Động lực học quá trình thuốc nhuộm trực tiếp cho xơ sợi viscose, Giới thiệu về thuốc nhuộm trực tiếp, cấu tạo nguồn gốc xơ sợi viscose, II. LÝ THUYẾT VỀ MÀU SẮC, Thuốc nhuộm trực tiếp (TNTT) hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu, là những hợp chất thuốc nhuộm có khả năng hòa tan tốt nhất trong nước, có ái lực rất nhiều với loại xơ sợi, có khả năng tự bắt màu lên nhiều loại xơ sợi, có khả năng tự gắn màu lên xơ sợi mà không cần chất trợ khác. Thuốc nhuộm trực tiếp còn được gọi là thuốc nhuộm tự nhuộm vào một số vật liệu như xơ nguồn gốc xenlulo (bông, len, đay, gai, dứa, viscose), giấy, tơ tằm, da, xơ polyamit một cách trực tiếp, nhờ các lực hấp phụ trong môi trường kiềm hoặc trung tính. Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp thuộc về nhóm azo.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA DỆT MAY THỜI TRANG BÀI TẬP LỚN MÔN LÝ THUYẾT NHUỘM Đề bài: Động lực học trình thuốc nhuộm trực tiếp cho xơ sợi viscose Giáo viên hướng dẫn: ThS.Nguyễn Thị Thùy Họ tên sinh viên: Lớp: Mã sinh viên: Chuyên nghành: Công nghệ sợi, dệt Năm học 2020 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .4 I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA THUỐC NHUỘM Sơ lược thuốc nhuộm .5 Thuốc nhuộm tự nhiên 2.1 Thuốc nhuộm thiên nhiên màu vàng 2.2 Thuốc nhuộm thiên nhiên màu đỏ 2.3 Thuốc nhuộm thiên nhiên màu đỏ tía .7 2.4 Thuốc nhuộm thiên nhiên màu xanh chàm 2.5 Thuốc nhuộm thiên nhiên màu đen 2.6 Sử dụng thuốc nhuộm thiên nhiên Việt Nam Thuốc nhuộm tổng hợp II LÝ THUYẾT VỀ MÀU SẮC 10 Lịch sử phát triển thuyết màu 10 1.1 Thuyết mang màu 11 1.2 Thuyết màu quinoit 12 1.3 Thuyết nguyên tử chưa bão hoà thuyết tạo màu chuyển hợp chất hữu dạng muối 12 1.4 Thuyết dao động màu 13 1.5 Thuyết nhiễm sắc 13 Lý thuyết màu đại 14 III NHUỘM VISCOSE BẰNG THUỐC NHUỘM TRỰC TIẾP: 17 1.Thuốc nhuộm trực tiếp 17 1.1 Đặc điểm 17 1.2 Cấu trúc 17 1.3 Khả bắt màu 19 Bản chất vật liệu 21 2.1 Sợi viscose 21 2.2 Xơ sợi có nguồn gốc từ cellulose 21 Kỹ thuật nhuộm thuốc nhuộm trực tiếp 23 3.1 Quy trình nhuộm 26 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình nhuộm: .33 LỜI MỞ ĐẦU Ngày xã hội ngày phát triển, đời sống ngày nâng cao, đáp ứng nhu cầu tối thiểu xa xỉ đời sống Do đó, trang phục người ngày phong phú, nhu cầu trang phục ngày nhiều, chất lượng ngày cải thiện Từ xưa vải làm từ thiên nhiên sử dụng nhiều trở thành mặt hàng cao cấp thị trường Những mặt hàng cao cấp làm từ thiên nhiên chẳng hạn tơ tằm, len, visco, cotton Hiện nay, nhu cầu nhuộm màu, in cho mặt hàng thời trang phong phú đa dạng đáp ứng với nhu cầu Tùy theo tính chất loại xơ, sợi, thuốc nhuộm mà ta lựa chọn thiết bị để nhuộm khác Các loại thiết bị đại ngày mang lại nhiều lợi ích cao giúp cho q trình nhuộm đạt kết tốt, suất máy nhuộm tăng lên Sự kết hợp đem lại hiệu tốt cho người sử dụng người sản xuất Trong công đoạn xử lý vật liệu nhà máy thường xuất đoạn xơ phế, đoạn tái sử dụng để sản xuất xơ sợi viscose mà khơng bị làm thay đổi tính chất xơ cellulose I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA THUỐC