【纺织工程专业】【毕业设计+开题报告+文献综述】 汉麻纤维染色工艺研究

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（20届）本科毕业设计汉麻纤维染色工艺研究III 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，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III Abstract:Hempfiberisthesoftestofvariouskind,finenessisonlyone-thirdoframie,andcottonfibersrather,fibertothetopwasdullround,noramie,flaxassharpasthetop.Therefore,specialsoft-fittedfinished.Currently,theuseofhempasaclothingfabricrarelyseenintheliterature,notyetformedamaturepre-treatmentprocess.Hempfabricnotonlyhasexcellentwearcomfortalfalfa,butalsohasthefunctionofnaturalhealthcare.Fullyexploitthenaturalhempfabricofhealthcare,combinedwithadvancedfinishingtechnology,willbeahugemarketpotential.Extensiveuseofcannabis,cannabiscanpurespin,alsowithcotton,silk,wool,silkandchemicalfiberblended,thefinalproductsuspension,anti-staticnatureofgood,productcrisp,chicstyle,moisturepermeability,Coolnotwearingpersonalbody.Inaddition,cannabistextileshaveresistancetomoldinhibition,UVradiation,corrosion,noise,colorfastnessanddurableadvantagesoverothertextileproducts.Accordingtotheforefatherstudies,thissubjectanalyzesthestructureofhempfiber,surfacestructureandinternalstructure,anditsrelatedphysicalandchemicalproperties,andthenwereusedtodirectdyes,reactivedyes,vatdyesweredyedonhemp,bytemperature,saltandothermeasuresofcontrolOndyeingquality.Finally,comprehensivecomparisonofthreedifferentdyesanddyeingmethods,obtainedoneofthebesthempdyeingformula.Keywords:hemp;dyeing;technologyIII 目录1绪论11．1概述11．2汉麻纤维的发展历史11．3汉麻的纺织加工利用11．4国内外对麻类纤维及其制品染色相关方面的研究31．4．1对汉麻染色性能的研究31．4．2对亚麻染色性能的研究41．4．3对苎麻染色性能的研究41．5本课题的研究目的、内容和意义52汉麻的结构形态和染色工艺72．1汉麻纤维的结构形态72．2大麻织物的织造72．2．1整经82．2．2穿综82．2．3穿筘82．2．4梳理纱线、卷绕82．2．5织造82．3汉麻织物染色工艺82．3．1织物染前碱处理82．3．2汉麻织物染色103汉麻织物染色工艺分析133．1直接染料染色工艺分析133．1．1温度对染色性能的影响133．1．2食盐浓度对染色性能的影响143．1．3上染百分率和染色牢度的关系153．2活性染料染色工艺分析153．2．1固色温度对染色性能的影响153．2．2加盐时间间隔对染色性能的影响163．2．3上染百分率与染色牢度的关系173．3还原染料染色工艺分析183．3．1元明粉对染色性能的影响183．3．2保险粉对染色性能的影响193．3．3上染百分率与染色牢度的关系203．4直接、还原、活性染色对比214总结与展望22参考文献23致谢24 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7-50mm，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“31 不可纺”。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：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的青睐。发达国家市场需求年增长在30%31 以上，国内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450g/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JFC0.2%，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，31 固色时间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。（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270W[12]。（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]。