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《江南大学》 2019年
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亚麻纱的碱—尿素体系改性及上浆性能研究

曹新伟  
【摘要】:亚麻纤维被称为“纤维皇后”,具有良好的穿着服用性能,亚麻织物以其粗犷挺括、清凉透气、天然抗菌、抗静电、抗紫外线等优良特点,受到广大消费者的喜爱。但是,亚麻纤维为典型的工艺纤维,其具有硬脆、短粗的缺陷,湿法纺制成的纯亚麻纱弹性较小,断裂伸长率低于相同纱支的纯棉纱。在上机织造时,纯亚麻纱因其较低的断裂伸长率和较大的强力,而形成织造脆断头,影响其在剑杆、喷水等高速织机上的织造效率。这限制了纯亚麻纱的加工领域和织物品质,成为麻纺织技术中的一大瓶颈。为此,本文为了提高纯亚麻纱的断裂伸长率,进而提升其织造效率,采用碱-尿素法对亚麻纱线进行改性。首先,本课题采用碱-尿素体系对24 Nm亚麻纱线进行改性处理。通过对处理前后纱线表面形态、红外光谱、结晶度等微观结构进行比较分析,发现碱-尿素处理可以破坏纤维素的结晶区,使亚麻纤维大分子的结晶度降低,无定形区增加,破坏分子间的氢键作用,削弱分子间相互作用力。并且纱线表面木质素、半纤维素等杂质被去除,纱线变得柔软。同时,对改性工艺中碱(NaOH)浓度、尿素浓度、处理时间以及浴比等参数进行单因素分析,讨论各参数对亚麻纱线的拉伸断裂性能的影响。以亚麻纱线的断裂强力和断裂伸长率为指标,采用权重分析法筛选出最佳处理条件为碱浓度为15%,尿素浓度为5%,处理时间为10 min,浴比为1:10。在该工艺条件下改性的亚麻纱线断裂伸长率由原来的1.93%提高到4.02%。其次,以玉米氧化淀粉和聚丙烯酰胺(XP-C)浆料为主浆料,对碱-尿素改性体系处理前后的24 Nm亚麻纱进行单纱上浆实验。采用断裂强力、断裂伸长率、耐磨性和再生毛羽指数等浆纱性能评价指标,对上浆后亚麻纱线进行浆纱质量评价,实验数据表明相比于未处理的亚麻纱,经碱-尿素改性体系处理后的亚麻纱的浆纱性能显著提升。为了确定最佳浆料配比,将配方中玉米氧化淀粉的质量分数分别与浆纱增强率、减伸率、增磨率和再生毛羽降低率进行函数关系拟合。采用统一目标函数优化的方法,确定玉米氧化淀粉和聚丙烯酰胺(XP-C)浆料的最优复配比例为55:45,形成本实验的最佳浆料配方。最后,采用最佳浆料配方对改性后24 Nm亚麻纱进行单纱上浆实验,讨论浆液浓度、压浆力和浆纱速度对浆纱质量的影响,实验数据表明浆液浓度为6-10%,压浆力为0.1-0.2MPa,浆纱速度为30-40 m/min范围内时,纱线上浆质量相对较好。为了确定最优上浆工艺,采用中心组合实验响应面优化分析方法,分析浆液浓度、压浆力和浆纱速度之间的交互作用。通过回归模型拟合、方差分析、三维响应曲面分析,确定理论上最佳上浆工艺参数为:浆液浓度为9.98%,压浆力为0.17 MPa,浆纱速度为39.83 m/min。此时增磨率和再生毛羽降低率达到最佳,分别为292.69%和61.06%。根据实际操作条件,将最佳上浆工艺修正为浆液浓度10%、压浆力0.17 MPa、浆纱速度40 m/min,进行多次单纱上浆实验,实验数据表明纱线增磨率和再生毛羽降低率分别为294.31%、60.73%,与预测值的相对误差小于1%。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TS105.213

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