автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Создание и применение препарата на базе ПАВ для интенсифицированной отварки хлопчатобумажных тканей

На правах рукописи

ПРЯЖНИКОВА Виктория Георгиевна

СОЗДАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ПРЕПАРАТА НА БАЗЕ ПАВ ДЛЯ ИНТЕНСИФИЦИРОВАННОЙ ОТВАРКИ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ ТКАНЕЙ

05.19.02

Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново - 2003

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет»

Научный руководитель -

кандидат технических наук, доцент Козлова Ольга Витальевна

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор Юрий Александрович Калинников кандидат технических наук Виктор Борисович Кузнецов

Ведущая организация - ОАО «Самтекс»

Защита состоится « / » ^ехизг^оЛ-_2003 г. в часов на заседании

диссертационного совета Д 212.063.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153460, Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет»

Автореферат разослан ч$/■>

г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, /V? . [) О.Г. ХЕЛЕВИНА д.х.н., профессор /л

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сегодня в условиях острой конкуренции к качеству выпускаемой продукции предъявляют особые требования. Колористическому оформлению и заключительной отделке текстильных материалов предшествует стадия подготовки. Она является одной из самых материало-, энерго- и трудоемких в технологии химико-текстильного производства. От тщательности проведения процессов подготовки во многом зависит качество всего цикла химической отделки тканей. Низкая степень очистки, неравномерность полученных гигроскопических свойств и белизны может обусловить многие браки последующих стадий облагораживания текстильных материалов.

В настоящее время подготовка осуществляется в основном непрерывными способами, включающими операции щелочной отварки и беления. Наиболее ответственной стадией процессов подготовки является щелочная отварка. Это связано с тем, что хлопковое волокно содержит большое количество разнообразных и полностью не изученных по химическому составу и свойствам примесей, удаление которых представляет определенные трудности.

Практический опыт использования ПАВ различной химической природы показывает их эффективность в процессах отварки. В связи с этим создание единой концепции, выявляющей их роль в процессах щелочной отварки и определение оптимальных параметров использования для создания интенсифицированных технологий, обеспечивающих экономию энергоносителей и химических материалов, является актуальным.

Изучение закономерностей удаления конкретных спутников хлопковой целлюлозы в условиях использования ПАВ позволит разработать экономически выгодный способ отварки хлопчатобумажных тканей.

Цель работы состояла в создании и применении препарата на базе ПАВ для интенсифицированной технологии отварки хлопчатобумажных тканей, позволяющей повысить качественные показатели выпускаемых хлопчатобумажных тканей и снизить затраты на проведение процессов подготовки.

Для решения поставленной задачи были выполнены следующие исследования:

- изучены поверхностно-активные свойства водных и щелочных растворов ПАВ и определены оптимальные концентрационно-температурные параметры их наибольшего моющего и очищающего действия;

- создан композиционный препарат «Эмкол»;

- осуществлена комплексная оценка его очищающего действия по отношению к нецеллюлозным примесям хлопкового волокна, поверхностно нанесенным загрязнениям хлопчатобумажного материала и обоснована возможность его использования с целью повышения экстракционного действия варочных растворов при снижении концентрации едкого натра;

- предложены интенсифицированные технологические режимы отварки с использованием препарата «Эмкол» для тканей различной поверхностной плотности и назначения;

- оценен ориентировочный экономический эффект от внедрения интенсифицированной технологии отварки с использованием препарата «Эмкол».

Общая характеристика объектов и методов исследования. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях с последующей проверкой полученных результатов в производстве.

В работе использованы хлопчатобумажные ткани различной поверхностной плотности и назначения. Объектами исследования являлись поверхностно-активные препараты нового поколения: неонолы с различной степенью окси-этилирования от 4 до 10, феноксол БВ-9/10, синтанол AJIM-10 и синтанол БВ, сульфосид 61, представляющие собой малопенящиеся, биологически мягкие препараты и созданный в процессе выполнения работы композиционный препарат «Эмкол». В качестве сравнения использовались препараты «Талка» и «Эмиген».

Экспериментальные исследования проводили с применением современных методов физико-химического анализа, спектрофотометрии, программного обеспечения молекулярных расчетов (HyperChem и ChemDraw) и математической аппроксимации (Surfer).

Прочие экспериментальные исследования проводились в соответствии с ГОСТ при использовании стандартных методик оценки качества текстильных материалов. Оценку погрешности измерений при проведении экспериментов определяли методами математической статистики.

Научная новизна.

Впервые теоретически обоснован подход к управлению процессами, связанными с очисткой хлопчатобумажного текстильного материала в условиях щелочной отварки за счет использования ПАВ нового поколения и композитов на их основе.

Изучена и обсуждена специфика очищающего действия ПАВ при удалении природных примесей из хлопкового волокна.

Предложен новый подход к прогнозированию свойств вспомогательных веществ, используемых для процессов подготовки, на стадии их отбора или синтеза на основе расчета физико-химических параметров молекул органических соединений.

Практическая значимость работы. Создан композиционный препарат «Эмкол», обосновано его применение в процессах щелочной отварки хлопчатобумажных тканей, разработана интенсифицированная технология отварки на основе его использования, которая позволила повысить качество выпускаемой продукции при одновременном снижении затрат на электроэнергию и химические материалы.

Использование разработанного препарата в интенсифицированной технологии отварки позволяет снизить в 1,5-2 раза концентрацию едкого натра в варочных растворах, уменьшить расход других реагентов варочных и белящих растворов; температуру пропитки варочными растворами и время запаривания при отварке и белении.

Технология интенсифицированной отварки с использованием препарата «Эмкол» прошла производственные испытания на ОАО «Самтекс» и ОАО «Шуйские ситцы». Испытания подтвердили возможность повышения качества выпускаемой продукции, при одновременном снижении расходов на проведение процессов подготовки. Ожидаемый экономический эффект от практической реализации предлагаемой технологии с использованием композиционного препарата «Эмкол» составит 82 руб. на 1000 м ткани. На способ подготовки хлопчатобумажных тканей с использованием препарата «Эмкол» подана заявка № 2003101014/04(000903) от 30.12.02. на получение авторского свидетельства и получено положительное решение.

Автор защищает:

- выявленные зависимости эмульгирующей, смачивающей и моющей способностей поверхностно-активных веществ от концентрационно-температурных параметров моющих растворов;

- установленные закономерности перехода нецеллюлозных примесей из хлопкового волокна в варочный раствор при использовании разработанного препарата «Эмкол»;

- концепцию интенсифицирующего воздействия разработанного препарата «Эмкол» на скорость и полноту удаления нецеллюлозных примесей из хлопкового волокна в процессах отварки;

- разработанный композиционный препарат «Эмкол» и способ интенсифицированной отварки хлопчатобумажной ткани при его использовании.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на:

- Межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Поиск 2001» ИГТА, Иваново, 2001;

- Всероссийской студенческой научной конференции «Актуальные проблемы развития текстильной промышленности», Москва, 2001;

- Всероссийской студенческой научной конференции "Текстиль-XXI века", Москва, 2002;___________

- VIII Международной научно-технической конференции «Проблемы сольватации и комплексообразования», Иваново, 2001;

Межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Молодые ученые развитию текстильной промышленности», Иваново, 2002;

- Международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2002), Иваново, 2002;

- IV- Конгрессе Российского Союза химиков-колористов, Москва, 2002;

- II Всероссийской научно-технической конференции «Физико-химия процессов переработки полимеров», Иваново, 2002;

- II Всероссийской студенческой научной конференции "Текстиль-XXI века", Москва, 2003;

- Юбилейной 55-й межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и аспирантов "Студенты и молодые ученые ИТУ-производству" Кострома, 2003.

Структура н объем диссертационной работы. Диссертационная работа содержит аннотацию, введение, обзор литературы, методическую часть, экспериментальную часть с обсуждением результатов, выводы, список использованной литературы (119 наименований) и приложение.

Основная часть работы изложена на 136 страницах, включает 25 рисунков и 12 таблиц. Приложение к диссертации выполнено на 2 страницах.

Во введении обоснованы актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования, описаны элементы научной новизны и практической значимости.

1. Литературный обзор содержит 7 глав. Рассмотрены современные научные представления о процессах происходящих при отварке хлопчатобумажных текстильных материалов. Проведен критический обзор путей интенсификации процессов щелочной отварки и роли поверхностно-активных веществ в них. Описаны свойства водных растворов поверхностно-активных веществ, применяемых в технологии подготовки текстильных материалов.

2. Цели и задачи исследования. В разделе содержатся выводы по литературному обзору и сформулированы основные задачи исследования.

3. Методическая часть содержит характеристику объектов исследования, методы проведения эксперимента и оценки качественных показателей обработанных тканей.

4. Экспериментальная часть и обсуждение результатов состоит из 6

глав.

