روش تحقیق بررسی رنگرزی الیاف اکریلیک با رنگ های طبیعی (‌ اسپرک، قرمزدانه ، پوست گردو ) با روش های مختلف

چکیده :

 رنگینه های طبیعی از دیر باز مورد توجه بشر بوده اند این رنگینه ها به دلیل بهره‌مندی از درجه  سمیت پایین و سازگاری با محیط همواره مورد توجه رنگرزان بوده اند از ویژگی های این نوع رنگینه ها می توان به تولید شیدهای بسیار زیاد و زیبا به همراه نتایج قابل توجه خواص ثبات آنها اشاره کرد در این راستا رنگینه های اسپرک ،

قرمز دانه وپوست گردو ازمعروفترین و همچنین قدیمی ترین رنگینه های طبیعی

می باشند که بشر از سالیان دراز مورد استفاده قرار می داده است .

 روش رنگرزی این رنگینه ها به کمک انواع دندانه بوده است .

 در این پروژه امکان رنگرزی نخ اکریلیک را با رنگهای طبیعی اسپرک ، قرمز دانه ، پوست گردو به روشهای پیش و پس و همزمان با دو دندانه زاج سفید و دی کرومات بررسی می کنیم و نتایج حاصل را مورد بررسی قرار می دهیم .

از نتایج حاصله اینگونه استنتاج می شود که افزایش دندانه بخصوص دندانه

‌دی کرومات در محیط باعث افزایش جذب رنگ توسط کالا می شود و همچنین سه روش رنگرزی نیز خود تأثیر بسزائی در جذب رنگ دارند که نتایج حاصل نشان میدهد. بیشترین رمق کشی و جذب رنگ در روش پس دندانه حاصل شده است .

مقدمه:

مجموعه ای که پیش روی شماست برگرفته از مقالات، کتابها و تجربیات حاصل از آزمایشات مختلف می باشد که به بررسی شرایط مختلف رنگ پذیری الیاف اکریلیک با دندانه ها و روشهای مختلف پرداخته است این مجموعه از 4 فصل مجزا تشکیل شده است که فصل 1 آن شامل کلیاتی در مورد اهداف انجام پروژه- پیشینه های تحقیق و همچنین توضیحاتی در مورد نحوه انجام کار و جمع آوری مطالب می باشد.

در فصل 2 بطور اجمالی به شرح الیاف اکریلیک پرداخته و خصوصیاتی از قبیل ساختار- خواص فیزیکی و شیمیایی، مراحل ریسندگی و تولید و انواع اکریلیک ها و روشهای رنگرزی اکریلیک مورد بررسی قرار داده است تا خواننده با بررسی آن بهتر بتواند پدیده هایی که در بخشهای بعدی به آن می پردازیم را توجیه کند.

فصل 4 مربوط به آزمایشات انجام شده پیرامون رنگرزی اکریلیک با رنگینه های طبیعی اسپرک، قرمزدانه و پوست گردو در حضور داندانه های زاج سفید و دی کرومات پتاسیم به روشهای پیش دندانه، همزمان و پس دندانه و میزان رمق کشی و جذب رنگ و خواص ثباتی این رنگینه ها می باشد.

در آخر به صورت خلاصه به تجزیه و تحلیل داده ها و بررسی نمودارهای بدست آمده می پردازیم و یک نتیجه گیری کلی پیرامون نتایج حاصل از این پروژه مطرح می شود. در خاتمه بر خود لازم می دارم از جناب آقای دکتر محمد میرجلیلی که با راهنمایی‌های فراوان و دلسوزانه خود مرا در انجام هر چه بهتر این پروژه یاری کرده‌اند صمیمانه قدردانی نمایم.

فصل اول :

کلیات

هدف 

در این پروژه به منظور ارائه شرایط بهینه و قابلیت جذب مناسب مواد رنگزای طبیعی مختلف توسط الیاف اکریلیک رنگرزی این لیف با 3 رنگزای طبیعی قرمزدانه – اسپرک و پوست گردو و در شرایط مختلف و با دندانه های زاج سفید و دی کرومات  پتاسیم و همچنین به 3 روش پیش دانه – همزمان – پس دندانه که این عملیاتها به منظور ارائه‌مناسبت ترین روش با بهترین خواص شستشوئی مورد بررسی قرار می گیرد .

