靜電紡醋酸納米纖維的改性與染色【畢業(yè)設(shè)計(jì)+開(kāi)題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p><b>　?。ǘ?屆）</b></p><p>　　靜電紡醋酸納米纖維的改性與染色</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 紡織工程 <

2、/p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　摘要： 靜電紡絲技術(shù)是目前世界上所使用的最普遍的一種生產(chǎn)納米纖維的方法。本文旨在研究

3、用靜電紡絲技術(shù)制備醋酸納米纖維膜時(shí)紡絲條件對(duì)纖維形態(tài)和直徑的影響，從而得出最佳的紡絲條件。再將靜電紡所得的醋酸納米纖維膜水解制成再生纖維素納米纖維膜，分別使用活性染料和分散染料對(duì)其進(jìn)行染色，通過(guò)研究其染色性能，包括染料種類、染色時(shí)間、溫度、染液濃度等因素對(duì)其平衡上染率的影響，從而得出應(yīng)選用的染料種類以及最佳的染色條件。</p><p>　　本文重點(diǎn)研究了醋酸納米纖維膜水解而成的再生纖維素納米纖維膜的染色性能。研究

4、結(jié)果表明，該種再生纖維素納米纖維膜使用活性染料染色較好，且在在染料濃度為2.5%，染色溫度為80℃的情況下染120min最為適宜。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 靜電紡；醋酸纖維；分散染料；活性染料；染色性能</p><p>　　The Modiffcation and Dyeing of Electrospun Cellulose Acetate Fibrous Membrane<

5、/p><p>　　Abstract： In the world,electrospinning is most commonly used as a method of producing nanofibers.Cellulose acetate nonwoven fibrous membrane was prepared by electrospinning, followed by alkaline hydrol

6、ysis to obtain regenerated cellulose nonwoven fibrous membrane. Electrospinning conditions were systematically studied. Disperse dye and reactive dyes were used to dye it.The article focuses on the dyeing properties of t

7、he regenerated cellulose nonwoven fibrous membrane,such as the kind of dyes,dye</p><p>　　The article focuses on the dyeing properties of the regenerated cellulose nonwoven fibrous membrane. It was found that

8、 dyeing the fibrous membrane by reactive dye is better than by disperse dye.And when dye it under dye strength 2.5% (o. w. f), keeping maximum temperature in 80℃,time 120min is the best.</p><p>　　Keywords:

9、cellulose acetate; electrospun fibrous membrane; disperse dye; reactive dye; dyeing property </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒 論5</b></p><p>　　1.1 醋酸

10、纖維5</p><p>　　1.1.1 醋酸纖維的發(fā)展歷史5</p><p>　　1.1.2 國(guó)內(nèi)外醋酸纖維工業(yè)現(xiàn)狀5</p><p>　　1.1.3 醋酸纖維的性質(zhì)5</p><p>　　1.1.4 醋酸纖維的應(yīng)用6</p><p>　　1.1.5 醋酸纖維染色性能的研究現(xiàn)狀6</p>&l

11、t;p>　　1.2 靜電紡技術(shù)7</p><p>　　1.2.1 靜電紡原理7</p><p>　　1.2.2 靜電紡影響因素8</p><p>　　1.3 本課題的提出9</p><p>　　1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容9</p><p>　　2靜電紡絲及醋酸納米纖維水解膜的制備10</p

12、><p><b>　　2.1 概述10</b></p><p>　　2.2 靜電紡絲制備纖維膜10</p><p>　　2.2.1 溶劑的選擇10</p><p>　　2.2.2 紡絲溶液濃度的影響11</p><p>　　2.2.3 環(huán)境濕度的影響12</p><p&g

13、t;　　2.2.4 紡絲電壓的影響13</p><p>　　2.3 醋酸納米纖維水解膜的制備13</p><p>　　2.4 本章小結(jié)14</p><p>　　3醋酸納米纖維水解膜染色性能的研究15</p><p>　　3.1 實(shí)驗(yàn)部分15</p><p>　　3.1.1 試驗(yàn)材料及儀器15</

14、p><p>　　3.2 活性染料染色15</p><p>　　3.2.1染色時(shí)間的影響15</p><p>　　3.2.2 染色溫度的影響16</p><p>　　3.2.3 染料濃度的影響17</p><p>　　3.3 分散染料染色17</p><p>　　3.3.1 染色時(shí)間的影響

15、17</p><p>　　3.3.2 染色溫度的影響18</p><p>　　3.3.3 染料濃度的影響19</p><p>　　3.4 本章小結(jié)19</p><p>　　4總結(jié)與展望20</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)21</b></p><p>　

16、　致 謝錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p><b>　　緒 論</b></p><p><b>　　1.1 醋酸纖維</b></p><p>　　1.1.1 醋酸纖維的發(fā)展歷史</p><p>　　醋酸纖維其實(shí)是醋酸纖維素，它是由醋酸、纖維素兩者經(jīng)酯化反應(yīng)而得的纖維素醋酸酯，是一種人造纖維。

17、</p><p>　　20世紀(jì)初，人們開(kāi)始對(duì)醋酸纖維進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。1901年， A·艾新格恩和貝爾通過(guò)將纖維素完全乙?；?，得到三醋酸纖維素。1904年德國(guó)Bayor公司通過(guò)干法紡絲法制得了醋酸纖維[14]，并在法國(guó)、英國(guó)通過(guò)了專利申請(qǐng)。1905年，人們發(fā)現(xiàn)丙酮可將三醋酸溶解，得到醋酸纖維素溶液，這一發(fā)現(xiàn)為醋酸纖維素纖維的生產(chǎn)提供了保證。1908年，美國(guó)Kodak公司制成了不可燃的纖維素醋酸酯膠片。19

18、14年，Lustron公司首次成功制成三醋酸酯纖維[1]。</p><p>　　20世紀(jì)50年代，我國(guó)開(kāi)始對(duì)醋酸纖維進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，但也只是生產(chǎn)煙用醋酸絲束，與其他國(guó)家相比，我國(guó)的生產(chǎn)技術(shù)比較落后，發(fā)展也比較緩慢。80年代，美國(guó)Celanese公司提供技術(shù)支持，與我國(guó)煙草公司合資在南通成立了醋酸纖維有限公司，建成了年產(chǎn)12500t煙用醋纖絲束裝置，從此填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白[2]。</p><p>

19、;　　1.1.2 國(guó)內(nèi)外醋酸纖維工業(yè)現(xiàn)狀</p><p>　　目前，世界上有20多家廠商從事醋酸纖維的生產(chǎn)，主要位于比利時(shí)、巴西、意大利、墨西哥、德國(guó)、日本、英國(guó)、美國(guó)等國(guó)，但只有少數(shù)國(guó)家擁有生產(chǎn)技術(shù)。其中世界總產(chǎn)量的一半是由美國(guó)Celanese公司生產(chǎn)的，占據(jù)了主導(dǎo)地位，其次是美國(guó)Eastman ChemicaLl公司、意大利的Novaceta公司、日本三菱公司以及英國(guó)Acordis公司等。目前，醋酸纖維的全球

20、生產(chǎn)能力已達(dá)1100kt，實(shí)際生產(chǎn)總量約760～820kt，占纖維素纖維產(chǎn)量的35％左右以及世界化纖總產(chǎn)量的3％，而且各項(xiàng)指標(biāo)還呈現(xiàn)上升趨勢(shì)[3]。</p><p>　　每年，我國(guó)從美國(guó)塞拉尼斯公司、日本三菱公司、英國(guó)的考陶爾茲公司等進(jìn)口約2000t左右的紡織用醋酸纖維，另外還直接進(jìn)口一定數(shù)量的面料赫爾醋酸長(zhǎng)絲織物。我國(guó)每年需要約10000t以上的醋酸纖維[4]。</p><p>　　1.