4.1. ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАСТВОРОВ ПАВ

Основу процессов щелочной отварки текстильных материалов составляет деструктирующее действие едкого натра на естественные примеси целлюлозы, поверхностно нанесенные загрязнения и последующее удаление продуктов их разрушения вместе с варочным раствором. Экстракционное действие варочных растворов можно значительно повысить за счет использования современных поверхностно-активных веществ (ПАВ), обладающих высоким моющим действием.

На первом этапе работы по определению эмульгирующей, смачивающей, моющей способности и на основании измерения поверхностного натяжения была оценена поверхностная активность водных и щелочных растворов ряда ПАВ, выбраны наиболее эффективные из них, определены температурные и концентрационные параметры их использования в процессах отварки.

Эмульгирующая способность ПАВ. Результаты исследования показали, что наибольшей эмульгирующей способностью обладают моноалкилфенолы, с невысокой степенью оксиэтилирования - неонолы АФ-9/4, АФ-9/6. Эмульсии, стабилизированные этими ПАВ, остаются устойчивыми на 90-100% в течение 10 часов.

Препараты феноксол БВ-9/10, неонол АФ-9/10 и сульфосид 61 за такое же время обеспечивают 50%-ную устойчивость полученных эмульсий. Для последующих исследований были выбраны неонолы АФ-9/4,-9/6,-9/10 и феноксол БВ-9/10.

Поверхностная активность ПАВ. Данные сталагмометрического определения поверхностного натяжения водных растворов исследуемых ПАВ показывают, что все анализируемые ПАВ снижают поверхностное натяжение воды до близких значений, однако их концентрации при этом различны. Концентрация неонолов АФ-9/4, АФ-9/6 и феноксола БВ-9/10, обеспечивающая минимальные значения поверхностного натяжения в растворе, составляет от 0,5 до 1 г/л, неонола АФ-9/10 от 1 г/л до 1,5 г/л. По изломам на изотермах поверхностного натяжения исследуемых ПАВ графическим методом была определена критическая концентрация мицеллообразования этих веществ. Установлена технологическая концентрация применения рассматриваемых ПАВ в рабочих растворах, которая составляет от 0,5 до 1 г/л.

Смачивающая способность ПАВ. Используя методику международного стандарта ИСО 8022, по времени смачивания погруженной в анализируемые растворы хлопчатобумажной ткани (башмачной) арт. 7071 была определена смачивающая способность водных растворов исследуемых ПАВ. Результаты эксперимента (рис.1.) показали, что при температурах от 20°С до 40°С наилучшая смачиваемость текстильного материала достигается при использовании феноксола БВ-9/10 и неонола АФ-9/10.

20 40 60 80 Температура, СС

100

Рис. 1. Влияние температуры на смачивание текстильного материала водными растворами ПАВ:

1 - неонол АФ-9/6;

2 - неонол АФ-9/4;

3 - неонол АФ-9/10;

4 - феноксол БВ-9/10

С повышением температуры более 60°С смачивающие свойства водных растворов всех исследуемых ПАВ меняются. Наилучшее смачивание при температурах выше 60°С обеспечивает водный раствор неонола АФ-9/4. Смачивающая способность неонола АФ-9/6 остается практически постоянной, а феноксола БВ-9/10 и неонола АФ-9/10 снижается. Наименьшую эффективность феноксол БВ-9/10 и неонол АФ-9/10 проявляют при температуре выше 80°С. При 90°С время смачивания текстильного материала водными растворами анализируемых препаратов и дистиллированной водой составляет 4 мин.

Моющая способность водных растворов ПАВ. Оценка моющей способности проводилась исходя из сравнения показателей капиллярности и бе-

лизны отмытого текстильного материала, предварительно искусственно загрязненного модельным загрязняющим составом. Основными компонентами загрязняющего состава являлись жидкие маслоподобные загрязнители и сажа. После двукратного плюсования и сушки образцы отмывали в водных растворах исследуемых ПАВ различной концентрации и температуры. С ростом концентрации исследуемых препаратов до 1,0 г/л моющая способность их водных растворов увеличивается. Дальнейшее повышение содержания препаратов в моющих растворах заметно не изменяет определяемые показатели. При температурах 30°С и 40°С наибольшую моющую способность проявили водные растворы феноксола БВ-9/10 и неонола АФ-9/10, при температуре 60°С - феноксола БВ-9/10 и неонола АФ-9/4.

4.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГИДРОКСИДА НАТРИЯ НА СВОЙСТВА ПАВ

Процессы отварки осуществляются в щелочной среде и при повышенных температурах. Для определения влияния концентрационно-температурных параметров проведения щелочной отварки на поверхностно-активные свойства рассматриваемых ПАВ было измерено поверхностное натяжение щелочных растворов ПАВ, оценены их смачивающая и моющая способности. Установлено, что с повышением концентрации едкого натра поверхностное натяжение водно-щелочных растворов ПАВ увеличивается. Наиболее заметно повышение исследуемого показателя при концентрации едкого натра более 30 г/л.

Смачивающая способность водно-щелочных растворов исследуемых

ПАВ. Изучение процессов смачивания текстильных материалов щелочными растворами исследуемых ПАВ выявило, что с увеличением концентрации едкого натра смачивание текстильного материала понижается. Наилучшее смачивание при 60°С обеспечивают растворы феноксола БВ-9/10 с концентрацией едкого натра не более 40 г/л (рис.2).

Рис.2. Смачивание текстильного материала водно-щелочными растворами ПАВ при 60 °С:

1 — неонол АФ-9/4;

2 - неонол АФ-9/6; 3- неонол АФ-9/10; 4 - феноксол БВ-9/10

0 20 40 60

Концентрация гидроксида натрия, г/л

Моющая способность водно-щелочных растворов ПАВ. Моющая способность щелочных растворов ПАВ оценивалась в широком диапазоне концентраций едкого натра, при различных температурах и в сравнении с традиционным варочным раствором, включающим едкий натр, бисульфит натрия, силикат натрия и препарат «Талка» в качестве ПАВ. Это позволило охарактеризовать различия в моющем действии в отношении углеводородных загрязнений традиционного раствора и с использованием новых ПАВ, и определить оптимальные концентрационно-температурные параметры моющих растворов на их основе.

Наилучшие результаты очистки текстильного материала от углеводородных загрязнений достигаются при использовании ПАВ, обладающих высокими моющими свойствами. Присутствие едкого натра в моющих растворах не изменяет температурных закономерностей, найденных для их водных растворов. При температуре 30°С и 40°С наибольшим моющим действием характеризуются растворы феноксола БВ-9/10 и неонола АФ-9/10, при температуре 60°С- растворы феноксола БВ-9/10 и неонола АФ-9/4.

Изменения показателей белизны отмытого текстильного материала в щелочных растворах исследуемых ПАВ в зависимости от концентрации едкого натра носят немонотонный характер. Для растворов феноксола БВ-9/10 и неонола АФ-9/10 наибольшая белизна отмытого текстильного материала наблюдается при температуре 40°С и концентрации едкого натра от 20 г/л до 40 г/л. Дальнейшее повышение концентрации едкого натра в моющих растворах несколько снижает определяемый показатель. Аналогичная тенденция наблюдается и при температуре моющего раствора 60°С.

Результаты исследований физико-химических свойств водных и щелочных растворов ПАВ выявили снижение поверхностно-активных свойств всех исследуемых ПАВ с ростом концентрации едкого натра. Такие данные позволяют высказать предположение об изменении состояния ПАВ в растворах при этих условиях.

Для описания изменений в состоянии нсионогенных ПАВ в растворах и определении их температурной устойчивости пользуются показателем температуры помутнения их 1%-х растворов. Данные по температуре помутнения водных и водно-щелочных растворов исследуемых ПАВ приведены на рис.3.

Рисунок 3 показывает, что присутствие едкого натра снижает температуру помутнения всех исследуемых ПАВ, тем больше, чем больше его концентрация. Наиболее низкие значения температуры помутнения наблюдаются при концентрации едкого натра более 30 г/л.

Для всех исследованных ПАВ явления помутнения растворов носили обратимый характер, что говорит о сохранении их химической структуры в условиях эксперимента.

Концентрация гидроксида натрия, г/л

Рнс.З. Влияние гидроксида натрия на температуру помутнения растворов ПАВ:

1 - неонол АФ-9/4;

2 - неонол АФ-9/10;

3 - феноксол БВ-9/10

Однако установленное влияние едкого натра на температуру помутнения, вполне соотносятся с исследованиями смачивающих и моющих способностей щелочных растворов ПАВ, доказывает, что технические эффекты от применения анализируемых веществ при разных температурно-концентрационных параметрах проведения процессов будут различны.

Вероятно, большие концентрации едкого натра, особенно в сочетании с повышенной температурой, обусловливают развитие процессов дегидратации, что приводит к снижению растворимости исследуемых веществ и понижению поверхностной активности их растворов.

