染整工艺实验I模板

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。染整工艺实验(I)武汉科技学院化工学院二零零七年一月目录TOC\o"1-3"实验1棉纤维聚合度的测定 1实验2染料溶液浓度的测定 6实验3活性染料吸尽率和固色率的测定 14实验4纤维素醛基含量的测定 19实验5纤维素羧基含量的测定 22实验6羊毛损伤程度的测定 25实验7粉状染料的鉴别 28实验8纤维的鉴别 31实验9棉织物上染料的鉴别 35实验1棉纤维聚合度的测定一、实验目的1、掌握粘度法测定棉纤维聚合度的基本原理和方法;2、掌握聚合度的计算方法;3、掌握乌氏粘度计的使用方法。二、实验原理聚合度是高聚物的一个重要性能指标。天然纤维、化学纤维均是高聚物的集合体,掌握纤维材料聚合度的相关知识,对于从事纺织行业的科技工作者来说,具有重要的意义。如棉纤维在强的无机酸的作用下,会发生剧烈的降解,聚合度大为下降。只有了解这些信息,掌握聚合度的变化及测试方法,才能制定出合理的印染加工工艺。对纤维材料聚合度的测试方法有重均法、数均法和粘均法(粘度法)。由于高聚物的相对分子量(即聚合度)具有多分散性,实际测得的数据均为平均分子量。棉纤维为典型的碳水化合物,其化学式为:(C6H10O5)n,n=6000~11000(n为聚合度)。本实验采用粘度法测试棉纤维的聚合度。其具体方法是将棉纤维溶解在某种溶剂中,配制成一定浓度的溶液,用毛细管粘度计(乌式粘度计)测定其粘度。然后依物理化学的原理,经过一系列换算来求得被测物(棉纤维)的平均分子量。由于粘度法实验简单,操作方便,不需要特殊仪器(需要乌氏粘度计)而被印染厂、粘胶厂所普遍采用。但对测试条件的要求较严,特别是温度、溶液的粘度两项指标。粘度法测试棉纤维的聚合度,有铜氨溶液法和铜乙二胺溶液法两种,本实验用铜氨溶液法。纤维素铜氨溶液的粘度与溶液浓度、纤维素分子的平均聚合度间存在如下近似的关系式:(1-1)式中:——棉纤维的增比粘度,＝(纤维素铜氨溶液粘度－铜氨溶液粘度)/铜氨溶液粘度;K——比例常数,取决于组成溶液体系的溶质和溶剂。棉纤维在铜氨溶液中的K值为5×10-3;C——纤维素铜氨溶液的浓度,即每100mL铜氨溶液中棉纤维的克数;——棉纤维的平均聚合度。在同一溶质、溶质体系中,K、均是常数,因此/C(比浓粘度)也应是常数。但实际上在高分子溶液中它是随浓度而改变的,因此必须采用无限稀释时的比浓粘度,即特性粘度[η],来代替上式中的比浓粘度。特性粘度与聚合度的关系如下:(1-2)可见,(1-3)若已知棉纤维的铜氨溶液浓度,由实验求出增比粘度,即可计算出纤维素纤维的平均聚合度。但在实际测定棉聚合度时,只有棉的铜氨溶液质量浓度低于0.1g/100mL(0.02-0.1g/100mL),比浓粘度在0.1-0.5之间时,才可应用上述近似公式进行计算。三、实验用品1、材料及药品:纯棉纤维(纱线或织物)铜氨溶液(新鲜溶液)细铜丝(1cm)2、仪器:烘箱105±5分析天平0.0002g分格称量瓶1只三角瓶1只50mL移液管1只20mL量筒1只恒温水浴锅20±0.1温度计100试管夹1个乌式粘度计1只秒表1只四、实验内容及步骤1、按附录方法配制铜氨溶液,并按要求标定,以用于溶解纤维素。2、准确称取0.5g试样(精确到0.0002g),将试样剪碎成为2mm左右的碎末,于105±5℃烘箱中烘至恒重,放在干燥器中平衡2hr后,迅速称重,计算棉纤维的回潮率Ф3、取出迅速准确称取55mg试样(精确到0.0002g),投入到三角瓶中,加入洁净、干燥的铜丝3g。4、用移液管准确移取50mL铜氨溶液,加入到三角瓶中,用橡皮塞盖紧,放于振荡器中,在室温下振荡至纤维全部溶解(约4-6hr)。5、在粘度计的B、C管上接上医用橡胶管,将A管固定在铁架台的试管夹上,将粘度计垂直地放入已调温至20±0.1℃的恒温水浴中,并使E球完全浸入水中,以调整移液管中溶液的温度。(乌氏粘度计示意图见教材P.2.6、移取12mL纤维素铜氨溶液,从A管加入到粘度计中,恒温约15min。7、用夹子夹住C端橡胶管,用吸耳球从B端橡胶管向上吸液,待溶液吸至E球中部时,取下吸耳球和C端夹子,使B管溶液自由流下。8、待液面下降到a刻度线时,按下秒表开始计时。记录溶液流经a、b刻度线的时间,重复3次,取平均值t1。9、将粘度计用铜氨溶液冲洗3次,用同样方法测定空白溶液流经a、b刻度线的时间t0。10、按下列公式计算棉纤维的聚合度。(g/100mL)(1-4)(1-5)(1-6)(1-7)式中:Ф——实验测定纤维回潮率;——棉纤维平均聚合度。若Ф＝9％,则C＝0.1g/100mL。此时,可用舒兹—布拉施克公式计算特性粘度[η](1-8)此时,k＝0.29,带入式(1-7)计算棉纤维平均聚合度。五、结果分析与讨论1、实际测试的棉纤维聚合度数值与理论相比有何不同,试分析原因。2、分析温度对实验结果的影响。六、注意事项1、配制、标定好后的铜氨溶液,需加入2g/L的葡萄糖作阻氧剂。