Исследование взаимосвязи электронной структуры и сорбционных свойств прямых и кислотных красителей

• Автор: Ковалева, Элла Александровна
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.
Глава 1. Особенности процессов взаимодействия органических красите лей с полимерными волокнами

1.1. Основные сведения об органических красителях.

1.2. Основные сведения о природных и химических волокнах

1.3. Кинетика и механизм процессов крашения

1.4. Сродство красителя к волокну

1.5. Законы диффузии и особенности массопереноса в системе красительволокно.

1.6. Основные понятия технологии процессов крашения волокнистых материалов.

1.7. Спектральное исследование состояния красителей в химических волокнах.

1.8. Квантовохимические методы расчета

1.9. Представления о донорноакцепторном механизме взаимодействия
органических красителей с волокнистыми материалами.
Выводы к главе 1.
Глава 2. Объекты и методы исследования.
2.1. Характеристики кислотных и прямых красителей
2.2. Синтез азокрасителей
2.3. Характеристики тканей и подготовка тканей к крашению
2.4. Метод определения цветовых характеристик
2.5. Квантовохимические методы расчета
Выводы к главе 2.
Глава 3. Особенности кинетики и механизма взаимодействия органических красителей с волокнистыми материалами
3.1. Особенности кинетики и механизма взаимодействия кислотных красителей с полиамидным волокном.
3.2. Особенности кинетики и механизма взаимодействия прямых красителей с целлюлозным волокном.
Выводы к главе 3
Глава 4. Математическая модель процессов взаимодействия красителей с волокнами и волокнистыми материалами
4.1. Основные положения математической модели процессов взаимодействия красителей с волокнами.
4.2. Особенности численного решения основного уравнения взаимодействия красителя с полимерным волокном
4.3. Компьютерный эксперимент влияние основных характеристик процесса взаимодействия органических красителей с волокнами и
электронной структуры красителей на равновесную выбираемость.ЮО
4.4. Аналитическое решение задачи о равновесной выбираемости красителя волокном.
4.5. Прогноз выбираемости азокрасителей волокнистым материалом 8 Выводы к главе 4.
Общие выводы.
Список использованной литературы


Независимо от химической и физической природы волокон их структура всегда оказывает тормозящее действие на подвижность красителей. Плотность структуры волокон, ограничивающая скорость массопереноса красителей, тем самым оказывает на него кинематическое воздействие. Сорбционная природа же элементарных волокон, проявляясь через межмолекулярнос взаимодействие молекул красителя с активными центрами волокна, влияет на интенсивность массопереноса красящего вещества . В качестве активных центров волокон выступают функциональные группы элементарного звена волокнообразующего полимера, концевые группы макромолекул, а также другие элементы цепи главных валентностей . Значительный интерес для текстильной промышленности представляют полиамидные волокна, которые окрашиваются кислотными красителями. Для химического строения всех полиамидных волокон характерно наличие полиамидной цепи повторяющихся амидных групп ЫН СО, разделенных участками из метиленовых группировок. На одном конце каждой макромолекулы имеется аминогруппа, на другом карбоксильная группа. Максимальная кислотная емкость полиамидных волокон по концевым аминогруппам составляет 0,0, гэквкг. Макромолекулы полиамидных волокон обычно имеют конформацию плоского зигзага. В кристаллических областях надмолекулярной структуры волокна макромолекулы, благодаря наличию амидных групп связаны между собой водородными связями, что обуславливает относительно высокие 50 С температуры плавления этих волокон. Степень кристалличности полиамидов зависит от симметрии звеньев, а также от регулярности их расположения в макромолекуле и колеблется для различных полиамидных волокон от до . Химическая неоднородность структуры полиамида обусловлена разным содержанием концевых аминогрупп , . Колебания в количестве аминогрупп может возникать при производстве полимера, при его обработке, при которой происходит окисление полиамида. Физическая неоднородность структуры полиамида вызывается различиями в степени кристалличности и ориентации макромолекул, которые определяют доступность волокна для проникновения красителя . Влияние на физическую неоднородность полиамида оказывают его механическая и тепловая обработки, которым волокно подвергается во время ткачества, вязания, текстурирования, а также толщина нитей, их крутка и конфигурация . Механизм взаимодействия ПА с кислотными красителями заключается в образовании солевых связей анионов красителей с аминогруппами, различное содержание аминогрупп в волокнах вызывает различную интенсивность окраски. Целлюлоза является одним из важнейших исходных материалов в текстильной промышленности, производстве искусственных волокон и пленок, получении бумаги. Целлюлозу рассматривают как стереорегулярный высокоориентированный полимер, обладающий значительной неоднородностью. Общая бруттоформула целлюлозы СбН0О5п. Полимерная цепь целлюлозы имеет строгую регулярность и в этом смысле относится к стереорегулярным полимерам . Соотношение между кристаллическими и аморфными областями в целлюлозе зависит от природы целлюлозы и может меняться в определенных условиях химического и физикохимического воздействия. В среднем доля кристаллических и аморфных участков целлюлозы составляет от до , . Значительное число исследователей стоит на той точке зрения, что волокно поглощает прямые красители в ионной форме 1. А.Е ПорайКошиц установил, что хлопок выбирает прямые красители в виде солей и объяснил сродство прямых красителей к волокну большой не насыщенностью молекул красителей, обладающих длинной цепью сопряженных двойных связей. В г. Ширмом было сформулировано эмпирическое правило, что субстантнвностыо обладают лишь красители, имеющие не менее восьми сопряженных двойных связей в цепи между двумя крайними ауксохромными группами, причем присутствие сульфогрупп снижает субстантивность. Гипотеза Ширма устанавливает общий признак строения молекулы, свойственный всем прямым красителям, а именно многочисленную систему конъюгированных двойных связей, свободные валентности которых и создают субстантивность.