31 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，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)，NaOH2g/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，Na3P048g/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：31 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。随着人类对自然认识的逐步加深，对天然纤维了解和应用的能力不断提高，一些过去难以应用的纤维，也因技术的进步而逐步挖掘出其优异的特性来。汉麻纤维的再次兴起，正是由于新技术在这一领域内应用的成果。近年来，在汉麻的形态结构，汉麻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可喜的成果。但是在汉麻纤维染色工艺方面研究尚少，有待进一步开发探索，以进一步拓宽汉麻纤维的应用领域，为上下游产品提供有效的原材料或成品。所以本文在前人研究的基础上，综合比较各种染色工艺及方法，选出最佳的染色工艺配方。本课题研究的基本内容和拟解决的主要问题：（1）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，给汉麻纤维的染色造成极大困难，但是目前可以通过化学法，微生物法，酶法脱胶等解决，能取得一定效果。（2）对汉麻纤维的结构和性能进行分析，测试其理化性能，确定汉麻纤维的染色模型及染色配方。（3）采用直接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。（4）选择合适的活性染料，通过温控，分批加盐等方法研究对染色质量的影响。（5）选择合适的还原染料及染色工艺，研究其染色质量。（6）综合比较各种染色工艺及方法，选出最佳染色配方。本课题研究意义：作为一种传统而又具有新意的天然可再生资源，汉麻独特的性能决定了它的用途将是十分广泛的，汉麻综合利用产业，将是一个以特色农业为基础，以新型工业化综合开发利用为主体的“新兴绿色产业”[23-24]，不仅可挖掘出汉麻的优良性能，缓解我国天然纤维紧缺的现状，改变纺织行业的原料机构；而且可以代替石油、煤等矿物原料，减少对矿物能源的依赖，减轻能源消耗给环境造成的污染。汉麻产业的产业链长、产品线广、品种丰富、用途广泛、技术含量高、附加值高，经济效益、社会效益、生态环保效益十分显著；开发汉麻产业不仅可促进工农业一体化可持续发展，而且还可实现特色农业技术与现代造纸、纺织、食品、医药、化工、新材料等其它行业技术相互融合和嫁接；汉麻的研究、开发和成果的工业化生产将带来新的经济增长点，市场潜在和产业发展空间巨大。因此，发展汉麻产业，对促进社会经济持续发展具有战略性的重要作用[17-18]。31 2汉麻的结构形态和染色工艺2.1汉麻纤维的结构形态大麻纤维长7mm-50mm，截面宽14µm-17µm。纤维较细、不长，含胶量较多，通常呈束状，长度不均匀，粗硬，纺纱性能差。大麻纤维的横截面形状较为复杂，有不规则的多角形、多边形以及椭圆形等多种形状，其横截面呈中空型，中腔呈线形或椭圆形，约占横截面积的l/2～l/3，纤维胞壁具有裂纹与小孔，无天然扭曲。纤维顶端呈钝圆形，没有苎麻那样尖锐的顶端[19]。图1大麻纤维横截面图图2大麻纤维纵向形态大麻纤维束的果胶质共有三个层次：纤维与纤维之间的胶质系统、纤丝系统之间的胶质系统和链状分子团系统之间的胶质系统。大麻纤维的这种含胶结构与单纤维形态，决定了大麻原麻脱胶时既要裂解纤维束间的薄壁细胞和去除与纤维束平行的胶质，又不能过度深入作用到纤维束内部，以防止纤维束离解成单纤维[20-21]。大麻的主要化学组成为纤维素，并含有一定数量的半纤维素、木质素和果胶等。大麻、苎麻、亚麻的化学组成见表1。由表1知大麻纤维纤维束含量较低，而其他非纤维素物质含量较高，其中尤其以木质素较明显，高达苎麻的6.14倍，其次是果胶物质和半纤维素[22]。木质素是一种芳香族化合物，对许多化学试剂的稳定性较高，不易被去除因此给大麻的脱胶带来很多困难。表2-1大麻、苎麻、亚麻的化学组成成分（%）品种纤维素半纤维素木质素果胶脂蜡质水溶物灰粉大麻57.0117.847.315.801.9610.081.30苎麻73.5913.261.194.040.547.353.53亚麻66.2716.677.012.592.724.710.412.2大麻织物的织造将经纬纱按织物的组织规律在织机上相互交织构成机织物的加工通常称为织造。织造的工艺参数主要包括经、纬向密度、幅宽、整经米数、综片页数、筘板号数等。综片页数据不同织造密度和织机条件而确定。筘板号数由织物的经向密度和现有筘板情况而定。试验材料：31 2.2.1整经将纱线按照预先设计的根数、长度和宽度平行而均匀地卷绕到整经架上，作为经纱，在手动整经卷绕时应注意纱线卷绕的力度，为减少织造时的断头率，应注意尽可能使各根经纱的张力一致，并且要一根上一根下地卷绕以便于穿综。2.2.2穿综将整经架上的经纱按照织造工艺和织物组织的要求顺序穿过综片，以便在织机上进行织造。穿综是一项十分细致的工作，任何错穿、漏穿都直接影响织造工作的顺利进行，增加后续工艺的时间和产生织物外观疵点，最终会影响织物测试性能的准确性。2.2.3穿筘根据现有筘板及织物所需经向密度，选择合适的筘板，按织物上机图的规定把经纱穿过钢筘，并固定在织机上。2.2.4梳理纱线、卷绕因大麻纤维自身的不足，在梳理纱线过程中因纱线粗细不均匀而易断，在梳理纱线和卷绕时注意保持张力大小合适且均匀。2.2.5织造输入上机参数，将经纬纱按织物的组织规律在织机上相互交织构成机织物。本课题用到的大麻纱线规格为24Nm，织造时经纬纱采用一致的规格。本课题设计试样规格为24Nm×24Nm×213×213。2.3汉麻织物染色工艺2.3.1织物染前碱处理通过对大麻坯布进行碱改性处理，降低了大麻纤维的结晶度与聚合度，木质素含量下降，提高了大麻纤维的染色性能，大麻坯布的手感也变得柔软。（1）试验材料24Nm×24Nm×213×213大麻白坯布（2）试验药品氢氧化钠（分析纯AR）、渗透剂（JFC）、硅酸钠（分析纯）（3）试验设备恒温水浴锅、烧杯、玻璃棒、温度计、量筒、GZX-9070MBE电热恒温鼓风干燥剂31 （4）试验配方及工艺NaOH：18g/L；JFC：4%(owf)；Na2SiO3：0.4%(owf)；温度：30℃；时间：30min；浴比：1：20。