2、将纤维试样剪碎成较小的粉末,以使纤维在溶剂中充分溶解。3、溶解棉纤维时,以纤维溶解充分为宜,时间不宜过长,以免纤维氧化损伤,聚合度下降。溶解时间在4-6hr左右。4、正确使用乌式粘度计,测试中要使粘度计保持垂直,每次测定前都要清洗粘度计,且使用纯溶剂。5、记录好时间,每种溶液所测时间误差在0.3秒内,最好先测空白溶液粘度,再测试纤维素铜氨溶液的粘度值,以免堵塞粘度计的毛细管。6、粘度计的选择对实验结果的影响较大,要使选择的乌氏粘度计的t0>100s,此时能够不校正粘度计。毛细管的直径选取在0.8-0.9,小于0.5mm易堵塞。7、测试温度对实验结果影响较大,水浴温度波动范围应在±0.1℃。8、氨水具有刺激性气味,且分子量小,挥发性强,整个实验过程宜在通风厨中进行。9、配制的铜氨溶液及纤维素铜氨溶液应放入棕色试剂瓶中避光保存。有条件的话,纤维溶解及试样平衡宜在暗室中操作。七、思考题1、测试棉纤维聚合度对印染生产有什么实际意义?2、在印染加工过程中,有哪些环节可能会造成棉纤维聚合度的下降?3、比较粘度法、重均法、数均法测得的实验数据大小,试分析之。4、乌式粘度计和奥式粘度计有何区别,对测试的结果有何影响?5、溶解棉纤维时,溶液中放入铜丝起何作用?附录铜氨溶液的配制和标定(参见教材P.4-6.)实验2染料溶液浓度的测定一、实验目的1、掌握分光光度计的使用方法;2、学会染料吸收光谱曲线的测定和染液浓度的测定;3、加深对染料色泽和吸收光谱关系的认识;4、学习染液中两组分混和染料含量的测定方法。二、实验原理测定染料在溶液中或纤维上的含量的方法有多种,本实验依据”朗伯—比耳”(Lambert-Beer)吸收定律,采用分光光度计法测定染料在溶液中的浓度。该定律指出:有色溶液对一束平行单色光的吸光度与溶液的浓度和液层厚度之积成正比。其数学表示式为:A=KbC(2-1)式中:A——吸光度;K——吸光系数或消光系数,表示纯物质浓度为１g/L液层厚度为１cm时的吸光度,是各种染料在一定波长下的特征常数;b——有色溶液的液层厚度;C——有色溶液的浓度。在一定波长和一定液层厚度条件下,吸光度与稀溶液的浓度成正比。吸光度Ａ也可用光密度Ｄ或消光度Ｅ来表示。根据吸光度Ａ与浓度Ｃ之间的直线关系,将待测溶液的吸光度Ａ2与已知浓度为C1的该物质的吸光度Ａ1比较,即可求出待测溶液的浓度Ｃ2:或(2-2)利用这种线性关系来求得未知浓度的方法,数学上又称为线性回归法。以上所述,即为比色定量分析的理论基础。实验中,可先配制一定浓度的染料溶液(如20mg/L),在可见光区(λ=380~780nm)分别测得一系列任意波长λi下的吸光度Ai,列出该染料的吸光度表,依此表做出该染料的吸收光谱曲线(称λ-A曲线),由该曲线可得出该染料的最大吸收波长λmax。再配制该染料不同浓度的溶液Ci(如5、10、15、20、25、30mg/L等),于该染料最大吸收波长λmax下分别测得吸光度Ai(max),列出该染料的线性回归表,依此表做出该染料的线性回归曲线(称C-A曲线或工作曲线)。该曲线反映了该染料的线性回归关系,能够用来测定该染料未知溶液的浓度。由回归表可算出回归常数K值(K值也称吸光系数),再由吸收定律算出浓度,或者由回归曲线直接将吸光度A回归到浓度C。需要特别指出的是,该方法一般只用于染料稀溶液未知浓度的测定。由光谱吸收定律可知,吸光度A具有加和性。设染料溶液中有几种染料同时存在(互不干扰),它们的浓度分别为Ｃ1、C2、…、Ci。在浓度较稀的条件下,能够不考虑分子之间的相互作用。于某一波长下,测得其吸光系数分别为Ｋ1、K2、…、Ki。则溶液的吸光度为各染料的吸光度之和,即:A=K1bC1+K2bC2+...+KibCi＝∑bKiCi(2-3)利用这个性质,即可进行多组分染料浓度的测定。三、实验用品1、仪器:721型分光度计2、染料:活性红X-3B活性黄X-6G活性蓝X-BR四、实验内容及步骤1、吸收光谱曲线的测定(1)标准溶液的配制①用10mL移液管准确移取浓度为1g/L的染料溶液10mL,置于100mL容量瓶中并稀释至刻度。②将上述染料溶液分别按1、3、5、10、15mL的体积移取,转移到另外1-5号25mL容量瓶中并稀释至刻度,摇匀,待测其吸光度。(2)测定吸收光谱曲线取3号染液在波长范围为380nm~730nm内,每隔10nm测定吸光度,并从吸收光谱曲线中找出λmax。2、未知染料浓度的测定(1)标准工作曲线的绘制:当染料的最大吸收波长λmax确定后,在该最大吸收波长下分别测定1-5号已知浓度染液的吸光度,然后用坐标纸以染料浓度C为横坐标,以吸光度A为纵坐标,绘制标准工作曲线。此线应为一条经过原点的直线。(2)测定未知染液的浓度:在测定同一染料的未知浓度染液时,以其最大吸收波长λmax处测得的吸光度,在标准工作曲线上查得对应的染液浓度。3、混合染液浓度的测定(1)测定M、N两种染料的吸收光谱曲线:按上述单一染料吸收光谱曲线的测试方法,分别绘制染料M和N的吸收光谱曲线,并查得各自的最大吸收波长λmax(M)和λmax(N)。