1-2- پیشینه تحقیق :

در رابطه با استفاده از مواد رنگزای طبیعی به منظور رنگرزی الیاف طبیعی و مصنوعی تحقیقاتی به انجام رسیده و همچنین کنفرانسهایی نیز برگزار شده است و قابلیت استفاده از این مواد رنگزا را برروی الیافی همچون نایلون و پلی‌استر به روشهای رنگرزی همزمان مورد مطالعه قرار گرفته همچنین کنفرانسی در هفدهم دسامبر 2001 در Iitdelhi در مورد این مواد برگزار شده است که بخش تکنولوژی نساجی در Iitdelhi تحقیق روی این موضوع را از سال 1990 آغاز کرده است.

1-3-روش کار تحقیق

 که این بخش شامل انجام مراحل زیر می باشد

1-3-1- جمع آوری اطلاعات پیرامون مواد رنگزای طبیعی – چگونگی به دست آوردن و استفاده از آنها و همچنین جمع آوری اطلاعات جامعی پیرامون الیاف اکریلیک خصوصیات و همچنین شرایط و چگونگی رنگرزی این الیاف

 1-3-2-رنگرزی الیاف اکریلیک تحت  شرایط مختلف به روشهای پیش کروم – همزمان – پس کروم با مواد رنگزای طبیعی اسپرک – قرمز دانه و پوست گردو با دندانه های زاج سفید و دی کرومات و مقایسه خواص رنگ پذیری ثبات شستشوئی نمونه های رنگ شده .

1-3-3- تجزیه و تحلیل نتایج

فصل دوم :

آکریلیک

2-1- تاریخچه :

در سال 1948 .م  کمپانی دوپونت ایالات متحده پس از یک رشته کوششها و پژوهشهایی که انجام داد توانست در بدست آوردن لیفی که از دیدگاه کارایی ، همانندی و بیشترین شباهت را با پشم طبیعی داشته باشد موفق بیرون آید و بدینسان لیف ساختگی (‌مصنوعی ) تهیه گردید .[1]

این الیاف از پلیمرها یا کوپلیمرهای اکریلونیتریل ساخته می شوند که در طول جنگ دوم جهانی در صنایع لاستیک سازی آمریکا توسعه فراوان یافتند و از این جهت تعداد زیادی مواد شیمیایی به مقایسهای بزرگ از جمله اکریلونیتریل  تهیه شدند

 از پیوند شیمیایی مولکولهای اکریلونیتریل پلیمرهایی ساخته می شود که قابلیت ریسندگی و تشکیل لیف دارند امروزه الیاف سنتتیک که پایه آنها اکریلونیتریل است در انواع مختلفی تولید می شوند [2]

2-2- تعریف الیاف اکریلیک و مد اکریلیک :

 تعاریف زیر توسط کمیسیون فدرال تجارت آمریکا به عمل آمده است .

اکریلیک :

 الیاف ساخته شده سنتتیک هستند که ماده تشکیل دهنده زنجیر پلیمری آنها حداقل شامل 85 درصد وزنی واحدهای اکریلونیتریل است .

مد اکریلیک :

 الیاف ساخته شده سنتتیک هستند که ماده تشکیل دهنده زنجیر پلیمری آنها را ، حداکثر 85 و حداقل 35 درصدوزنی ، واحدهای اکریلونیتریل تشکیل می دهد [2]

2-3- سنتز الکریلونیتریل

 نظر به اینکه الیافی که در این مبحث مورد گفتگو قرار می گیرند و به طور عمده از اکریلونیتریل تهیه می شوند لازم است با روشهای صنعتی تهیه این ماده آشنا باشیم این ماده برای سیانو اتیله کردن سلولز نیز به کار می رود و یکی از مواد مهم صنعت تهیه الیاف مصنوعی است  اکریلو نیتریل به چهار طریق عمده تهیه می شود :

2-3-1- اکسید اتیلن :

 این روش کلاسیک که امروزه متداول نیست ، در سالهای اولیه فعالیت ، روی تهیه الیاف اکریلیک مورد استفاده قرار می گرفت . اکسید اتیلن که خود محصول اکسیداسیون ، اتیلن  حاصل از کراکینگ نفت است ، می تواند با اسید هیدروسیانیک ترکیب شود خود اسید هیدروسیانیک نیز از اکسیداسیون نسبی متان در مجاورت آمونیاک ، به روشهای کاتالیتیک به دست می آید این عمل منجر به تشکیل اکریلونتیریل می شود .