取5块大麻原坯布试样，分别编号为A1、A2、A3、A4、A5，按上述配方和工艺对其碱处理（5）试验结果与分析测得试样处理前后的重量如表2-2所示：表2-2试样碱处理前后重量（g）编号原布A1A2A3A4A5处理前3.784.083.913.724.204.00处理后3.783.703.413.113.323.07碱减量=[(织物碱处理前重量－织物碱处理后重量)/织物碱处理前重量]×100%（式2-1）由表2-2计算可得5块试样的碱减量如表2-3所示：表2-3试样碱减量（%）编号A1A2A3A4A5碱减量9.3112.7916.4020.9523.25分别对原布和碱处理后的织物进行吸湿性和刚柔性测试，（1）吸湿性测试表2-4织物吸湿前后重量变化（g）编号原布A1A2A3A4A5吸湿前3.783.783.703.413.113.32吸湿后9.7210.6810.9611.6513.1115.13增重5.946.907.268.2410.0011.8131 （2）刚柔性测试表2-5织物硬挺度测试（平均值）编号伸出长度（mm）抗弯长度(mm)原布65.8535.45A164.8832.40A265.8532.93A359.7529.88A458.5829.30A554.9027.45由表2-4和2-5可看出，经过碱处理的大麻织物的吸湿性和柔软性都得到一定改善，进而可改善大麻的染色性能，使坯布获得较好的上染效果。采用NaOH溶液处理大麻坯布，其机理是大麻织物在碱作用下，自身纤维形态结构发生变化，改变了纤维素结晶体的晶格。其结晶度和分子排列的方向性减弱，而分子结构中无定形区增加。碱液渗入纤维素原纤结构，与微原纤之间的半纤维素和木质素发生作用，并使纤维大分子、原纤、微原纤发生溶胀，削弱它们之间的氢键作用，使聚合度降低，纤维初生壁及纤维间木质素含量降低，从而使纤维本身变得柔顺且吸湿性增强。2.3.2汉麻织物染色大麻纤维属于纤维素纤维，染色用染料及染色工艺可参照棉纤维染色，但上色率比棉纤维低，且鲜艳度差。（1）试验材料经碱处理后的大麻坯布（2）试验药品染料：直接耐晒大红4BS、活性红3BF、还原红2G；其他药品：氯化钠（分析纯）、纯碱、渗透剂（JFC）、元明粉、85%保险粉（3）试验设备恒温水浴锅、烧杯、玻璃棒、温度计、量筒、GZX-9070MBE电热恒温鼓风干燥剂（4）试验处方和工艺（一）直接染料染色染色配方：染料：2%(owf)；食盐：20g/L；浴比：1：50；31 染色工艺：图3直接染料染色工艺曲线（二）活性染料染色染色配方：染料：2%（owf）；食盐：40(g/L)；纯碱：10(g/L)；渗透剂JFC：2%（owf）；浴比：1：50；皂洗配方：皂片：2(g/L)；纯碱：2(g/L)；浴比：1：30；条件：50×10(℃×min)；染色工艺：图4活性染料染色工艺曲线（三）还原染料染色染色配方：染料：2(g/L)；氢氧化钠：2(g/L)；85%保险粉：0.8(g/L)；元明粉：2.2(g/L)；浴比：1：50；31 皂洗配方：皂片：2(g/L)；纯碱：2(g/L)；浴比：1：30；工艺：50×10(℃×min)；染色工艺：图5还原染料染色工艺曲线31 3汉麻织物染色工艺分析3.1直接染料染色工艺分析3.1.1温度对染色性能的影响其他条件不变，分别在80℃、85℃、90℃、95℃、100℃下染色，其结果如下：（1）不同温度下的染色牢度表3-1织物的耐摩色牢度温度（℃）耐摩色牢度/级干摩湿摩803--41--2853290329531--21003--42由表3-1可知，采用直接染料在不同温度下对汉麻织物染色时，织物的干湿摩擦色牢度基本维持在同一等级，温度变化对色牢度的影响不大，这可能是由于染料的化学结构受温度影响不大，与纤维保持了一定的结合牢度。但在同一温度时，织物的干摩擦牢度比湿摩擦牢度好，其原因可能是水的存在降低了直接染料与纤维的亲和力。（2）不同温度下的染液吸光度吸光度，absorbance，是指光线通过溶液或某一物质前的入射光强度与该光线通过溶液或物质后的透射光强度比值的以10为底的对数（即lg(Iin/Iout)），影响它的因素有溶剂、浓度、温度等等。上染百分率(%)={(A0-A1)/A0}×100（式3-1）式中，A1—染后染液的吸光度；A0—原液的吸光度。表3-2染液吸光度值（稀释5倍）温度（℃）吸光度值上染百分率（%）原液0.0510800.04315.69850.04119.61900.03629.41950.03825.491000.0469.8031 由表3-2可知，直接染料染液吸光度值随着染色温度的升高先变小后又变大，在90℃时达到最低值；而上染百分率则是先变大后变小，在90℃最大，这说明一定范围内的温度升高能促进染料对布样的上染，但是超过一定的温度范围后，其促染效果明显减弱。这是因为当温度较低时，升高温度提高染料在纤维内部的扩散速率，其上染百分率升高；当温度升高到一定温度时，温度升高，染料解析速率增大，大于上染速率，整体上上染百分率降低。3.1.2食盐浓度对染色性能的影响其他条件不变，分别在不同浓度的食盐(10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L)下染色，其结果如下：（1）不同食盐浓度下的染色牢度表3-3织物染色牢度浓度（g/L）耐摩色牢度/级干摩湿摩103--42153220322531--2302--32由表3-1可知，采用直接染料对汉麻织物染色时，食盐浓度改变对染色牢度的影响不是很大。但是随着盐浓度的逐渐变大，干摩擦牢度会变差，这是由于食盐增多使上染速率增大，上染速率过快会引起染料渗透不匀，扩散不充分，降低总体色牢度；另外，同一食盐浓度下，干摩牢度比湿摩牢度好，这可能是由于染色织物表面在润湿状态下，染料在纤维上的物理状态不稳定。（2）不同食盐浓度下的染液吸光度表3-4染液吸光度值（稀释5倍）浓度（g/L）吸光度值上染百分率（%）原液0.0510100.04413.73150.03923.53200.03433.33250.03825.49300.04315.69由表3-4可知，直接染料染液吸光度值在不同食盐浓度下也是先变小后变大，在20g31 /L时最小，上染百分率的变化则相反。