(2)测定混合染液的吸光度:设混合染液中两组分M和N的浓度分别为CM和CN,在两最大吸收波长λmax(M)和λmax(N)处,混合染液的吸光度为A1和A2。根据在多组分体系中,吸光度具有加和性,可得:A1=KM1bCM＋KN1bCN(在λmax(M)处)(2-4)A2=KM2bCM＋KN2bCN(在λmax(N)处)(2-5)(3)测定吸光系数KM1、KM2、KN1和KN2:取染料M和N,分别配制成已知浓度的溶液,在λmax(M)和λmax(N)处,测定两溶液的吸光度。根据A=KbC,计算KM1、KM2、KN1和KN2。(4)计算混合染液中两染料的浓度CM和CN:将上面求得的各吸光系数值代入联立方程式中并解之,即可求出M和N两染料在染液中的浓度CM和CN。五、结果分析与讨论1、做出各染料的吸光曲线和工作曲线,找出各自的λmax;2、计算未知染液和混合染液的浓度。六、注意事项1、实验时使用自来水配制染料溶液,参比样也用自来水。2、每次测试完试样后,都要将比色皿冲洗干净。拿取时,手接触比色皿的毛面。3、实验时一律使用b=1cm的比色皿,此时A=KC。4、每测试完一个波长时,都要对分光光度计重新校正。打开盖槽调透光率为”0”;关闭盖槽调透光率为”满”5、用分光光度法测定混合染料溶液浓度时,若在某一染料λmax处,其它染料吸收很少或不吸收,可按”单一染料浓度的测定”方法测定该染料的浓度。6、”朗伯—比耳”定律仅适用于稀的有色溶液,分光光度计的测试读数必须在0.4-0.7之间,数据才可信。七、思考题1、根据自己的实践,要提高测试精度有哪些操作要领?2、该测定方法其适用范围如何?附录:721型分光光度计原理与使用一、仪器用途721型分光光度计是供工厂、矿山、医院以及各科研单位的化验室,在可见光谱范围内(360~800nm)进行定量比色分析用的常规仪器。在410~710nm之间可增加消光片或采用有色溶液作被测溶液的陪衬代空白,以便提高分析灵敏度和提高消光读数范围。二、工作原理分光光度计的基本原理是溶液中的物质在光的照射下,产生了对光吸收的效应,物质对光的吸收是具有选择性的。各种不同的物质都具有其各自的吸收光谱,因此当某单色光经过溶液时,其能量就会被吸收而减弱,光能量减弱的程度和物质的浓度有一定的比例关系,它符合比色原理——”朗伯·比耳”定律。A=KLCT=I/I0其中:A——吸光度;T——透过率;K——吸收系数;I0——入射光强度;L——溶液的光程长度;I——透射光强度。C——溶液的浓度。由以上公式能够看出,当入射光,吸收系数和溶液的光程长度不变时,透射光是依溶液浓度而变化的,721型分光光度计的原理就是基于上述物理光学现象而设计的。三、仪器结构仪器内部分成光源灯部件,单色器部件,入射光与出射光调节部件,比色皿座部件,光电管暗盒(电子放大器)部件,稳压装置部件及电源变压器部件等几部分,全部装成一体。仪器的外形及结构示意图如下:四、使用方法(1)该仪器应安放在干燥的房间内,使用时放置在坚固平稳的工作台上,室内照明不宜太强。热天时不能用电扇直接向仪器吹风,防止灯泡丝发光不稳。(2)使用本仪器前,应首先了解本仪器的结构和工作原理,以及各个操作旋钮的功能。在未接通电源之前,应该对仪器的安全性进行检查,电源线接线应牢固,接地要良好,各个调节旋钮的起始位置应该正确,然后接通电源开关。仪器在使用前先检查一下,放大器及单色器的两个硅胶干燥筒(在仪器底部可侧面竖直来检查和调换),如受潮变色,应更换干燥的蓝色硅胶或倒出原硅胶烘干后再用。仪器经过运输和搬运等原因会影响波长准确度,请根据仪器及调校步骤进行调整,然后投入使用。(3)在仪器尚未接通电源时,电表的指针必须位于”0”刻线上。若不是这种情况,则可用电表上的校正螺丝进行调节。(4)将仪器的电源开关接通,打开比色皿暗箱盖,选择需用的单色波长,灵敏度选择请参照(5),调节”0”电位器使电表指”0”;然后将比色皿暗箱盖上,比色皿座处于蒸馏水校正位置,使光电管受光,旋转”100%”电位器使电表指示到”满度”附近。待仪器预热约20分钟后,再调”100%”电位器使电表指示到”满度”。(5)放大器灵敏度有五档,是逐步增加的,”1”最低,其选择原则是保证能使空白档良好调到”100”的情况下,尽可能采用灵敏度较低档,这样仪器有更高的稳定性。因此使用时一般置”1”,灵敏度不够时再逐渐升高,但改变灵敏度后须按(4)重新校正”0”和”100%”。(6)预热后,按(4)连续几次调整”0”和”100%”,仪器即能够进行测定工作。(7)如果大幅度改变测试波长时,在调整”0”和”100%”后稍等片刻,(钨灯在急剧改变亮度后需要一段热平衡时间),当指针稳定后重新调整”0”和”100%”(8)关于放大器调”0”电位器的调整:将细调W3置于中间位置,然后将左侧机内粗调W4调节到电表指”0(9)波长选择:如图所示波长为520纳米。(10)当波长选择好后,再进行调零和调100%,在比色皿中放入样品,然后把比色皿放入样品池进行测量,读数。