В целом результаты исследований первой части работы показали, что свойства исследуемых препаратов проявляют корреляцию с их химическим строением. В целях более детального описания взаимосвязи между свойствами исследуемых ПАВ и их химической структурой был проведен расчет физико-химических параметров молекул органических соединений с использованием программного обеспечения молекулярных расчетов (HyperChem и ChemDraw Ultra), что позволило оценить целый ряд параметров, отражающих поведение исследуемых соединений в водных растворах. Среди таких параметров: молекулярный объем, энергия гидратации и коэффициент распределения Log P0/w органического вещества между двумя несмешивающимися фракциями н-октанола и воды.

Проведенный анализ выявил корреляцию поверхностно-активных свойств исследуемого ряда ПАВ с расчетными величинами объема их молекул и энергии гидратации. В частности, устойчивость эмульсий ПАВ уменьшается в строгом соответствии с увеличением объема молекулы и повышением энергии гидратации. Увеличение объема молекулы в ряду исследуемых ПАВ обусловливает также возрастание их поверхностного натяжения в диапазоне концентраций 0,2-0,9 г/л. Наименьшими значениями поверхностного натяжения характеризуется неонол АФ-9/4, имеющий наименьший объем молекулы. Рассмотрение смачивающей и моющей способности растворов исследованных ПАВ показывает, что установленная корреляция не всегда соблюдается. Причины этому заключаются в сложном характере указанных процессов, имеющих вполне определенную температурную зависимость.

Расчет молекулярных характеристик феноксола БВ-9/10 показывает, что он обладает одновременно наибольшей гидрофобностью и объемом молекулы. Это связано с наличием в его структуре разветвленного винилбутилового окончания, определяющего особое строение его поверхностных слоев и обеспечивающих тем самым наибольшие смачивающие и моющие свойства.

43. РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИОННОГО ПРЕПАРАТА НА БАЗЕ ПАВ ДЛЯ ИНТЕНСИФИЦИРОВАННОЙ ОТВАРКИ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ ТКАНЕЙ

На основании проведенных исследований можно заключить, что в реальных процессах отварки наиболее эффективным будет композиционный препарат, содержащий рассматриваемые вещества в качестве основы. В качестве не-ионогенной составляющей для такого препарата был выбран феноксол БВ-9/10.

Большое количество примесей целлюлозного волокна представляют собой полярные гидрофильные соединения. Повышению качества очистки от них, в условиях использования ПАВ, способствуют вещества анионактивной природы (АПАВ). Для того, чтобы повысить эффективность очистки хлопкового волокна от полярных примесей в состав композиционного препарата было решено включить анионактивную составляющую. При ее выборе пользовались критериями эффективности, экологичное™ и доступности. Отвечает всем предъявленным требованиям ранее опробованный в процессах подготовки и выпускаемый АО "ИВХИМПРОМ" препарат метеке (степень биоразложения 95%).

Таким образом, разработанный препарат «Эмкол» в качестве неионоген-ной составляющей содержит феноксол БВ-9/10, анионактивной - метеке.

В следующей части работы была проведена оценка эффективности применения Эмкола в условиях традиционной щелочной отварки хлопчатобумажных тканей и отработаны режимы интенсифицированной технологии с его участием.

4.4. ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ ПРОЦЕССА ОТВАРКИ

В процессах отварки была определена степень суммарной очистки текстильного материала, детально изучены закономерности очистки хлопкового волокна от наиболее трудно удаляемых естественных примесей: восков, лигнина, пектиновых веществ, установлено влияние условий отварки на сорбционные свойства хлопчатобумажного текстильного материала.

Определение степени суммарной очистки текстильного материала.

Степень суммарной очистки определялась по оптической плотности сернокислых растворов целлюлозы хлопчатобумажной бязи арт. 262, обработанной в традиционных условиях (варочный раствор состава: силикат натрия, бисульфит натрия, в качестве ПАВ препарат «Талка» и едкий натр в концентрации 60 г/л, время запаривания 60 мин.) и с использованием разработанного препарата «Эмкол». После отварки ткани в традиционных условиях степень ее очистки составила 55,3%. В условиях замены Талки на Эмкол такую же степень очистки можно получить при снижении концентрационных и временных параметров

процессов отварки. А именно: при концентрации едкого натра в варочном растворе 60 г/л, время запаривания может быть снижено до 10-20 мин, а при концентрации едкого натра 20 г/л - до 40 мин. При этом в сравнении с традиционной отваркой капиллярность текстильного материала повышается с 110 до 140 мм.

Удаление воскообразных веществ из хлопкового волокна. Сравнение качества очистки текстильных материалов от воскообразных веществ в условиях интенсифицированной и традиционной технологий показало, что за счет применения разработанного препарата «Эмкол» оказывается возможным снизить время запаривания ткани варочным раствором. В условиях замены Талки на Эмкол остаточное содержание восков 0,33% достигается при запаривании в течение 40 мин. Эффективность разработанного препарата была оценена также и в условиях снижения расхода пара на запаривание. Установлено, что использование Эмкола позволяет одновременно снизить как температуру запаривания, так и время обработки. Так в условиях запаривания при 75-80°С, в течение уже 40 мин. остаточное содержание восков такое же как после обработки по традиционной технологии. В табл.1 приведено остаточное содержание восков при различных технологических режимах отварки.

Таблица 1.

Остаточное содержание восков в хлопковом волокне после отварки

Состав варочного раствора Время запаривания, мин. Остаточное содержание восков, % к массе волокна.

едкий натр 100% - 40 г/л, силикат натрия -1,5 г/л, бисульфит натрия 38% -1,5 г/л, «Талка» -1,0 г/л. 60 0,36

едкий натр 100% - 20 г/л, силикат натрия -1,5 г/л, бисульфит натрия 38% -1,5 г/л, 20 0,40

40 0,33

«Эмкол» -1 г/л Температура запаривания 100-102°С 60 0,25

едкий натр 100% - 20 г/л, силикат натрия - 1,5 г/л, бисульфит натрия 38% -1,5 г/л, «Эмкол» -1 г/л Температура запаривания 75-80°С 20 0,57

40 0,36

60 0,28

Расшлихтованная ткань 0,92

Удаление пектиновых веществ. Для оценки интенсифицирующего влияния на полноту удаления пектиновых веществ из хлопкового волокна был выбран метод спектрофотометрического определения продуктов их гидролиза в виде окрашенных соединений с ортотолуидиновым реагентом.

Из сопоставления средних значений остаточного количества пектиновых веществ после проведения интенсифицированной и традиционной отварки определено, что наиболее полно очистить текстильный материал от пектиновых веществ удается при использовании Эмкола. Остаточное содержание пектинов после 10 мин. запаривания по интенсифицированной технологии с концентрацией едкого натра 20 г/л не превышает 11,4% в сравнении с 22% , определенными для технологии, в которой концентрация едкого натра в варочных растворах составляет 40 г/л.

Удаление лигнина в условиях интенсифицированной отварки. Для

того, чтобы оценить качество удаления лигнина с текстильного материала в условиях интенсифицированной технологии были проанализированы УФ спектры поглощения диоксановых экстрактов остаточного лигнина. Растворы фотомет-рировали на приборе «Spekord-450» в коротковолновой области при длинах , волн от 250-350 нм.

Снижение интенсивности поглощения при 260-270 нм указывает на раз' рушение ароматической структуры лигнина и частичное удаление его из волокна в виде фрагментов, содержащих функциональные группы(-ОН,-СНО,-ОСНэ). ' Полученные данные показывают, что наиболее эффективно лигнин удаляется из ткани при 60-минутном запаривании в условиях использования Эмкола, при этом концентрация едкого натра в варочном растворе может быть снижена до 20 г/л.

г' На основании экспериментальных данных по очистке хлопчатобумажно-

го текстильного материала с использованием препарата «Эмкол» была осуще-j ствлена разработка интенсифицированной технологии отварки.

У' 4.5. РАЗРАБОТКА ИНТЕНСИФИЦИРОВАННОЙ

! ТЕХНОЛОГИИ ОТВАРКИ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ

ТКАНЕЙ

I На примере хлопчатобумажной бязи арт. 262. была проведена аппрокси-

мация экспериментальных данных при помощи программы «Surfen) и осуществлен выбор оптимальных концентраций гидроксида натрия, температуры пропитки и длительности запаривания, j При определении линий уровней была учтена температура пропитки ва-

рочным раствором, которая составляла для традиционной отварки 75-80°С, для I предлагаемой интенсифицированной отварки 45-50°С.

Результаты аппроксимирования представлены на рис.4 в виде линий уровня капиллярности текстильного материала после отварки и беления, белиз' ны после беления в зависимости от концентрации едкого натра. Поиск оптимальных областей технологических параметров процесса отварки проводился путем наложения диаграмм указанных параметров. Искомые области ограничены линиями уровня капиллярности после беления выше 130 мм и белизны более 80%. Из сравнения рис.4(а) и 4(6) видно, что область оптимальных технологических параметров в условиях интенсифицированной технологии отварки, на основе использования Эмкола, значительно больше. Требуемые качественные показатели текстильному материалу сообщаются при концентрации едкого натра в варочном растворе от 20 г/л до 25 г/л и времени запаривания от 20 мин.