21、1.3 醋酸纖維的性質(zhì)</p><p>　　在再生纖維素纖維中，醋酸纖維僅次于第一大品種粘膠纖維。以纖維素作為基本骨架的醋酸纖維具有良好的物理機(jī)械性能和纖維素的某些基本特征，但由于回潮率低，因此還具有熱塑性。另外，醋酸纖維是由纖維素經(jīng)酯化而得的，酯化降低了羥基數(shù)量，使得吸水性降低，表現(xiàn)出某些合成纖維的特性。醋酸纖維同時(shí)兼具天然纖維(包括人造纖維)和合成纖維的特性，這是其他纖維所不具備的，因此醋酸纖維具有了獨(dú)立生存

22、與發(fā)展的空間[4]。</p><p>　　醋酸纖維及其織物的主要性能有如下幾點(diǎn)[5]：</p><p>　　(1) 看似真絲，光澤優(yōu)雅，染色鮮艷，染色牢度強(qiáng)；</p><p>　　(2) 回潮率低，彈性好，不起皺，懸垂性、熱塑性好； </p><p>　　(3) 摸起來(lái)柔軟光滑、質(zhì)地輕盈，具有優(yōu)良的自然品質(zhì)感，穿著舒適；</p>

23、<p>　　(4) 抗起毛起球，防靜電，尺寸穩(wěn)定，具有一定的保型性；</p><p>　　(5) 污垢易脫落，易洗滌； </p><p>　　(6) 具有一定的吸濕排汗性，可耐低溫高溫熨燙；</p><p>　　(7) 防霉防蛀，可長(zhǎng)期儲(chǔ)存，可生物降解，具有一定的可燃性；</p><p>　　醋酸纖維織物的各項(xiàng)性能同時(shí)滿足了消費(fèi)者

24、對(duì)服飾美觀與舒適的要求。</p><p>　　1.1.4 醋酸纖維的應(yīng)用</p><p>　　在歐美國(guó)家，醋纖織物深受廣大消費(fèi)者的青睞，在各種高級(jí)服裝、睡衣、休閑裝、婚紗及襯里料中廣泛使用；醋酸纖維在緞?lì)惪椢?、?jié)日用彩帶和繡品底料等方面充分體現(xiàn)了它的特性；由醋酸纖維制成的非織造是一種高檔的醫(yī)療衛(wèi)生材料，不會(huì)不粘連傷口，可作為包扎材料。另外，醋酸纖維還可與錦綸、滌綸、維綸等各種長(zhǎng)絲及真絲等復(fù)

25、合，制成復(fù)合紗，它已成為國(guó)際公認(rèn)的一種“新合纖”，用于織造各種禮服、時(shí)裝、運(yùn)動(dòng)裝等的高檔面料及家居裝飾產(chǎn)品[4]。醋酸纖維不僅可以用于紡織品，還可用來(lái)制造香煙濾嘴、塑料制品等。</p><p>　　1.1.5 醋酸纖維染色性能的研究現(xiàn)狀</p><p>　　早在l928年，Kartaschoff(卡塔希夫)對(duì)醋酸纖維進(jìn)行性能檢測(cè)時(shí)，就發(fā)表了用分散染料染色的報(bào)道[6]。主要有下列兩類：<

26、;/p><p>　　(1)微溶分散性醋纖染料，即低溫型分散染料，有偶氮、蒽醌和雜環(huán)等結(jié)構(gòu)；</p><p>　　(2)可溶分散性醋纖染料，分子結(jié)構(gòu)中的偶氮基(一N=N一)對(duì)位上均有氨基(一NH2)，如分散重氮黑GNN和分散黑3G。實(shí)際上它們是一類色基，染色時(shí)要與色酚AS—D混合使用，然后再用亞硝酸鈉進(jìn)行重氮化處理，使醋纖織物獲得烏黑亮麗的色澤。</p><p>　　這類

27、染料雖有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但是一旦染色不勻就難以補(bǔ)救。</p><p>　　1932年，Lanrie(萊利)將醋酸纖維和固體的氨基蒽醌染料放在一起保溫?cái)?shù)天后，發(fā)現(xiàn)均勻上染了醋酸纖維，并有一定的濕牢度，這進(jìn)一步證實(shí)了醋酸纖維染色本質(zhì)上是一種溶解過(guò)程。然而，醋酸纖維分子結(jié)構(gòu)中存在羥基(-OH)，因此醋酸纖維與分散染料之間還存在著氫鍵結(jié)合。實(shí)踐證明，分散染料染醋酸纖維是最理想的。但是分散染料染醋酸纖維其實(shí)要比染滌綸困難，

28、這主要是因?yàn)槿旧珳囟鹊?，上染率低，且容易褶皺，所以染色時(shí)間較長(zhǎng)。否則，殘液中染料剩余過(guò)多，既不經(jīng)濟(jì)，還會(huì)給污水治理帶來(lái)巨大的困難[7]。</p><p>　　王石磊[8]等人采用分散染料、陽(yáng)離子染料及活性染料對(duì)醋酸纖維進(jìn)行染色，研究了染料類型、溫度、pH值、電解質(zhì)等對(duì)醋酸纖維上染百分率的影響。通過(guò)分析可得：E型和SE型分散染料應(yīng)在85℃、pH值5-6的條件下上染纖維；陽(yáng)離子染料應(yīng)在中性條件下對(duì)纖維進(jìn)行染色；用雙活

29、性基活性染料染色應(yīng)在85℃，硫酸鈉50g/L的條件下。</p><p>　　賀寶元[9]等人研究了用分散染料染醋酸纖維的染色工藝以及清洗，得出了醋纖染色溫度一般在70-85℃，但不宜超過(guò)85℃，pH值在5附近，染色時(shí)間120min。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，選擇導(dǎo)染劑NP更有利于提高上染百分率。分散染料對(duì)醋纖的移染性較好，染色過(guò)程不易出現(xiàn)色花、色差等現(xiàn)象。染料在醋纖上的提升力較差，應(yīng)該有效控制染料用量，減少浪費(fèi)。對(duì)于染后處理

30、，應(yīng)避免使用堿性清洗，用Cyclanon ECO（液狀）還原清洗劑效果比較理想。</p><p>　　1.2 靜電紡技術(shù)</p><p>　　近幾年來(lái)納米材料技術(shù)的快速發(fā)展，使靜電紡技術(shù)成為研究纖維科學(xué)的最前沿技術(shù)之一。和其他類型的膜材料相比，納米纖維膜同時(shí)具有比表面積較大和底物擴(kuò)散阻力較小的優(yōu)點(diǎn)，從而受到了廣大研究者的青睞。制備納米纖維的方法有許多種，如拉伸、模板聚合、相分離、自組織和

31、靜電紡絲等，其中由于靜電紡絲法具有操作簡(jiǎn)單、適用范圍廣、生產(chǎn)效率相對(duì)較高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，成為目前唯一一種能夠直接、連續(xù)制備聚合物納米纖維的方法。如今靜電紡絲技術(shù)可用于幾十種不同的高分子聚合物。如聚酯等柔性高聚物、聚氨酯彈性體以及液晶態(tài)的剛性高分子的靜電紡絲。</p><p>　　1.2.1 靜電紡原理</p><p>　　靜電紡絲法又稱聚合物噴射靜電拉伸紡絲法，和傳統(tǒng)紡絲方法所不同的是