(读取表盘上的透光率T或吸光度A)实验3活性染料吸尽率和固色率的测定一、实验目的1、了解活性染料染色的一般方法;2、掌握活性染料吸尽率和固色率的测定方法;二、实验原理活性染料是一类分子结构中带有活性基团的水溶性染料,其分子结构简单,所含的磺酸基等水溶性基团能在水中电离,成为染料阴离子。活性染料能与纤维素纤维上的羟基、蛋白质纤维上的氨基发生共价键结合,也称为反应性染料。活性染料色谱齐全,色泽鲜艳,价格较低,湿牢度较好,染色方便,扩散性和匀染性优良。活性染料对纤维素纤维有亲和力,主要用于棉、粘胶纤维等的染色,也可对羊毛、蚕丝、锦纶等进行染色,在实际生产中广泛应用于纤维素纤维与蛋白质纤维的染色和印花。活性染料在染色过程中,若过早发生固色反应,不易获得良好的匀染性和透染效果。纤维素纤维染色时,宜在近中性上染,待达到吸附平衡后,再加碱剂提高pH值,使纤维素的羟基离解成阴离子,加快染料和纤维间的固色反应(一般称这些碱剂为活性染料染色的固色剂),这样就不但可获得较高的固色率,而且有良好的匀染性和透染效果。活性染料的吸尽率和固色率是活性染料染色的两项重要指标。了解了它们,能够更好地掌握活性染料的染色原理和过程,以提高活性染料的利用率。活性染料固色率的测定方法常见的有酸溶解法和洗涤法两种。酸溶解法是将染色纤维用硫酸溶解后用分光光度计测定其染料含量,并与原染液中染料量对比,以求出活性染料在纤维上的固色率。洗涤法是将纤维经染色后,用分光光度计测定其残液中以及皂液中的染料含量,与原染液中的染料含量对比,求出固色率。参照国标GB2391-80,本实验采用洗涤法测定活性染料的吸尽率和固色率。三、实验用品1、材料及药品:漂白丝光棉布活性红X-3B食盐纯碱皂粉2、仪器:2mL移液管1支吸耳球1个三角瓶3个50mL量筒1支100、500mL容量瓶各2个721型分光度计1台四、实验内容及步骤按实验处方配制三个染浴,其中一个染浴中加入被染织物,另两个不加织物的染浴称为标准染液,然后三个染浴按同样的染色工艺曲线操作,加入食盐和纯碱,直至完成染色过程。将织物挤干后取出另外放置,先不经过水洗、皂煮。整个操作过程所有染液不可有损失。表3-1实验处方及工艺条件实验处方参数工艺条件参数活性红X-3B用量/％o.w.f.2染色温度/℃室温食盐/g·L-140染色时间/min30纯碱/g·L-110固色温度/℃室温浴比1:50固色时间/min30染色工艺曲线:入染食盐纯碱室温15min15min30min水洗、皂煮、水洗、烘干1、吸尽率(E)的测定(1)将染色残液用蒸馏水稀释至500mL,移取20mL加入到100mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至100mL。(2)用721型分光度计测定染料的最大吸收波长λmax,在λmax处测定染色残液的吸光度B。(3)将其中一个经历染色过程的标准染液也稀释至500mL,吸取5mL加入到100mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至100mL。(4)在λmax处测定标准染液的吸光度A,按下式计算吸尽率E(％):(3-1)(3-2)式中:X——染色残液中染料量(％);A——标准染液的吸光度;B——染色残液的吸光度;n——标准染液与染色残液的测试浓度的倍数。注:标准染液稀释至500mL后吸取5mL,用蒸馏水稀释至100mL,染色残液稀释至500mL后移取20mL,用蒸馏水稀释至100mL,则n＝20/5＝4。2、固色率(F)的测定(1)配制两份相同的皂煮液(皂粉2g/L,纯碱2g/L,浴比1:30),一份用于染色织物的皂煮,另一份用作标准皂液。(2)将标准皂液加入到另一也经历染色过程的标准染液中,进行皂煮(95℃(3)将上述标准溶液稀释至500mL后吸取5mL,用蒸馏水稀释至100mL,在λmax处测定该标准溶液的吸光度C。(4)将染完色并经挤干的织物取出,经水洗、皂煮、烘干。收集整个过程的洗涤液和皂煮残液。(5)将上述洗涤液和皂煮残液相混合,用蒸馏水稀释至500mL后移取20mL,用蒸馏水稀释至100mL,在λmax处测定该混合液的吸光度D,然后按下式计算固色率F(％):(3-3)(3-4)式中:E——吸尽率(％);Y——皂煮洗涤下的未固着的染料含量(％);C——标准溶液的吸光度;D——皂煮洗涤残液的吸光度;n——标准溶液与皂煮洗涤残液的测试浓度的倍数。五、结果分析与讨论1、分析吸尽率与固色率有何内在的联系?2、比较吸尽率、固色率和其理论值的差异。并分析之。六、注意事项1、务必保证分光光度计的测试数据在0.4-0.7之间。2、实验过程繁琐,染色残液、洗涤液、皂煮液在操作过程中不能有所损失,否则测试结果不准。3、注意对织物重、浴比等单位的换算。4、用移液管移取染液时,一定要先将染液摇匀后才能使用。5、染色前,先将织物润湿、挤干后,才能进行染色。6、加盐、碱时,应先将织物挑出,待加入的盐、碱溶解后,再放入织物。七、思考题1、最大吸收波长λmax与待测液的浓度有无关系?