1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 汉麻纤维染色工艺研究 所在学院 专业班级 纺织工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘要 ： 大麻纤维是各种纤维中最细软的一种，细度仅为苎麻的三分之一，与棉纤维相当，纤维顶端呈钝圆形，没有苎麻、亚麻那样尖锐的顶端，故 成品特别柔软适体。大麻有广泛用途，既可纯纺，也可与棉、丝、毛、天丝及化学纤维混纺，所得产品悬垂性、抗静电性较好，产品挺括，风格别致，吸湿透气，穿着凉爽不贴身。此外，大麻纺织品还具有抗霉抑菌、防紫外线辐射、防腐、隔音、坚牢耐用等其他纺织品不可比拟的优点。本文在前人研究的基础上，通过分析汉麻纤维的结构，表面结构和内部构造
2、，及其相关理化性能，然后分别采用直接染料、活性染料、还原染料对汉麻进行染色，通过温控、盐控等措施来研究对染色质量的影响。 最后综合比较三种不同染料的染色工艺和方法，得出一个最佳的汉麻染色工艺配方 。 关键词： 汉麻；染色；工艺 II Abstract: Hemp fiber is the softest of various kind, fineness is only one-third of ramie, and cotton fibers rather, fiber to the top was dull round, no ramie, flax as sharp as the top
3、. Therefore, special soft-fitted finished. Currently, the use of hemp as a clothing fabric rarely seen in the literature, not yet formed a mature pre-treatment process. Hemp fabric not only has excellent wear comfort alfalfa, but also has the function of natural health care. Fully exploit the natura
4、l hemp fabric of health care, combined with advanced finishing technology, will be a huge market potential. Extensive use of cannabis, cannabis can pure spin, also with cotton, silk, wool, silk and chemical fiber blended, the final product suspension, anti-static nature of good, product crisp, chic
5、style, moisture permeability, Cool not wearing personal body. In addition, cannabis textiles have resistance to mold inhibition, UV radiation, corrosion, noise, color fastness and durable advantages over other textile products. According to the forefather studies, this subject analyzes the structure
6、 of hemp fiber, surface structure and internal structure, and its related physical and chemical properties, and then were used to direct dyes, reactive dyes, vat dyes were dyed on hemp, by temperature, salt and other measures of control On dyeing quality. Finally, comprehensive comparison of three d