32、，它是在靜電作用下將聚合物溶液或熔體進(jìn)行噴射拉伸從而得到納米級(jí)的纖維。可以將它看作是高分子流體靜電霧化的特殊形式，它是以拉伸噴射形式出現(xiàn)的，而不是液滴的形式，其纖維直徑在10-6-10-9m范圍之間。</p><p>　　如圖1.1所示，在滴管中盛有高分子溶液（或熔體），將其置于電場(chǎng)并將金屬電極（陽(yáng)極）插入滴管的溶液中，陽(yáng)極從高壓靜電器導(dǎo)出。在滴管的下端有一金屬收集板，為負(fù)極，并且接地。當(dāng)沒(méi)有外加電壓時(shí)，由于溶液

33、在重力的作用下緩慢地沿滴管壁流淌，在溶液與滴管壁間的粘附力和溶液本身所具有的粘性和表面張力的綜合作用下，形成懸掛在滴管口的液滴。當(dāng)電場(chǎng)開(kāi)啟時(shí)，由于電場(chǎng)力的作用，溶液中不同的離子或分子中具有極性的部分將向不同方向聚集。即陰離子或分子中的富電子部分將向陽(yáng)極方向聚集，而陽(yáng)離子或分子中的富電子部分將向陽(yáng)極方向聚集，而陽(yáng)離子或分子中缺電子部分將向陽(yáng)極方向聚集，而陽(yáng)離子或分子中的缺電子部分將向陰極方向聚集[10]。當(dāng)外加電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)力較小時(shí)，電場(chǎng)

34、力還不足以使溶液中的帶電部分從溶液中噴出，但有牽引力的作用。這時(shí)，懸掛在滴管口的球形液滴將被拉長(zhǎng)變細(xì)，繼續(xù)加大外加電壓到超過(guò)某一臨界值時(shí)，滴管口的液滴由球形變成錐形，溶液中的帶電部分便會(huì)克服溶液的表面張力從溶液中噴出。這個(gè)錐形的角度為49.3度，稱為Taylor錐。如果電荷繼續(xù)增加，靜電力將聚合物溶液拖拽成一股聚合物射流，這股射流將做不穩(wěn)定的繩狀運(yùn)動(dòng)，這將減少直徑</p><p>　　圖1.1 靜電紡絲機(jī)示意圖

35、</p><p>　　1.2.2 靜電紡影響因素</p><p>　　靜電紡絲法制備納米纖維的影響因素很多，這些因素可分為溶液性質(zhì)，如粘度、彈性、電導(dǎo)率和表面張力；控制變量，如毛細(xì)管中的靜電壓、毛細(xì)管口的電勢(shì)和毛細(xì)管口與收集器之問(wèn)的距離；環(huán)境參數(shù)，如溶液溫度、紡絲環(huán)境中的空氣濕度和溫度、氣流速度等。其中主要影響因素包括：</p><p><b>　?。?）

36、紡絲距離</b></p><p>　　紡絲距離是指靜電紡絲時(shí)噴絲頭端部到金屬接收屏之間的距離。左少鋒[12]等認(rèn)為紡絲距離太近會(huì)造成溶劑來(lái)不及揮發(fā)，從而導(dǎo)致纖維易相互粘結(jié)，增大紡絲距離可使得纖維平均直徑變小，分散系數(shù)變大，但距離太大的話電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)變?nèi)?，絲束很難聚集在接收屏上。紡絲距離通常在0.5～30cm之間，同時(shí)可根據(jù)紡絲液溶劑的揮發(fā)性，相應(yīng)地改變紡絲距離，若揮發(fā)性大則需縮小紡絲距離。</p&

37、gt;<p><b>　?。?）溶液粘度</b></p><p>　　江南大學(xué)周偉濤[13]等在研究不同溶液粘度對(duì)醋酸纖維素的靜電可紡性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，紡絲液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)，紡絲溶液黏度為1.41 Pa·s低于臨界紡絲黏度，紡絲過(guò)程中噴絲射流成不連續(xù)狀態(tài)，形成噴射液滴，以塊狀物或珠子形式出現(xiàn)在接收屏上形成。當(dāng)紡絲液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%時(shí)，溶液黏度達(dá)到5.29 Pa·

38、;s可阻止射流變形，形成的纖維均勻且形貌良好。當(dāng)紡絲液質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到9%時(shí)，纖維直徑分布不均勻、有粗有細(xì)，纖維之間還出現(xiàn)了粘連。當(dāng)紡絲液質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到10%時(shí)，纖維分布更加不勻，纖維直徑變粗，平均達(dá)到866 nm，且粘連更加嚴(yán)重，可紡性嚴(yán)重惡化。周偉濤等認(rèn)為纖維粗細(xì)不均勻、可紡性惡化可能是由于溶液黏度過(guò)高導(dǎo)致高聚物粘彈力增加，使得射流分裂困難造成的。</p><p><b>　?。?）電壓</b&

39、gt;</p><p>　　電壓是影響靜電紡絲過(guò)程的另一個(gè)重要參數(shù)。靜電紡絲法制備聚合物納米纖維是在電場(chǎng)力的作用下，聚合物溶液或熔體克服表面張力，從而產(chǎn)生射流，最后固化形成的。通過(guò)增加電壓的方法來(lái)增加射流的電荷密度和射流速度，從而減小纖維直徑。但當(dāng)電壓過(guò)高時(shí)，射流的穩(wěn)定性會(huì)下降。目前多數(shù)文獻(xiàn)認(rèn)為應(yīng)改將電壓控制在20KV左右。</p><p><b>　?。?）環(huán)境濕度</b

40、></p><p>　　Vriezeet等[14]認(rèn)為纖維直徑隨環(huán)境濕度增加。如果紡絲液帶少量的水，很快就會(huì)析出一個(gè)白色的沉淀物。當(dāng)濕度增加，醋酸纖維素會(huì)吸收更多的水射流，從而加速其沉淀并制約進(jìn)一步分裂，使纖維直徑變粗。濕度不僅影響纖維的直徑，也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的可操作性。環(huán)境濕度低于50％或大于70％時(shí)紡絲液將無(wú)法順利紡絲，60％的濕度為最佳環(huán)境濕度。</p><p>　　1.3 本課

41、題的提出</p><p>　　醋酸纖維素是一種廉價(jià)、易得的纖維素衍生物，它起源于20世紀(jì)30年代，曾在我國(guó)50年代左右流行過(guò)，后因種種原因，其發(fā)展受到了限制。21世紀(jì)以來(lái)，人們重新發(fā)現(xiàn)了醋酸纖維的獨(dú)特性并因此收到重視。醋酸纖維是一種源于自然，具有特殊性能的人造纖維，無(wú)論是單獨(dú)使用還是與其他各種纖維混紡，所生產(chǎn)的服裝均美觀、實(shí)用且舒適。</p><p>　　纖維素是自然界最為豐富的可再生資

