Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Инновационные методы синтеза органических веществ. Учебное пособие
.pdf
81
Коэффициенты диффузии для красильных ванн переменного состава
Номер
опыта
Время
крашения,
мин
Количество красителя, г
начальное,
mн
в остаточной
ванне, mр
на волокне, mв
1
10
2
20
3
30
4
40
определяют из соотношения Хилла. R – радиус волокна принять равным 30
мкм для исходного волокна, 42 мкм – для модифицированного или окрашенного без натяжения и 33 мкм – для модифицированного под натяжением.
Изменение молекулярного химического потенциала красителя
-Δμ0 = R T Ln Kp,
где R = 8,31 кДж/моль град., Kp = Св/Ср – константа равновесия.
По результатам колориметрирования рассчитали в г/кг волокна количество красителя в растворе, закрепившегося на волокне m
сителя в растворе m
в г/кг раствора. Результаты исследования кинетики
раст
кр
и количество кра-
вол
сорбции представлены в виде таблицы (табл. 9) и графика зависимости массы
красителя на волокне от продолжительности крашения (рис. 11).
Рис. 11. Кинетические кривые сорбции
Т а б л и ц а 9. Межфазное распределение красителя
Т а б л и ц а 10. Термодинамические и кинетические параметры крашения
82
и
Вид
волокна
Тем-
пе-
ра-
тура,
о
С
Концентрация
красителя, г/кг
Кр
Время
полу-
сорбции
τ
1/2,
мин
Коэффи-
циент диф-
фузии,
D, cм2/с
Сродство,
Δμ,
кДж/моль
Св
Ср
83
Задания к лаботаторным работам
Задание 1. Определить кажущиеся коэффициенты диффузии дисперс-
ного красителя в ПЭ волокно из водной дисперсии в присутствии интенсификатора ароматической карбоновой кислоты в количестве 10 % от массы волокна и изопропилового спирта - 35 % от массы волокна. Сравнить с результатами определения при крашении без интенсифицирующего агента.
Задание 2. Определить кажущиеся коэффициенты диффузии катион-
ного красителя в ПАН волокно из водного раствора в присутствии интенсификатора - пропиленкарбоната в количестве 10 % от массы волокна от
массы волокна. Сравнить с результатами определения при крашении без интенсифицирующего агента.
3. 5. Исследование влияния температуры крашения на величину
сродства красителя к волокну
Движущая сила процесса сорбции может быть выражена как разность
химических потенциалов красителя в волокне и растворе:
-∆μ = R T lnCB- R T lnCP,
где CB и CP, – концентрации красителя на волокне и в растворе.
Равновесные сорбционные изотермы имеют линейную форму,
а коэффициенты распределения красителя между волокном и раствором являются величиной постоянной. Сорбированный по этому механизму краситель
образует волокна как бы “твердый раствор” красителя в волокне.
Такой механизм можно отнести к типичному адсорбционному процессу
насыщения синтетического волокна молекулами дисперсного красителя, кото-
рый удерживается благодаря силам Ван-дер-Ваальса и водородной связи.
Задания к лаботаторным работам
Задание 1. Окрасить материал при двух температурах и определить
величину сродства красителя к волокну. Два образца известной массы окрашивают в растворах, состав которых соответствует выданному заданию.
Первый образец окрашивают в колбе с обратным холодильником при температуре 100 °С, второй – при температуре 50 °С на водяной бане. В последнем случае уровень красильного раствора в стеклянном стакане помечают и
поддерживают постоянным до окончания процесса крашения.
Продолжительность обработки составляет 30 мин без учета времени
на разогрев раствора до заданной температуры и расхолодку после крашения.
Концентрации красителя определяют по результатам колориметриро-
вания остаточной и промывной ванн, соединенных вместе в мерной колбе.
Результаты определений оформляют в виде табл. 11.
84
Таблица 11. Параметры процесса крашения
Параметр
Величина
1. Объем остаточной и промывной ванн, мл
2. Объем красильного раствора, мл
3. Толщина кюветы, мм
4. Оптическая плотность
5. Концентрация красителя в остаточной ванне, г/кг
6. Масса красителя в волокне, г/кг
7. Начальная концентрация красителя в ванне, г/кг
8. Сродство красителя к волокну:
при температуре Т
1
при температуре Т
2
ΔH°=
d(Δμ°/T)
.
d(1/T)
Задание 2. Рассчитать теплоту крашения и изменение энтропии.
Пользуясь известными соотношениями, определить тепловой эффект
∆H сорбции красителя волокном при условии, что он не зависит от температуры крашения можно из уравнения Гиббса-Гельмгольца
∆H = (T
0
∆μ1- T
2
0
∆μ2)/( T2- T1).
1
Определить тепловой эффект и стандартную энтропию ∆S для двух ви-
дов волокна или двух видов красителя в соответствии с выданным заданием.
-∆μ = ∆H- T∆S.
Для расчета тепловых эффектов адсорбции красителей волокнистым
субстратом (ΔH°) используют дифференциальную зависимость константы
равновесия или сродства от температуры:
По значениям сродства красителя к волокну и теплового эффекта ад-
сорбции можно вычислить изменение энтропии крашения:
Стандартная энтропия крашения (ΔS°) характеризуется изменением упо-
рядоченности в красильной системе при переходе 1 моля красителя в фазу волокна из внешней фазы раствора (в сторону снижения энтропии системы при
ограничении степени свободы красителя при переходе на волокно).