7、ifferent dyes and dyeing methods, obtained one of the best hemp dyeing formula. Keywords: hemp; dyeing; technology目录 1 绪 论 . 1 1 1 概述 . 1 1 2 汉麻纤维的发展历史 . 1 1 3 汉麻的纺织加工利用 . 1 1 4 国内外对麻类纤维及其制品染色相关方面的研究 . 3 1 4 1 对汉麻染色性能的研究 . 3 1 4 2 对亚麻染色性能的研究 . 4 1 4 3 对苎麻染色性能的研究 . 4 1 5 本课题的研究目的、内容和意义 . 5 2 汉麻的结构形态和
8、染色工艺 . 7 2 1 汉 麻纤维 的结构形态 . 7 2 2大麻 织物 的织造 . 7 2 2 1 整经 . 8 2 2 2 穿综 . 8 2 2 3 穿筘 . 8 2 2 4 梳理纱线、卷绕 . 8 2 2 5 织造 . 8 2 3 汉麻织物染色工艺 . 8 2 3 1 织物染前碱处理 . 8 2 3 2 汉麻织物染色 . 10 3 汉麻织物染色工艺分析 . 13 3 1 直接染料染色工艺分析 . 13 3 1 1 温度对染色性能的影响 . 13 3 1 2 食盐浓度对染色性能的影响 . 14 3 1 3上染百分率和染色牢度的关系 . 15 3 2 活性染 料染色工艺分析 . 15 3
9、2 1 固色温度对染色性能的影响 . 15 3 2 2 加盐时间间隔对染色性能的影响 . 16 3 2 3 上染百分 率与染色牢度的关系 . 17 3 3 还原染料染色工艺分析 . 18 3 3 1 元明粉对染色性能的影响 . 18 3 3 2 保险粉对染色性能的 影响 . 19 3 3 3 上染百分率与染色牢度的关系 . 20 3 4 直接、还原、活性染色对比 . 21 4总结与展望 . 22 参考文献 . 23 致谢 . 错误 !未定义书签。 1 1 绪 论 1.1 概述 汉麻又名大麻 ， 是人类最早使用的纺织纤维原料之一 。汉麻 属大麻科，是一种天然的一年生草本植物，其纤维具有强力高、伸
10、长小、刚度大、吸收和放湿快、吸汗、透气、凉爽、抗 菌等特点，因此可做服装纺纱原料。大麻的单纤维长度短，一般为 7-50 mm，且纤维的长度整齐度差，所以大麻纺纱时只能利用其束状纤维，即多根纤维粘连起来的长纤维 1。 然而，由于大麻中含有四氢大麻酚 (THC)，被用来制造兴奋剂和毒品，严重危害人类健康，导致种植大麻受到国际禁毒组织的强烈反对。近 30年来，全球纺织纤维原料的需求激增 ，因此大 麻纤维重新走进人们的视野。经过十余年的努力，世界上先后培育出近 30个品种，其四氢大麻酚含量由一般高毒品种的 5%17%降到 0.3%以下，失去了毒品吸食或提取的效益 ， 这些品种也不再 属于毒品禁止种植的
11、范围。为了避免毒品大麻引起的混淆和误解，中国将低毒或无毒大麻称为汉麻 2。 1.2 汉麻纤维的发展历史 早在公元前 3000-4000年，有人已经利用大麻纤维织布，开始穿大麻纤维做成的衣服。大麻的起源中心在中亚、喜马拉雅山和西伯利亚中间地带，后又传播到西亚和埃及，在公元前 1000-2000年在欧洲局部地区种植，在公元 500年之后在欧洲广泛种植，直到公元 800-1000年大麻种植达到了第一个顶峰期，此时大麻广泛用于食品和纺织品中。 我国的纤用大麻，以河北尉县、山西潞安、山东莱芜大麻品质最优。 近年来中国大麻产量已占世界大麻产量的 1/3左右，居世界第一位。 到了近代，由于大麻中 含有 的四
12、氢大麻醇 (THC)被用来制造兴奋剂和毒品，严重地危害了人类的生存与健康，因此多数西方国家明令禁止种植大麻 2。大麻的产量逐年下降，全世界大麻产量 1955年最高，年产大麻纤维 114万吨， 1983年最低，年产 18万吨。大麻的应用研究也因而趋于停滞状态。 在 1992年，低 THC含量 (低于 0.3%)的大麻品种在英国培育成功，使西方国家纷纷解除种植大麻的禁令，开始注重大麻在纺织上的应用研究。随着近代研究的加深，人们更加清晰的 认识到大麻纤维的优良性能，大麻被作为健康、绿色环保并且具有较高的经济价值的纺织材料再次引起人们的关注 3。 我国现代的大麻纺织生产，自 1984年大麻脱胶纺纱在泰