42、源。在更多關(guān)注節(jié)能環(huán)保、可再生循環(huán)利用的今天，人們?cè)絹?lái)越多使用纖維素進(jìn)行紡絲。目前靜電紡可用來(lái)制備醋酸纖維、乙基纖維素纖維和乙基氰乙基纖維素纖維等。關(guān)于靜電紡絲方法制備醋酸納米纖維方面的研究，現(xiàn)在也有一些報(bào)道。但是從目前發(fā)表的文獻(xiàn)來(lái)看，對(duì)于靜電紡絲制備醋酸納米纖維的研究主要還局限于對(duì)于多種溶劑的可紡性研究，而較少研究醋酸纖維素納米纖維膜的綜合性能。</p><p>　　研究靜電紡絲制備后經(jīng)水解的醋酸納米纖維水解膜

43、的染色性能，研究不同染色工藝，包括染料種類、染液濃度、溫度、時(shí)間等因素對(duì)其平衡上染率的影響，同時(shí)結(jié)合考查納米纖維尺度對(duì)平衡上染率的影響，明確表面形態(tài)、紡絲工藝參數(shù)和上染工藝對(duì)納米纖維膜平衡上染率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為醋酸纖維素納米纖維膜的高吸附性能等特性及其廣泛應(yīng)用提供有價(jià)值的參考，為擴(kuò)大醋酸纖維素的應(yīng)用做有益的嘗試。</p><p>　　1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容</p><p><b&g

44、t;　　課題主要研究?jī)?nèi)容：</b></p><p>　?。?） 靜電紡醋酸納米纖維膜及醋酸納米纖維水解膜的制備</p><p>　　（2） 醋酸纖維素靜電紡絲制備工藝對(duì)膜的表面性能的影響</p><p>　?。?） 染色工藝對(duì)醋酸納米纖維水解膜的染色性能的影響</p><p>　　（4） 活性染料和分散染料對(duì)醋酸納米纖維水

45、解膜的染色性能的對(duì)比研究</p><p>　　靜電紡絲及醋酸納米纖維水解膜的制備</p><p><b>　　2.1 概述</b></p><p>　　纖維素是地球上最豐富的多糖化合物，廣泛分布于自然界之中。在提倡環(huán)保、節(jié)能、可再循環(huán)利用的今天，越來(lái)越多的人開(kāi)始關(guān)注纖維素紡絲。纖維素酯是一種天然聚合物的衍生物，其溶液或熔體可加工成薄膜和纖維。纖

46、維素中大量的結(jié)晶結(jié)構(gòu)以及分子鍵和分子間氫鍵的作用，使得纖維素很難溶于一般溶劑，也就不同程度地增加了紡絲難度。若使用NMMO作為溶劑，可通過(guò)靜電紡絲直接獲得纖維素的納米纖維膜，但需要在80~130℃的高溫條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，且溶劑很難清除。因此在電紡研究中常用其衍生物替代。</p><p>　　在纖維素衍生物中，目前研究和應(yīng)用得較多的一類是醋酸纖維素，其溶劑的溶度參數(shù)要求在9.5到12.5之間。常用的溶劑有乙酸、丙酮、

47、乙酰胺等，其中乙酰胺與醋酸纖維素相互作用參數(shù)最小，理論上來(lái)講是最合適的溶劑。但它具有較大的表面張力和粘度，使其無(wú)法作為單獨(dú)的紡絲溶劑。另外，丙酮和乙酸的沸點(diǎn)較低，無(wú)法連續(xù)成纖。因而通常采用它們的混合溶劑，如乙酰胺/丙酮、乙酸/水和丙酮/水等來(lái)進(jìn)行紡絲。</p><p>　　在本章中，我們采用靜電紡絲技術(shù)制備了醋酸纖維素納米纖維膜，研究了紡絲參數(shù)對(duì)纖維形態(tài)和直徑的影響，并將所得醋酸纖維素納米纖維膜置于氫氧化鉀乙醇溶

48、液中水解，以脫除結(jié)合乙酸，從而制得醋酸納米纖維水解膜。</p><p>　　2.2 靜電紡絲制備纖維膜</p><p>　　將不同質(zhì)量的醋酸纖維素分別溶于混合溶劑(如乙酰胺/丙酮、乙酸/水、丙酮/水等)中，在室溫條件下攪拌2 h至完全溶解，從而得到不同濃度的紡絲液。靜置12 h以變徹底清除紡絲液中的氣泡，然后將紡絲液注入注射進(jìn)樣器中。連接進(jìn)樣器頂端的是一內(nèi)徑為0.7 mm的金屬針頭，與高壓

49、直流電源連接。將金屬錫紙作為收集器，與地線連接。</p><p>　　影響靜電紡纖維直徑和形態(tài)的因素很多，如聚合物的分子量和組成、紡絲液的粘度、紡絲電壓、溫度和濕度等。本研究中，采用的醋酸纖維素結(jié)合乙酸54.5~56.0%，粘度300.0~500.0 mPa·s，流速0.3 mL/h，紡絲過(guò)程電極與收集器之間的距離,即接收距離為16 cm，溫度約為25 ℃，紡絲8 h后得到靜電紡醋酸纖維素納米纖維膜，最

50、后在60 ℃下真空干燥備用。在此條件下，我們研究了紡絲液組成和濃度，紡絲電壓，以及環(huán)境濕度對(duì)醋酸纖維素纖維的影響。</p><p>　　2.2.1 溶劑的選擇</p><p>　　靜電紡絲過(guò)程中至關(guān)重要的一步是選擇溶劑。醋酸纖維素的特殊性決定了靜電紡時(shí)一般采用混合溶劑，如乙酰胺/丙酮、乙酸/水和丙酮/水等。但實(shí)驗(yàn)表明，以丙酮/水為溶劑的易堵塞針頭，而以乙酸/水為溶劑的則電噴現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，

51、采用乙酰胺/丙酮的混合溶劑最為適宜。</p><p>　　采用醋酸纖維素濃度為13 wt.%的溶液作為研究對(duì)象，研究了乙酰胺/丙酮配比對(duì)靜電紡纖維直徑和形貌的影響，結(jié)果如圖2.1所示。在一般情況下，丙酮有利成纖，但對(duì)纖維直徑影響不大；而乙酰胺有助于連續(xù)紡絲。丙酮濃度較大時(shí)，溶液易堵塞針頭；而乙酰胺濃度增大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)紡錘體，從而導(dǎo)致纖維不連續(xù)。</p><p>　　從圖2.1結(jié)果來(lái)看，乙酰胺

52、/丙酮配比為1:2時(shí)纖維形態(tài)最好，但此時(shí)易堵塞針頭，造成無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)紡絲。綜合考慮紡絲的可操作性，應(yīng)選用乙酰胺/丙酮配比為2:3作為最佳的混合溶劑。</p><p>　　圖2.1 乙酰胺/丙酮配比對(duì)靜電紡纖維直徑和形貌的影響</p><p>　　溶劑配比(乙酰胺:丙酮): (a) 1:1; (b) 2:3; (c) 1:2; (d) 1:3</p><p>　　

53、2.2.2 紡絲溶液濃度的影響</p><p>　　紡絲液濃度是影響纖維直徑形態(tài)的重要因素之一，濃度可用來(lái)控制纖維形態(tài)。不同濃度下靜電紡醋酸纖維素纖維形貌如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 溶液濃度對(duì)靜電紡醋酸纖維形態(tài)的影響</p><p>　　溶液濃度: (a) 12 wt.%; (b) 14 wt.%; (c) 16wt.%.</p>