皂煮是否会影响其值?2、测试吸尽率与固色率时,吸取的标准液与残液的体积可否相等?实验4纤维素醛基含量的测定一、实验目的1、了解纤维素受酸作用后的损伤情况;2、学习纤维素分子中醛基含量的化学测定方法。二、实验原理n-22HHOHCH2OHHOHHHHHHOHCH2On-22HHOHCH2OHHOHHHHHHOHCH2OHOHHHOHHHOHCH2OHHOHHHHOHHHOHCH2OHOHHH纤维素分子中的1,4苷键对酸不稳定,在某些无机酸(如盐酸、硫酸)的作用下,特别在较高浓度、温度和较长时间作用下,会发生水解,使纤维素分子降解。在水解反应中,每个苷键的水解,在第一个碳原子上形成一个潜在醛基(半缩醛基),因此水解纤维素的主要特征是具有还原性。水解越激烈,还原能力也越强。纤维素在酸作用下的损伤程度可用其还原能力的大小来衡量。纤维素醛基含量的定性测定,可用硝酸银铵法或费林试剂法。1、硝酸银铵法硝酸银在氢氧化铵的作用下,生成能溶于碱性溶液的银铵络离子。当其与纤维素醛基作用时,络合离子中的银即被还原,在纤维素上生成灰黑色的沉淀。反应如下:AgNO3+NaOH→AgOH+NaNO32AgOH→Ag2O+H2OAg2O+4NH4OH→2[Ag(NH3)2]OH+3H2OR－CHO+2[Ag(NH3)2]OH+3H2O→2Ag↓+R－COOH+4NH4OH2、费林试剂法费林试剂是氧化铜的碱溶液,由于氧化铜难溶于碱,因此加入酒石酸钾钠,使其形成稳定的酒石酸与铜的络合离子,当与纤维素中醛基作用时,氧化铜即被还原,在纤维素中生成红棕色氧化亚铜沉淀。反应如下:Ｏ—CHCOO-Cell－CHO+2Cu|+2H2OＯ—CHCOO-CHOHCOO-Cell—COOH+Cu2O↓+2|CHOHCOO-三、实验用品1、试剂硝酸银(C.P.级)0.1moL∕L氢氧化钠(C.P.级)10%(自配)氨水25%费林甲液:3.5g硫酸铜溶于50mL水中费林乙液:18.2g酒石酸钾钠和5g氢氧化钠溶于50mL水中2、材料:棉布４块2g∕块3、仪器:量筒、电炉、烧杯、玻璃棒、温度计等。四、实验内容及步骤(一)预处理1、配制5%硫酸溶液约92mL(于90mL水中加入2.5mL98%的浓硫酸);2、按浴比1:20,取硫酸溶液80mL,将2块布放入,逐渐煮沸,保持7分钟;3、将布取出用水冲洗至中性(用甲基橙检验洗液变为淡蓝色即可);4、将布样烘干待用。(二)硝酸银铵法1、分别取0.1moL∕L的硝酸银溶液20mL,10%的氢氧化钠溶液10mL,倒入100mL烧杯中,然后缓慢加入10mL25%的氨水,混合均匀充分反应,即得硝酸银铵溶液;2、向硝酸银铵溶液中投入经预处理的布样和未经预处理的布样各1块,加热至50℃3、取出布样,用少量蒸镏水洗涤数次,烘干对比试样。(三)费林试剂法1、取费林试剂甲液和乙液各25mL,倒入250mL烧杯中,混合均匀;2、加100mL水,然后加热至沸,投入一块经预处理和一块未经预处理的布样,并继续保持微沸10min;3、取出试样用蒸镏水洗涤数次,烘干以待比较。五、结果分析与讨论1、贴样,并对试样进行对比分析,讨论纤维受损的程度和性质。六、注意事项1、除了硝酸银外,其余的试剂需自配;2、制备试剂时,要用蒸镏水配制,防止其它杂质离子的不良影响;3、硝酸银铵法中,各溶液混合均匀,氨水要缓慢加入,以便充分反应;4、预处理过的布样用自来水洗至pH为7后方可烘干,否则布样作废;5、温度和时间都要严格按照工艺要求执行,才能更好地控制反应发生的程度;6、本次实验为定性实验,经过对比试样的颜色,可知纤维受损的程度。七、思考题1、用该法评定纤维的损伤,有哪些实际意义?实验5纤维素羧基含量的测定一、实验目的1、学习纤维素因氧化剂作用而损伤时,其分子中羧基含量的测定方法;2、掌握用铬黄法、拒染法测定氧化纤维素中羧基的含量。二、实验原理纤维素在重铬酸盐的酸性溶液或次氯酸钠的碱性溶液中氧化时,其分子中的葡萄糖剩基第2,3碳原子上的羟基能氧化成羧基,亚氯酸钠亦能使纤维素分子中原有的醛基进一步氧化成羧基。这类具有酸性(含羧基)的氧化纤维素的氧化损伤程度,可用羧酸的性质来衡量。纤维素羧基含量可用铬黄法、拒染试验法等方法定性测试。(一)铬黄法铬黄法的基本原理是基于氧化纤维素中的羧基能与某些重金属(如铁、铅等)生成盐类,经过复分解反应使沉淀在纤维素上的重金属盐呈现不同的色泽,而正常纤维素无此反应。利用上述现象能够鉴定羧基的存在及其含量的多少,铬黄法使用的试剂是醋酸铅和铬酸钾,反应如下:Pb(Ac)2+Cell—(COOH)2Cell—(COO)2Pb+2HAcCell—(COO)2Pb+K2CrO4PbCrO4↓+Cell—(COOK)2(二)拒染试验法利用氧化纤维素含有的羧基对直接染料的拒染性质,将棉纤维用直接染料染色,氧化纤维素不能染色或色泽很浅,而正常棉纤维可染得较深的色泽。三、实验用品1、材料白棉布四块2g/块2、染料直接湖兰6BD5g/L3、试剂Pb(Ac)2、K2Cr2O7、K2CrO44、仪器量筒、烧杯、电炉、玻璃棒、天平等。