13、安获得重大突破以来无论是在技术开发、基础研究还是标准化工作方面都不断的深入和提高，在国际上也引起了巨大的反响。 2003年仅大麻纤维原料 (纤维和落麻 )全球进出口贸易额达到 1429万美元，因此大力发展大麻纺织品有着良好的国际背景和契机。 1.3 汉麻的纺织加工利用 在麻类家族中，亚麻、苎麻早已应用到纺织品中，且相关方面技术也较成熟，唯有大麻因其结构特 殊，特别是果胶、木质素含量高，脱胶工艺长期以来难以突破，被业内人士论定“不可纺”。2 但大麻纤维的抑菌防腐、吸湿透气、屏蔽紫外线等诸多特性都优于其他麻类纤维，近几年来，受到广泛关注。研究者将各种新工艺应用于汉麻纤维的处理，粗糙的汉麻工艺纤维变
14、成一种全新的舒适性纤维，使汉麻纤维应用领域获得了极大的拓展。比如 在汉麻的形态结构，与其它种类纤维的混纺，汉麻织物染色性能与工艺的改善，汉麻新产品开发等方面的研究都取得了可喜的成果。但是由于汉麻纤维的果胶和木质素含量较高且难以去除，加之其结晶度和取向度较高，因此，汉麻纤维的染 色始终是一个难题，从而影响了其在纺织中的应用。 上世纪 90年代初，为了挽救挣扎在死亡线上的企业，山西绿洲纺织公司董事长李德茂顶着巨大压力，决定研制大麻纺织品。在没有技术资料可供参考的情况下，一切都靠企业技术人员自己钻研。就以脱胶工艺为例，他们在热水壶里试过，在煮杯里试过，光测试煮练时间就试了成百上千次，工艺数据积累了几
15、大本，前后共摸索了 8个多月，终于攻克了大麻脱胶的技术难关，实现了历史性的突破。此后又攻克了大麻精干麻预处理、梳麻、整经、浆纱、织造、坯布后整理等环节的技术难题，形成大麻纺织长纤短纤结合、干纺湿 纺共存、纯纺混纺并举的大麻纺织加工体系 4。 现在，山西绿洲的纯麻纺纱技术已经提高到 48公支以上水平。同时，他们还成功开发了高支高密大麻纱、大麻面料、床上用品、服装四大系列 300多个品种，其中有 7种面料被国家科技部认定为“国家重点新产品”， 29种面料被国家纺织产品开发中心评定为“中国流行面料”，拥有 6项国家发明专利。 2006年，企业高新技术产品销售收入占总销售收入的 60%以上，产品畅销美
16、国、意大利、日本等 20多个国家和地区。 此外，与黄麻沤制相比大麻另一个优点就是可以花很少的时间来抽取。收获后，大麻茎浸泡在不底于水面 10cm的水中。这种浸泡将持续 6d 8d，直到茎皮腐烂，并且纤维变松散为止。 Bahmer剥麻机可以用来收割韧皮纤维，包括大麻。网格用于茎的传输，吸收装置用于吸收灰尘和其他杂质，这种机器的处理流程如下： 放入传送带 喂入位置 圆 /方位置 破碎单元 传送带 吸尘 纤维初降解 预降解 传送 净化 超喂装置 储存装置 Bahmer初降解 中等降解 深度降解 纤维压平。 因为大麻有纤维较短、批次间差异大、湿度对强力影响较大的特点，所以在纺纱过程中应注意以下几点：
17、关注原料变化情况，为了保证和提高纱的强力 指标，原棉最好采用长绒棉或高品质细绒棉 129，并由棉检部门对大麻进行逐批测试，根据测试纤维指标来调整纺纱工艺。其他工艺相同 ， 采用长绒棉后，强力增加明显，条干同时得到改善。 对麻进行预处理，尤其加大相对湿度，保证纺纱过程中处于放湿状态。对此生产线进行局部加湿，保障麻处于高强状态。 适当增强梳棉、精梳工序的梳理能力，多除杂，梳棉落率在 3%，精梳落率在 25%左右。 适当增加粗纱捻度，防止细纱生产过程中断粗纱或产生粗细节，造成条干不良，从而影响强力。适当调整部分工艺参数，改善成纱条干和毛羽，从而改善纱线光泽、强力。 麻类服装因其独特的性能逐步受到人们
18、的青睐。发达国家市场需求年增长在 30%以上，国内3 市场也有相同的趋势。再加上种植方便，产量可观，大麻的发展和产业化得到国家的大力支持，故此了解大麻的性能特点，研究大麻在棉纺生产中的工艺参数及相应产品的开发应用十分必要。 1.4 国内外对麻类纤维及其制品染色相关方面的研究 1.4.1 对汉麻染色性能的研究 （ 1） 汉 ( 大 ) 麻与其它纤维素纤维染色性能研究 西安工程大学和总后军需装备研究所的王杰，张华在汉麻纤维化学组分分析的基础上 ， 利用中温活性染料 ， 对多种纤维素纤维的染 色性能进行了测定。研究了不同组成成分对汉麻纤维染色性能的影响 ， 比较了汉麻纤维与其它纤维素纤维的上染百分率