NHUỘM Sơ lược thuốc nhuộm Trong sống người thuốc nhuộm sử dụng đa dạng nhiều lĩnh vực nhiều nghành kinh tế khác Trong kỹ thuật sinh hoạt thường gặp thuật ngữ như: thuốc nhuộm, pigment bột màu… chúng hợp chất có màu chất, cấu tạo, tính chất phạm vi sử dụng khác nhau, cần phân biệt cho Thuốc nhuộm tên chung hợp chất hữu có màu (gốc thiên nhiên tổng hợp) đa dạng màu sắc chủng loại, chúng có khả nhuộm màu, nghĩa bắt màu gắn màu trực tiếp cho vật liệu khác Tùy theo cấu tạo, tính chất phạm vi sử dụng chúng mà người ta chia thuốc nhuộm thành nhóm, họ, lớp khác Pigment tên số thuốc nhuộm hữu khơng hịa tan nước số hợp chất vơ có màu oxit muối kim loại Đặc điểm chung pigment khơng hịa tan nước, khơng có lực với vật liệu khác, dùng để nhuộm màu cho vật liệu khác cách gián tiếp nhờ màng liên kết cách sâu khối vật liệu Bột màu thuật ngữ chủ yếu hợp chất vơ có màu dùng lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng Thuốc nhuộm dùng chủ yếu để nhuộm vật liệu dệt từ xơ thiên nhiên (bông, lanh, gai, len, tơ tằm…) xơ nhân tạo (vixco, axetat…) xơ tổng hợp (polyamit, polyester…) Ngoài chúng dùng để nhuộm cao su, chất dẻo, chất béo, sáp, xà phòng; để chế tạo mực in cơng nghiệp ấn lốt, để chế tạo văn phịng phẩm, vật liệu làm ảnh màu dùng làm chất tăng giảm độ nhạy với ánh sáng Để nhuộm loại vật liệu dệt ưa nước người ta dùng lớp thuốc nhuộm hoà tan nước, chúng khuếch tán gắn màu vào xơ sợi nhờ lực liên kết hoá lý, liên kết ion liên kết đồng hố trị với thuốc nhuộm hoạt tính Để nhuộm loại vật liệu dệt ghét nước nhiệt dẻo (xơ axetat xơ tổng hợp) người ta dùng loại thuốc nhuộm không tan nước, sản xuất dạng bột mịn phân tán cao gọi thuốc nhuộm phân tán, bắt màu vào xơ sợi theo chế hồ tan (xơ sợi dung dịch rắn) phân bố sâu hệ thống mao quản xơ Để nhuộm cao su, chất dẻo, màu, mực in, sơn màu, người ta dùng pigment loại thuốc nhuộm không tan nước Trong trường hợp pigment hay thuốc nhuộm gắn vào vật liệu nhờ chất tạo màng (khi nhuộm bề mặt) trộn với khối vật liệu để phân bố chúng sâu Khi nhuộm chất béo, dầu, mỡ, xăng, vecni nitro người ta dùng loại thuốc nhuộm hoà tan vật liệu Thuốc nhuộm tự nhiên Từ thời thượng cổ loài người biết sử dụng thuốc nhuộm thiên nhiên lấy từ thực vật động vật: Bằng mẫu vật khai quật Kim Tự Tháp Ai Cập, Trung Quốc Ấn Độ người ta xác định trước công nguyên 1500 năm người Ai Cập biết dùng inđigo (màu xanh chàm) để nhuộm vải sử dụng phổ biến alizarin lấy từ rễ marena để nhuộm màu đỏ, sử dụng campec chiết xuất từ gỗ sồi để nhuộm màu đen cho len lụa tơ tằm Ngồi người ta cịn chiết xuất màu vàng, tím đỏ - tím từ số loại khác Trừ màu xanh chàm màu đỏ alizarin có độ bền màu cao, nhìn chung thuốc nhuộm thiên nhiên có độ bền màu thấp, với ánh sáng, cường lực màu nhỏ chứa phân tử hệ thống mang màu bền Hơn hiệu suất khai thác thuốc nhuộm từ thực vật thấp, phải dùng nhiều nguyên liệu thu kilôgam thuốc nhuộm, nên giá thành cao Vì đến hầu hết thuốc nhuộm thiên nhiên bị thay thuốc nhuộm tổng hợp, số lại chủ yếu dùng để nhuộm thực phẩm nhuộm vải dân tộc người theo phong tục cổ truyền Đến người ta xác định