بررسی رنگرزی الیاف اکریلیک با رنگهای طبیعی(‌اسپرک قرمزدانه پوست گردو ) با روشهای مختلف

فهرست مطالب

عنوان صفحه

مقدمه 1

فصل اول :‌كليات

1-1- هدف 4

1-2- پيشينة‌تحقيق 4

1-3- روش كار تحقيق 5

فصل دوم : اكريليك

2-1- تاريخچه 7

2-2 – تعريف الياف اكريليك و مد اكريليك 7

2-3- سنتز اكريلونيتريل 8

2-4- حلالهاي مناسب الياف پلي اكريلونيتريل 11

2-5- توليد الياف از پليمر اكريلونيتريل 11

2-6- انواع الياف اكريليك و مد آكريليك 13

2- 7- الياف ارلون 13

2-8- الياف اكريلان 16

2-9- الياف كورتل 19

2-10- ريسندگي الياف اكريليك 19

2-11- خواص فيزيكي و شيميايي الياف اكريليك 20

2-12- چگونگي شناسايي الياف اكريليك 22

2-13-كاربرد نمونه هاي نويني از آكريليك ها 23

2-14- مطالب كه قبل از رنگرزي اكريليك بايد توجه شود 28

2-15- كارهاي پيش از رنگرزي برروي الياف اكريليك 29

2-16- اصول رنگرزي الياف اكريليك 31

2-17- نحوه رنگرزي و اشكالات موجود در رنگرزي اكريليك 35

2-18- مواد كمكي در رنگرزي الياف اكريليك 37

2-19- رنگرزي الياف اكريليك 38

2-20- اندازه گيري ارزش اشباع ليف اكريليك 44

2-21- اندازه گيري سرعت رنگرزي اكريليك 45

2-22- خنثي كردن الكتريسيتة ساكن الياف اكريليك 46

فصل سوم : رنگزاهاي طبيعي

3-1- تاريخچة رنگرزي 48

 3-2- تاريخچة رنگرزي در ايران 55

3-3- مختصري در مورد رنگينه هاي طبيعي 63

3-4- كاربرد رنگهاي گياهي در هنرهاي دستي ايران 66

3-5- دلايل اقتصادي استفاده از رنگهاي گياهي 68

3-6- شناسائي مواد رنگزاي طبيعي 71

3-7- مقايسة‌خواص مواد رنگزاي طبيعي و مصنوعي 72

3-8- قرمزدانه 75

3-9- انواع قرمزدانه 77

3-10- طريقه جمع آوري قرمز دانه 79

3-11-تأثير مواد گوناگون از قرمزدانه 81

3-12- تهيه مواد گوناگون از قرمز دانه 82

3-13- تقلب در قرمزدانه 82

3-14- رنگ بندي قرمزدانه 83

3-15- اسپرك 84

3-16- تاريخچه اسپرك 85

3-17- خصوصيات گياه اسپرك 86

3- 18- چگونگي برداشت محصول اسپرك 88

3-19- پوست گردو 89

3-20-گرفتن رنگ از پوست گردو 90

3-21-اثر دندانه ها بر پوست گردو 91

3-22- تأثير مواد شيميايي بر محلول پوست گردو 91

3-23- طرز خشك كردن گياه 92

3-24- آب در رنگرزي 93

3-25- دندانه ها 96

3-26- اسيدهاي مورد استفاده در رنگرزي 104

3-27- پتانسيل آينده استفاده از رنگزاهاي طبيعي 105

 فصل چهارم : آزمايشات رنگرزي

4-1- توضيحات 108

4-2- مشخصات كالا 109

4-3-مشخصات مواد مصرفي 109

4-4- وسايل آزمايشگاهي مورد استفاده 109

4-5- مراحل انجام آزمايش 110

4-6- دندانه دادن كالا 110

4-7-انجام آزمايشات رنگرزي 112

4-8- عمليات شستشوي كالاهاي رنگ شده 114

4-9-تعيين ماكزيمم طول موج براي رنگهاي مصرفي 115

4-10- رسم منحني كاليبراسيون 118

4-11-محاسبه درصد رمق كشي…123

4-12-نتيجه گيري و پيشنهادات….125

منابع و مآخذ 129

فهرست جداول

عنوان صفحه

3-1- جدول تأثير دندانه ها در روي رنگرزي پشم با قرمزدانه 84

4-1- جدول مشخصات كالاي اكريليك 109

4-2- جدول حمامها براي دندانه دادن 111

4-3- جدول حمامهاي رنگرزي به روش پيش دندانه 112

4-4- جدول حمامهاي رنگرزي به روش همزمان 113

4-5- جدول حمامهاي رنگرزي به روش پس دندانه 113