2-3-2- از استیلن

امروزه تهیه اکریلونیتریل از استیلن متداولترین روش است . خود استیلن که طبق روشهای سنتی از اثر آب روی کاربید کلسیم به دست می آید ، امروزه به مقدار زیادی از تقطیر مواد نفتی تهیه می شود استیلن به هر طریقی که تهیه شده باشد در راکسیون با اسید هیدروسیانیدریک منجر به تشکیل اکریلونتریل می شود

این واکنش در حضور کاتالیزور ، کلرورکوئیورو و در محیط آبکی کلرور آمونیوم انجام می گیرد تا حلالیت کلرور کوئیورو را افزایش  دهد واکنش در فشار معمولی و حرارت 80 درجه سانتیگراد انجام می شود به منظور تبدیل کردن کامل اسید هیدروسیانیک به ازای هر 10 مولکول استیلن یک مولکول اسید کلریدریک افزوده می شود بازده واکنش بر مبنای استیلن به کار رفته 80 درصد و بر مبنای اسید هیدروسیانیدریک 95 درصد خواهد بود .

 2-3-3- طریقه سوهیو

راکسیون با اکسیداسیون پروپیلن شروع می شود و پس از تولید اکرولئین آمونیاک به آن افزوده می شود کمپلکسی که به وجود می آید هیدراته و سپس هیدروژنه شده و تبدیل به اکریلونیتریل می شود .

مجموعه راکسیونهای فوق را می توان به صورت کلی نمایش داد :

به نظر می رسد که کمپانیهای دوپونت آمریکا ، آساهی و میتسوبیشی ژاپن هر سه اکریلونیتریل را به طریق فوق تهیه می کنند .

2-3-4- از استالدئید

 در این راکسیون اسید هیدروسیانیک به استالدئید افزوده می شود و سیان هیدرین تولید می شود که پس از جذب آب تبدیل به اکریلونتیریل می شود

 طرز تهیه وینیل کلراید

 بهترین طریقه ، افزودن اسید کلرئیدریک به استیلن در حضور کاتالیزور کلرو مرکوریک روی ذغال اکتیو است

روش دیگر ترکیب کردن اتیلن با کلر است که منجر به تشکیل دی کلرواتیلن می شود که به نوبه خود در تحت 4 اتمسفر فشار و C°550 حرارت می شکند و تبدیل به وینیل کلرید می شود [2].

2-4- حلال های مناسب الیاف پلی اکریلونیتریل

 2-4-1- دی متیل فرم آمید

2-4-2- دی متیل سولفون

2-4-3- متانیتروفنل

2-4-4- پارانیتروفنل

2-4-5- ساکسیو نیتریل

2-4-6- آدیپونیتریل      [3]