công thức cấu tạo số thuốc nhuộm thiên nhiên theo loại màu, từ đánh giá tính chất sử dụng chúng 2.1 Thuốc nhuộm thiên nhiên màu vàng Tất thuốc nhuộm thiên nhiên màu vàng có nguồn gốc thực vật Màu vàng quan trọng dùng nhiều kỷ qua rezeđa Khi phối với màu xanh chàm nhận màu xanh lục gọi màu Lincon tuyệt đẹp 2.2 Thuốc nhuộm thiên nhiên màu đỏ Khác với màu vàng, ba số bốn thuốc nhuộm màu đỏ thiên nhiên (cecmec, cosenil, lac) có nguồn gốc động vật, song màu đỏ quan trọng marena hay gọi alizarin thu từ thực vật Tất thuốc nhuộm màu đỏ kể dẫn xuất hiđroxy antraquinon Các dẫn xuất khác chúng có ứng dụng đến ngày chúng có màu tươi ánh, có độ bền màu cao với ánh sáng Vì nói thuốc nhuộm thiên nhiên màu đỏ có độ bền màu với tiêu cao nhiều so với màu vàng 2.3 Thuốc nhuộm thiên nhiên màu đỏ tía Cấu tạo thuốc nhuộm thiên nhiên màu đỏ tía Fridlender tìm vào năm 1909 2.4 Thuốc nhuộm thiên nhiên màu xanh chàm Trong màu xanh thiên nhiên có màu xanh lam vaiđa màu xanh chàm dùng đến ngày Lúc đầu người ta cho hai màu khác nhau, sau biết chúng giống cấu tạo hố học inđigo tách từ họ chàm Hiện inđigo hai thuốc nhuộm thiên nhiên có ý nghĩa thực tế tổng hợp chế tạo phạm vi công nghiệp 2.5 Thuốc nhuộm thiên nhiên màu đen Thuốc nhuộm thiên nhiên màu đen có ý nghĩa thực tế màu đen campec, biết từ năm 1500, đến năm 1812 thực có ý nghĩa thực tế nhà hoá học Pháp tìm thấy có khả tạo thành phức khơng tan với muối kim loại có màu đen Khi tách từ gỗ campec ra, hợp chất ban đầu có màu đỏ gọi hematein, kết hợp với muối crơm chuyển thành màu đen mà gỗ campec trở nên có giá trị Mặc dù chưa biết cụ thể cấu tạo phức kim loại người ta cho có cấu trúc đại phân tử, ion crơm liên kết với phân tử hematein để tạo thành phức Cần nhấn mạnh đa số thuốc nhuộm tổng hợp màu đen dùng ngành dệt số ngành khác hỗn hợp hai nhiều thuốc nhuộm thành phần, thuốc nhuộm tổng hợp màu đen có màu không tươi dùng riêng Màu đen campec dùng thuốc nhuộm đơn, riêng biệt, để nhuộm tơ tằm, da vài vật liệu khác, có ý nghĩa đến 2.6 Sử dụng thuốc nhuộm thiên nhiên Việt Nam Chưa có tài liệu cho biết cụ thể niên đại người Việt Nam biết dùng màu thiên nhiên, biết cộng đồng dân tộc Việt Nam từ thời thượng cổ dùng thuốc nhuộm thiên nhiên đời sống Kinh nghiệm dùng thuốc nhuộm lấy từ thảo mộc truyền từ đời sang đời khác miền, vùng có loại Đến đồng bào thiểu số tỉnh miền núi phía Bắc dùng chàm để nhuộm màu xanh lam Những thập kỷ đầu kỷ số vùng Bắc Bộ dùng nước chiết từ củ nâu để nhuộm màu nâu tươi, nhúng vào bùn ao màu nâu chuyển thành màu đen bền đẹp (đây dạng phức thuốc nhuộm với ion kim loại nặng có bùn) Ngồi để nhuộm nâu đen người ta cịn dùng bàng, vỏ sú, vỏ vẹt số vỏ khác Để nhuộm đen số vùng Nam Bộ dùng nước chiết từ mặc nưa để nhuộm lót sau nhúng vào bùn sông Hậu tạo thành màu đen bền đẹp Một số loại dùng để nhuộm thực phẩm như: giành giành, bột nghệ để nhuộm màu vàng, cơm sôi để nhuộm xôi màu đỏ v.v Đến chưa có sở tổ chức chiết tách thuốc nhuộm thiên nhiên để dùng vào mục đích kỹ thuật dân sinh; việc sử dụng chúng nước ta dựa vào kinh nghiệm dân gian miền Thuốc nhuộm