концентрация гидроксида натрия, г/л концентрация гидроксида натрия, г/л а) б)

Рис.4. Сплайн-аппроксимация и оптимизация режима отварки при традиционном (а) предлагаемом (б) составе варочного раствора:

капиллярность после отварки -

капиллярность после беления ----

белизна -----

На основании полученных данных предложены технологические режимы процессов подготовки для тканей разных артикулов, отличающихся поверхностной плотностью и назначением. Технические результаты обработки миткаля арт.43, сатина арт. 528, флоры арт. 3701, саржи арт. 3496 и кирзы (двухслойной) арт. 6766 в условиях интенсифицированной технологии показывают целесообразность использования композиционного препарата «Эмкол». Например, капиллярность после отварки и беления саржи арт. 3496 увеличивается до 100мм и 120мм, соответственно, сатина арт. 528 - до 120мм и 140мм. При этом в 1,5 раза снижена концентрация едкого натра в отварке, на 20°С температура пропитки варочным раствором, в 2 раза сокращена длительность запаривания.

4.6. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НОВОГО КОМПОЗИЦИОННОГО ПРЕПАРАТА НА БАЗЕ ПАВ В

ИНТЕНСИФИЦИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ

Оценка экономической эффективности интенсифицированной технологии отварки с использованием разработанного препарата «Эмкол» проводилась на основании производственных испытаний на отделочных фабриках ОАО "Шуйские ситцы" и ОАО "Самтекс". Технические результаты подготовки хлопчатобумажной бязи арт.262, обработанной по предлагаемой интенсифицированной технологии, представлены в табл.2. Рассчитанный ориентировочный экономический эффект от внедрения интенсифицированной технологии отварки хлопчатобумажной бязи арт.262, обработанной на линии ЛОБ-180, представлен в табл.3.

Экономический эффект от внедрения интенсифицированной технологии с использованием разработанного препарата «Эмкол» складывается из экономии

ских материалов, за счет снижения расхода едкого натра, энергоносителей за счет снижения температуры пропитки варочным раствором, температуры и продолжительности операции запаривания.

Таблица 2.

Показатели качества хлопчатобумажной бязи арт. 262, обработанной по традиционной и предлагаемой технологии

Технологические параметры и показатели качества подготовки Ходовая с использованием Эмигена Предлагаемая с использованием Эмкола

Капиллярность, мм 110-142 146-170

Белизна, % 80-82 82-84

Концентрация едкого натра в отварке, г/л 55-60 35-40

Концентрация препарата в отварке, г/л 2 1

Таблица 3.

Ориентировочный экономический эффект от внедрения интенсифицированной

технологии отварки

Наименование показателей Существующая технология Предлагаемая технология

1. Производительность оборудования, м/час 3377 4502

2. Рабочая скорость, м/мин. 60 80

3. Температура пропитки 70-75 45-50

4. Удельный расход пара на 1000м, кг 1230 820

5.Длительность запаривания, мин. 60 40

6. Удельный расход химматериалов, кг/1000м:

едкий натр 100% 5,24 3,4

бисульфит натрия 38% 0,14 0,14

силикат натрия 0,14 0,14

Эмиген 0,18

Эмкол 0,09

7. Затраты на обработку 1000м, руб

пара 173,35 116,3

химматериалов, в том числе

едкий натр 100% 69,69 45,22

бисульфит натрия 38% 1,3 1,3

силикат натрия 12,25 12,25

Эмиген 6,3

Эмкол 2,7

Сумма затрат на химматериалы 89,54 61,47

Общая сумма затрат 262,89 177,77

Экономический эффект 262,89-177,77=85,12 руб./ЮОО метров ткани

Производственные испытания разработанного препарата «Эмкол» в технологии подготовки хлопчатобумажной ткани арт. АЛ-99-43 на линии ЛОБ-140 (ОАО «Самтекс») и бязи арт.262. на ОАО «Шуйские ситцы» показали преимущества его использования в сравнении с применяемыми в производстве препаратами. К достоинствам разработанного препарата «Эмкол» специалисты производства отнесли экономичность его использования, возможность сокращения расхода других реагентов варочных составов, возможность экономии тепло-энергии за счет снижения температуры пропитки с 65-70°С до 40-50°С и длительности запаривания, низкую пенообразующую способность. В целом препарат и технология с его использованием получили положительную оценку.

ВЫВОДЫ

1. Оценена эмульгирующая способность ряда ПАВ. Выявлено, что по эмульгирующей способности исследуемые вещества располагаются в последовательности: неонол АФ-9/4> неонол АФ-9/5> неонол АФ-9/6> феноксол БВ-9/10> сульфосид 61> неонол АФ- 9/10> синтанол АЛМ-10> синтанол БВ.

2. Определено поверхностное натяжение водных растворов неонолов АФ-9/4, 9/5, 9/6, 9/10 и феноксола БВ-9/10. Установлено, что концентрации при которых эти вещества максимально понижают поверхностное натяжение воды составляют для неонолов АФ- 9/4 - 9/6 и феноксола БВ-9/10 от 0,5 до 1 г/л, для неонола АФ-9/10 от 1 до 1,5 г/л. Графическим методом определена ККМ исследуемых веществ. Технологическая концентрация использования указанных веществ составила от 0,5 г/л до 1 г/л.

Введение едкого натра повышает поверхностное натяжение всех исследуемых растворов ПАВ. Наибольшие значения поверхностного натяжения отмечены при концентрации едкого натра более 30 г/л.

3. Оценена смачивающая способность водных и водно-щелочных растворов ряда исследуемых ПАВ. Показано, что наилучшего смачивания текстильного материала в водных растворах можно достигнуть при использовании феноксола БВ-9/10 и неонола АФ-9/10 при температурю 25-40°С, неонола АФ-9/4 при температуре 60°С. Установлена зависимость смачивающих свойств исследуемых ПАВ от концентрации едкого натра в растворах. Наибольшего смачивания текстильного материала щелочными растворами при температуре 60°С можно достигнуть при использовании водно-щелочного раствора неонола АФ-9/4 с концентрацией едкого натра до 40 г/л.

4. Определена моющая способность водных и водно-щелочных растворов исследуемых ПАВ в сравнении с традиционным варочным составом. Установлено, что при температуре 30°С и 40°С наибольшую моющую способность проявляют феноксол БВ-9/10 и неонол АФ-9/10, при 60°С-неонол АФ-9/4, неонол АФ-9/6 и феноксол БВ-9/10. При этом концентрация едкого натра составляет от 20г/л до 40г/л.

5. На основании проведенных исследований создан композиционный препарат «Эмкол».

6. Определена степень суммарной очистки текстильного материала в условиях традиционной и интенсифицированной отварки. Установлено, что использование Эмкола в варочных растворах, содержащих едкий натр в концентрации 60 г/л позволяет снизить время запаривания до 20 мин., а при концентрации едкого натра 20 г/л до 40 мин.

7. Рассмотрены процессы очистки хлопкового волокна от природных восков. Выявлено, что при использовании Эмкола в традиционной технологии с температурой запаривания 100-102°С можно снизить время запаривания с бОмин. до 40мин. При этом остаточное содержание восков после 40 мин. запаривания составляет 0,33%, что сопоставимо с результатами, полученными в условиях традиционной обработки.

8. Исследовано влияние условий отварки на удаление пектиновых веществ из хлопкового волокна. Установлено, что после обработки ткани в присутствии разработанного препарата, после запаривания в течение 10 минут остаточное содержание пектиновых веществ в хлопковом волокне не превышает 11,4%, в отличие от 22,7 % после традиционной обработки.

9. Изучены процессы удаления лигнина в условиях интенсифицированной отварки. Показано, что наиболее эффективно лигнин удаляется из ткани после 60 мин. запаривания в условиях предложенной технологии отварки, при этом концентрацию едкого натра в варочном растворе можно снизить с 60 г/л до 20 г/л.

Ю.Проведены производственные испытания эффективности разработанного препарата «Эмкол» в интенсифицированной технологии отварки хлопчатобумажных тканей. Рассчитанный ориентировочный экономический эффект от внедрения интенсифицированной технологии составит 82 руб. на 1000 м ткани.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Пряжникова В.Г., Козлова О.В. Роль сольватационных процессов при подготовке текстильного материала с использованием новых ТВВ // Сб. тез. VIII Международной научно-технической конференции «Проблемы сольватации и комплексообразования». Иваново, 2001. С. 170.

2. Колобова МА., Пряжникова В.Г., Козлова О.В. Интенсификация процессов подготовки текстильного материала при использовании новых ТВВ // Сб. тез. Всероссийской студенческой научной конференции «Актуальные проблемы развития текстильной промышленности», 2002. С.50.

3. Пряжникова В.Г., Козлова О.В., Мельников Б.Н. Роль сольватационно-экстракционного фактора при отварке текстильного материала // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 2002, №1. С.55-58.

