
3. Записать основные выводы по работе.
Лабораторная работа № 6
Оценка электрохимических свойств волокнистых объектов методом
микроэлектрофореза
Особенности
проведения
электрохимических
исследований
волокнистых материалов связаны со сложностью самих объектов
исследования - химических волокон и изделий из них, которые
проявляются в их анизотропности, полифункциональности, набухаемости,
упругости, сравнительно легкой деформируемости в условиях
электрохимического эксперимента, многокомпонентности, внутри- и
межволоконной пористости.
Специфические свойства волокон и волокнистых конструкций
обусловливают необходимость проведения исследований по оценке
применимости известных электрохимических подходов к таким объектам.
Получение волокнистых объектов для микроэлектрофореза может быть
осуществлено методами диспергирования при температурах существенно
ниже температуры стеклования волокон и пленок или путем формования
фибридов из полимерных растворов в гидродинамическом поле с высоким
градиентом скорости. Может оказаться наиболее эффективным метод на
основе ультрамикротома, широко используемый в биохимической
практике для подготовки биообъектов к микроэлектрофоретическим
исследованиям. Данный метод состоит в измерении электрокинетической
32
скорости движения волокнистых частиц в водных растворах КСL с
концентрацией электролита 1·10-5 моль/л.
Цель работы: определить электрофоретическую подвижность
волокнистого объекта, определить знак поверхности и рассчитать
величину электрокинетического потенциала.
Задания
1. По экспериментальным данным рассчитать величину микроэлектрофоретической подвижности с учетом скорости движения микрочастиц в
постоянном электрическом поле.
2. По направлению движения микрочастиц к электроду с определенным
знаком заряда определить знак заряда твердой поверхности.
3. Заполнить табл. 13.
4. По микроэлектрофоретической подвижности рассчитать величину ξпотенциала.
Ход проведения работы (рис. 7)
Рис. 7. Схема микроэлектрофоретической установки:
1 - электроды;
2 - микроскоп;
3 - шкала;
4 - ячейка для суспензии флок-волокна
в растворе электролита;
5 - амперметр;
6 - источник постоянного тока с регулировочным
переключателем
33
Как видно из рис. 7, в схему входит микроэлектрофоретическая ячейка 4
со шкалой 3 и микроскопом 2. Для создания внешнего электрического
поля используют источник постоянного тока с переключателем 6 и
электроды 7. До начала эксперимента необходимо включить прибор в сеть,
зафиксировать ключ в правом или левом положении и наблюдать
перемещение частиц дисперсной фазы, например, волокнистых частиц
углеродного волокна с размером не более 10 мкм. Силу постоянного тока в
цепи фиксировать амперметром 5. Определить при данном положении
ключа силу тока (I) и число делений градуировочной шкалы (n),
пройденных частицами за время τ, далее поменять положение ключа на
противоположное и повторить опыт. По полученным данным определить
электрофоретическую подвижность (Uф) и знак заряда поверхности
(исходя из того, к какому из электродов двигались частицы). Рассчитать
величину электрокинетического потенциала и заполнить табл. 13.
Таблица 13
Номер опыта
При движении
дисперсных частиц
влево←
При движении
дисперсных частиц
вправо→
τ, с
L,м
I, А
Uф,
м2/(с•в)
ξ-потенциал, В
Знак заряда
поверхности
2.4•10-4
При
микроэлектрофоретических
исследованиях
используются
герметичные ячейки различной конструкции, которые могут отличаться
площадью поперечного сечения S и константой ячейки.
Формула для расчета ξ-потенциала:
ξ=η·кяч ·S·L·χизм /ε · ε 0·t·I , В,
где η – вязкость водного раствора KCl, Па·с;
кяч = 0.431
S - площадь поперечного сечения ячейки 1.8·10-5,м 2;
L – путь, пройденный частицей за время τ 2.4·10-4,м;
χизм – электропроводность водного раствора KCl, См·м-1;
τ – время, с;
I – сила тока, А;
ε = 80;
ε 0 =8.854·10-12 Ф·м-1.
Формула для расчета электрофоретической подвижности:
Uф = S·L·χ/τ·I , м2/(с·В),
где χ = кяч · χизм ·102 , См·м-1.
34
Форма отчета
1. Заполнить табл. 13.