这说明直接染料染色时，加盐能够在一定限度内提高染料的上染百分率，这是由于食盐降低了染料和纤维之间的电荷斥力；但是超过一定值后，加盐不能促染，反而降低了上染率，这是因为继续加盐降低了染料的平衡上染百分率。3.1.3上染百分率和染色牢度的关系表3-5不同温度下上染百分率和染色牢度的关系温度（℃）上染百分率（%）耐摩色牢度/级原液0干摩湿摩8015.693--41--28519.61329029.41329525.4931--21009.803--42表3-6不同食盐浓度下上染百分率和染色牢度的关系浓度（g/L）上染百分率（%）耐摩色牢度/级原液0干摩湿摩1013.733--421523.53322033.33322525.4931--23015.692--32由表3-5和3-6可知，在不同温度和不同食盐浓度时，直接染料上染百分率对织物耐摩色牢度影响不是很明显；但是可以看出，当上染百分率较高时，织物色牢度也相对较好。3.2活性染料染色工艺分析3.2.1固色温度对染色性能的影响其他条件不变，分别在80℃、85℃、90℃、95℃、100℃下固色，其结果如下：（1）不同固色温度下的染色牢度表3-7织物耐摩色牢度31 温度（℃）耐摩色牢度/级干摩湿摩804--53--4854--5390439553--410043由表3-7可知，采用活性染料对汉麻织物在不同固色温度下进行染色后，织物的耐摩擦牢度都较好，且干摩较湿摩好；在95℃时，干湿摩擦牢度最好。温度升高，能加速染料与纤维的共价结合，过高的温度会增加染料的水解，浮色增多，摩擦牢度降低。（2）不同固色温度下的吸光度表3-8活性染料的染液吸光度与上染百分率（稀释5倍）温度（℃）吸光度值上染百分率（%）原液0.0270800.00966.67850.01159.26900.00388.89950.01062.961000.01544.44由表3-8可知，活性染料的上染百分率值比较大，且在固色温度为90℃时最大，达到88.89%，这可能是温度越高，活性染料溶解得越快，使得染料与纤维的反应速率加快，上染率提高。但是，随着固色温度进一步提高，吸光度值先变小后变大，因为染液吸光度值与染料上染百分率成反比，所以上染百分率先变大后变小，染色效果变差，这是由于温度提高，水解染料比例上升，固色率降低。3.2.2加盐时间间隔对染色性能的影响其他条件不变，在染色过程中改变加盐时间间隔，分别为每隔10分钟加1/2、每隔5分钟加1/5、每隔15分钟加全部、每隔6分钟加1/4；（1）不同加盐顺序的染色牢度表3-9织物耐摩色牢度31 时间间隔（min）耐摩色牢度/级干摩湿摩543--4653104--53--41543--4由表3-9可知，不同的加盐顺序会在一定程度上改变染色织物的耐摩擦色牢度，但是变化幅度较小，影响不很明显。另外，加盐顺序的改变没有使得活性染料的染色效果下降，且干摩仍比湿摩牢度好。（2）不同加盐顺序的吸光度表3-10活性染料的染液吸光度（稀释5倍）时间间隔(min）吸光度值上染百分率（%）原液0.027050.01640.7460.01737.04100.01159.26150.01351.85由表3-10可知，改变活性染料染色时的加盐顺序，会一定程度上影响染液的吸光度值和上染百分率，这可能是不同的加盐顺序引起染料上染速率的快慢变化，进而引起上染百分率变化。当加盐间隔为10min时，吸光度值最小，上染百分率最高。3.2.3上染百分率与染色牢度的关系表3-11不同固色温度下的上染百分率与染色牢度的关系温度（℃）上染百分率（%）耐摩色牢度/级原液0干摩湿摩8066.674--53--48559.264--539088.89439562.9653--410044.4443表3-12不同加盐顺序的上染百分率与染色牢度的关系31 时间间隔(min）上染百分率（%）耐摩色牢度/级原液0干摩湿摩540.7443--4637.04531059.264--53--41551.8543--4由表3-11和表3-12可知，采用活性染料染色时，上染百分率较高，织物耐摩色牢度也较好，上染百分率对耐摩牢度的影响不大。这可能是因为染色后的织物经过充分皂洗后，染料与纤维的结合牢度变得稳定。3.3还原染料染色工艺分析3.3.1元明粉对染色性能的影响其他条件不变，在不同元明粉浓度（1.8g/L、2.0g/L、2.2g/L、2.4g/L、2.6g/L）下染色，其结果如下：（1）不同元明粉浓度下的染色牢度表3-13织物染色牢度浓度（g/L）耐摩色牢度/级干摩湿摩1.82--322.0222.22--32--32.42--322.621--2由表3-13可知，采用还原染料对汉麻织物进行染色时，染色织物的耐摩擦牢度较差，且元明粉浓度的变化对染色性能有一定的影响，但是影响不是特别明显，干、湿摩擦色牢度也比较接近。（2）不同元明粉浓度下的吸光度表3-14还原染料的染液吸光度（稀释12倍）31 浓度（g/L）吸光度值上染百分率（%）原液0.48401.80.4546.202.00.4389.502.20.42113.022.40.42911.362.60.4507.02由表3-14可知，随着元明粉浓度的增加，还原染料的吸光度值和上染百分率的变化趋势与前两种染料一样；但是还原染料的吸光度值较大，上染百分率较小，元明粉的增加，导致染料聚集，在纤维上渗透性和扩散性较差。3.3.2保险粉对染色性能的影响其他条件不变，在不同保险粉浓度（0.4g/L、0.6g/L、0.8g/L、1.0g/L、1.2g/L）下染色，其结果如下：（1）不同保险粉浓度下的染色牢度表3-15织物染色牢度浓度（g/L）耐摩色牢度/级干摩湿摩0.42--330.632--30.832--31.02--331.222由表3-15可知，随着保险粉浓度的变大，染色织物的干摩擦牢度由好变差，湿摩擦牢度由差变好，但总体上变化微弱，影响不大；同一浓度下，干湿摩擦牢度等级也较接近，这可能是染色后处理较好，去除了过多的浮色，保持了干湿摩擦色牢度的一致性。（2）不同保险粉浓度下的染液吸光度表3-16还原染料的染液吸光度（稀释12倍）31 浓度（g/L）吸光度值上染百分率（%）原液0.48400.40.4546.200.60.43510.120.80.42711.781.00.4399.301.20.4526.61由表3-16可知，不同保险粉浓度下，还原染料染液的吸光度值和染料的上染百分率变化和改变元明粉浓度时的变化相差不大，变化趋势较一致。