4. Пряжникова В.Г., Козлова О.В. Изучение эмульгирующей и моющей способности неионогенных ПАВ // Сборник тез. докл. межвузовской научно-технической конф. молодых студентов, магистров и аспирантов «Молодые ученые развитию текстильной промышленности», 2002. С.286-287.

5. Пряжникова В.Г., Козлова О.В., Мельников Б.Н. Эффективность сольвата-ционной очистки текстильных материалов при отварке // Сб. тез. докладов международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» «Прогресс-2002», 2002. С. 147.

6. Пряжникова В.Г., Козлова О.В. Разработка эффективной сольватационной технологии отварки хлопчатобумажного текстильного материала // Сб. материалов 1У-Конгресса Российского Союза химиков-колористов, Москва, 2002. С.34.

7. Пряжникова В.Г., Козлова О.В., Мельников Б.Н. Изучение смачивающих свойств водных и щелочных растворов неионогенных ПАВ // Сб. тез.И Всероссийской научно-технической конференции «Физико-химия процессов переработки полимеров», Иваново, 2002. С.68-69.

8. Пряжникова В.Г., Козлова О.В., Мельников Б.Н. Изучение поверхностно-активных свойств водно-щелочных растворов сольватирующих неионогенных ПАВ // Изв. вузов. Химия и химическая технология, 2002, № 6. С.101-

9. Пряжникова В.Г., Козлова О.В., Мельников Б.Н. Оценка моющих и смачивающих свойств неионогенных ПАВ в условиях отварки текстильного материала // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 2002, № 6.

10. Гончарова H.A., Пряжникова В.Г., Козлова О.В. Изучение моющей способности щелочных водных растворов неионогенных ПАВ // Сб. тезисов Всероссийской студенческой научной конференции «Текстиль-XXI века», Москва, 2003. С.54-55.

И.Петрова A.A., Пряжникова В.Г., Козлова О.В. Сольватационно-экстракци-онная очистка текстильных материалов // Сб. тезисов Всероссийской студенческой научной конференции «Текстиль-XXI века», Москва, 2003. С.59-

12.Пряжникова В.Г.,-Козлова О.В. Сольватацнонно-экстракцнонная очистка текстильного материала при отварке с использованием ПАВ // Материалы юбил. 55-й межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и аспирантов «Студенты и молодые ученые КГТУ-производству», Кострома, 2003. С.97.

103.

С.54-57.

60.

Ответственный за выпуск

Пряжникова В.Г.

««17452

2 оо.?-/{

4

Лицензия ЛР №020459 от 10.04.97. Подписано в печать 10.2003 г. Формат бумаги 60X841/16. Уч. изд. л. Тираж 80 экз. Заказ № 2 3 6" ГОУВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» Адрес: 153460, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7

Аннотация

Введение.

1. Литературный обзор.

1.1. Строение и свойства целлюлозы.

1.2. Естественные примеси хлопкового волокна и способы их удаления.

1.3. Физико-химические процессы щелочной отварки хлопчатобумажных текстильных материалов.

1.4. Интенсифицированные способы подготовки текстильных хлопчатобумажных материалов.

1.5. Классификация ПАВ, применяемых в технологии подготовки

1.6. Свойства ПАВ в растворах.

1.7. Использование ПАВ в процессах отварки.

2. Цели и задачи исследования

3. Методическая часть.

3.1. Характеристика объектов исследования.

3.2.Методики исследований.

3.2.1. Определение эмульгирующей способности растворов ПАВ

3.2.2. Определение поверхностного натяжения растворов ПАВ

3.2.3. Методика определения смачивающей способности растворов ПАВ.

3.2.4. Методика определения моющей способности растворов

3.2.5. Методика определения температуры помутнения растворов неионогенных ПАВ.

3.2.6. Определение кинематической вязкости растворов ПАВ

3.2.7. Методика расшлихтовки хлопчатобумажных тканей.

3.2.8. Методика определения степени расшлихтовки.

3.2.9. Методика определения степени суммарной очистки ткани от сопутствующих веществ.

3.2.10. Определение капиллярности ткани.

3.2.11. Методика определения белизны текстильных материалов

3.2.12. Определение прочности текстильных материалов.

3.2.13. Определение поверхностной плотности тканей.

3.2.14. Методика определения содержания воскообразных веществ.

3.2.15. Методика определения содержания пектиновых веществ в хлопковом волокне.

3.2.16. Методика определения лигнина методом экстракции диоксаном.

3.2.17. Методы математической обработки данных.

4. Обсуждение результатов.

4.1. Изучение физико-химических свойств растворов ПАВ.

4.1.1. Эмульгирующая способность ПАВ.

4.1.2. Поверхностная активность ПАВ.

4.1.3. Смачивающая способность ПАВ.

4.1.4. Моющая способность исследуемых ПАВ.

4.1.5. Взаимосвязь между параметрами структуры и техническими свойствами ПАВ.

4.2. Исследование влияния гидроксида натрия на свойства ПАВ

4.2.1. Поверхностное натяжение водно-щелочных растворов

4.2.2. Смачивающая способность водно-щелочных растворов

4.2.3. Моющая способность водно-щелочных растворов ПАВ

4.2.4. Определение температуры помутнения растворов ПАВ

4.2.5. Определение температуры помутнения водно-щелочных растворов ПАВ.

4.2.6. Кинематическая вязкость растворов ПАВ.

4.3. Разработка препарата на базе ПАВ для интенсифицированной отварки хлопчатобумажных тканей.

4.4. Изучение кинетики процесса отварки.

4.4.1. Определение степени суммарной очистки текстильного материала.

4.4.2. Удаление воскообразных веществ из хлопкового волокна 101 ^ 4.4.3. Удаление пектиновых веществ.

4.4.4. Удаление лигнина в условиях интенсифицированной отварки.

4.5. Разработка технологии интенсифицированной отварки хлопчатобумажных тканей.

4.6. Оценка экономической эффективности применения нового композиционного препарата на базе ПАВ в интенсифицированной технологии подготовки.

Выводы.

Сегодня в условиях острой конкуренции к качеству выпускаемой продукции предъявляют особые требования. Колористическому оформлению и заключительной отделке текстильных материалов предшествует стадия подготовки. Она является одной из самых материало-, энерго- и трудоемких в технологии химико-текстильного производства. От тщательности проведения процессов подготовки во многом зависит качество всего цикла химической отделки тканей. Низкая степень очистки, неравномерность полученных гигроскопических свойств и белизны может обусловить многие браки последующих стадий облагораживания текстильных материалов.

В настоящее время подготовка осуществляется в основном непрерывными способами, включающими операции щелочной отварки и беления. Наиболее ответственной стадией процессов подготовки является щелочная отварка. Это связано с тем, что хлопковое волокно содержит большое количество разнообразных и полностью неизученных по химическому составу и свойствам примесей, удаление которых представляет определенные трудности.

Практический опыт использования ПАВ различной химической природы показывает их эффективность в процессах отварки. В связи с этим создание единой концепции, выявляющей их роль в процессах щелочной отварки и определение параметров использования для создания интенсифицированных технологий, обеспечивающих экономию энергоносителей и химических материалов, является актуальным.

Изучение закономерностей удаления конкретных спутников хлопковой целлюлозы в условиях использования ПАВ позволит разработать экономически выгодный способ отварки хлопчатобумажных тканей.

Цель работы состояла в создании препарата на базе ПАВ и его применении для интенсифицированной технологии отварки хлопчатобумажных тканей, позволяющей повысить качественные показатели выпускаемых хлопчатобумажных тканей и снизить затраты на проведение процессов подготовки.

Для решения поставленной задачи были выполнены следующие исследования:

- изучены эмульгирующая, смачивающая и моющая способность водных и водно-щелочных растворов ряда ПАВ и определены оптимальные концентрационно-температурные параметры их наибольшего моющего действия;

- создан композиционный препарат «Эмкол» и проведена сравнительная оценка его эффективности в процессах традиционной и предлагаемой технологии отварки;

- осуществлена комплексная оценка моющего действия «Эмкола» по отношению к нецеллюлозным примесям хлопкового волокна, поверхностно нанесенным загрязнениям хлопчатобумажного материала и обоснована возможность его использования с целью повышения экстракционного действия варочных растворов при снижении концентрации едкого натра;

- предложены технологические режимы отварки с использованием «Эмкола» для тканей различной поверхностной плотности и назначения;

- оценен ориентировочный экономический эффект от внедрения интенсифицированной технологии отварки с использованием препарата «Эмкол».

Объекты и методы исследования

Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях с последующей проверкой полученных результатов в производстве.

В работе использованы хлопчатобумажные ткани различной поверхностной плотности и ассортиментного назначения.

Объектами исследования являлись поверхностно-активные препараты нового поколения: неонолы с различной степенью оксиэтилирования от 4 до 10, феноксол БВ-9/10, синтанолы AJIM 10 и БВ, сульфосид 61, представляющие собой малопенящиеся, биологически мягкие препараты и созданный в процессе выполнения работы композиционный препарат «Эм-кол». В качестве сравнения использовался препарат «Талка».