54、<p>　　由上圖可以看出，醋酸纖維素濃度為12 wt.%時(shí)纖維發(fā)生斷裂，同時(shí)出現(xiàn)紡錘體，電噴現(xiàn)象嚴(yán)重，無(wú)法得到成形良好的納米纖維膜；濃度為14 wt.%時(shí)，紡錘體消失，纖維連續(xù)，但是纖維變得粗細(xì)不勻；而在濃度為16 wt.%時(shí)，纖維連續(xù)、且粗細(xì)均勻，形態(tài)較好。另外，紡錘體的出現(xiàn)會(huì)降低纖維膜的機(jī)械強(qiáng)度，綜合考慮認(rèn)為，16 wt. %為最佳紡絲液濃度。</p><p>　　人們發(fā)現(xiàn)，溶液的表面張力、表面

55、電荷和粘度是造成纖維中出現(xiàn)紡錘體的三個(gè)因素。在表面張力的作用下，紡絲液射流會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)或多個(gè)微滴，因而降低了射流的表面積，表面能也就隨之下降。另外，射流表面電荷之間產(chǎn)生的排斥作用可使表面積變大，有助于形成纖維；同時(shí)粘彈力會(huì)抑制纖維變形。表面張力的影響低于表面電荷和溶液粘度對(duì)纖維的作用時(shí)，紡錘體便會(huì)消失。增大溶液濃度會(huì)使粘度增加，而對(duì)表面電荷密度和表面張力影響甚微。因此增大溶液粘度會(huì)使紡錘體數(shù)量明顯減少[15]。</p>&

56、lt;p>　　2.2.3 環(huán)境濕度的影響</p><p>　　影響對(duì)纖維形態(tài)的因素主要有溶液性質(zhì)、工藝參數(shù)和環(huán)境參數(shù)這三大類。在環(huán)境參數(shù)中，環(huán)境濕度對(duì)醋酸纖維素纖維形態(tài)的影響較大，如圖2.3所示。通過(guò)分析可得，隨著環(huán)境濕度的升高，纖維直徑也會(huì)隨之增大。環(huán)境濕度變大，射流結(jié)合更多水分，從而加快了醋酸纖維素沉淀的析出，同時(shí)射流的噴射與分裂也會(huì)受到抑制，導(dǎo)致纖維變粗。</p><p>　　

57、圖2.3 環(huán)境濕度對(duì)醋酸纖維素纖維形態(tài)的影響</p><p>　　環(huán)境濕度不僅對(duì)纖維直徑有影響，還影響靜電紡醋酸纖維素的可操作性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)環(huán)境濕度低于50%或高于70%時(shí)，紡絲液會(huì)不斷滴下，影響實(shí)驗(yàn)操作。綜合考慮以上兩者，將60%作為最佳環(huán)境濕度。</p><p>　　2.2.4 紡絲電壓的影響</p><p>　　另外，電壓對(duì)靜電紡絲過(guò)程也起到了重要作

58、用。圖2.4為不同電壓下靜電紡醋酸納米纖維的直徑。從圖上可以看出，在一定范圍內(nèi)，增加紡絲電壓，可以減小纖維直徑。靜電紡絲法制備醋酸納米纖維是在電場(chǎng)力的作用下，克服液滴表面張力，產(chǎn)生射流，最后固化而成的。增加電壓使得射流速度變大，液滴所受電場(chǎng)力也同時(shí)增大，越易克服液滴表面張力，提高了液滴的分裂能力，從而使得纖維直徑降低。但當(dāng)電壓過(guò)高，超過(guò)一定范圍時(shí)，射流會(huì)變得不穩(wěn)定，影響纖維直徑。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將電壓控制在21 kV左右較為合適。<

59、/p><p>　　圖2.4 紡絲電壓對(duì)纖維直徑的影響</p><p>　　2.3 醋酸納米纖維水解膜的制備</p><p>　　將實(shí)驗(yàn)所得的醋酸纖維素納米纖維膜置于0.5 M的氫氧化鉀乙醇溶液中水解，室溫下震蕩反應(yīng)3 h，以脫除所結(jié)合得乙酸。反應(yīng)結(jié)束后將氫氧化鉀乙醇溶液倒掉，用去離子水反復(fù)清洗纖維膜，以除去表面所黏附的化學(xué)物質(zhì)，最后將膜取出，鋪展在濾紙上，放入真空烘箱

60、中充分烘干。圖2.5為再生纖維素膜的掃描電鏡照片?？梢钥吹剑撊ヒ阴；箅m然一定程度上破壞了纖維表面形態(tài)，但纖維膜形態(tài)依然完好[16]。</p><p>　　圖2.5 醋酸納米纖維水解膜的掃描電鏡照片</p><p><b>　　2.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)以上研究發(fā)現(xiàn)，得到的最佳紡絲條件是：乙酰胺/丙酮配比為2:3的混

61、合溶劑，醋酸纖維素濃度16 wt.%，環(huán)境濕度為60%，電壓21kV。</p><p>　　醋酸納米纖維水解膜染色性能的研究</p><p><b>　　3.1 實(shí)驗(yàn)部分</b></p><p>　　醋酸纖維是纖維素醋酸酯經(jīng)干法紡絲而得的一種化學(xué)纖維。纖維素經(jīng)酯化以后，羥基數(shù)量減少，吸水性能降低，表現(xiàn)出一定的合成纖維特性[17]。醋酸纖維的特

62、點(diǎn)是內(nèi)腔疏水而外部親水[18]，它屬于半疏水性纖維，吸濕性不是很好，用于天然纖維染色的水溶性染料很難上染醋酸纖維，應(yīng)采用疏水性較強(qiáng)的分散染料對(duì)其進(jìn)行染色。和滌綸染色一樣，醋酸纖維可以采用分散染料染色，但是醋酸纖維的結(jié)構(gòu)比滌綸疏松，因此上染條件比滌綸緩和。用一般分散染料染色后，還原清洗和皂洗時(shí)會(huì)有大量染料流失，所以應(yīng)選用中低溫型分散染料。此外，由于該實(shí)驗(yàn)所選用的靜電紡醋酸納米纖維膜已經(jīng)過(guò)水解，形成了醋酸納米纖維水解膜，有一部分的醋酸纖維已

63、水解成纖維素?；钚匀玖峡抗矁r(jià)鍵與被染纖維結(jié)合，具有色光鮮艷、色譜齊全、染色工藝簡(jiǎn)單、色牢度優(yōu)良等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于纖維素纖維的染色[19]。因此，從理論上來(lái)說(shuō)用活性染料對(duì)醋酸納米纖維進(jìn)行染色，具有一定的可行性。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)選用活性紅、低溫分散紅兩種染料對(duì)醋酸納米纖維水解膜進(jìn)行染色，再用分光光度計(jì)在最大吸收波長(zhǎng)出分別測(cè)定空白染液和染色殘液的吸光度，然后再根據(jù)下式計(jì)算出染料上染百分率：</p&g

64、t;<p>　　上染百分率%=（1-A1/A0）*100%</p><p>　　式中：A0---空白染液的吸光度；</p><p>　　A1---染色殘液的吸光度。</p><p>　　通過(guò)對(duì)不同條件下上染百分率進(jìn)行比較，從而得出應(yīng)選用哪種染料以及最好的染色條件。</p><p>　　3.1.1 試驗(yàn)材料及儀器</p&g

65、t;<p>　　醋酸納米纖維水解膜，低溫分散紅，活性紅，HH-S系列恒溫水浴鍋，F(xiàn)A2104型電子天平，721型分光光度計(jì)，溫度計(jì)，燒杯，玻璃棒。</p><p>　　3.2 活性染料染色</p><p>　　3.2.1染色時(shí)間的影響</p><p>　　活性染料上染纖維素纖維時(shí)，染色時(shí)間是染料與纖維反應(yīng)的重要因素。按照浴比1：5000、染料濃度1%