2-5- تولید الیاف از پلیمر اکریونیتریل

 ساخت و تهیه الیاف ارلون و تقریباً‌سایر انواع الیاف  اکریلیک اصلاح شده با جزئی تفاوتهایی مشابه هم هستند طرز تهیه ، آن به این ترتیب است که پلیمر را در حلال آلی مناسبی حل می کنند و پس از عمل اکستروژن تهیه فیلامنت حلال را تبخیر می کنند و فیلامنت جامد باقی می ماند پلی اکریلونیتریل را ممکن است به روش ترهم ریسندگی کرد برای منعقد کردن الیاف از حمام گلیسرول استفاده می شود . در پایان فیلامنت تحت کشش قرار داده می شود تا آرایش مولکولی لازم را به دست آورد . ابتدا حمامی که حاوی 40 قسمت ( تمام قسمتهای وزنی ) است و پر از سولفات آمونیوم به عنوان کاتالیزور ، 80 قسمت بی سولفیت سدیم به عنوان ماده فعال کننده و 90 قسمت آب مقطر است ، در 40 درحه سانتی گراد آماده می شود در فاصله دو ساعت، پلیمر را با مخلوطی از 90 قسمت اکریلونیتریل و 10 قسمت از یک منومر اتیلن دیگر ، بتدریج به حمام می افزایند و مخلوط را به آرامی تحت همزن قرار می دهند در این عمل پلیمر که پلی اکریلونیتریل  تغییر یافته است در محلول رسوب می کند و. در این هنگام وزن مولکولی  آن 60000 است پلیمر رسوب کرده را  با صافی از محلول جدا می کنند شستشو می دهند و خشک می کنند سپس پلیمر را در حلال آلی مناسب که معمولاً دی متیل فرم آمید است به غلظت 10 تا 20 درصد حل می کنند .تا محلول ریسندگی تهیه شود بقیه مرحله  ریسندگی شامل عمل اکستروژن و تولید فیلامنت است که در محیط مسدود انجام می گیرد و با وزش هوای گرم یا بخار ،‌حلال موجود در فیلامنت را زدوده و فیلامنت جامد باقی می ماند در پایان ، مرحله کشش است که ممکن است در هوا یا آب داغ انجام شود که طی آن فیلامنت چندین برابر طول اولیه اش کشیده می شود [2]

2-6- انواع الیاف آکریلیک و مد اکریلیک

 هم اکنون تعداد زیادی لیف های اکریلیک در دسترس قرار دارد که می توان از مهمترین آنها به اورلن ، اکریلان ، کورتل  کرسلان اشاره کرد ولی تنها چهار نوع لیف مد اکریلیک وجود داشته که به ترتیب عبارتند از :

ورل – داینل – کانه کالون و تکلان [4]

2-7- الیاف ارلون

ارلون جزء اولین الیاف اکریلیک است که در سال 1948 به وسیله ‌کمپانی «‌دوپونت » آمریکا تهیه شد . این الیاف که هموپلیمر بودند ؛ تحت نامهای ارلون 81 فیلامنت و ارلون 41 الیاف کوتاه (‌استایپل ) به بازار عرضه شدند نظر به  اشکالاتی که از نظر ریسندگی و همچنین رنگرزی این الیاف وجود داشت ، سعی شد که الیاف اکریلیک به وسیله کوپلیمریزاسیون اکریلونیتریل با مواد دیگری تهیه شود .اصلاح ساختمان شیمیایی این الیاف باعث شد که ضمن حفظ خصوصیات فیزیکی خود ؛ خواص جالب دیگری را نیز به دست آورد .

2-7-1- انواع ارلون

اولین نوع ارلونها که شامل ارلون 41-81 بود ، احتمالاً ساختمان پلیمری مستقیم اکریلونیتریل داشتند تحقیقات و  توسعه های بعدی سبب شد که انواع دیگری از ارلون ساخته شود که هریک از خواص ویژه‌ای دارند در سال 1953 نوع ارلون 42 (‌الیاف کوتاه ) تهیه شد که برتریهایی نسبت به نوع 41 دارا بود و در همین ایام تهیه نوع 81 متوقف شد.

 ارلون نوع 42 که متداولترین نوع ارلن است یک کوپلیمراکریلونیتریل است که حدود 10 درصد آنرا پلیمر دیگری تشکیل می دهد این نوع پلیمر به روش ریسندگی خشک تهیه می شود ارلون 42 به حالتهای شفاف و نیمه شفاف و سیاه و در اندازه های مختلف از الیاف کوتاه ، از 25/1 تا 5/4 اینچ و 1 تا 6 دنیر تهیه می شود برای رنگرزی این نوع الیاف رنگهای بازیک و دیسپرس به کار می روند .

باید اشاره کرد که انواع بیشمار ارلونهای نوع 39.38.37.36.33.29.28.24.21،A39،      B 372.44.39 نیمه شفاف ، 72 شفاف ، 75 و 82 و غیره تاکنون ساخته شده اند تفاوت عمده این نوع الیاف در اندازه ، شفافیت نوع  مصرف ، نوع کوپولیمر و روشهای تولید آنهاست و هریک برای مصرف معینی نسبت به دیگران مزایایی دارد روشهای ساخت انواع مختلف ارلون با تفاوتهای جزیی تقریباً شبیه یکدیگر هستند .