当保险粉浓度为0.8g/L时，吸光度值最小，上染百分率最大，这可能是由于增加保险粉浓度使得染料还原溶解得多，形成较多的隐色体，从而提高了上染百分率。3.3.3上染百分率与染色牢度的关系表3-17不同元明粉浓度下的上染百分率与染色牢度的关系浓度（g/L）上染百分率（%）耐摩色牢度/级原液0干摩湿摩1.86.202--322.09.50222.213.022--32—32.411.3622—32.67.021--22表3-18不同保险粉浓度下的上染百分率与染色牢度的关系浓度（g/L）上染百分率（%）耐摩色牢度/级原液0干摩湿摩0.46.202--330.610.1232--30.811.7832--31.09.302--331.26.6122由表3-17和表3-18可知，还原染料的上染百分率较小，耐摩牢度也较差；上染百分率与摩擦牢度的联系不是特别明显，但是当上染百分率较大时，染后织物的耐摩色牢度也相对稍好，这是由于上染百分率变大后，提高了染料在染色过程中的渗透性和扩散性，容易匀染，使得色牢度也变好。31 3.4直接、还原、活性染色对比表3-19三种染料上染百分率和耐摩色牢等级上染百分率（%）耐摩色牢度/级直接活性还原干摩湿摩15.6966.676.20直接活性还原直接活性还原19.6159.269.503--44--52--31--23--4229.4188.8913.0234--5223225.4962.9611.36342--3232—39.8044.447.023521--23--42—3///3--441--2232由表3-19可知，活性染料上染百分率最大，干、湿耐摩色牢度最好，直接和还原染料次之。这说明汉麻染色时，采用活性染料对其染色效果较好；且当使用活性染料时，上染百分率能达到88.9%，干摩擦牢度能到5级，湿摩擦牢度能到4级左右，这都是比较理想的一个值，有利于织物获得较好的染色效果。31 4总结与展望通过上述试验及分析，得出如下结论：(1)经过碱处理的大麻织物的吸湿性和柔软性都得到一定改善，进而可改善大麻的染色性能，使坯布比较容易上染。(2)采用直接染料染色时，随着染色温度的升高，上染百分率先变大后变小，当温度为90℃时，其值最大；此时耐摩色牢度也相对较好。食盐浓度增大时，上染百分率也是先大后小，当浓度为20g/L时，上染最多，牢度较好。由此，直接染料较佳的染色温度为90℃，食盐浓度为20g/L。(3)采用活性染料染色时，固色温度升高和加盐顺序改变时，上染百分率变化趋势同（2）；同时，活性染料染色时，对汉麻纤维的上染效果最好，能达到88.9%；织物耐摩色牢度最好，干摩擦牢度能到5级，湿摩擦牢度能到4级左右；得出活性染料较佳的固色温度90℃左右，加盐顺序时间间隔大概10min。(4)采用还原染料染色时，上染百分率较低，织物耐摩色牢度也较差，说明汉麻织物不适宜用还原染料染色。综上，采用活性染料对汉麻染色时，上染百分率较高，耐摩色牢度较好，使织物的染色效果较好，有利于改善汉麻织物的风格特点，进而拓宽汉麻纤维的应用领域，为上下游产品提供有效的原材料或成品。我相信汉麻纤维染色工艺的研究、开发和成果的工业化生产将带来新的经济增长点，汉麻的产品应用范围将广泛渗透到生活和生产的各方面，高新技术在上述产业中可得到充分应用，市场潜在和产业发展空间巨大。因此，发展汉麻产业，对促进社会经济持续发展具有战略性的重要作用。31 参考文献【1】孙小寅等．大麻纤维的理化性能分析[J]．四川纺织科技，2000，5：4-6．【2】张建春，张华，张华鹏等．汉麻综合利用技术[M]．北京：长城出版社，2006：299-407．【3】杨红穗，张元亮．大麻纺织应用前景及研究现状[J]．纺织学报，1999，20(4)：62—63．【4】刘建，陈洪章，李佐虎．大麻纤维脱胶研究综述[M]．中国麻业，2002，24(4)：39-42．【5】王杰，张华．汉（大）麻与其它纤维素纤维染色性能研究[J]．中国麻业科学，2007，29（4）：192-195．【6】李美英．尿素膨化预处理大麻的染色性能[J]．印染，2010，4：26-27．【7】张俐敏，张辉．壳聚糖--柠檬酸处理大麻织物的染色性能[J]．印染，2009，4：4-8．【8】朱昆，姜凤琴．大麻扎染面料的开发[J]．上海纺织科技，2008，36(11)：45-46．【9】郝新敏，纵瑞龙，张建春，王建明等．汉麻织物活性染料浸染染色工艺研究[J]．染料与染色，2007，44(2)：11-14．【10】姜繁昌，周岩，张元明等．亚麻、胡麻、大麻等微细结构和性能的研究[J]．纺织学报，1990，11(9)：388-391．【11】吴红玲，蒋少军，胥顺吉．亚麻纤维碱改性的染色性能研究[J]．纺织科技进展，2007，2：75-79．【12】朱俊伟，杜芳，沈兰萍，陈晓娇．亚麻纤维超声波染色工艺探讨．第十届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会，2010，05：290-295．【13】姜宪凯，金政，孙虹雁，白续铎．亚麻纤维微波染色工艺研究[J]．化学与粘合，2007，29（6）：445-447．【14】高炳生，张俊峰．苎麻印染布染整工艺探讨．2009蓝天中国印染行业节能环保年会，2009：366-371．【15】李锦华．天丝／苎麻交织平纹布的染整工艺[J]．印染，2006，14：24-26．【16】刘书芳，张晓莉，汪青．苎麻阳离子改性及其染色[J]．毛纺科技，2005，12：24-28．【17】张建春，张华．汉麻纤维的结构性能与加工技术[J]．高分子通报，2008，12：44-51．【18】孙小寅，管映亭，温桂清．大麻纤维的性能及其应用研究[J]．纺织学报，2001，22(7)：34—36．【19】孙小寅，温桂清，马丽娜．宁夏大麻纤维的理化性能分析[J]．四川纺织科技进展，2000(5)．【20】来红林．大麻纤维性能初探[J]．上海纺织科技，2004，(3)：10．【21】王菊生．染整工艺原理（第三册）[M]．北京：中国纺织出版社，2001：199-210．31 【22】蒋挺大．木质素[M]．北京：化学工业出版社，2001：47～48．【23】StarksMichael,MarijuanaChemistry.USA:Roninpublishing,Inc.1995.6～11.【24】EarleywineMitch.UnderstandingMarijuana.USA:OxforduniversityPress.Inc.2002:26.