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细小纤维染色性能

发布日期:2015-06-07 11:04:33
实验对细小纤维含量不同的浆样染色效果进行比较研究细小纤维含量对染色效果 的影响,从染色热力学和动力学的角度对这种影响进行评价,对于细小纤维染色研究提 供理论依据。
4.2实验原料和仪器
4.2.1试验原料
筛分后的各级纤维,杨木BCTMP菜:取自华泰集团,水分含量为65%,原浆打浆 度为25°SR,湿重为2.3g。针叶木BCTMP:取自华泰集团,水分含量为23.4%,原浆 打浆度为32°SR,湿重为9.4g。直接蓝BN、紫罗兰(科莱恩公司),vbL型白剂(浙江 传化公司)。
4.2.2试验仪器
YQ-Z-48A白度颜色测定仪(杭州轻通仪器开发公司),纤维解离器(CBJ-A型长春 市小型试验仪厂)DDJ,分光光度计。
4. 3实验步骤和方法 4J.1浆料的准备和染料的配制
实验用浆料的筛分见论文2.3.2高得率浆筛分,染料用量0.03%,改性膨润土加入 量0.2%,CGG加入量0.25%。
4.3.2色度指数检測
按国标GB2677.3-93方法测定。
4*3*3标准曲线绘制
将染料按一定的倍数关系取不同体积,转移到准备好的容量瓶中并稀释至刻度,摇 匀,待测其吸光度。在配好的染料溶液中,取中间浓度的一个,注入比色皿中,用分光 光度计测定该染料的最大吸收波长。当染料的最大吸收波长确定后,用最大吸收波长分 别测定上述配好的已知浓度染液,然后用以染料浓度为横坐标,以吸光度为纵坐标,制 作标准曲线。此曲线即为染料的标准吸收曲线。
4*3.4染色速率測试
在DDJ中分别对杨木BCTMP原浆,不含细小纤维的杨木BCTMP浆,杨木BCTMP 浆细小纤维(此时将DDJ的滤网换成320目镍网)用配制好的染料溶液进行染色,设 定染色时间为 lmin,3 min,5min,10 min,15 min,25 min,35 min,50 min,60 min» 到规定染色时间后迅速开启滤水阀,并收集滤液,将滤干的纤维,用50ml蒸馏水洗涤 2次,洗涤水仍加入滤液中。用分光光度计测定滤液浓度。其他三种浆将定方法同上。 用式(l-q/C〇) X100%计算染料上染百分率:式中Q为不同时间染色所得滤液浓 度,C〇为染液的初始浓度。以上染百分率为纵坐标,时间为横坐标作图,即得到染色速 率曲线。
4.3.5染料吸附等溫曲线绘制
吸附等温曲线需要检测染色后纤维上的染料浓度和染液中染料的浓度,其过程与 4.3.4大致相同,只将4.3.4中的染色时间改为48小时以便纤维对染料的吸附达到饱和。 检测时,用染色前染液的浓度减去然后滤液中染料的浓度所得即为纤维上染料的浓度, 以染料中染液浓度为横坐标,纤维中染料浓度为纵坐标,即得到染料的吸附等温曲线。
表4-3和表4>4反映的是浆料中细小纤维组分含量的变化对染色效果的影响,从表 中的数据可以看出杨木BCTM P打浆度50°SR时,细小纤维含量为35%左右其染色效 果最好,此时白度可达98.8%,当细小纤维含量超过35%以后,白度有所下降,可能是 楽料中长纤维过少,在纸业成型过程中,纤维之间的交织链接受到了影响,纤维之间的 空隙变大,降低了留着率
4.3.2染料标准曲线评价
在用分光光度法来确定某未知染液的浓度时,应先绘制标准曲线。实验中用混合好 以后的染料测最大吸收波长,这并不会影响标准曲线的真实性。当染料的最大吸收波长 确定后,在最大吸收波长处分别测定己经配好的标准溶液,根据所测得数据绘制标准曲 线如图冬1
标准曲线经过线性回归后得到的方程:y = 0.0747x + 0.0018中x为染料浓度,y为 吸光值A,由R2 = 0.9993可知,该曲线方程能够真实反映染料浓度和所测得吸光值之间 的线性关系,可以作为研究染色速率和等温曲线的工具。