tổng hợp Đến việc nghiên cứu chế tạo thuốc nhuộm tổng hợp đạt đến đỉnh cao mặt khoa học công nghệ Các hãng chế tạo sản xuất bán thị trường giới hàng trăm mẫu mười lớp thuốc nhuộm khác nhau; chúng khơng có màu sắc đẹp đa dạng mà cịn có độ bền màu cao cao với nhiều tiêu lý hoá lý Để đạt thành tựu vậy, việc nghiên cứu sản xuất chúng phải trải qua thời kỳ phát triển từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp Còn để nâng cao độ bền màu thuốc nhuộm trực tiếp, năm 1883 người ta dùng muối đồng, dùng muối crôm để tăng độ bền màu cho số thuốc nhuộm axit Đến năm 1893 nhà hoá học chế tạo thuốc nhuộm axit cầm màu hay thuốc nhuộm axit crôm có độ bền màu cao với giặt ánh sáng Mặt khác cầm màu muối kim loại màu ban đầu biến đổi khó khăn cho việc thiết kế công nghệ nhuộm Để khắc phục tượng năm 1915 người ta tìm qui trình cơng nghệ tổng hợp thuốc nhuộm axit chứa kim loại 1:1 đến năm 1951 tìm thuốc nhuộm chứa kim loại 1: để nhuộm len mơi trường trung tính Vấn đề nhuộm lụa axetat (loại xơ nhiệt dẻo, ghét nước) nghiên cứu giải từ năm 1921-1924, lúc đầu người ta dùng chế phẩm để nhuộm azo khơng tan, sau dùng dẫn xuất nitrođiphenylamin đơn giản dùng dẫn xuất antraquinon gọi thuốc nhuộm acet Khi nhu cầu nhuộm xơ tổng hợp cao đời lớp thuốc nhuộm phân tán sở Pigment ftaloxianin sản xuất từ năm 1934, có độ ánh độ bền màu cao nên sở gốc màu người ta sản xuất pigment xanh da trời xanh lục, sau dùng gốc màu để sản xuất số thuốc nhuộm trực tiếp bền màu thuốc nhuộm hoạt tính Sau đại chiến giới lần thứ hai công nghiệp sản xuất xơ sợi tổng hợp chuyển sang giai đoạn bùng nổ phát triển, nhiều loại xơ sợi đời dẫn đến yêu cầu chế tạo thuốc nhuộm thích hợp cho loại xơ Trong q trình tìm kiếm ngồi việc hồn chỉnh dần lớp thuốc nhuộm phân tán, trường hợp khơng mong đợi giải quyết, thuốc nhuộm thuộc lớp bazơ không bền màu với ánh sáng nhuộm loại xơ khác lại bắt màu tốt có độ bền màu với ánh sáng cao xơ polyacrylonitrin (PAN), điều dẫn đến việc nghiên cứu sản xuất loại thuốc nhuộm bazơ riêng cho yêu cầu gọi thuốc nhuộm cation Một thành tuyệt vời 40 năm gần hoá học thuốc nhuộm việc phát minh thuốc nhuộm hoạt tính, chúng có khả tạo thành mối liên kết hoá trị với xơ nên có độ bền màu cao với gia cơng ướt Năm 1965 hãng ICI (Anh) sản xuất thuốc nhuộm hoạt tính có tên gọi procion, năm 1957 hãng Ciba (Thụy Sĩ) sản xuất thuốc nhuộm hoạt tính gọi Cibacron Từ nhiều nước nhiều hãng có cơng nghiệp hoá học phát triển nghiên cứu sản xuất thuốc nhuộm hoạt tính với chất lượng ngày nâng cao, chủng loại ngày mở rộng để bảo đảm tỷ lệ liên kết hố học với xơ cao, bị thủy phân, bền màu, tươi màu công nghệ nhuộm đơn giản II LÝ THUYẾT VỀ MÀU SẮC Lịch sử phát triển thuyết màu Từ lâu nhà khoa học nghiên cứu tìm cách giải thích câu hỏi: giới xung quanh ta lại có màu màu chúng lại khác nhau? Đây vấn đề hay khó, trải qua nhiều kỷ ngành khoa học vật lý hoá học phát triển đến mức cao tìm lời giải đáp tương đối thoả đáng xây dựng lý thuyết màu Giải đáp vấn đề màu sắc vật theo quan điểm hoá hữu có nghĩa xác định phụ thuộc chung hấp thụ tia sáng miền thấy 10