文献综述汉麻纤维染色工艺研究一、前言随着人们生活水平的提高以及健康和环保意识日益增强，天然纤维越来越受到人们的喜爱，对其研究也不断地深入。汉麻作为天然纤维中的一种，由于具有优良的吸湿透气、天然的抗菌保健功能、卓越的抗紫外辐射、耐高温性能等优点，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，比如汉麻含胶量较大，脱胶工艺没有过关，长期以来只停留在制绳，通过汉麻脱胶科技攻关，汉麻纤维才被纺织工业所利用，大大提高了汉麻资源的使用价值和经济价值，粗糙的汉麻工艺纤维变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[1]。汉麻纤维：汉麻，又名线麻、寒麻、火麻等，起源于中国，是人类最早用于织物的天然纤维，有“国纺源头，万年衣祖”美誉，其种植历史至少有8000多年。汉麻需经过脱胶才能制成汉麻纤维，其纤维素含量明显低于苎麻和亚麻，木质素、果胶和半纤维素的含量则较高，这给汉麻的纺纱和染色加工带来很大困难[2]。汉麻纤维在麻类纤维中比较细、短，不能采用传统工艺纺纱，需要采用特种纺纱工艺。大麻纤维断裂强度和断裂伸长率高于苎麻和亚麻，横截面有多种不规则形状且较为复杂，呈现中空，中间孔隙较大，约占横截面积的1/2～1/3，纤维胞壁具有裂纹与小孔。汉麻纤维的纵向较平直，有横节和许多裂纹、小孔，并通过毛细管道与中腔连通，使织物具有优良的吸湿透气性能。纤维染色：纺织材料用染浴处理，使染料和纤维发生化学或物理化学结合，或在纤维上生成不溶性有色物质的工艺过程[3]。染料应在纤维上有一定的耐水洗、晒、摩擦等性能，这种性能称为染色牢度。染色分浸染法和轧染法两种。我国麻纺织业是具有比较优势的国际竞争性行业，具有丰富的麻类纤维资源，但近年来我国纺织行业对汉麻的利用集中在纱、布等中间产品为主，对汉麻的研究有汉麻与锦纶、棉混纺纱的性能，汉麻扎染面料的开发，汉麻纤维的形态结构，汉麻纱线的拉伸性能与条干均匀度，汉麻织物结构与性能，尿素、壳聚糖-柠檬酸对汉麻染色性能的影响等，而有关汉麻纤维染色工艺的研究还很少。本文通过分析汉麻纤维的结构，表面结构及内部构造，总结其理化性能，确定汉麻纤维的染色模型及染色配方，然后采用直接染料、活性染料、还原染料分别对汉麻纤维进行染色，最后综合比较各种染色工艺及方法，选出最佳的染色工艺配方。二、主题汉麻又名大麻，是人类最早使用的纺织纤维原料之一。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[4]。近30年来，全球纺织纤维原料的需求激增。由于棉花产量增长受到田地面积局限，31 羊毛产量也连续20年萎缩，蚕丝产量虽有稳升却仅占纺织纤维总量的0.21%，合成纤维又受到石油属于无法再生资源的影响，于是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。汉麻全身是宝，汉麻的韧皮用于纺织，杆芯用于研磨生产木粉、制造活性炭和造纸，麻叶、麻花、麻根可以提取药物，麻籽除了提取相当于深海鱼油含量的不饱和脂肪酸外，油渣可制取生物柴油[5]。其中，汉麻纤维与其他麻类纤维一样具有吸湿透气性；比重却比苎麻亚麻轻；其纤维顶端呈钝圆形，因此其纺织品更加柔软舒适，粗糙感和刺痒感较轻；汉麻纤维还具有天然的抗菌性，抗静电性能和防紫外线效果良好，细度与棉接近[6]。因此，近年来随着新工艺、新技术的不断创新发展，汉麻纤维开始成为服装、家纺产品、产业用纺织品的主要生产原料。国内外研究的历史与现状（一）大麻纤维的性能研究与产品开发山西绿洲纺织有限责任公司的张金燕介绍了大麻纤维的物理、化学性能，重点探讨了大麻新型脱胶技术、新的大麻纺纱技术、新的大麻面料设计和新的大麻面料染色后整理技术，提出了提高大麻产品开发水平的措施和对策[7]。（二）汉麻纤维的结构性能与加工技术总后勤部军需装备研究所的张建春，张华采用扫描电镜、X衍射、红外光谱、紫外光谱仪等多种现代测试仪器和方法，对汉麻纤维的形态结构、分子结构、化学组成、微量元素含量等进行了分析研究，对汉麻纤维的力学性能、热性能、抗菌性能、防紫外性能、吸附性能等进行了测试分析，并有针对性地进行了机理探讨。在结构性能分析的基础上,还对所研究的汉麻纤维脱除木质素和果胶质的新工艺进行了介绍[8]。（三）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[9]。（四）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450g/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，较处理前提高了18.5%，31 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[10]。（五）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JFC0.2%，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，耐摩擦和刷洗色牢度有明显改善[11]。（六）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[12]。（七）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[13]。另外，东华大学纺织学院的张华和总后军需装备研究所的张建春为研究液氨处理对汉麻性能的影响，将预处理后的纤维浸入液氨中，对比液氨处理前后汉麻纤维染色性能和其它性能的变化，发现汉麻纤维的木质素和果胶的含量对其染色性能有影响，特别果胶的影响最为显著；麻纤维均存在染色困难的问题，但不同的麻纤维的染色性也不完全相同，苎麻纤维的染色性略好于汉麻纤维；液氨处理有利于提高麻纤维的染色性，但去氨方式的不同，对麻纤维的染色性能的提高程度也有所不同，水洗去氨要好于烘燥去氨；随着液氨处理时间的延长，汉麻纤维的回潮率不断升高，但当处理时间超过30min后，其回潮率又会有所降低，但仍高于未处理试样[14]。