四、实验内容及步骤(一)预处理1、用10mL2%的重铬酸钾溶液和80mL5%的硫酸溶液配制成预处理液;2、将两块布样用温水润湿,同时将处理液加热升温至沸,将布样挤干后投入处理液中,沸腾处理7min;3、将布样用自来水冲洗至中性;4、再用蒸镏水洗两次,挤干备用。(二)铬黄法1、将未经预处理的布样和经预处理过的布样各1块,同时投入100mL1%的醋酸铅溶液中处理5min,取出水洗挤干后,再浸入到100mL1%的铬酸钾溶液中处理5min;2、处理完毕,取出布样经水洗、烘干,对比经过预处理和未经预处理的试样颜色的变化。(三)拒染试验法1、按o.w.f.=2.5%,浴比1:50的处方配制染液。可取浓度为5g/L的直接湖兰6BD20mL,稀释至200mL为染液;2、先将染浴升温至95℃,再取剩下的经预处理和未经预处理的布样各1块投入到染液中,保温953、染毕,取出布样用70℃的温水洗净、烘干,对比经过预处理和未经预处理的试样颜色的变化五、结果分析与讨论1、比较铬黄法和拒染试验法所得试样的颜色,经预处理和未经预处理的试样颜色变化程度是否一致?铬黄法所得试样哪个颜色较深,拒染试验法所得试样哪个颜色较深?试分析比较之,并贴样。六、注意事项1、配制处理液时要用蒸馏水,以免其它离子干扰实验结果;2、预处理后的布样除用自来水洗至中性外,还要用蒸馏水冲洗;3、拒染试验法染色过程应经常轻微翻动布样,而且染完后冲洗应十分小心,以免撕坏织物。4、本实验为定性实验,经过对比试样的颜色,可知纤维受损的程度。七、思考题1、分析纤维受损的程度和性质,并讨论其与酸解损伤有何区别?2、纤维的氧化损伤其反应是如何发生的?实验6羊毛损伤程度的测定一、实验目的1、了解羊毛在酸碱作用下的损伤情况;2、掌握碱溶度法定量测定羊毛纤维的损伤程度。二、实验原理羊毛是一种蛋白质纤维。蛋白质可视为氨基酸彼此经过氨基和羧基脱水后,以酰胺键连接起来的大分子,在蛋白质结构中的酰胺键称为肽键。也可将蛋白质分子看作是大量氨基酸以一定顺序首尾连接起来所形成的多肽,多肽链主要是靠主链及侧链上的各种基团间的相互作用,如氢键、二硫键、盐式键和疏水键等维系。蛋白质纤维属两性电解质,它具有既像酸又像碱一样的性能,是典型的两性高分子电解质,可用下式表示:H3N+PCOOHH3N+PCOO-H2NPCOO-式中P表示多肽链。因此,它对酸和碱都有一定的稳定性,至于对酸和对碱的结合量,则决定于酸性或碱性基团的数量、溶液的pH值和离子总浓度等。羊毛对酸比对碱要稳定些,因此可在酸性条件下染色。但随着酸的浓度、作用温度、作用时间以及电解质总浓度的增加,羊毛蛋白质纤维中肽键会受到不同程度的水解,导致纤维强力下降、游离氨基的增多和碱液中溶解度的增大。羊毛对碱比对酸要敏感得多,碱能够催化肽键水解,影响这种水解作用的因素主要有碱的种类、浓度、作用温度和时间,以及电解质的总浓度等。在缓和条件下(淡碱、低温、短时间)作用,不发生肽键的水解,但能使羊毛分子间二硫键断裂,并转化为更为稳定的硫氨酸的联结。R-CH2-S-S-CH2-R'→R-CH2-S-CH2-R'在强碱和较高的温度下,则迅速使肽键水解,导致羊毛的严重损伤,受到损伤的羊毛,在碱液中的溶解百分率比正常的羊毛要大,而且可用羊毛在碱中的溶解百分率(碱溶度),来测定羊毛的损伤程度,碱溶度以试样的失重对干燥试样重的百分率来表示,计算方法如下:碱溶度＝[W0(1-G)-W]/[W0(1-G)]×100%(6-1)G＝(W1-W2)/W2×100%(6-2)式中:Ｗ0——未作用前试样重(g);W——残留试样重(g);G——含水率(g);W1——烘前试样重(g);W2——烘后试样重(g)。羊毛纤维损伤程度的测定方法有定性法和定量法。定性法为克氏法,定量法为碱溶度法。本实验采用定量法(碱溶度法)来测定羊毛纤维的损伤程度。三、实验用品1、材料:羊毛纤维(3g2、药品:氢氧化钠、冰醋酸。3、仪器:分析天平、三角瓶、100mL量筒、水浴锅、玻璃砂芯漏斗、烘箱。四、实验内容及步骤1、在分析天平上准确称取试样W0=2g,另外用称量瓶准确称取试样W1=1g,将试样W1放入烘箱中于105±5℃烘至恒重,在干燥器中冷却平衡2hr后,称重W2求含水率G2、准确量取C(NaOH)=0.1moL/L氢氧化钠溶液100mL置于有塞三角瓶中,加塞放入水浴锅中,使瓶外水位至少高于瓶内液面5cm;3、当瓶内温度达65±0.5℃时,将称取的试样W0放入三角瓶内,盖紧瓶塞。轻轻摇动,使试样浸透,放在水浴锅中保持上述温度1小时;4、用已称重的玻璃砂芯漏斗过滤,过滤时,瓶内残留试样尽可能先留在瓶内,最后再移入漏斗中吸干;5、试样先用水洗涤6次,然后用每升含10mL冰醋酸的溶液洗2次,再用水洗6次,最后将漏斗中的试样放入烘箱于105±5℃烘至恒重6、迅速取出试样,放在干燥器中冷却平衡2hr后,称重W;按公式6-1,2计算羊毛纤维的碱溶度。五、结果分析与讨论1、分析计算羊毛纤维的碱溶度。六、注意事项1、待测的羊毛试样已去除油及其它杂质;2、实验时,需保持瓶内温度65±0.5℃;3、经弱碱处理的羊毛的碱溶度比正常值有所降低。