4-6- جدول حمام شستشوي كالاي اكريليك رنگرزي شده 115

4-7- جدول ميزان جذب پساب رنگرزي و پساب شستشوي قرمزدانه در شرايط مختلف 122

4-8- جدول ميزان جذب پساب رنگرزي و پساب شستشوي  اسپرك  در شرايط مختلف 122

4-9- جدول ميزان جذب پساب رنگرزي و پساب شستشوي پوست گردو در شرايط مختلف 123

4-10- جدول درصد رمق كشي اكريليك با قرمزدانه 124

4-11-  جدول درصد رمق كشي اكريليك با اسپرك 124

4-12- جدول درصد رمق كشي اكريليك با پوست گردو 124

فهرست نمودارها

عنوان صفحه

نمودار( 4-1) جذب   قرمز دانه 117

نمودار (4-2) جذب   پوست گردو 117

نمودار (4-3) جذب   اسپرك 118

نمودار(4-4) كاليبراسيون پوست گردو 119

نمودار (4-5) كاليبراسيون قرمزدانه 120

نمودار (4-6) كاليبراسيون اسپرك 121

نمودار (4-7) درصد رمق كشي الياف اكريليك با قرمز دانه 125

نمودار (4-8) درصد رمق كشي الياف اكريليك با اسپرك 126

نمودار (4-9) درصد رمق كشي الياف اكريليك با پوست گردو 127

مقدمه:

مجموعه اي كه پيش روي شماست برگرفته از مقالات، كتابها و تجربيات حاصل از آزمايشات مختلف مي باشد كه به بررسي شرايط مختلف رنگ پذيري الياف اكريليك با دندانه ها و روشهاي مختلف پرداخته است اين مجموعه از 4 فصل مجزا تشكيل شده است كه فصل 1 آن شامل كلياتي در مورد اهداف انجام پروژه- پيشينه هاي تحقيق و همچنين توضيحاتي در مورد نحوة انجام كار و جمع آوري مطالب مي باشد.

در فصل 2 بطور اجمالي به شرح الياف اكريليك پرداخته و خصوصياتي از قبيل ساختار- خواص فيزيكي و شيميايي، مراحل ريسندگي و توليد و انواع اكريليك ها و روشهاي رنگرزي اكريليك مورد بررسي قرار داده است تا خواننده با بررسي آن بهتر بتواند پديده هايي كه در بخشهاي بعدي به آن مي پردازيم را توجيه كند.

در فصل 3 به بررسي رنگينه هاي طبيعي و تاريخچه آنها و اهميت آنها نسبت به

رنگينه هاي صنعتي پرداخته مي شود و به طور مبسوط بر روي 3 رنگينه اسپرك، قرمزدانه و پوست گردو و خصوصيات آنها از قبيل مشخصات، تركيبات و خواص ديگر آنها پرداخته مي شود.

فصل 4 مربوط به آزمايشات انجام شده پيرامون رنگرزي اكريليك با رنگينه هاي طبيعي اسپرك، قرمزدانه و پوست گردو در حضور داندانه هاي زاج سفيد و دي كرومات پتاسيم به روشهاي پيش دندانه، همزمان و پس دندانه و ميزان رمق كشي و جذب رنگ و خواص ثباتي اين رنگينه ها مي باشد.

در آخر به صورت خلاصه به تجزيه و تحليل داده ها و بررسي نمودارهاي بدست آمده مي پردازيم و يك نتيجه گيري كلي پيرامون نتايج حاصل از اين پروژه مطرح مي شود. در خاتمه بر خود لازم مي دارم از جناب آقاي دكتر محمد ميرجليلي كه با راهنمايي‌هاي فراوان و دلسوزانه خود مرا در انجام هر چه بهتر اين پروژه ياري كرده‌اند صميمانه قدرداني نمايم.

فصل اول :

كليات

1-1- هدف

در اين پروژه به منظور ارائه شرايط بهينه و قابليت جذب مناسب مواد رنگزاي طبيعي مختلف توسط الياف اكريليك رنگرزي اين ليف با 3 رنگزاي طبيعي قرمزدانه – اسپرك و پوست گردو و در شرايط مختلف و با دندانه هاي زاج سفيد و دي كرومات  پتاسيم و همچنين به 3 روش پيش دانه – همزمان – پس دندانه كه اين عملياتها به منظور ارائه‌مناسبت ترين روش با بهترين خواص شستشوئي مورد بررسي قرار مي گيرد .