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4.4.3染色速率曲线评价
图4-2杨木BCTMP打浆度50°SR时四种组分的上染速率曲线
从图4-2的染色速率曲线中可以看出,四种纤维组分在上染初期纤维上染料浓度增
加很快,随着染色时间的延长,纤维上染料浓度增加减慢,最后纤维上的染料浓度基本 不再随着时间延长而增加,即达到染色平衡,这反映了较高的染料吸附发生在最初几分 钟。图中细小纤维E染色最初的一段时间内对染料的吸附速度极快,主要是因为细小纤 维比表面积极大,纤维表面的活化中心数目相对较多,表面可吸附较多的染料。此外由 图还可以看出细小纤维E在染色初期纤维上染料浓度较其他纤维的浓度增加稍快,主要 是染料在纤维表面的吸附不仅可以发生在活化中心上,而且可能发生多分子吸附,由于 细小纤维比较短小而且表面电荷含量较大,这可能会导致它所含有的大分子链段剧烈运 动,增加了纤维间微孔隙和瞬间孔穴,有利于染料的吸附,因此吸附染料较多且迅速。
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4.4.4吸附等溫曲线评价
图4-3杨木BCTMP打装度50°SR时四种组分的吸附等溫线
图44针叶木BCTMP打浆度50°SR时四种组分的吸附等溫线 由图4-3和图4*4可知,四种纤维组分的吸附等温线中,E组分纤维上的染料浓度
最高,D+C组分纤维、B组分纤维依次减小,A组分纤维上的染料浓度最小。因为A 组分和B组分不像细小纤维那样表面带有较多的电荷,在吸附染料的过程中,随着解析 速率的增大,A组分和B组分纤维上的染料解析至染液中,不能像E组分纤维一样重新 吸附染液中的染料,A组分和B组分纤维上的染料浓嗖较小。
4.4.5细小纤维对染料的亲和力评价
表4-5不同组分染料的亲和力
浆种K一 Afl〇(KJ/mol)
杨木BCTMPA1098.421.096
打浆度
50°SRB1281.722.197
C+D1761.223.109
E2366.523.872
针叶木BCTMPA1005.621.042
打浆度
50°SRB1120.822.056
C+D1428.7.222.869
E2034.523.763
染色亲和力是染液中染料标准化学位和纤维上的染料标准化学位的差。一般来说, 纤维吸附染料是自发的可逆放热过程。按照里•査德里原则,随着温度升高平衡吸附量 减小,吸附移向吸热的解吸,亲和力相应的降低。根据染色等温线染色亲和力方程 可以求出染料对各组份纤维在的亲和力[67]。
表冬5中的数据显示,对于两种浆料,A组分纤维的染色亲和力均低于E组分纤维, 杨木BCTMP纤维的染色亲和力均高于针叶木BCTMP纤维。染色亲和力表示染料从染
杨木BCTMP纤维的染色亲和力均高于针叶木BCTMP纤维。染色亲和力表示染料从染 液中上染到纤维上的能力,是一种热力学参数。纤维组分减小会使得纤维的亲和力上升, 染料平衡吸附量增大,这也与吸附等温线所描述的纤维吸附性能一致。热力学数据和吸 附等温线均表明,杨木BCTMPE组分纤维在浆料染色过程中起着重要的作用,它的含 量变坏会会使的染色效果和染料的利用率降低。
4.5本章结论
通过对纤维染色速率曲线的评价可以看出,纤维对于染料的吸附主要发生染色最初 的几分钟,其中细小纤维对染料的吸附速率较其他长纤维高,在选定的染色温度和工艺 条件下细小纤维上的染料浓度最高。对于两种浆料,长纤维的染色亲和力均低于细小纤 维,杨木BCTMP浆纤维的染色亲和力均高于针叶木BCTMP浆纤维。 
 
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