Экспериментальные исследования проводили с применением современных методов физико-химического анализа, спектрофотометрии, программного обеспечения молекулярных расчетов (HyperChem и ChemDraw) и математической аппроксимации (Surfer).

Прочие экспериментальные исследования проводились в соответствии с ГОСТ при использовании стандартных методик оценки качества текстильных материалов.

Оценку погрешности измерений при проведении экспериментов проводили с использованием методов математической статистики.

Научная новизна

Впервые теоретически обоснован подход к управлению процессами, связанными с очисткой хлопчатобумажного текстильного материала в условиях щелочной отварки за счет использования ПАВ нового поколения и композитов на их основе.

Изучена и обсуждена специфика очищающего действия ПАВ при удалении природных примесей из хлопкового волокна.

Предложен новый подход к прогнозированию свойств вспомогательных веществ, используемых для процессов подготовки, на основе расчета физико-химических параметров молекул органических соединений.

Практическая значимость работы

Создан композиционный препарат «Эмкол», обосновано его применение в процессах щелочной отварки хлопчатобумажных тканей, разработана интенсифицированная технология отварки на основе его использования, которая позволила повысить качество выпускаемой продукции при одновременном снижении затрат на электроэнергию и химические материалы.

Использование разработанного препарата в интенсифицированной технологии отварки позволяет снизить в 1,5-2 раза концентрацию едкого натра в варочных растворах, уменьшить расход других реагентов варочных и белящих растворов, температуру пропитки варочными растворами и время запаривания при отварке и белении.

Технология интенсифицированной отварки с использованием препарата «Эмкол» прошла производственные испытания на ОАО «Самтекс» и ОАО «Шуйские ситцы». Испытания подтвердили возможность повышения качества выпускаемой продукции, при одновременном снижении расходов на проведение процессов подготовки. Ожидаемый экономический эффект от практической реализации предлагаемой технологии с использованием композиционного препарата «Эмкол» составит 82 руб. на 1000 м ткани. На способ подготовки хлопчатобумажных тканей с использованием препарата «Эмкол» подана заявка №2003101014/04(000903) от 30.12.02. на получение авторского свидетельства и получено положительное решение.

Автор защищает:

- выявленные зависимости эмульгирующей, смачивающей и моющей способностей поверхностно-активных веществ от концентрационно-температурных параметров моющих растворов; установленные закономерности перехода нецеллюлозных примесей из хлопкового волокна в варочный раствор при использовании разработанного препарата «Эмкол»; концепцию интенсифицирующего воздействия разработанного препарата «Эмкол» на скорость и полноту удаления нецеллюлозных примесей из хлопкового волокна в процессах отварки; разработанный композиционный препарат «Эмкол» и способ интенсифицированной отварки хлопчатобумажной ткани при его использовании.

Апробация работы

Основные результаты работы доложены на: Межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Поиск 2001» ИГТА, Иваново, 2001;

Всероссийской студенческой научной конференции «Актуальные проблемы развития текстильной промышленности», Москва, 2001; Всероссийской студенческой научной конференции "Текстиль-XXI века", Москва, 2002;

VIII Международной научно-технической конференции «Проблемы сольватации и комплексообразования», Иваново, 2001; Межвузовской научно-технической конференции студентов и аспиран

•г тов «Молодые ученые развитию текстильной промышленности», Иваново, 2002;

Международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2002), Иваново, 2002; IV Конгрессе Российского Союза химиков-колористов, Москва, 2002; II Всероссийской научно-технической конференции «Физико-химия процессов переработки полимеров», Иваново, 2002; II Всероссийской студенческой научной конференции "Текстиль-XXI века", Москва, 2003;

Юбилейной 55-й межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и аспирантов "Студенты и молодые ученые КГТУ-производству" Кострома, 2003.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

выводы

1. Оценена эмульгирующая способность ряда ПАВ. Выявлено, что по эмульгирующей способности исследуемые вещества располагаются в последовательности: неонол АФ-9/4> неонол АФ-9/5> неонол АФ-9/6> феноксол БВ-9/10> сульфосид 61> неонол АФ- 9/10> синтанол АЛМ-10> синтанол БВ.

2. Определено поверхностное натяжение водных растворов неонолов АФ-9/4, 9/5, 9/6, 9/10 и феноксола БВ-9/10. Установлено, что концентрации, при которых эти вещества максимально понижают поверхностное натяжение воды, составляют для неонолов АФ- 9/4 - 9/6 и феноксола БВ-9/10 от 0,5 до 1 г/л, для неонола АФ-9/10 от 1 до 1,5 г/л. Графическим методом определена ККМ исследуемых веществ. Технологическая концентрация использования указанных веществ составила от 0,5 г/л до 1 г/л.

Введение едкого натра повышает поверхностное натяжение всех исследуемых растворов ПАВ. Наибольшие значения поверхностного натяжения отмечены при концентрации едкого натра более 30 г/л.

3. Оценена смачивающая способность водных и водно-щелочных растворов ряда исследуемых ПАВ. Показано, что наилучшего смачивания текстильного материала в водных растворах можно достигнуть при использовании феноксола БВ-9/10 и неонола АФ-9/10 при температуре 25-40°С, неонола АФ-9/4 при температуре 60°С. Установлена зависимость смачивающих свойств исследуемых ПАВ от концентрации едкого натра в растворах. Наибольшего смачивания текстильного материала щелочными растворами при температуре 60°С можно достигнуть при использовании водно-щелочного раствора неонола АФ-9/4 с концентрацией едкого натра до 40 г/л.

4. Определена моющая способность водных и водно-щелочных растворов исследуемых ПАВ в сравнении с традиционным варочным составом. Установлено, что при температуре 30°С и 40°С наибольшую моющую способность проявляют феноксол БВ-9/10 и неонол АФ-9/10, при 60°С-неонол АФ-9/4, неонол АФ-9/6 и феноксол БВ-9/10. При этом концентрация едкого натра составляет от 20 г/л до 40 г/л.

5. На основании проведенных исследований создан композиционный препарат «Эмкол».

6. Определена степень суммарной очистки текстильного материала в условиях традиционной и интенсифицированной отварки. Установлено, что использование Эмкола в варочных растворах, содержащих едкий натр в концентрации 60 г/л позволяет снизить время запаривания до 20 мин., а при концентрации едкого натра 20 г/л до 40 мин.

7. Рассмотрены процессы очистки хлопкового волокна от природных вос-ков. Выявлено, что при использовании Эмкола в традиционной технологии с температурой запаривания 100-102°С можно снизить время запаривания с 60 мин. до 40 мин. При этом остаточное содержание восков после 40 мин. запаривания составляет 0,33%, что сопоставимо с результатами, полученными в условиях традиционной обработки.

8. Исследовано влияние условий отварки на удаление пектиновых веществ из хлопкового волокна. Установлено, что после обработки ткани в присутствии разработанного препарата, после запаривания в течение 10 мин. остаточное содержание пектиновых веществ в хлопковом волокне не превышает 11,4%, в отличие от 22,7 % после традиционной обработки.

9. Изучены процессы удаления лигнина в условиях интенсифицированной отварки. Показано, что наиболее эффективно лигнин удаляется из ткани после 60 мин. запаривания в условиях предложенной технологии отварки, при этом концентрацию едкого натра в варочном растворе можно снизить с 60 г/л до 20 г/л.

10.Проведены производственные испытания эффективности разработанного препарата «Эмкол» в интенсифицированной технологии отварки хлопчатобумажных тканей. Рассчитанный ориентировочный экономический эффект от внедрения интенсифицированной технологии составит 82 руб. на 1000 м ткани.

1. Роговин З.А., Шорыгина H.H. Химия целлюлозы и ее спутников. М., 1972.

2. Croon J. The distribution of substituents in cellulose ethers.// Svensk. papperstidn. 1960. V. 63. P.247-257.

3. Деревицкая В., Козлова Ю., Роговин 3. Исследование сравнительной реакционной способности гидроксильных групп целлюлозы // Журнал общей химии. 1956, 26. С.3374.

4. Marx-Figini М/, Schulz G.V. Recent Investigations on the Length and Length Distribution of the ß-Glucoside Chains in Native Cellulose // Macromol. Chem. 1963, 62. S.49.

5. Овчинников Ю.К. Структура полимерных волокнистых материалов. М.: МТИ,1984.40 с.

6. Никонович Г.В. Современные представления о структурной организации целлюлозы // Методы исследования целлюлозы / Под ред. В.П. Карливана. Рига.: Зинатне., 1981, 718 с.

7. Марихин В.А., Мясникова Л.П. Надмолекулярная структура полимеров. Л.: Химия., 1977. 240 с.

8. Ю.Усманов Х.У., Разиков К.Х. Световая электронная спектроскопия структурных превращений хлопка. Ташкент: ФАН, 1974. 300 с.

9. Садов Ф.И., Корчагин М., В., Матецкий А.И. Химическая технология волокнистых материалов. М., 1968.