Учет энтропийных изменений полезен при оценке поведения различных
красителей при адсорбции на одном и том же волокне, а также при анализе адсорбционной восприимчивости различных волокон по отношению к индиви-
дуальному красителю.
-Δμ° = ΔH° - TΔS°.
85
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ информации об инновационных методах синтеза органических
веществ показывает, что интерес к рассматриваемым в учебном пособии сферам не ослабевает. Последние годы большое внимание уделяется биотехнологиям, способам модификации, переработки полимеров известных мировых
производителей арамидных и близких им по свойствам волокон и нитей.
Термо- и огнестойкие синтетические волокна и плёнки, разработанные в
мире и России во второй половине ХХ в., имея близкие основные термические
свойства — неплавкость и негорючесть, отличаются широкой палитрой механических показателей, окраской, термоокислительной стабильностью и т. д.
Исследования, проводимые в области химической технологии ПГА волокон и
материалов, непрерывно обогащают теорию и практику химической модифи-
кации этих специфических объектов с целью повысить температурные и прочностные пределы их надежности, конкурентоспособность. на международном
рынке текстильного сырья для удовлетворения потребностей в изделиях тех-
нического и бытового назначений.
86
Библиографический список
1. Кутепов, А. М. Вакуумно-плазменное и плазменно-растворное моди-
фицирование полимерных материалов / А. М. Кутепов, А. Г. Захаров, А. И.
Максимов. – М.: Наука, 2004. – 496 с.
2. Кричевский, Г. Е. Химическая технология текстильных материалов:
учеб. для вузов: в 3 т. – М.: Росс. заоч. ин-т текст. и лег. пр-сти. – 2000.–Т. I. –
436 с.; 2001. – Т. II. – 540 с.; 2001. –Т. III. – 298 с.
3. Применение тлеющего разряда в текстильной и строительной промышленности: монография / Б. Н. Мельников и др. – Иван. гос. хим.- технолог. ун-т, Иваново, 2008. – 256 с.
1. Кричевский Г. Е. Нано-, био-, химические технологии и производство
нового поколе- ния волокон, текстиля и одежды. – М., 2011. – 528 с.
2. Справочник Шпрингера по нанотехнологиям: в 3 т. / ред. Б. Бхушан. –
М. : Техносфера, 2010. – 862 с.
3. Высокочастотная плазменная обработка в динамическом вакууме ка-
пиллярно-пористых материалов. Теория и практика применения [Text]: монография / И. Ш. Абдуллин, Л. Н. Абуталипова, В. С. Желтухин, И. В. Красина. –
Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2004. – 427 с. : ил.
4. Энциклопедия низкотемпературной плазмы / под. ред. Ю. А. Лебедева, Н. А. Платэ, В. Е. Фортова. – М.: ЯНУС-К, 2005.
5. Сафонов, В. В. История отделочного производства / В. В. Сафонов,
И. М. Шкурихин. – М.: ГОУВПО «МГТУ им. А. Н. Косыгина», 2009. – 144 с.
87
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.
Способы интенсификации процессов отделки
с использованием ферментов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
1.1.
Свойства ферментов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
1.2.
Применение амилаз. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.3.
Применение ферментов в процессе отварки
хлопчатобумажных и льняных тканей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
1.4.
Перспективы использования целлюлаз и их композиций с ами-
лазами и пектиназами в технологиях подготовки
целлюлозосодержащих текстильных материалов.
Технологические режимы биополировки и биомягчения. . . . . . .
15
2.
Волокнообразующие полигетероарилены
и материалы на их основе. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
2.1.
Классификация, получение и свойства
волокнообразующих полигетероариленов. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
2.2.
Арамидные волокна. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..
23
2.3.
Арамидные волокна на основе полиамидобензимидазола. . . . .
28
2.4.
Полиимидные волокна. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..
32
2.5.
Полибензимидазольные волокна. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
2.6.
Полиоксадиазольные волокна. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
2.7.
Термостойкость и хемостойкость ПГА волокнистых материалов
и особенности поведения в водных и неводных средах. . . . . . . . .
63
3.
Теоретические основы интенсификации процессов массопереноса
72
3.1.
Факторы, определяющие массоперенос в гетерогенных процес-
сах крашения волокнистых материалов.
Агрегативное состояние красителей в растворе. . . . . . . . . . . . . . .
72
3.2.
Факторы, определяющие массоперенос красителя в субстрате
75
3.3
Расчет коэффициентов диффузии по методу Матано. . . . . . . . . .
76
3.4.
Исследование кинетики сорбции красителей синтетическими
волокнами по методу половинного крашения. . . . . . . . . . . . . . . .
79
3.5.
Исследование влияния температуры крашения на величину
сродства красителя к волокну
82
Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
84
Библиографичский список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
85
88
Дянкова Тамара Юрьевна
Киселев Александр Михайлович
Инновационные методы
синтеза органических веществ
Учебное электронное издание сетевого распространения
Издательский редактор Т. Н. Козлова
Оригинал-макет подготовлен авторами
Системные требования:
электронное устройство с программным обеспечением
для воспроизведения файлов формата PDF
Режим доступа: http://publish.sutd.ru/tp_get_file.php?id=2018253 по паролю.
– Загл. с экрана.
Дата подписания к использованию 19.07.2018 г. Рег. № 253/18.
ФГБОУВО «СПбГУПТД»
Юридический и почтовый адрес:
191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 18.
http://sutd.ru/
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]