目前，还有很多专家学者都在致力于研究改善汉麻纤维染色性能，但是由于汉麻纤维结晶度、取向度高，溶胀困难；同时汉麻纤维含有一定量的木质素和半纤维素等杂质，染色性能较差，染料扩散困难，上染率低，用染纤维素纤维的染料染色，得色量低，不宜染深色，染色始终是一个比较麻烦的问题。三、总结部分31 研究表明，汉麻纤维是一种具有优良性能的纺织原料，它纤维细、强度高、吸湿排汗性好，既具有良好的服用舒适性，又有一定的保健性，且断裂伸长小，适合于作为复合材料中的增强纤维[15]，但其纺织加工难度大,因此纤维处理时需要采用各种工艺对其进行改性处理，以适应于生产需要。近年来，在汉麻的形态结构，汉麻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。但是在汉麻纤维染色工艺方面研究尚少，有待进一步开发探索，以进一步拓宽汉麻纤维的应用领域，为上下游产品提供有效的原材料或成品。我相信汉麻纤维染色工艺的研究、开发和成果的工业化生产将带来新的经济增长点，汉麻的产品应用范围将广泛渗透到生活和生产的各方面，高新技术在上述产业中可得到充分应用，市场潜在和产业发展空间巨大。因此，发展汉麻产业，对促进社会经济持续发展具有战略性的重要作用。四、参考文献【1】张建春，张华，张华鹏等．汉麻综合利用技术[M]．北京：长城出版社，2006：299-407．【2】刘建，陈洪章，李佐虎．大麻纤维脱胶研究综述[M]．中国麻业，2002，24(4)：39-42．【3】王菊生．染整工艺原理（第三册）[M]．北京：中国纺织出版社，2001：199-210．【4】蒋挺大．木质素[M]．北京：化学工业出版社，2001：47～48．【5】孔繁超．针织物染整[M]．北京：纺织工业出版社，1988:17-95．【6】StarksMichael,MarijuanaChemistry.USA:Roninpublishing,Inc.1995.6～11.【7】张金燕．大麻纤维的性能研究与产品开发[J]．上海毛麻科技，2008，1：30～34．【8】张建春，张华．汉麻纤维的结构性能与加工技术[J]．高分子通报，2008，12：44-51．【9】王杰，张华．汉（大）麻与其它纤维素纤维染色性能研究[J]．中国麻业科学，2007，29（4）：192-195．【10】李美英．尿素膨化预处理大麻的染色性能[J]．印染，2010，4：26-27．【11】张俐敏，张辉．壳聚糖--柠檬酸处理大麻织物的染色性能[J]．印染，2009，4：4-8．【12】朱昆，姜凤琴．大麻扎染面料的开发[J]．上海纺织科技，2008，36(11)：45-46．【13】郝新敏，纵瑞龙，张建春，王建明等．汉麻织物活性染料浸染染色工艺研究[J]．染料与染色，2007，44(2)：11-14．【14】杨红穗，张元亮．大麻纺织应用前景及研究现状[J]．纺织学报，1999，20(4)：62—63．【15】ValladaresJuárez,A;Dreyer,J;Gpel,P;Koschke,N;Frank,D;Mrkl,H;Müller,R.AppliedMicrobiology&Biotechnology,Jun2009,Vol.83Issue3:p521-527，7p:1,ColorPhotograph,1Diagram,3Graphs;DOI:10.1007/s00253-009-1969-9.31 【16】EarleywineMitch.UnderstandingMarijuana.USA:OxforduniversityPress.Inc.2002:26.开题报告汉麻纤维染色工艺研究一、选题的背景、意义1.选题的背景和意义1.1选题的背景上世纪七十年代末，为适应恶劣的战争环境，人民解放军军需装备研究部门遵照中央军委的指示，开始寻找到一种适合军用的新型纺织纤维材料制作战服。经过大范围筛选和调查，“大麻”这种神奇的植物，以其奇特的“抗菌，抗紫外线，舒适，透气的性能”，吸引了专家的目光，很快被列入军用纺织品原料的首选[1]。随着总后对大麻研究的不断深入，发现大麻浑身是宝，其纤维是典型的功能型、环保型稀贵纺织纤维，具有吸湿、透气、舒爽、散热、防霉、抑菌、抗辐射等特性，对人身体有很大帮助；麻杆、麻籽、麻的叶、花、根等都有极高的利用价值。二十一世纪以来，中国正急需一种具有自主产权的新型纤维资源，中国是纺织服装大国，是世界上最大的纺织原料消耗大国，由于纺织行业的迅速发展，到2006年中国对棉花的需求进口依存度已经达到35%。中国其他纺织资源，更是急缺。而亚麻等麻类产品的话语权，一直被俄罗斯和法国等国家掌握。作为一种新材料应用到纺织服装业，可缓解我国天然纤维紧缺的现状，改变纺织行业的原料结构，同时大麻纤维也可以代替石油、煤等矿物原料，减少对矿物能源的依赖，减轻能源消耗给环境造成的污染。因此，大麻的综合应用研究也被称为“新一代的纤维革命”[2]。同时，随着人们生活水平的提高以及健康和环保意识日益增强，天然纤维越来越受到人们的喜爱，对其研究也不断地深入。汉麻作为天然纤维中的一种，由于具有优良的吸湿透气、天然的抗菌保健功能、卓越的抗紫外辐射、耐高温性能等优点，近几年，受到广泛关注[3]。研究者将各种新工艺应用于汉麻纤维的处理，比如汉麻含胶量较大，脱胶工艺没有过关，长期以来只停留在制绳，通过汉麻脱胶科技攻关，汉麻纤维才被纺织工业所利用，大大提高了汉麻资源的使用价值和经济价值，粗糙的汉麻工艺纤维变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[4-7]。然而由于汉麻纤维结晶度、取向度高，大分子链排列整齐、紧密，孔隙小且少，溶胀困难。同时汉麻纤维含有一定量的木质素和半纤维素等杂质，染色性能较差，染料扩散困难，上染率低，用染纤维素纤维的染料染色，得色量低，不宜染深色，染色始终是一个比较麻烦的问题。31 1.2研究现状汉麻中心联合国内有关科研院所，进行了大量研究工作，包括汉麻种植技术研究（主要包括提高纤维产量和质量汉麻品种研究、汉麻种植农艺学研究）、汉麻粗加工技术研究（包括皮杆分离、沤麻和烘干技术研究，研发了皮杆分离机、汽蒸沤麻机、超声波烘干机等设备）、汉麻韧皮加工技术研究（主要包括机械脱胶软麻、生物脱胶、闪爆加工、超临界二氧化碳加工、高温蒸煮、分纤漂洗、液氨整理和纤维分级梳理工艺技术与专用设备）等。通过四年多的技术攻关和研究，初步研制成功了机械脱胶软麻设备、闪爆加工设备、生物脱胶、高温蒸煮设备、分纤漂洗、液氨整理设备和纤维分级梳理设备及相关的工艺技术，在实验室和小试阶段获得突破性进展[8]。