10. Небаров В.Н. Беление и мерсеризация хлопчатобумажных тканей. Гиз-легпром. 1955.

11. З.Викторов П.П. Некоторые данные о химии волокон хлопка // Текстильная промышленность. 1953. №12.

12. Н.Викторов П.П.О некоторых вопросах химии беления хлопка и льна // Текстильная промышленность. 1950. №11.

13. Кленкова Н.И. Структура и реакционная способность целлюлозы. Л., 1976.

14. Петерс Р.Х. Текстильная химия / Пер. с англ. М.: Легкая индустрия, 1973.212 с.

15. Merkenlich К., Kling А. / Textil Praxis International, 1979, Bd.34, №10. S.1388-1394.

16. Кричевский Г.Е., Никитков В.А. Теория и практика подготовки текстильных материалов (из целлюлозных волокон). М.: Легпромбытиздат, 1989. 208 с.

17. Baumgarte V. Chemische Vorgange bei der Vorbehandlung von Textilgut // Melliand Textilberichte, 1983, №11, S.1306-1312.

18. Соболев M.A. Химия льна и лубоволокнистых материалов. М., 1963.

19. Тартачевский И.А., Марченко Г.Н. Биосинтез и структура целлюлозы. М., 1985.22.3арипова А. М. Изучение химического состава и свойств природноо-крашенных хлопковых волокон / Дис. на соиск. уч. степени к. х. н. Ташкент, 1965. 143 с.

20. Давидянц С.Б. // Химия и жизнь. 1980. №3. С.44-48.

21. Мельников Б.Н., Захарова Т.Д., Кириллова М.Н. Физико-химические основы процессов отделочного производства. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. 225 с.

22. Чешкова A.B. Теория и практика использования ферментов в процессах подготовки целлюлозосодержащих текстильных материалов. Иваново, 2001.

23. Галашина В. Н., Губина С. М. Изучение кинетики удаления пектиновых соединений из целлюлозных волокон в процессе щелочных и окислительных обработок // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1983, №2. С.60-63.

24. Лигнины / Пер. с финского, под ред. К. В. Саркенена и К. X Людвига. М., 1975.

25. Химия древесины / Пер. с финского, под ред. М.А. Иванова., М., 1982.

26. Fleming В. J., Kubes G., Bolker Н. // Tappi. 1978. Vol.61, №6. Р.43-47.

27. О.Надь Г. Изменение структуры льняных волокон при физико-химических процессах переработки // XII Международный конгресс колористов: Сб. докл. Дрезден, 1979 С. 20.

28. Никитин Н.И. Химия древесины. М-Л., 1961.

29. Готовцева Л. А., Павлов В. П., Заботлина Н.И., Справочник по химической технологии обработки льняных тканей. М., 1973.

30. Браунс Ф.Е., Брауне Д.Ф. Химия лигнина. М.: Лесная пром-сть, 1963. 864 с.

31. Мельников Б. Н. Роль текстильных вспомогательных веществ в прогрессе текстильной химии и технологии // Российский химический журнал, 2002, t.XLVI, №1. С.9-19.

32. Шихер М. Г. Беление хлопчатобумажных тканей. М. 1975.

33. Андросов В.Ф., Верников Я.Н. Обработка текстильных изделий в водных растворах CMC. М.: Легпрмбытиздат, 1986.

34. Системы отбелки в расправку фирмы "Дюпон". Отделка ГПИ-1, вып. 26, М. 1970.

35. Корчагин М. В., Стрельцов В. С. Способы беления перекисью водорода //Журнал ВХО им. Д.И. Менделеева, 1976, т.21, № 1. С.13-20.

36. Rowell R.M., Green I. //Tappi, 1972. Vol.55, No.9. P.1326.

37. Лебедева В. И., Субботин В. Г., Мельников Б.Н. Изменение структуры и свойств хлопчатобумажной ткани при подготовке с использованием хи-нонов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1986. №2. С.73-77.

38. Субботин В.Г., Лебедева В. И. Новые катализаторы процесса отварки хлопчатобумажных тканей // Современные способы отделки текстильных материалов: Сб. статей. Иваново, 1986.

39. Мельников Б.Н., Блиничева И. Б., Морыганов Л. П. // Журнал ВХО им. Д.И. Менделеева, 1980. Т. XXIX.

40. Поверхностно-активные вещества / Под ред. A.A. Абрамзона, Г.М. Гае-вой. Л. 1979.

41. Паранян В. X., Гринь В. Т. Технология синтетических моющих средств. М., 1984.

42. Федорова А. Ф. Технология химической чистки и крашения одежды. М., 1973.

43. Шамб У., Сеттерфилд Ч., Вентворс Р. Перекись водорода / Пер. с англ. М.,1958.

44. Bredereck К. // Melliand Textilberichnik,1973. Bd.22, №11. S.683-690.

45. Hornuff G. L., Mauer W. // Deutsche Textilchnik, 1972. Bd.22, №11. S.683-690.

46. Ковалева Л.С., Жолобова B.C., Раскина И.Х. Исследования эффективности действия различных групп вспомогательных веществ в процессах отварки // Сб. науч. статей ИвНИТИ. М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1082. С.67-68.

47. Киселев М.Г., Кумеева Т. Ю., Пуховский Ю. П. Применение сверкрити-ческого диоксида углерода в текстильной промышленности // Российский химический журнал, 2002, t.XLVI, №1. С. 116-120.

48. Beckman Е. Science, 1996, v. 271,№5249. Р.613-614.

49. Kaiser J. Ibid., 1996, V.274, №5295. P.2013

50. Лебедева В. И., Лукоянова О. Ю. Изменение структуры и свойств целлюлозы хлопка в интенсивных процессах беления // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1978. № 2. С.77.

51. Фринлянд Г. И. Отделка льняных тканей М., 1982.

52. Intern. Dyers Textile Printer, 1978, Vol.160, №3. P. 107-108.

53. Герасимов M.H. и др. оценка эффективности различных способов про-питки.текстильных материалов. / Герасимов М.Н., Козлов В.В., Вол-жанкин Ю.Б. // В сб.: Совершенствование технологии крашения и отделки хлопчатобумажных тканей. М., 1980, С.55-60.

54. Галашина В.Н., Губина С.М. Влияние алифатических спиртов на диффузию гидроксида натрия в целлофановую пленку // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1986, №4. С.67-70.

55. Галашина В.Н., Кочнева Т.А., Губина С.М. Исследование поверхностной активности алифатических спиртов в щелочных растворах // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1990, №2. С.61-64.

56. Смирнова О. К., Пророкова Н. П. Вспомогательные вещества в химико-текстильных процессах. Современный ассортимент отечественных текстильных вспомогательных веществ // Российский химический журнал, 2002, t.XLVI, №1. С.88-95.

57. Козлова О. В., Одинцова О. И., Мельников Б. Н. // Сб. тез.и мат. Международной конференции по проблемам сольватации и комплексообра-зования. Иваново, 1998, С.428.

58. Лебедева В.И., Субботин В.Г., Мельников Б.Н. Влияние сульфопроиз-водных антрахинона на процесс удаления лигнинсодержащих примесей хлопчатобумажных тканей // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1987, №1. С.70-73.

59. Мельников Б.Н., Лебедева В.И., Губина С.М. // Текстильная промышленность в СССР. Экспресс-иноформация ЦНИИТЭИЛегпром. М., 1984. Вып. 17. С.14.

60. Сафонов В.В., Атрепьева Л.В., Волков В.А., Ванечкина Л.В. Исследование процессов отварки хлопчатобумажной ткани // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1990, №4. С.48-51.

61. Сафонов В.В., Кошелева М.К. Изменение сорбционных и поверхностных свойств хлопчатобумажных тканей в процессах подготовки к ко-лорированию // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1991, №3. С.56-59.

62. Сафонов В.В., Влияние катиона силиката на качество беления хлопчатобумажной ткани // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1989, №3. С.62-65.

63. Сафонов В.В, Атрепьева Л.В., Волков В.А. // Текстильная промышленность 1990, № 10.

64. Поверхностно-активные вещества и композиты / Справочник под ред. Плетнева М.Ю. М.: ООО "Фирма Клавель". 2002. 768 с.

65. Волков В.А., Гордеев А.Н. // Изв. вузов. Технология легкой промышленности. 1991, №6. С.31-36.

66. Anionic Surfactants: Organic Chemistry/ Surf. Sei. Ser. 56/ Ed. By. H.W. Stäche. New York: Marcel Dekker, 1995.

67. Ахметжанов И. С., Андросова Л. В., Меняйло А. И., Семенцов С. Н., Яковлева В. И. Анионактивные ПАВ на основе оксиэтилированных спиртов и алкилфенолов. Тематич. обзор. М.: ЦНИИЭНефтехим, 1988.

68. Anionic Surfactants: Organic Chemistiy/ Surf. Sei. Ser. 7 / Ed. by W.M. Linfied. New York: Marcel Dekker, 1976. P.II.