19、和上染速率的差异。结果表明 ， 果胶和木质素的含量对汉麻纤维的染色性能均有不同程度的影响 ， 但果胶的影响较木质素更为明显 ， 汉麻纤维的染色性能与苎麻接近 ， 但比棉纤维要差 ， 更低于再生纤维素纤维 5。 （ 2） 尿素膨化预处理大麻的染色性能 浙江纺织服装职业技术学的李美英采用尿素在高温条件下对大麻纤维进行膨化处理 ， 以提高浸染时活性染料的上染率和染色深度。通过优化试验 ， 得到尿素膨化工艺为 ： 以尿素 450 g/L室温浸泡大麻织物 ， 90 预烘 7min， 170 焙烘 7min， 60 温水清洗 ， 烘干。经尿素膨化的大麻织物活性染料染色 K/S值可达 11.20， 较处理前
20、提高了 18.5%， 且膨化处理可提高大麻纤维断裂强度、断裂伸长率和毛效，即韧性和染色性能得到提高 6。 （ 3） 壳聚糖 -柠檬酸处理大麻织物的染色性能 西安工程大学的张俐敏 、 张辉针对大麻纤维木质素含量高而难染深色的缺点 ， 使用不同脱乙酰度和分子质量的壳聚糖与柠檬酸对大麻织物进行处理 ， 再分别以活性、还原和直接染料进行染色。采用单因素方法 ， 获得的较佳处理工艺为 ： 柠檬酸 14%， 壳聚糖 1.4%， 次亚磷酸钠 7%， 三乙醇胺 2.5%， 渗透剂 JFC 0.2%， 95 预烘 150s， 180 焙烘 60s。结果表明 ， 织物处理后再染色的 K/S值有较大幅度提高 ， 耐
21、摩擦和刷洗色牢度有明显改善 7。 （ 4） 大麻扎染面料的开发 大连工业大学纺织轻工学院 的 朱昆 、 姜凤琴 针对大麻纤维染色性能差的缺点 ， 对大麻坯布进行染前碱改性处理 ， 选用直接染料与活性染料采用传统的扎染工艺进行染色 ， 使大麻坯布获得独特的风格 ， 由此开发出一种新型的大麻面料，既增加了大麻织物的品种 ， 又满足了广大消费者追求时尚、注重健康的消费理念。通 过采用无甲醛的有机硅柔软整理剂对大麻扎染布进行柔软整理 ，进一步改善了其服用性能 8。 （ 5） 汉麻织物活性染料浸染染色工艺研究 总后勤部军需装备研究所和北京服装学院材料工程学院的 郝新敏 、 纵瑞龙 、 张建春 、 王建明
22、探讨了汉麻在浸染中的提升性能以及盐 、 碱 、 固色时间 、 固色温度 、 浴比等工艺条件对得色的影响 ， 通过吸固曲线得到了染料在汉麻上的 S、 E、 R、 F值 。 结果表明 ： 汉麻织物用活性染料染色能够得到较好的色深和牢度；汉麻织物对 Remazo1染料较适宜的工艺条件为 ： 盐 70g/L， 碱 12g/L， 固4 色时间 45分钟 ， 固色温度 60 ， 浴比在设备能满足匀染的条件下尽量小；由于汉麻表面较粗糙使得摩擦牢度较低 ， 在今后的工作中应当加强汉麻纤维的前处理工作 ， 进一步提高汉麻织物的平整、精致度 9。 1.4.2 对亚麻染色性能的研究 亚麻纤维具有卫生保健性能，吸湿散
23、湿、拉力强、光泽好、绝缘好、散热快等特点。广泛用于服装、装饰和其它领域，颇受消费者青睐。亚麻纤维的基本成分是纤维素，纤维素纤维是一类重要的亲水性纤维。纤维素分子链中具有大量的羟基，不仅可以和许多化合物作用，对纤维本身进行改性，而且在纤维素上染过程中起到重要作用。但是，亚麻纤维染 色性能差，表现在低的上染率、 固色率，色牢度差，已成为多年来困扰亚麻纺织业的技术难题 10。近年来，人们分析其微观结构、化学成分及染色机理，探讨液氨整理、铜铵溶液改性等对纤维素微观结构的影响，研究等离子体处理对纤维素染色性能的影响，利用 X 衍射法、红外光谱分析法测得亚麻纤维的结晶度和化学组成，以解决其染色难题。 （
24、1） 亚麻纤维碱改性的染色性能研究 兰州理工大学纺织工程研究所的吴红玲和蒋少军以及甘肃省武威亚麻纺织厂的胥顺吉在分析亚麻纤维性质特点的基础上，讨论了亚麻纤维的化学改性和染色问题。亚麻纤维经碱改性后 ，纤维的聚合度、结晶度和取向度都有不同程度的下降，纤维上染率也有了明显提高。此外，碱改性还能使麻纤维产生物理化学变化和结构的变异，这使麻纤维的回弹性和柔软度得到改善，抗皱性能提高，大大改变了其制品的服用性能 11。 （ 2）亚麻纤维超声波染色工艺探讨 绍兴中纺院江南分院有限公司的朱俊伟，杜芳和西安工程大学的沈兰萍，陈晓娇针对亚麻纤维超声波活性染料的染色工艺进行研究，得出超声波活性染料染亚麻纤维的优化