七、思考题1、用碱溶度法测定羊毛纤维的损伤程度,碱溶度数值是否可绝对地定量表示其损伤情况,为什么?实验7粉状染料的鉴别一、实验目的1、掌握各种粉状染料的鉴别方法;2、了解各种类型染料的特征。二、实验原理根据不同类别染料各自的性能及特征,以及某些化学药品(如酸、碱、氧化剂、还原剂、有机溶剂等)与染料作用的一些特殊性质对粉状染料进行鉴别。三、实验用品1、待鉴别的粉状染料两份。2、染色材料:羊毛、棉布、腈纶。3、滤纸、醋酸铅试纸。4、各种试剂:1%单宁酸、1%醋酸、1%醋酸钠、30%醋酸、10N氢氧化钠、保险粉、10%双氧水、10%氯化亚锡与盐酸的混合液(体积比1:1)。四、实验内容及步骤(一)染料水溶性试验取2只250ml烧杯盛水,用毛边滤纸沾少许染料弹入水中,观察实验现象。现象一:染料成粉状浮于水面,或成颗粒下沉,或成不透明(混浊)胶体乳状液;结论:非水溶性染料。现象二:染料成有颜色均匀向下扩散;结论:水溶性染料。(二)水溶性染料的鉴别(阳离子、直接、酸性染料)1、染料均一性的检验(1)将10cm×10cm方滤纸润湿,置于烧杯口,沾极少量染料弹于滤纸现象一:湿滤纸出现同一色点;结论:均一染料。现象二:湿滤纸出现不同色点;结论:混合染料。(2)毛细管上升法。将染料配成[0.05~0.1g/20mL]的染液,置于250ml烧杯中,把6cm×24cm滤纸浸入液中,深度为现象一:滤纸上只有一种颜色上升;结论:均一染料。现象二:有不同颜色上升,且高度各异;结论:混合染料。2、阳离子染料的鉴别(1)配制［0.05g/20mL］的染液40mL,取5mL移入试管中,滴加1mL1%的单宁酸、振荡,稍后观察现象。现象一:有沉淀者(絮状物下沉);结论:阳离子染料。现象二:无沉淀者;结论:其它染料。(2)染色:取5mL染液于试管中,加入1mL1%的醋酸和1%的醋酸钠,放入少许腈纶,沸染5分钟,水洗。观察现象。现象一:腈纶着色;结论:阳离子染料。现象二:不着色或少量沾色;结论:其它染料。3、直接、酸性染料的鉴别染色:取10mL上述染液(0.05g/20mL),加入0.5mL30%的HAc,取少许羊毛,沸染5分钟,水洗。另取10mL上述染液,放入少许棉布,沸染5分钟,水洗。观察现象。现象一:二者均上染;结论:直接染料。现象二:仅上染羊毛,棉不着色或少许着色;结论:酸性染料。(三)不溶性染料的鉴别(硫化、还原染料)1、取少许染料于试管中,加几滴10N的氢氧化钠溶液和少量保险粉,加入2mL水,缓慢加热15分钟以上,观察染料溶解及变色情况。现象一:染料溶解,溶液变成另一种颜色;结论:为硫化或还原染料。现象二:染料不溶解;结论:其它染料。2、若为现象一,取上述已溶解的溶液一半于另一试管,加入1mL30%醋酸和1mL10%双氧水,观察溶液颜色变化情况。现象一:染液回复到原来的颜色,并有沉淀生成;结论:可证实为硫化或还原染料。3、硫化染料的检验。取少许染料于管中,加入氯化亚锡和盐酸混合液3mL,试管口贴一条润湿的醋酸铅试纸,小心缓慢加热。现象一:试纸出现棕黑色斑点,并有臭鸡蛋气味产生;结论:是硫化染料。否则为还原染料。五、结果分析与讨论1、对于最终得出的实验结论,要有充分的理由说明之,并贴上试样。六、注意事项1、本实验的综合性较强,不能孤立地从某一、两个实验现象,就片面地得出结论。有些实验现象之间可能有相互冲突的情况,应将所有实验结果综合起来考虑,以最明显的现象为主,其它作为辅助。2、对于已非常确定的结论,可省去后面相关的实验内容,但也可将这些实验结果作为佐证,来证明结论的准确性。3、实验过程中用到的所有滤纸、试纸、织物、纤维都要留样,以证明实验结论的得出。4、对染料水溶性的判断尤为重要,一旦判断失误,将导致整个实验的失败。5、实验内容及步骤中没有提到的染料,能够不予考虑。七、思考题1、若为阳离子染料,为何加入单宁酸振荡会有沉淀出现?2、若为硫化染料,为何加入氯化亚锡和盐酸混合液后,润湿的醋酸铅试纸会出现棕黑色斑点,并有臭鸡蛋气味的气体产生?此为何气体?实验8纤维的鉴别一、实验目的1、掌握常见纤维鉴别的一般方法(燃烧法、溶解法、显微镜法和着色法);2、学习使用哈氏切片器对纤维切片;3、了解红外光谱法鉴别纤维。二、实验原理纤维的鉴别方法基本上可分三类:1、探索性实验,仅可作为定性参考,如燃烧法,试剂着色法等;2、经典法,比较可靠,如溶解法和显微镜法;3、近代仪器法,运用近代仪器作定性鉴别或定量分析,方法可靠,如红外光谱法。(一)燃烧法纤维种类不同、化学组成不同,因而燃烧特征也不同。根据纤维接近火焰时在火焰中和离开火焰后的不同燃烧与熔融情况,燃烧时的气味以及燃烧剩余的颜色、形状、硬度等来鉴别纤维。燃烧法是常见的、简便快捷的方法。(二)试剂着色法利用含有多种染料及助剂的混合着色剂,对不同纤维进行短时间染色,由于各种纤维的化学结构及超分子结构不同,因此试剂对纤维的作用不同,染色后纤维显现出不同的颜色,能够根据其色泽的变化来进行纤维鉴别。(三)溶解法根据纤维在不同溶剂中、不同条件下,具有不同的溶解特性来鉴别纤维。