66、（owf）配制活性染料染液，分別對(duì)其染色10min、20min、30min、60min、120min、240min，染色結(jié)束之后，充分洗去納米纖維膜上殘留的染料，殘液定容之后，測(cè)定該殘液的吸光度，從而計(jì)算出不同的染色時(shí)間下，活性染料上染織物的上染百分率。結(jié)果如下圖所示：</p><p>　　圖1 不同時(shí)間活性染料上染率變化</p><p>　　從圖1曲線中可以看出：染色時(shí)間在0～60mi

67、n之間，活性染料上染速率較快。在60～120min之間，曲線趨于平坦；這是由于隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，染液中染料濃度減少，纖維吸附染料的能力變小。120min后上染率趨向于平穩(wěn)。所以，染色時(shí)間以120min為宜。</p><p>　　3.2.2 染色溫度的影響</p><p>　　活性染料上染纖維素纖維時(shí)，染色溫度是染料與纖維反應(yīng)的重要因素，染色時(shí)溫度又與時(shí)間存在一定的關(guān)系。為此選取在保持其他條件

68、不變的情況下，即按照浴比1：5000、染料濃度1%（owf）配制活性染料染液，分別在染色溫度為40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃的條件下，對(duì)納米纖維膜染色120min。染色結(jié)束之后，充分洗去納米纖維膜上殘留的染料，殘液定容之后，測(cè)定該殘液的吸光度，從而計(jì)算出不同的染色溫度下，活性染料上染織物的上染百分率，結(jié)果如下圖所示：</p><p>　　圖2 不同溫度下活性染料上染率的變化</p>

69、<p>　　由圖2可知，在60℃前上染率變化較慢，60-80℃上染率急速上升，80-90℃上染率突然下降。這是由于超過(guò)一定溫度之后，活性染料的活性下降而造成的。由實(shí)驗(yàn)可得，在適當(dāng)溫度下，上染率隨著上染溫度的升高而增大，超過(guò)一定溫度，活性染料活性下降，上染率減小。最佳的上染溫度是80℃。</p><p>　　3.2.3 染料濃度的影響</p><p>　　活性染料上染纖維素纖維時(shí)，

70、染料濃度的大小對(duì)上染率和顏色的深淺都有較大的影響，同時(shí)，染色時(shí)染料濃度又與時(shí)間、溫度存在一定的關(guān)系。為此選取在保持其他條件不變的情況下，即浴比1：5000、染色時(shí)間為120min、染色溫度為80℃的條件下，分別按照染料濃度為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%配制染液進(jìn)行染色。染色結(jié)束之后，充分洗去納米纖維膜上殘留的染料，殘液定容之后，測(cè)定該殘液的吸光度，從而計(jì)算出不同的染料濃度下，活性染料上染織物的上染百分率，結(jié)

71、果如下圖所示：</p><p>　　圖3 不同染料濃度下活性染料上染率的變化</p><p>　　由圖3可知，染料濃度不同對(duì)上染率的影響較大，當(dāng)染料濃度為0.5%-1.0%時(shí)，上染率變化較小，1.0%-2.5%時(shí)，上染率急速上升，2.5%-3.0%時(shí)，上染率趨于緩和。濃度過(guò)大時(shí)浪費(fèi)原料，濃度過(guò)小，則影響上染率和顏色的深淺。所以選擇染料濃度為2.5%最適宜。</p><p

72、>　　3.3 分散染料染色</p><p>　　3.3.1 染色時(shí)間的影響</p><p>　　參照低溫分散染料染滌綸的染色時(shí)間，在選擇染色溫度為80℃，按照浴比為1：5000、染料濃度1%（owf）配制染液，染色時(shí)間分別為10min、20min、30min、60min、120min、180min、240min、270min、300min。染色結(jié)束之后，充分洗去納米纖維膜上殘留的染料

73、，殘液定容之后，測(cè)定該殘液的吸光度，從而計(jì)算出不同的染色時(shí)間下，分散染料上染織物的上染百分率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示：</p><p>　　圖4 染色時(shí)間對(duì)分散染料上染率的影響</p><p>　　由圖4可知，染色時(shí)間對(duì)上染率有一定的影響，染色時(shí)間在0～60min之間，分散染料上染速率較緩，在60～270min之間，上染率上升較快；但染色達(dá)到270min時(shí)達(dá)到最大上染率，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，上染率不

74、變，是因?yàn)樯先具^(guò)程達(dá)到了平衡。所以，染色時(shí)間以270min為宜。</p><p>　　3.3.2 染色溫度的影響</p><p>　　醋酸纖維不耐高溫，低溫分散染料也不能在高溫下染色，因此，找到合適的溫度對(duì)醋酸纖維的上染率有很大的影響。考慮到水浴鍋溫度只能達(dá)到100℃左右，從50℃起染，在其他條件不變的情況下，設(shè)定染色溫度為50、60、70、80、85℃。按照浴比1：5000、染料濃度1%

75、（owf）配制分散染料染液，分別在之前設(shè)定的染色溫度下，對(duì)納米纖維膜染色270min。染色結(jié)束之后，充分洗去納米纖維膜上殘留的染料，殘液定容之后，測(cè)定該殘液的吸光度，從而計(jì)算出不同的染色溫度下，分散染料上染織物的上染百分率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示：</p><p>　　圖5 不同溫度下分散染料染色上染率的影響</p><p>　　由圖5可以看出，纖維在50℃以下上染率很??；在50-80℃之間，

76、上染率快遞增大，織物顏色由淺變深。實(shí)驗(yàn)可知，隨著染色溫度升高，染料的上染百分率明顯提高，當(dāng)溫度達(dá)到80℃時(shí)，上染率達(dá)到最大，且達(dá)到染色平衡，再提高溫度，上染率不發(fā)生變化。 因此，染色溫度宜選擇在80℃左右。</p><p>　　3.3.3 染料濃度的影響</p><p>　　染料濃度的大小在染色過(guò)程中，對(duì)上染率和顏色的深淺都有較大的影響，在保持其他條件不變的情況下，即浴比1：5000、染色

77、時(shí)間為270min、染色溫度為80℃，分別設(shè)定染料濃度為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%時(shí)的上染率，染色結(jié)束之后，充分洗去納米纖維膜上殘留的染料，殘液定容之后，測(cè)定該殘液的吸光度，從而計(jì)算出不同的染色濃度下，分散染料上染織物的上染百分率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示：</p><p>　　圖6 不同染料濃度對(duì)分散染料染色上染率的影響</p><p>　　由圖6可知，染料濃

78、度不同對(duì)上染率的影響較大，當(dāng)染料濃度為0.5%-2.5%時(shí)，上染率變化較快，2.5%-3.0%時(shí)，上染率趨于緩和。濃度過(guò)大時(shí)浪費(fèi)原料，濃度過(guò)小，則影響上染率和顏色的深淺。所以選擇染料濃度為2.5%最適宜。</p><p><b>　　3.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)上述六個(gè)試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，得出：在相同條件在，活性染料染色得到的上染