25、工艺，并与传统的水浴锅染色进行对比。结果表明，超声波染色可以大大提高亚麻纤维的上染百分率，而且超声波技术的运用 ，对于印染行业节能减排具有重大的意义。亚麻纤维超声波染色的最佳工艺为染色温度为 50 ，氯化钠浓度为 15g/L，碳酸钠浓度为 20g/L，固色时间为 30min，超声波功率为 270W12。 （ 3）亚麻纤维微波染色工艺研究 黑龙江大学化学化工与材料学院的姜宪凯、金政、孙虹雁、白续铎通过采用微波条件对亚麻纤维进行染色的方法，来提高其轧染时的染色深度。结果表明利用微波条件对亚麻纤维进行轧染染色，提高了其染色后的染色深度，染色深度随微波的功率增加而加深，随染色时间的增加而加深。与传统高
26、温染色相比， 490W 微波功率条件 下染色时间长于 270s 和 700W 微波功率条件下染色时间长于 150s 时，染色深度明显加深，染色效果比较理想。微波条件下对亚麻纤维的染色使其强度稍有下降，但下降的程度很小。此种对亚麻纤维的染色工艺具有工业生产的易行性和可行性、能耗低、绿色环保等优点，使其有推广于工业化生产的可能 13。 1.4.3 对苎麻染色性能的研究 苎麻是中国特有的以纺织为主要用途的农作物，是我国国宝。我国的苎麻产量约占全世界苎5 麻产量的 90%以上，在国际上称为“中国草”。苎麻纤维同棉纤维相比，含有较少的纤维素，更多的非纤维素物质，如 果胶质、半纤维素、木质素、蜡质、天然色
27、素等等。因为原麻中的纤维素单纤维靠果胶质胶合，所以作为纺织前准备的原材料是需要通过特殊处理才能具有良好的染色性能的。近年来，对苎麻染色性能的研究也比较多，在此举以下几例： （ 1） 苎麻印染布染整工艺探讨 福建众和股份有限公司技术中心的高炳生和张俊峰探讨了苎麻印染布面料的染整工艺，通过不同相关工艺处理后物理指标等的比较，得出最佳工艺。该工艺包括生物酶技术，气流染色，机械柔软整理等工艺在苎麻印染布面料染整处理中的应用。其结论为： (1)苎麻印染布采用生物酶技术进行染整相关工 序处理即达到了良好的处理效果。 (2)苎麻印染布采用气流染色方法进行染色颜色艳丽、手感柔软舒适，各项物理指标达到理想效 果
28、，由于小浴比染色工艺，节约染化料及水、电、汽，达到了清洁生产、节能减排的目的。 (3)苎麻印染布采用抛松整理方法进行整理，处理后织物手感柔软、蓬松、效果良好，较传统的 单一化学柔软整理更节约原材料。 (4)这项工艺开发将清洁型生产方法较好的应用于苎麻印染布的染整生产实践中，即满足了苎麻印染布成品具有良好的外观、手感、及服用性，又良好的贯彻了国家推行清洁生产的大政方针 14。 （ 2） 天 丝苎麻交织平纹布的染整工艺 南通纺织职业技术学院的李锦华采用气体加热式磁棒烧毛机对天丝苎麻交织平纹布烧毛；比较了平幅冷轧堆退煮漂一步法工艺和汽蒸退煮漂一步法工艺，及不丝光、半丝光、全丝光三种丝光方法；试验了活
29、性染料染色、酶处理、树脂整理、特柔整理的工艺处方及条件。结果表明：平幅冷轧堆退煮漂一步法，可减少织物的折皱和擦伤，且毛效和手感好；半丝光工艺染色得色较深，颜色鲜艳，手感柔软；采用活性染料染色，并适当提高染色温度，可提高染料的透染性；酶处理、树脂整理和特柔整理则赋予织物表面桃皮绒风格 15。 （ 3） 苎麻阳离子改性及其染色 中原工学院纺织学院的刘书芳、张晓莉、汪 青对苎麻织物采用聚环氧氯丙烷胺化物阳离子改性的工艺条件进行了研究，实验得出较合适的改性工艺条件为改性剂 10%(owf)， NaOH 2g/L，50 ，保温 50min，浴比 1： 30。确定了改性苎麻用 Ramazol 活性染料染色的最佳染色处方为染料3 (owf)， Na2S0450g/L， Na3P04 8g/L。对改性和未改性织物的染色上染率、 K/S 值和染色牢度作了比较。结果表明：苎麻经此改性剂改性后染色， K/S 值及染料上染率均有较大提高，耐洗牢度比未 改性苎麻织物提高半级，干、湿摩擦牢度稍有下降，但都符合牢度要求 16。 1.5 本课题的研究目的、内容和意义 本课题的研究目的： 汉麻韧皮纤维是用途广泛的纺织原料 ， 具有许多其它纤维不可比拟的优良性能。作为自然界最宝贵的礼物 ， 天然纤维几千年来成为人类最息息相关的生产和生活物资之一。随着人类对自然