69. Файнгольд С. И., Кууск А.Э., Кийк Х.Э. Химия анионных и амфолит-ных азотсодержащих поверхностно-активных веществ. Таллин: Валгус,1984.

70. Шенфельд. Н. Поверхностно-активные вещества на основе оксида этилена / Пер. с нем., 2-е изд. М.: Химия, 1982.

71. Фротшер Г. Химия и физическая химия текстильных вспомогательных материалов / Пер. с нем. М.,1958.Т.1.

72. Фридрихсберг. Д. А. Курс коллоидной химии. JL: Химия, 1984. 368 с.

73. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностно-активные явления и дисперсные системы. М.: Химия, 1989.

74. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М: Химия, 1976. 512 с.

75. Fendler J. Н., Fendler Т. Catalysis in Miccellar and Macromolecular Systems. N.Y.: Academic Press, 1975.545 p.

76. Галашина В. H. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Иваново. 1989.

77. Hayashi К., Hayano Sh. // Dull.Chem.Soc Jap. 1978.Vol.51 .Р.933-934.

78. Михальчук В.М., Сердюк А.И., Вашунь З.М. // Коллоидный журн., 1981. Т.43.С.1204-1205.

79. Саввин С.Б., Чернова Р.К., Штыков С.Н. Поверхностно-активные вещества / Серия аналитические реагенты. М.: Наука. 1991.

80. Волков В.А. Поверхностно-активные вещества в синтетических моющих средствах и усилителях химической чистки. М.: Легпромбытиздат,1985.

81. Мицеллообразование, солюбилизация и микроэмульсии / Под ред. К. Миттела: Пер. с англ. М.: Мир, 1980. 600 с.

82. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. М., Химия, 1976.232 с.

83. Берлин А.А., Басин В.Е. Основы адгезии полимеров. 2-е изд., испр. и доп. М., Химия, 1974. 392 с.

84. Пугачевич П.П., Бегмеров Э.М., Давыгин И.А. Поверхностные явления в полимерах. М., Химия, 1982. 200 с.

85. Зимон А.Д. Адгезия жидкостей и смачивание. М., Химия, 1974. 416 с.

86. Адамсон А.А. Физическая химия поверхностей. Пер. с англ. / Под ред. З.М. Зорина, В.М. Мумера. М., Мир, 1979. 568 с.

87. Корецкий А.Ф., Колосанова В.А. О механизме моющего действия // В кн: Физико-химические основы применения ПАВ. Ташкент: Фан, 1977. С.371-372.

88. Wildbrett Gerd. Действие чистящих средств. Getranketechnik.1986, №1., S.21-26.

89. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. Избранные труды. М.: Наука, 1978. 368 с.

90. Кузнецов В.Б. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Иваново.1987.

91. Пасынский А.Г. Коллоидная химия. М.: Высшая школа. 1963. 297 с.

92. Ребиндер П.А., Липец М.Е., Римская М.М., Таубман АБ. Физико-химия флотационных процессов. М.: Металлургитиздат, 1933.

93. Клейтон В. Эмульсии. Их теория и технические применения. М.: Иностранная литература, 1950, 680 с.

94. Хвала А. Химические вспомогательные вещества в текстильной промышленности. M.-JI: Гос. научно-техническое издательство текстильной, легкой и полиграфической промышленности. 1948.

95. Rhodes u. Bascom // Ind. Eng. Chem., 1931, 23, 778.

96. Seck, Fettchem. Umschau, 42, 120 (1935); Angew. Chem., 1936,49, 203.

97. Dunbar, J. Soc. Dyers Colorists, 1934, 50, 309.

98. Rhodes u. Wynn, Ind. Eng. Chem., 1937, 29, 56.

99. Fischer u. Harkins, J. Physic., 1932, 36, 98.

100. Surface Characteristics of Fibers and Textiles/Ed. by M.J. Schick. New-York Basel, Marcel Dekker Inc., 1977, V.l. 416 p.: V.2. 272 p.

101. Hornruff G., Gartner R. // Meli. a. Textilber., 1970, Bd. 51, N 6, S. 681688; N 7, S. 799-805; N 8, S.935-944.

102. Гусев В.П., Крикунова К.Ф. Технический анализ при отделке тканей и трикотажных изделий. М.: Легкая индустрия, 1974.

103. Метод определения белизны ГОСТ 18054-72. М.: Издательство стан-дартов.1982. 8 с.

104. Хлопчатобумажная промышленность. Выпуск №6. Интенсификация процессов предварительной обработки хлопчатобумажных тканей. М.:1979.

105. Субботин В.Г. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Иваново. ИХТИ, 1У88.

106. Отделка хлопчатобумажных тканей. Т.1 / Справочник под редакцией д.т.н., проф. Мельникова Б.Н. М.: Легпромбытиздат, 1991.

107. Кундий С.А Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Иваново, 1999.

108. Текстильно-вспомогательные вещества / Каталог ОАО «Ивхимпром».

109. Русанов А.И. Мицеллообразование в растворах поверхностно-активных веществ. С-Пб: Химия, 1992. 280 с.

110. Щукин Е.Д., Перцов A.B., Амелина Е.А. Коллоидная химия. М.: МГУ, 1982.352 с.

111. Knowles С.М., Krupin F. // Proc. Chem. Spec. Manuf. Assoc., 1953, Dec., P. 175.

112. Волков B.A., Ежов В.И. Исследование строения водных растворов некоторых поверхностно-активных веществ // Коллоидный журн., 1972, №3.

113. Козлова О.В., Пряжникова В.Г., Одинцова О.И., Смирнова O.K., Мельников Б.Н. Эффективная технология мерсеризации хлопчатобумажных тканей // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 2000, №4. С.33-36.

114. Bhattacharya S.D., Shah S.R. Degumming of ramie: the role of the individual constituents of the gummy material // Coloration Technology, 2002, 118. P.395-399.

115. Иванов A.H., Гурусов А.А., Ремизова T.B. Влияние химического состава и строения на прядильные свойства льняных волокон различных селекционных сортов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1986, №4. С. 13-16.

116. СПИСОК АВТОРСКИХ ПУБЛИКАЦИЙ

117. A3. Пряжникова В.Г., Козлова О.В., Мельников Б.Н. Роль сольватацион-но-экстракционного фактора при отварке текстильного материала // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 2002, №1. С.55-58.

118. А6. Пряжникова В.Г., Козлова О.В. Разработка эффективной сольватационной технологии отварки хлопчатобумажного текстильного материала // Сб. материалов IV-Конгресса Российского Союза химиков-колористов, Москва, 2002. С.34.

119. А7. Пряжникова В.Г., Козлова О.В., Мельников Б.Н. Изучение смачивающих свойств водных и щелочных растворов неионогенных ПАВ //

120. Сб. тез.И Всероссийской научно-технической конференции «Физико-химия процессов переработки полимеров», Иваново, 2002. С.68-69.

121. А8. Пряжникова В.Г., Козлова О.В., Мельников Б.Н. Изучение поверхностно-активных свойств водно-щелочных растворов сольватирующих неионогенных ПАВ // Изв. вузов. Химия и химическая технология, 2002, №6. С.101-103.

122. А9. Пряжникова В.Г., Козлова О.В., Мельников Б.Н. Оценка моющих и смачивающих свойств неионогенных ПАВ в условиях отварки текстильного материала // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 2002, № 6. С.54-57.

123. А10. Гончарова H.A., Пряжникова В.Г., Козлова О.В. Изучение моющей способности щелочных водных растворов неионогенных ПАВ // Сб. тезисов Всероссийской студенческой научной конференции «Тек-стиль-XXI века», Москва, 2003. С.54-55.

124. All.Петрова A.A., Пряжникова В.Г., Козлова О.В. Сольватационно-экстракционная очистка текстильных материалов // Сб. тезисов Всероссийской студенческой научной конференции «Текстиль-XXI века», Москва, 2003. С.59-60.

125. Эмкол новый композиционный препарат на основе анионактивного и неионогенного ПАВ с добавкой интенсификатора, обладающий высокой смачивающей, эмульгирующей, моющей и экстрагирующей способностью.

126. Препарат Эмкол вводили в количестве 1 г/л в варочный раствор. При этом концентрации едкого натра снижена до 35-40 г/л при отварке бязи ( в сравнении с 55-60 г/л, применяемыми в производстве с использованием Эмигена в концентрации 2 г/л ).

127. По технологии с использованием Эмкола сработано С к ¿метров бязи арт. Л 6Л-*

128. Технические результаты качества подготовки ткани, полученные в ходе производственной проверки, представлены в следующей таблице.

129. Наименование ткани Бязь, арт. Показатели качества подготовки

130. Ходовая технология с использованием Эмигена Предлагаемая технология с использованием Эмкола

131. Капиллярн., мм 110-142 Белизна,% 80-82 Капиллярн., мм 156-170 Белизна, % 82-841. Заключение:у? гг ^ ¿гел-гг