79、率較分散染料染色所得的要高。這是由于靜電紡醋酸納米纖維膜經(jīng)水解后制得的再生纖維素納米纖維膜中，有很大部分的纖維已被水解成為纖維素纖維。因此，對(duì)水解而得的再生纖維素納米纖維膜而言，應(yīng)使用活性染料對(duì)其染色，且在染料濃度為2.5%，染色溫度為80℃的情況下染120min最為適宜。</p><p><b>　　總結(jié)與展望</b></p><p>　　本文重點(diǎn)研究了用靜電紡絲技

80、術(shù)制備醋酸納米纖維膜時(shí)紡絲條件對(duì)纖維形態(tài)和直徑的影響，從而得出最佳的紡絲條件。通過(guò)研究醋酸納米纖維膜水解而成的再生纖維素納米纖維膜的染色性能，包括染料種類、染色時(shí)間、溫度、染液濃度等因素對(duì)其平衡上染率的影響，從而得出應(yīng)選用的染料種類以及最佳的染色條件。本文得出如下結(jié)論：</p><p>　　1.靜電紡絲技術(shù)制備醋酸納米纖維膜時(shí)得出最佳的紡絲條件是：DMAc/丙酮配比為2:3的混合溶劑，醋酸纖維素濃度16 wt.%

81、，環(huán)境濕度為60%，電壓21kV。</p><p>　　2.靜電紡醋酸納米纖維膜經(jīng)水解后制得的再生纖維素納米纖維膜中，大部分的醋酸纖維已被水解成為纖維素纖維，用活性染料染色效果較好。</p><p>　　3.活性染料染水解制得的再生纖維素納米纖維膜的最佳染色條件為：染料濃度為2.5%，染色溫度為80℃的情況下染120min最為適宜。</p><p>　　醋酸纖維是一

82、種無(wú)污染可再生的舒適性纖維，其來(lái)源豐富，可迅速再生，而且生產(chǎn)流程短不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染；再加上靜電紡技術(shù)是一項(xiàng)研究纖維科學(xué)的前沿技術(shù)，越來(lái)越多的人開(kāi)始關(guān)注靜電紡技術(shù)。在提倡環(huán)保、節(jié)能、可再循環(huán)利用的今天，醋酸纖維紡絲將得到很大的重視。醋酸纖維在世界范圍內(nèi)的發(fā)展前景廣闊，是未來(lái)有可能取代粘膠纖維的綠色環(huán)保纖維。本文對(duì)靜電紡絲制備后經(jīng)水解的醋酸納米纖維水解膜的染色性能做了研究，這為醋酸纖維素納米纖維膜的高吸附性能等特性及其廣泛應(yīng)用提供有價(jià)值的

83、參考，為擴(kuò)大醋酸纖維素的應(yīng)用做有益的嘗試。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 梅潔，陳家楠，歐義芳．醋酸纖維素的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]．纖維素科學(xué)與技術(shù)，1999，(12)：56-62．</p><p>　　[2] 王石磊，張建波，張林．醋酸纖維在紡織中的應(yīng)用[J]．染整技術(shù)，2009，(9)：7-10．&

84、lt;/p><p>　　[3] 江夏．醋酸纖維發(fā)展前景分析[J]人造纖維，1998，(6)：11-14．</p><p>　　[4] 馬君志，葛紅，穆曉梅．醋酸纖維工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀[J]．上海紡織科技，2006，(9)：15-17．</p><p>　　[5] 侯慶華，戴玲，紡織用醋酯長(zhǎng)絲的產(chǎn)品性能及應(yīng)用[J]合成纖維，2006，(2)：1-5．</p>&

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90、<p>　　[16] 黃賦．納米纖維膜固定化酶及其酶-膜反應(yīng)器的構(gòu)建與性能研究[D]．浙江：浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系，2010．</p><p>　　[17] FRIDAY T F，崔秀華，譯．醋酯纖維的特性及加工性能[C]．第28屆奧地利國(guó)際化纖會(huì)議論文，1989：9．</p><p>　　[18] W.M.Raslan，A.T.El-Aref，A.Bendak．Modi

91、fication of Cellulose Acetate Fabric with Cyclodextrin to Improve Its Dyeability[J]．Journal of Applied Polymer Science，2009，(112)：3192-3198．</p><p>　　[19] 范雪榮．紡織品染整工藝學(xué)[M]．2006．2版．北京：中國(guó)紡織出版社，2006，（3）：133-145．

92、</p><p><b>　　文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　靜電紡醋酸納米纖維的改性與染色</p><p><b>　　一、前言部分</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，納米纖維的出現(xiàn)引起了人們的日益關(guān)注，納米纖維的應(yīng)用方面也越來(lái)越廣泛，近年來(lái)，納米纖維的應(yīng)用研究與開(kāi)發(fā)明顯加快，

93、特別是功能化納米纖維的發(fā)展變化值得注意。納米纖維和納米技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)一樣，越來(lái)越多的商品進(jìn)入人們的現(xiàn)實(shí)生活，納米纖維的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣。而目前世界上用得最普遍生產(chǎn)納米纖維的方法，即靜電紡絲法。</p><p>　　本文以靜電紡所得的醋酸納米纖維膜為原料，研究其染色性能，包括染料種類、染液濃度、浴比、溫度、鹽及其濃度、上染方式等因素對(duì)其平衡上染率的影響，同時(shí)探究納米纖維尺度對(duì)平衡上染率的影響。</p>

94、;<p><b>　　1.1 靜電紡絲</b></p><p>　　靜電紡絲是一種利用聚合物溶液或熔體在強(qiáng)電場(chǎng)作用下形成噴射流進(jìn)行紡絲加工的工藝，是一項(xiàng)制備納米級(jí)纖維材料簡(jiǎn)單有效的技術(shù)。近年來(lái)，電紡絲作為一種可制備超細(xì)纖維的新型加工方法，引起了廣泛的關(guān)注。靜電紡是目前能夠制備直徑低至幾個(gè)納米的連續(xù)纖維的唯一方法。由于靜電紡絲所得到的纖維比常規(guī)方法得到的纖維細(xì)度小，直徑大小可以到

95、達(dá)亞納米級(jí)甚至納米級(jí)，且所紡纖維具有連續(xù)性結(jié)構(gòu)，因此其非織造膜具有超高的特異性比表面積和孔隙率，可用于增強(qiáng)聚合物納米復(fù)合材料、過(guò)濾膜材、功能性織物保護(hù)涂層、傳感器、納米模板和生物醫(yī)用材料等。目前國(guó)外對(duì)電紡絲的研究發(fā)展迅速，成果也非常多。而國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究正處于起步階段[1]。</p><p><b>　　1.2 醋酸纖維</b></p><p>　　醋酸纖維(cellu

96、lose acetate)亦稱醋酯纖維、醋酸纖維素，即纖維素醋酸酯，泛指二醋酯纖維和三醋酯纖維，它以木材、棉短絨為原料經(jīng)與醋酸等化工原料反應(yīng)制得紡絲原料醋片(二醋酯纖維稱二醋片、三醋酯纖維稱三醋片)，再經(jīng)紡絲制得纖維。醋酸纖維是纖維素在硫酸催化作用下，其分子中的醇羥基與醋酸酐發(fā)生乙?；磻?yīng)而生成的纖維素乙酸酯纖維。醋酸纖維與粘膠、銅氨和Lyocell等再生纖維素纖維不同，屬于纖維素衍生物纖維。由于纖維葡萄糖結(jié)構(gòu)上的羥基被乙酰化，因此，從

