Обоснование применения гуминовых препаратов для повышения эффективности шлихтования хлопчатобумажной пряжи

• Автор: Кочкина, Наталия Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.19.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 168 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Крахмал строение и свойства, обусловливающие его применение в качестве шлихтующего реагента

1.1.1. Состав и молекулярное строение крахмала

1.1.2. Строение гранул крахмала

1.1.3. Водородная связь в крахмале как основа его поведения при набухании и клейстеризации

1.1.4. Химические процессы, обусловливающие расщепление крахмала при варке шлихты

1.2. Природные гуминовые соединения как возможное средство модификации свойств крахмальных шлихтующих составов

1.2.1. Происхождение и роль гуминовых соединений

в биосфере, их использование в народном хозяйстве

1.2.2. Современные представления о молекулярном строении гуминовых соединений

1.2.3. Использование природных гуминовых веществ для модификации свойств клеящих полимерных композиций
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Характеристика объектов исследования
2.1.1. Химические материалы
2.1.2. Текстильные материалы
2.1.3. Препарат на основе торфяных гуминовых кислот
2.2. Методы и методики исследования
2.2.1. Способы приготовления клейстеризованных
крахмальных составов.
2.2.2. Методика шлихтования пряжи
2.2.3. Определение сухого остатка шлихты
2.2.4. Определение истинного приклея шлихты
2.2.5. Определение разрывной нагрузки и
разрывного удлинения текстильной нити
2.2.6. Исследование вязкости крахмальных
клейстеризованных составов
2.2.7. Расчет энергии активации вязкого течения
2.2.8. Определение содержания карбоксильных группировок в крахмале, хлопчатобумажной ткани и.
гуминовых кислотах
2.2.9. Определение степени полимеризации крахмала
2.2 Изучение кинетики окисления крахмала
в шлихтующих композициях
2.2 Исследование кинетики
щелочного гидролиза крахмала
2.2 Методика ИК спектроскопических исследований
2.2 Определение краевого угла смачивания
целлюлозной поверхности шлихтой
2.2 Определение поверхностного натяжения шлихты
2.2 Приготовление пленок шлихты
2.2 Определение разрывного напряжения
и разрывного удлинения пленок
2.2 Исследование методом микроскопии
2.2 Отварка хлопчатобумажных тканей
2.2 Определение капиллярности ткани
2.2 Беление хлопчатобумажной ткани
2.2 Определение белизны ткани
2.3. Оценка погрешностей результатов исследований 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Влияние торфяных гуминовых кислот на технические показатели шлихтования
3.1.1. Общая оценка результатов применения гуминовых кислот в шлихтовании хлопчатобумажной пряжи
3.1.2. Разработка состава для шлихтования хлопчатобумажной пряжи
3.1.3. Эффективность удаления крахмалыюгуминовой шлихты с ткани в процессе подготовки
3.2. Теоретическое обоснование повышения эффективности шлихтования хлопчатобумажной пряжи
под действием торфяных гуминовых кислот
3.2.1. Воздействие гуминовых кислот
на химические изменения в крахмале
3.2.2. Кинетика окисления и щелочного гидролиза крахмала
3.2.3. Структура крахмальных и крахмальногуминовых
клейстеризованных составов
3.2.3. Влияние гуминовых кислот на адгезию крахмальной шлихты к пряже и свойства образуемых полимерных пленок
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЕ
АННОТАЦИЯ
В настоящей диссертационной работе впервые предложено и теоретически обосновано применение нового для текстильной химии класса соединений, торфяных гуминовых кислот, как компонента крахмальных шлихтующих композиций с целью повышения эффективности процесса шлихтования хлопчатобумажной пряжи.
Установлена ярко выраженная немонотонность изменения основных
параметров готовых шлихтующих составов и свойств ошлихтованной пряжи по мере наращивания содержания гуминовых кислот в шлихте. Выявлен диапазон концентраций добавки, для которого характерны исключительно низкая вязкость клейстеризованных композиций. Использование именно таких композиций позволяет улучшить одновременно весь комплекс целевых показателей шлихтования.
На основании проведенных исследований разработан, запатентован и испытан в производственных условиях новый состав для шлихтования хлопчатобумажной пряжи. Показано, что введение гуминовых кислот в шлихту дает возможность существенно снизить содержание в ней крахмала, сократить время варки шлихты, увеличить срок ее технологической пригодности и за счет этого избежать сброса неиспользованных остатков шлихты в стоки текстильных предприятий.
Доказано, что получение значимого технического эффекта обусловлено ускорением и углублением под действием гуминовых кислот реакций окисления и гидролитического расщепления крахмала, а также структурной модификацией крахмальных гелей.
Диссертационная работа содержит введение, литературный обзор, методическую часть, экспериментальную часть с обсуждением результатов, выводы, список использованной литературы 6 источников и приложения. Основная часть диссертационной работы изложена на 8 страницах машинописного текста, содержит рисунка и таблиц.
ВВЕДЕНИЕ