1-2- پيشينة تحقيق :

در رابطه با استفاده از مواد رنگزاي طبيعي به منظور رنگرزي الياف طبيعي و مصنوعي تحقيقاتي به انجام رسيده و همچنين كنفرانسهايي نيز برگزار شده است و قابليت استفاده از اين مواد رنگزا را برروي اليافي همچون نايلون و پلي‌استر به روشهاي رنگرزي همزمان مورد مطالعه قرار گرفته همچنين كنفرانسي در هفدهم دسامبر 2001 در Iitdelhi در مورد اين مواد برگزار شده است كه بخش تكنولوژي نساجي در Iitdelhi تحقيق روي اين موضوع را از سال 1990 آغاز كرده است.

1-3-روش كار تحقيق

 كه اين بخش شامل انجام مراحل زير مي باشد

1-3-1- جمع آوري اطلاعات پيرامون مواد رنگزاي طبيعي – چگونگي به دست آوردن و استفاده از آنها و همچنين جمع آوري اطلاعات جامعي پيرامون الياف اكريليك خصوصيات و همچنين شرايط و چگونگي رنگرزي اين الياف

 1-3-2-رنگرزي الياف اكريليك تحت  شرايط مختلف به روشهاي پيش كروم – همزمان – پس كروم با مواد رنگزاي طبيعي اسپرك – قرمز دانه و پوست گردو با دندانه هاي زاج سفيد و دي كرومات و مقايسة خواص رنگ پذيري ثبات شستشوئي نمونه هاي رنگ شده .

1-3-3- تجزيه و تحليل نتايج

فصل دوم :

آكريليك

2-1- تاريخچه :

در سال 1948 .م  كمپاني دوپونت ايالات متحده پس از يك رشته كوششها و پژوهشهايي كه انجام داد توانست در بدست آوردن ليفي كه از ديدگاه كارايي ، همانندي و بيشترين شباهت را با پشم طبيعي داشته باشد موفق بيرون آيد و بدينسان ليف ساختگي (‌مصنوعي ) تهيه گرديد .[1]

اين الياف از پليمرها يا كوپليمرهاي اكريلونيتريل ساخته مي شوند كه در طول جنگ دوم جهاني در صنايع لاستيك سازي آمريكا توسعه فراوان يافتند و از اين جهت تعداد زيادي مواد شيميايي به مقايسهاي بزرگ از جمله اكريلونيتريل  تهيه شدند

 از پيوند شيميايي مولكولهاي اكريلونيتريل پليمرهايي ساخته مي شود كه قابليت ريسندگي و تشكيل ليف دارند امروزه الياف سنتتيك كه پايه آنها اكريلونيتريل است در انواع مختلفي توليد مي شوند [2]

2-2- تعريف الياف اكريليك و مد اكريليك :

 تعاريف زير توسط كميسيون فدرال تجارت آمريكا به عمل آمده است .

اكريليك :

 الياف ساخته شده سنتتيك هستند كه مادة تشكيل دهنده زنجير پليمري آنها حداقل شامل 85 درصد وزني واحدهاي اكريلونيتريل است .

مد اكريليك :

 الياف ساخته شده سنتتيك هستند كه ماده تشكيل دهندة زنجير پليمري آنها را ، حداكثر 85 و حداقل 35 درصدوزني ، واحدهاي اكريلونيتريل تشكيل مي دهد [2]

2-3- سنتز الكريلونيتريل

 نظر به اينكه اليافي كه در اين مبحث مورد گفتگو قرار مي گيرند و به طور عمده از اكريلونيتريل تهيه مي شوند لازم است با روشهاي صنعتي تهيه اين ماده آشنا باشيم اين ماده براي سيانو اتيله كردن سلولز نيز به كار مي رود و يكي از مواد مهم صنعت تهيه الياف مصنوعي است  اكريلو نيتريل به چهار طريق عمده تهيه مي شود :

2-3-1- اكسيد اتيلن :

 اين روش كلاسيك كه امروزه متداول نيست ، در سالهاي اوليه فعاليت ، روي تهيه الياف اكريليك مورد استفاده قرار مي گرفت . اكسيد اتيلن كه خود محصول اكسيداسيون ، اتيلن  حاصل از كراكينگ نفت است ، مي تواند با اسيد هيدروسيانيك تركيب شود خود اسيد هيدروسيانيك نيز از اكسيداسيون نسبي متان در مجاورت آمونياك ، به روشهاي كاتاليتيك به دست مي آيد اين عمل منجر به تشكيل اكريلونتيريل مي شود .