97、原料、加工過(guò)程、產(chǎn)品性能來(lái)看，醋酸纖維又被稱為半合成纖維[2-3]。</p><p>　　醋酸纖維是從天然纖維素與醋酸酯化而合成，實(shí)際上纖維素分子中的羥基不可能全部酯化，醋酸纖維根據(jù)酯化程度不同，可分為二醋酯纖維和三醋酯纖維，不同酯化程度的醋酸纖維有不同的性能和用途。醋酸纖維溶液或熔體易被加工成膜和纖維。一般所說(shuō)的醋酯纖維是指二醋酯纖維。它是人造纖維的一種，一般用精制棉子絨為原料制成三醋酸纖維素脂，溶解在二氯甲烷

98、中成仿絲溶液而用干紡法成形，耐光性較好，染色性能較差，一般制成短纖維，可用作人造毛，也可制成強(qiáng)力醋酸纖維。</p><p><b>　　1.3 納米纖維</b></p><p>　　納米纖維定義有狹義、廣義之分。狹義的納米纖維指直徑為納米尺度范圍，即定義為直徑是l—lOOnm的纖維?？梢詫⒓{米絲和納米棒與傳統(tǒng)的纖維對(duì)應(yīng)，而納米管則與傳統(tǒng)的中空纖維對(duì)應(yīng)，只是直徑要小至少

99、兩個(gè)數(shù)量級(jí)；廣義的納米纖維指只要纖維中包含有納米結(jié)構(gòu)，而且又賦予了新的物性，則可以劃入納米纖維的范疇。</p><p>　　狹義納米纖維很難用傳統(tǒng)化學(xué)加工方法生產(chǎn)。這里有一些例外，即將復(fù)合法生產(chǎn)超細(xì)纖維的生產(chǎn)推向極至，有望得到納米纖維。例如，美國(guó)Hills公司的超微細(xì)旦紡絲技術(shù)在每根細(xì)旦纖維截面上約有900個(gè)島，經(jīng)過(guò)充分拉伸將海島型復(fù)合高分子紡絲加工，可能使島相成為納米直徑的微原纖，再將島相同溶劑洗去，剩下的即是

100、納米或亞微米纖維[4]。</p><p>　　1934年纖維素醋酸纖維電子紡絲專利技術(shù)被普遍認(rèn)為是納米技術(shù)的基礎(chǔ)。2004年，捷克Elmarco公司開(kāi)始了靜電紡納米纖維實(shí)驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，兩年后完成了全球第—條靜電紡絲納米纖維生產(chǎn)線Nanospide TM的工業(yè)化運(yùn)行，并投放市場(chǎng)。與此同時(shí)，多種納米纖維成形技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化運(yùn)轉(zhuǎn)。制造納米纖維的方法有很多，如拉伸法、模板合成、自組裝、微相分離、靜電紡絲等。其中靜電紡絲

101、法以操作簡(jiǎn)單、適用范圍廣、生產(chǎn)效率相對(duì)較高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。</p><p><b>　　二、主題部分</b></p><p>　　2.1 醋酸纖維的發(fā)展歷史</p><p>　　醋酯纖維由瑞士人H.德雷富斯和C.德雷富斯兄弟開(kāi)發(fā)的。他們將生產(chǎn)清漆用的醋酸纖維素溶于丙酮后經(jīng)噴絲頭壓出，在熱空氣流中溶劑揮發(fā)，而細(xì)流則形成纖維。20世紀(jì)20年代開(kāi)

102、始進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。1983年，世界產(chǎn)量為275kt，占人造纖維總產(chǎn)量的9.12％。</p><p>　　醋酸纖維起源于20世紀(jì)30年代，曾在我國(guó)50-60年代流行過(guò)，后因種種原因，其發(fā)展受到了限制。自21世紀(jì)初，醋酸纖維的獨(dú)特性能被人們重新發(fā)掘并重視，受到了人們的關(guān)注。醋酸纖維素是源于自然，而具有特殊性能的一種人造纖維，不管它是單獨(dú)使用或與其他天然的、人造的、合成紗或纖維混紡，都是一種能給服裝帶來(lái)美觀、實(shí)用和舒適

103、的織物。</p><p>　　醋酸纖維的工業(yè)生產(chǎn)始于20世紀(jì)初。1901年， A·艾新格恩和貝爾成功地對(duì)纖維素進(jìn)行乙?；?，得到三醋酸纖維素；1904年德國(guó)Bayor公司發(fā)明了干法紡制醋酸纖維素酯纖維，并在法國(guó)、英國(guó)申請(qǐng)了專利。而1905年三醋酸可溶解在丙酮中成為醋酸纖維素溶液的發(fā)現(xiàn)，為醋酸纖維素纖維的生產(chǎn)提供了保證。此后美國(guó)Kodak公司1908年成功制成纖維素醋酸酯不燃性照相膠片；Lustron公司1

104、914年首次制成三醋酸酯纖維。</p><p>　　我國(guó)醋酸纖維工業(yè)始于20世紀(jì)50年代，發(fā)展較慢生產(chǎn)技術(shù)也比較落后，80年代中國(guó)煙草總公司采用技貿(mào)結(jié)合的方式，與美國(guó)Celanese公司合資成立了南通醋酸纖維有限公司，由美國(guó)Celanese公司提供技術(shù)，在江蘇省南通市建成了年產(chǎn)12500t煙用醋纖絲束裝置，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白[3]。</p><p>　　2.2 國(guó)外醋酸纖維工業(yè)現(xiàn)狀</p

105、><p>　　目前世界上醋酯纖維生產(chǎn)廠商有20多家．分別分布在比利時(shí)、巴西、保加利亞、哥倫比亞、意大利、墨西哥、烏拉圭、加拿大、德國(guó)、獨(dú)聯(lián)體(5家)、日本(2家)、英國(guó)(2家)、美國(guó)(3家)，但生產(chǎn)技術(shù)為少數(shù)幾個(gè)國(guó)家所壟斷。其中占主導(dǎo)地位的是美國(guó)Celanese公司，其產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的一半，其次是美國(guó)Eastman ChemicaLl公司。意大利的Novaceta公司。日本三菱公司和帝人公司以及英國(guó)Acordis

106、公司和法國(guó)Rodia公司等，這些公司總產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的90％左右。全球醋酸纖維生產(chǎn)能力已達(dá)1100kt。實(shí)際生產(chǎn)總量約760～820kt，占世界化纖總產(chǎn)量的3％，占纖維素纖維產(chǎn)量的35％左右，而且各項(xiàng)指標(biāo)還有繼續(xù)增加的趨勢(shì)[5]。</p><p>　　2.3 國(guó)內(nèi)醋酸纖維工業(yè)現(xiàn)狀</p><p>　　我國(guó)紡織用醋酸纖維的進(jìn)口主要從美國(guó)塞拉尼斯公司、日本三菱公司、英國(guó)的考陶爾茲公司等進(jìn)口，

107、每年進(jìn)口約2000t左右，另外還直接進(jìn)口面料7000 km及相當(dāng)數(shù)量的醋酸長(zhǎng)絲織物。我國(guó)每年的醋酸纖維的需求量約在10000t以上。</p><p>　　2.4 醋酸纖維的性質(zhì)</p><p>　　醋酸纖維目前是纖維素纖維中僅次于粘膠纖維的第二大品種。醋酸纖維以纖維素為基本骨架，具備纖維素纖維的基本特征，但因其回潮率較低，有熱塑性且具有合成纖維的某些特征。纖維素經(jīng)酯化以后，羥基數(shù)量減少，吸