Часть крахмала, идущего на нужды шлихтования, неизбежно сбрасывается в сточные воды в составе неиспользованных остатков неустойчивой к хранению шлихты. Вряд ли возможно решить столь сложные задачи, если не опираться на современные представления о строении и свойствах крахмала, а также о физикохимических процессах, лежащих в основе приготовления крахмальных шлихтующих композиций. Основу крахмальных гранул составляют полисахариды амилозами амилопектин, общее содержание которых достигает . В полисахаридной компоненте отношение долей амилопектина и амилозы для. Кроме полисахаридов, в крахмальных гранулах присутствует в основном вода , но также небольшие количества 0. Амилоза представляет собой линейный полимер, образованный Эглюкопиранозными звеньями, связанными между собой а1,4глюкозидными связями в настоящее время надежно установлено, что некоторые молекулы являются слегка разветвленными 3. На одну молекулу в среднем приходится от двух до восьми точек ветвления, а боковые цепи содержат от 4 до 0 и даже более глюкозидных единиц. Упомянутая ветвистость амилозы,, тем не менее, не влияет существенно на ее поведение в растворе. Молекулярная, масса амилозы, по результатам современных исследований в основном, высокочувствительными хроматографическими методами или методами лазерного сканирования 4, варьируется в довольно широких пределах от до гмоль. В большой обзорной статье 5 приведены примерные расчетные данные по среднему количеству цепей амилозы в одном крахмальном зерне. При ном содержании амилозы в крахмале, средней молекулярной массе 0 ООО и плотности гранулы 1. В применении к шлихтованию интересны сведения о гибкости молекул амилозы в сопоставлении с другими линейными полиглюкозидами. Гибкость оценивалась по безразмерному параметру, определяемому как отношение между размерами реальной цепи и свободно сочлененной цепи Куна. Эквивалентной характеристикой данного параметра является длина сегмента Куна а. Если величина а равна размеру минимального сегмента, то цепь считают предельно гибкой, так как каждый е сегмент в своем поведении не зависит от поведения соседних звеньев 6. В растворе амилозные цепи а 1. Последняя, как известно, тоже используется в качестве полимерной составляющей шлихтующих композиций. В сравнении с ней амилоза как одна из составляющих крахмала способствует достижению в шлихтовании лучших результатов. Амипопектин представляет собой высокоразветвленный компонент крахмала, состоящий из многих сотен аглюкозидных цепочек, соединенных между собой аглюкозидными связями, содержание которых в макромолекуле амилопектина достигает В. Множественность ветвления является одной из основных особенностей данного полиглюкозида, которая определяет его ведущую роль в гелеобразовании крахмала и, соответственно, в приготовлении и функционировании шлихтующих композиций. Организация цепей в ветвистой структуре амилопектина стала предметом многочисленных исследований. Схемы молекулярного строения амилопектина в последовательности, отражающей развитие представлений в этой области, приведены на Рис. Для описания организации цепей в молекуле амилопектина приняты обозначения А, В и С, введенные С. Питом и В. Уилланом 9. Внешние цепи А связанны с другими ветвями связью а и сами не имеют ветвлений. К внутренним цепям В присоединены одна или несколько ветвей А. Одиночная цепь типа С также может иметь ветви, но обязательно несет единственный в молекуле восстанавливающий глюкозный остаток. Отношение АВ является важным параметром, отражающим степень разветвленности молекулы амилопектина. Общее правило состоит в том, что амилопектин имеет гораздо большее количество цепей А, чем цепей В отношение АВ варьирует от 1. В настоящее время наиболее широкое признание нашла концепция кластерного строения молекулы амилопектина, впервые предложенная Дж. Робином и ДФренчем . Последовательным энзиматическим гидролизом, выполненным на амилопектинах, выделенных из различных по природе и кристаллическому строению крахмалов, а также из декстринов, было показано, что гликозидные цепи соединены друг с другом не беспорядочно, как в модели Мейера, а организованы в кластерные структуры 3.