2. Привести расчет значений микроэлектрофоретической подвижности
и величины ξ-потенциала.
3. Записать основные выводы по работе.
Лабораторная работа № 7
Оценка электрохимических свойств волокнистых объектов методом
электрофореза
Метод электрофореза оказался наиболее эффективным для
электрокинетических исследований водных растворов красителей и
водных
дисперсий
полимеров
(латексов),
используемых
для
аппретирования текстильных материалов (нанесения на текстильный
материал полимерных покрытий), а также при получении клееных
нетканых материалов по химической технологии.
Экспериментально электрофорез оценивается по скорости движения
дисперсных частиц во внешнем постоянном электрическом поле, а также
по объему (V) обесцвечиваемой дисперсионной среды в зависимости от
продолжительности проводимых исследований. Скорость движения частиц
дисперсной фазы пропорциональна объему обесцвеченной дисперсионной
среды при различном времени электрофоретического эксперимента.
В зависимости от направления движения диспергированных частиц к
тому или иному электроду определяется знак заряда поверхности этих
частиц, а по полученным экспериментальным данным (υэф) и основным
характеристикам исследуемой дисперсной системы (η, χ, εотн) можно
рассчитать значения ξ-потенциала. При этом параметры η, χ, εотн
устанавливаются по справочным данным или по результатам
дополнительного эксперимента.
Цель работы: определить знак и рассчитать величину ξ-потенциала с
учетом электрофоретической подвижности объектов.
Задания
1. По экспериментальным данным рассчитать скорость υэф.
2. Определить знак заряда поверхности.
3. Рассчитать величину ξ-потенциала.
4. Заполнить табл. 14.
35
Ход проведения работы (рис. 8)
Рис. 8. Прибор для электрофоретических исследований:
1 - U-образная электрофоретическая ячейка;
2 - агаровые мостики;
3 - электроды;
4 - амперметр;
5 - источник постоянного тока с регулировочным
переключателем
Таблица 14
Номер опыта
τ, с
n
I, А
υэф, м3/с
ξ-потенциал, В
Знак заряда
поверхности
При движении
дисперсных частиц
влево←
При движении
дисперсных частиц
вправо→
При определении величины n следует учитывать содержание частиц
дисперсной фазы в дисперсионной среде.
Формула для расчета υэф, см3/с:
υэф = (n·а)/τ ,
где а - цена деления U-образной трубки, произведение (n·а) - объем
обесцвеченной дисперсионной среды.
36
Формула для расчета ξ-потенциала:
ξ = (η·χ· υэф)/(I·εотн·εо)
Форма отчета
1. Заполнить табл. 14.
2. Привести расчет значений величины ξ-потенциала.
3. Записать основные выводы по работе.
Лабораторная работа № 8
Исследование кинетики набухания высокомолекулярных соединений
Процесс взаимодействия полимерных веществ с растворителями при
термодинамическом
рассмотрении
является
самопроизвольным.
Различают два вида взаимодействия высокомолекулярных соединений
(ВМС) с тем или иным растворителем: ограниченное набухание и
неограниченное набухание (растворение), при этом вид взаимодействия
будет зависеть от сродства растворителя к ВМС (полимерные,
волокнистые, пленочные).
Процесс набухания полимеров сопровождается необратимым
проникновением (диффузией) молекул растворителя в структуру образца и
последующим физико-химическим взаимодействием с функциональными
группами поверхностного слоя данного полимера. Необходимо отметить,
что этот процесс всегда сопровождается увеличением массы и объема
исследуемого полимерного образца. Количественная оценка процесса
набухания ВМС может быть охарактеризована гравиметрическим и
объемным методами, на основании которых рассчитывается степень
набухания по следующим формулам:
αm = (mн.п. - mисх)/ mисх;
(6)
αv = (Vн.п. - Vисх)/ Vисх,
(7)
где αm – гравиметрическая степень набухания;
αv – объемная степень набухания;
mн.п., Vн.п. – масса и объем набухшего полимера;
mисх, Vисх – масса и объем исходного полимера.
Степень набухания можно рассматривать как структурный параметр,
зависящий от показателей дисперсной фазы и дисперсионной среды,
например, от энергии межмакромолекулярного взаимодействия, сродства
растворителя к полимеру, pH, состава растворителя, температуры и т. д.