采用的新工艺方法开发出的汉麻纤维保持了原有优良性能外，还具有纤维长度长，柔软舒适的性能；利用该纤维可以纺出60Nm的优质纯汉麻纱线，而且可以与棉，莫代尔，天丝等其他任何材料进行混纺，研制出高品质的汉麻混纺纱线；国外的汉麻纱线目前还停留在品质较低的阶段。目前，全世界也只有中国、加拿大、德国三个国家掌握了汉麻纤维开发利用技术，中国的上述研发成果在国际上处于领先水平。总后20多年的研究成果为汉麻的产业化提供了技术支撑，为实现纤维资源产业革命打下了创造了条件。因此，我国麻纺织业是具有比较优势的国际竞争性行业，具有丰富的麻类纤维资源，但近年来我国纺织行业对汉麻的利用集中在纱、布等中间产品为主，在汉麻织物染色性能与工艺的改善[9-12]，汉麻的形态结构，汉麻与其它种类纤维的混纺，汉麻新产品开发[13]等方面的研究都取得可喜的成果。但是在汉麻纤维染色工艺方面研究尚少，我们本着发展创新的态度对汉麻纤维的染色工艺进行研究，希望通过努力能确定一个最佳的染色工艺配方，进一步拓宽汉麻纤维的生产应用领域，为上下游产品提供有效的原材料或成品。1.3选题的意义作为一种传统而又有新意的天然可再生资源，汉麻独特的性能决定了它的用途将是十分广泛的，汉麻综合利用产业不仅可挖掘出汉麻的优良性能，缓解我国天然纤维紧缺的现状，改变纺织行业的原料结构；而且可以代替石油、煤等矿物原料，减少对矿物能源的依赖，减轻能源消耗给环境造成的污染[14-16]。汉麻产业的产业链长、产品线广、品种丰富、用途广泛、技术含量高、附加值高，经济等各方面效益十分显著，市场潜在和产业发展空间巨大。因此，发展汉麻产业，对促进社会经济持续发展具有战略性作用[17-18]。本课题的研究是在总结前人研究成果的基础上做的一次尝试和创新，通过改善汉麻纤维的染色性能，研究出最佳汉麻纤维染色工艺配方，为汉麻纤维的印染生产提供相关理论依据，具有一定的社会价值和经济价值。31 二、研究的基本内容和拟解决的主要问题（1）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，给汉麻纤维的染色造成极大困难，但是目前可以通过化学法，微生物法，酶法脱胶等解决，能取得一定效果。（2）对汉麻纤维的结构和性能进行分析，测试其理化性能，确定汉麻纤维的染色模型及染色配方。（3）采用直接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。（4）选择合适的活性染料，通过温控，分批加盐等方法研究对染色质量的影响。（5）选择合适的还原染料及染色工艺，研究其染色质量。（6）综合比较各种染色工艺及方法，选出最佳染色配方。三、研究方法及措施（1）分析汉麻纤维的结构，表面结构及内部构造，总结其理化性能，确定汉麻纤维的染色模型及染色配方；（2）汉麻纤维脱胶处理工艺的研究，确定最佳脱胶工艺方法；（3）分别采用活性、直接、还原染料对经过预处理的汉麻纤维进行染色；（4）分析各染料的染色工艺条件对汉麻纤维染色质量的影响，得出最佳染色工艺条件；（5）总结上述内容，选出最佳的染液配方及染色工艺条件。四、计划进度2010年11月22日～2011年01月10日调研、收集资料与撰写开题报告。2011年01月11日～2011年01月20日熟悉相关资料，确定实验方案，准备原材料。2011年01月21日～2011年05月15日完成实验、测试工作，并做好记录。2011年05月16日～2011年05月23日撰写毕业论文，完成论文初稿。2011年05月24日～2011年05月26日毕业论文修改和定稿上交。2011年05月27日～2011年05月30日指导老师毕业论文评阅。2011年05月31日～2011年06月10日毕业答辩及成绩评定。五、参考文献【1】张建春，张华，张华鹏等．汉麻综合利用技术[M]．北京：长城出版社，2006：299-407．【2】刘建，陈洪章，李佐虎．大麻纤维脱胶研究综述[M]．中国麻业，2002，24(4)：39-42．【3】王菊生．染整工艺原理（第三册）[M]．北京：中国纺织出版社，2001：199-210．【4】蒋挺大．木质素[M]．北京：化学工业出版社，2001：47～48．【5】孔繁超．针织物染整[M]．北京：纺织工业出版社，1988:17-95．【6】StarksMichael,MarijuanaChemistry.USA:Roninpublishing,Inc.1995.6～11.【7】杨红穗，张元亮．大麻纺织应用前景及研究现状[J]．纺织学报，1999，20(4)：62—63．31 【8】EarleywineMitch.UnderstandingMarijuana.USA:OxforduniversityPress.Inc.2002:26.【9】王杰，张华．汉（大）麻与其它纤维素纤维染色性能研究[J]．中国麻业科学，2007，29（4）：192-195．【10】李美英．尿素膨化预处理大麻的染色性能[J]．印染，2010，4：26-27．【11】张俐敏，张辉．壳聚糖--柠檬酸处理大麻织物的染色性能[J]．印染，2009，4：4-8．【12】郝新敏，纵瑞龙，张建春，王建明等．汉麻织物活性染料浸染染色工艺研究[J]．染料与染色，2007，44(2)：11-14．【13】朱昆，姜凤琴．大麻扎染面料的开发[J]．上海纺织科技，2008，36(11)：45-46．【14】ValladaresJuárez,A;Dreyer,J;Gpel,P;Koschke,N;Frank,D;Mrkl,H;Müller,R.AppliedMicrobiology&Biotechnology,Jun2009,Vol.83Issue3:p521-527，7p:1,ColorPhotograph,1Diagram,3Graphs;DOI:10.1007/s00253-009-1969-9.【15】张建春，张华．汉麻纤维的结构性能与加工技术[J]．高分子通报，2008，12：44-51．【16】姜繁昌，周岩，张元明等．亚麻、胡麻、大麻等微细结构和性能的研究[J]．纺织学报，1990，11(9):388-391．【17】来红林．大麻纤维性能初探[J]．上海纺织科技，2004，(3)：10．【18】孙小寅，管映亭，温桂清．大麻纤维的性能及其应用研究[J]．纺织学报，2001，22(7)：34—36．31