2-3-2- از استيلن

امروزه تهيه اكريلونيتريل از استيلن متداولترين روش است . خود استيلن كه طبق روشهاي سنتي از اثر آب روي كاربيد كلسيم به دست مي آيد ، امروزه به مقدار زيادي از تقطير مواد نفتي تهيه مي شود استيلن به هر طريقي كه تهيه شده باشد در راكسيون با اسيد هيدروسيانيدريك منجر به تشكيل اكريلونتريل مي شود

اين واكنش در حضور كاتاليزور ، كلروركوئيورو و در محيط آبكي كلرور آمونيوم انجام مي گيرد تا حلاليت كلرور كوئيورو را افزايش  دهد واكنش در فشار معمولي و حرارت 80 درجه سانتيگراد انجام مي شود به منظور تبديل كردن كامل اسيد هيدروسيانيك به ازاي هر 10 مولكول استيلن يك مولكول اسيد كلريدريك افزوده مي شود بازده واكنش بر مبناي استيلن به كار رفته 80 درصد و بر مبناي اسيد هيدروسيانيدريك 95 درصد خواهد بود .

 2-3-3- طريقه سوهيو

راكسيون با اكسيداسيون پروپيلن شروع مي شود و پس از توليد اكرولئين آمونياك به آن افزوده مي شود كمپلكسي كه به وجود مي آيد هيدراته و سپس هيدروژنه شده و تبديل به اكريلونيتريل مي شود .

مجموعه راكسيونهاي فوق را مي توان به صورت كلي نمايش داد :

 به نظر مي رسد كه كمپانيهاي دوپونت آمريكا ، آساهي و ميتسوبيشي ژاپن هر سه اكريلونيتريل را به طريق فوق تهيه مي كنند .

2-3-4- از استالدئيد

 در اين راكسيون اسيد هيدروسيانيك به استالدئيد افزوده مي شود و سيان هيدرين توليد مي شود كه پس از جذب آب تبديل به اكريلونتيريل مي شود

 طرز تهيه وينيل كلرايد

 بهترين طريقه ، افزودن اسيد كلرئيدريك به استيلن در حضور كاتاليزور كلرو مركوريك روي ذغال اكتيو است

   روش ديگر تركيب كردن اتيلن با كلر است كه منجر به تشكيل دي كلرواتيلن مي شود كه به نوبه خود در تحت 4 اتمسفر فشار و C°550 حرارت مي شكند و تبديل به وينيل كلريد مي شود [2].

2-4- حلال هاي مناسب الياف پلي اكريلونيتريل

 2-4-1- دي متيل فرم آميد

2-4-2- دي متيل سولفون

2-4-3- متانيتروفنل

2-4-4- پارانيتروفنل

2-4-5- ساكسيو نيتريل

2-4-6- آديپونيتريل      [3]

2-5- توليد الياف از پليمر اكريونيتريل

 ساخت و تهيه الياف ارلون و تقريباً‌ساير انواع الياف  اكريليك اصلاح شده با جزئي تفاوتهايي مشابه هم هستند طرز تهيه ، آن به اين ترتيب است كه پليمر را در حلال آلي مناسبي حل مي كنند و پس از عمل اكستروژن تهيه فيلامنت حلال را تبخير مي كنند و فيلامنت جامد باقي مي ماند پلي اكريلونيتريل را ممكن است به روش ترهم ريسندگي كرد براي منعقد كردن الياف از حمام گليسرول استفاده مي شود . در پايان فيلامنت تحت كشش قرار داده مي شود تا آرايش مولكولي لازم را به دست آورد . ابتدا حمامي كه حاوي 40 قسمت ( تمام قسمتهاي وزني ) است و پر از سولفات آمونيوم به عنوان كاتاليزور ، 80 قسمت بي سولفيت سديم به عنوان ماده فعال كننده و 90 قسمت آب مقطر است ، در 40 درحه سانتي گراد آماده مي شود در فاصله دو ساعت، پليمر را با مخلوطي از 90 قسمت اكريلونيتريل و 10 قسمت از يك منومر اتيلن ديگر ، بتدريج به حمام مي افزايند و مخلوط را به آرامي تحت همزن قرار مي دهند در اين عمل پليمر كه پلي اكريلونيتريل  تغيير يافته است در محلول رسوب مي كند و. در اين هنگام وزن مولكولي  آن 60000 است پليمر رسوب كرده را  با صافي از محلول جدا مي كنند شستشو مي دهند و خشك مي كنند سپس پليمر را در حلال آلي مناسب كه معمولاً دي متيل فرم آميد است به غلظت 10 تا 20 درصد حل مي كنند .