Процесс набухания с физико-химической точки зрения можно
рассматривать как реакцию первого порядка согласно уравнению
dα/dτ = k(αmax-ατ)
(8)
где (dα/dτ) – скорость процесса набухания;
k – константа скорости набухания;
αmax – равновесная степень набухания;
ατ – степень набухания за время τ.
37
При исследовании кинетики набухания полиамфолитов следует
учитывать зависимость степени диссоциации основных и кислотных
групп, входящих в структуру полимерного слоя от pH среды растворителя.
Такая зависимость может быть охарактеризована определенным образом
(рис. 7). При равной степени диссоциации кислотных и основных групп
фиксируемое изоэлектрическое состояние соответствует рН нейтральной
среды, т. е. рН изоэлектрической точки (ИЭТ).
Рис. 9. Зависимость степени набухания полиамфолита от
pH исходной среды
Цель работы: исследовать кинетику процесса ограниченного набухания
высокомолекулярного объекта.
Задания
1. Изучить кинетику процесса набухания материала (по заданию
преподавателя).
2. Рассчитать степень набухания и заполнить табл. 15.
3. Построить графическую зависимость αm = f(τ).
4. При определенном значении τ построить графическую зависимость
αm = f(pH исходной среды).
Ход проведения работы
Взять три образца полимера, взвесить каждый на технических весах
(m~1г), подготовить и пронумеровать три набухометра (рис. 10).
38
Рис. 10. Набухометр ЛГУ
Набухометры заполнить: первый - дистиллированной водой, второй 0.1 м HСl, третий - 0.1 м NaOH, при этом уровни растворов должны
находиться чуть ниже уровня верхнего деления градуированной трубки.
Затем отметить начальный уровень жидкости (h0) в каждом набухометре,
измерить и записать pH каждой среды по индикатору. Поместить
подготовленный образец в открытую часть набухометра № 1, закрыть
прибор пробкой, а затем установить его таким образом, чтобы жидкость
полностью покрывала полимерный материал (проделать то же самое для
набухометров № 2 и № 3). Через заданный промежуток времени (по
секундомеру) установить приборы в вертикальном положении, стеклянной
палочкой отжать образцы в открытой части набухометров и отметить
уровень жидкости (hτ). При этом объем поглощенной жидкости можно
определить по разности уровней (h0 - hτ). Гравиметрическую степень
набухания рассчитать по следующей формуле:
αm = V·ρ/mисх,
(9)
где V – объем поглощенной жидкости;
ρ – плотность жидкости (из справочника).
После замера вернуть набухометры в горизонтальное положение и
продолжать эксперимент в течение времени τ, по окончании представить
данные в табл. 15.
Таблица 15
Водный
раствор
Дистил.
Вода
0.1м HCl
0.1м
NaOH
pH исх.
раствора
Время от
начала
опыта τ,
мин
5
10
20
30
40
50
60
−ιι−
−ιι−
Объем
поглощенной
жидкости V, мл
39
Масса
исходного
образца mисх,
г
Степень
набухания αm
По экспериментальным данным построить следующую кинетическую
зависимость для трех водных растворов (рис. 11).
Рис. 11. Зависимость гравиметрической степени ограниченного набухания
пористого объекта в различных средах
При определенном значении τ (50 или 60 мин) привести графическую
зависимость αm = f(pH исходного раствора), как показано на рис. 9.
Форма отчета:
1. Заполнить табл. 15.
2. Привести графическую зависимость αm = f(τ) в различных средах.
3. При τ = const построить графическую зависимость αm = f(pH
исходной среды).
4. Сравнить протекание процесса ограниченного набухания ВМС в
различных средах и записать основные выводы по работе.
40
Заключение
В учебном пособии сделан акцент на коллоидно-химические
закономерности процессов переработки, смачивания, беления и крашения
волокон и изделий на их основе, которые являются основой текстильной
химии. В связи с отсутствием учебных пособий, книг и монографий по
этой тематике, издание данной работы представляется актуальным. В
пособии рассматриваются основные аналитические закономерности
упомянутых процессов и даётся характеристика базовым технологическим
параметрам.