(四)显微镜法天然纤维的纵向和横截面具有不同的形状,利用显微镜在适当的放大倍数下进行观察,对照标准图片,根据形状的不同来判断是何种纤维。化学纤维因生产工艺的影响,其纵向和横截面的形状不规则,可结合其它方法综合判断。三、实验用品1、仪器:显微镜、酒精灯、镊子、试管、试管架、表面皿、哈式切片器、载玻片、盖玻片。2、材料:八种不同类别已知和未知纤维(包括天然纤维、再生纤维和合成纤维)。3、用品:着色剂、浓硫酸、70％硫酸、浓盐酸、15％盐酸、85%甲酸、65％硝酸、1M次氯酸钠、30％氢氧化钠、99％DMF、间苯甲酚、甘油、火棉胶。四、实验内容及步骤(一)燃烧法用镊子夹住一小束纤维试样的一端,将纤维的另一端慢慢地接近火焰,观察试样受热变化情况(熔融收缩);继续将试样伸入火焰中观察燃烧情况(燃烧速度、产生的烟的状况)、嗅闻燃烧气味;将试样离开火焰观察现象(继续燃烧或自熄情况),然后将试样放于表面皿上观察残余物性状。将整个燃烧过程中观察到的实验现象,详细记录在预习报告本上自己设计的表格中,进而判断纤维的类别。常见纤维的燃烧特征见表8-1。表8-1常见纤维的燃烧特征纤维名称燃烧特征燃烧气味残余物状态接近火焰伸入火焰离开火焰棉无明显变化迅速燃烧继续迅速燃烧烧纸气味细而轻的黑灰粉末毛熔融并卷曲收缩边熔融卷缩边燃烧缓慢燃烧有时会自熄烧毛发气味松而脆的焦渣丝同羊毛同羊毛同羊毛同羊毛松而脆的黑色小焦渣麻无明显变化迅速燃烧继续迅速燃烧烧纸气味细而轻的灰白粉末粘胶无明显变化迅速燃烧继续燃烧烧纸气味细的灰白粉末涤纶收缩并熔融熔融、冒黑烟、燃烧燃烧、冒黑烟、易熄灭无特殊气味硬而光亮的不规则黑色小球锦纶收缩并熔融边熔融边燃烧自熄有氨味硬而光亮、有透明感的棕色球状腈纶收缩并熔融边熔融边燃烧带黑烟燃烧旺盛伴有大量黑烟刺激性辣味松而脆的不规则黑色空心球(二)试剂着色法在试管中加入1mL着色剂,加入适量的水,然后放入纤维试样,在酒精灯上沸染1min,取出试样,水洗晾干,根据它的颜色判断纤维的类别。此法仅适用于无色及未经处理的纤维鉴别。常见纤维的着色性见表8-2。表8-2常见纤维的着色性纤维种类棉毛丝麻粘胶涤纶锦纶腈纶显示颜色灰绿红莲深紫灰绿绿色红玉偏黄棕红桃红(三)溶解法取少量纤维试样,放入试管中,加入一定量的溶剂(浴比1:100),按实验条件处理5-10分钟,边振荡,边观察实验现象,做好实验记录。根据纤维的溶解情况,对照表8-3,判断纤维的类别。表8-3常见纤维的溶解性能纤维硫酸(浓)硫酸(70％)盐酸(浓)盐酸(15％)甲酸(85％)硝酸(65％)次氯酸钠(1M)氢氧化钠(30％)DMF(99％)间苯甲酚室温室温室温沸腾室温室温室温沸腾沸腾室温沸腾室温沸腾棉SSISIIISISIIIII毛IIIIIIISSIIII丝SISSISIISSSIIII麻SSISIIIISIIIII粘胶SSSSIIISISIIIII涤纶SIIIIIIISIIIIS锦纶6SSSSSSIIIISSS腈纶SIIIISIIISISII注:S——溶解;SI——部分溶解;I——不溶。(四)显微镜法1、纤维纵向观察取一小束纤维,理顺后松散地放于载玻片上,滴一滴甘油,盖上盖玻片(注意不要带入空气),放在显微镜的载物台上。选择合适的放大倍数,调整视图清晰后,观察纤维纵向形态,绘出图形,与教材上P.12-14.纺织纤维形态图对照,判断纤维类别。2、纤维横截面观察按要求用哈氏切片器切出符合测试规格的试样切片。将切片放在载玻片中央,滴一小滴甘油,盖上盖玻片(注意不要带入空气),观测方法同纤维纵向观察。绘出纤维横截面图形,与教材上P.12-14.纺织纤维形态图对照,结合上面观察到的纤维纵向形态图,综合判断纤维类别。五、结果分析与讨论1、根据燃烧法、试剂着色法、溶解法和显微镜法先单独判断纤维类别,再将所有现象综合起来判断,得出最终实验结论。六、注意事项1、燃烧法鉴别纤维时,注意明火安全。2、试剂着色法鉴别纤维时,不同的试剂配比组成染得的纤维颜色不同,试剂浓度大小影响纤维得色深浅。3、溶解法鉴别纤维时,若溶剂为有机挥发物或具有刺激性气味,实验操作应在通风厨中进行。4、实验过程中要仔细观察实验现象,并做好实验记录。能够留样的一律需留样。七、思考题1、燃烧法鉴别纤维时,燃烧羊毛和蚕丝的气味是否相同?释放出的气体中可能含有哪些成分?2、试剂着色法鉴别纤维时,对于不同的纤维使用相同的试剂染色,为何会得到不同的颜色?3、为什么显微镜法不能确定化学纤维的种类?实验9棉织物上染料的鉴别一、实验目的1、学习染色织物上染料的系统鉴别方法;2、掌握棉织物上染料的鉴别方法。二、实验原理由于染料的多样性和性能的复杂性,一般要确定染色或印花织物上某一染料的化学结构是十分困难的,织物上染料鉴别主要是指鉴定织物上染料按应用分类的类别。要对织物上染料进行鉴别,首先要对纤维的种类进行鉴别,一般采用燃烧法、溶解法、试剂着色法等方法,根据纤维类别初步判断染料类型。若为棉纤维,则可能是直接、活性、还原、硫化或不溶性偶氮染料等;如果是涤纶,则可能是分散染料;若为羊毛纤维,则可能是酸性、