Обеспечение наиболее оптимальных эксплуатационных свойств
текстильных изделий связано с обоснованным выбором соответствующих
текстильных химических реагентов, таких как смачиватели, ПАВ,
окислители, разнообразные красители и т.д., особенности взаимодействия
которых с волокнами и волокнистыми материалами были рассмотрены в
работе
по
основам
текстильной
химии.
Эти
особенности
проиллюстрированы в разделе лабораторного практикума.
41
Библиографический список
1. Фролов, Ю. Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и
дисперсные системы. / Ю. Г. Фролов. - М.: Химия, 1988. – 464 с.
2. Фридрихсберг, Д. А. Курс коллоидной химии. / Д. А. Фридрихсберг.
- Л.: Химия, 1984. - 368 с.
3. Практикум по коллоидной химии / под ред. И. С. Лаврова. - М.:
Высшая школа, 1983. – 215 с.
4. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии / под ред. Ю.
Г. Фролова. - М.: Химия, 1986. – 215 с.
5. Электроповерхностные явления в дисперсных системах / под ред. О.
Н. Григорова. - М.: Наука, 1972. – 192 с.
6. Баранова, В. И. Практикум по коллоидной химии. В. И. Баранова, Е.
Е. Бибиб, Н. М. Кожевникова. - М.: Высшая школа, 1983. – 216 с.
7. Рабинович, В. А. Краткий химический справочник / под ред. А. А.
Потехина, А. И. Ефимова / В. А. Рабинович, З. Я. Хавин. - СПб.:
Химия, 1994. – 432 с.
8. Киселев, А. М. Основы пенной технологии отделки текстильных
материалов. / А. М. Киселев. - СПб.: СПГУТД, 2003. – 551 с.
9. Пакшвер, А. Б. Физико-химические основы технологии химических
волокон. / А. Б. Пакшвер. – М.: Химия, 1972. – 432 с.
10. Перепелкин, К. Е. Физико-химические основы процессов
формования химических волокон. / К. Е. Перепелкин. – М.: Химия,
1978. – 320 с.
11. Мельников, Б. Н. Физико-химические основы процессов
отделочного производства. / Б. Н. Мельников, Т. Д. Захарова, М. Н.
Кириллова. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. – 280 с.
12. Папков, С. П. Полимерные волокнистые материалы. / С. П. Папков.
– М.: Химия, 1986. – 220 с.
13. Челышев, А. М. Определение реологических свойств швейных
ниток: метод. указ. / А. М. Челышев и др. – СПб.: СПГУТД, 2004. –
38 с.
42
Содержание
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….3
1. Теоретическая часть…………………………………………………….4
1.1. Коллоидно-химические свойства химических реагентов…...………4
1.2. Особенности структуры и свойств волокнистых материалов……....5
1.3. Коллоидно-химические особенности процессов
крашения и отделки текстильных материалов…………………...…..8
1.3.1. Крашение и отделка в водных средах…………...……………….....9
1.3.2. Пенная технология крашения, печатания и заключительной
отделки………………………………………………………………11
1.3.3. Крашение и отделка в неводных и водно-органических
средах…………………………………………………………......…14
1.3.4. Колорирование и отделка волокон в массе……...………………..15
2. Практическая часть…………………………………………………….17
Лабораторная работа 1. .…………………………………………………...17
Лабораторная работа 2……………………………………………………..20
Лабораторная работа 3……………………………………………………..24
Лабораторная работа 4……………………………………………………..26
Лабораторная работа 5……………………………………………………..29
Лабораторная работа 6……………………………………………………..32
Лабораторная работа 7……………………………………………………..35
Лабораторная работа 8……………………………………………………..37
Заключение………………………………………………………………….41
Библиографический список……………………………………..................42
43
Учебное издание
Ермилова Ольга Анатольевна
Котецкий Валентин Владимирович
ОСНОВЫ ТЕКСТИЛЬНОЙ ХИМИИ.
КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ
Учебное пособие
Редактор Т. Н. Козлова
Оригинал подготовлен авторами
Подписано в печать 10.12.09.
Формат 60×84 1/16. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 2.6.
Тираж 60 экз. Заказ__
Отпечатано в типографии СПГУТД
191028, Санкт-Петербург, ул. Моховая, 26
44
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
6
Размер файла
1 829 Кб
Теги
2009, colchem
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа