本科机械手毕设小论文

第一篇：本科机械手毕设小论文

工件夹持机械手的结构设计

学生姓名：曹秀伟 指导教师：陈勇

大连交通大学机械工程学院，软件+机械工程及自动化专业 2010级1班

【摘要】在本次设计的课题是工件加持机械手的结构设计，本论文确定了机械手的座标型式和自由度，以及机械手的技术参数.机械手能代替人工操作，起到减轻工人劳动强度，节约加工时间，提高生产效率，降低生产成本的特点。在实用基础上，对机械手直臂与夹持部件进行三维设计，其中分为三个部分：手爪、手腕、手臂。整体机械手为圆柱坐标型，驱动方式为电机驱动，结构简单可靠，精度高。设计了两支点回转-平移型夹持手爪，传动结构为滑动丝杆；手腕为回转型，转动角度为0°-360°，传动结构为同步带传动；设计了机械手的手臂结构，计算出了手臂升降时所需的驱动力矩；对工作机构和传动系统进行设计计算，包括主要部件的设计计算、强度校核和运动分析；利用三维solidworks软件对主要零件进行实体设计和造型，并绘制了机械手的装配图和主要零件图。

【关键词】直臂与夹持部件 机械手 CAD二维设计 solid works三维设计

【ABSTRACT】This topic is designed to build a blessing robot design, this paper identifies the type robot coordinates and freedom, and the technical parameters of the robot.Robot can replace manual operations, reduce labor intensity of play, save processing time, increase productivity, reduce production cost.In practical basis, the robot arm and the clamping member for three-dimensional design, which is divided into three parts: the gripper, wrist, arm.Overall cylindrical coordinates robot type, drive motor driven, simple and reliable structure, high precision.Designed a two-point swing-translation type clamping gripper, transmission structure for a sliding screw;wrist for transition back to the rotation angle of 0 °-360 °, transmission structure for belt drive;designed robot arm structure, calculated the driving torque required when lifting the arm;the work organization and transmission design calculations, including the calculation of the main components of the design, strength check and motion analysis;solidworks software using three-dimensional solid parts of the main design and modeling, and draw manipulator assembly drawings and the main parts diagram.【KEY WORDS】Straight arm and clamping parts Manipulator CAD 2d design solid works 3d dsign 1 绪论

1.1 在当今社会中，随着工业自动化的全面发展和科学技术的不断革新，对工作效率提高的呼吁越来越高。纯粹的手工劳作已经满足不了工业自动化的需求，因此，利用先进设备自动化生产机械以取代人的劳动力，满足工业自动化的需求势在必行。这之中机械手是其发展过程当中的重要产物，它不仅提高了劳动生产率，还能代替人类完成高强度、危险性高、重复枯燥的工作，同时减轻了人类的劳动强度，可以说是双向受益。在机械行业中，机械手的应用越来越广泛。

1.2 在上世纪五十年代，美国的联控公司第一次研究开发出了工业机械手，该机械手结构简单，运动精度低，但是确是人类工业史上最重要的一步，由此打开了全世界工业机械手研究，学习，开发的先河。

图1.1 点焊机械手

图1.2 多关节机械手

虽然我国的机器人技术起步较晚，但是，我国在多年以前，就把机械手的研发列入国家重点科研规划内容，并且得到了飞速的发展，在以后的机器人设计制造技术中，我国逐步缩小了与世界先进水平的差距。工件夹持机械手的设计方案

由于我所设计的是工件夹持机械手，所以我决定模仿并学习码垛机械手的相关结构，我选用圆柱坐标，并且拥有4个主要自由度，手腕的回转；直臂的升降；横臂的平移；以及基座的旋转。并且我还对机械手的安全性进行了设计，比如加装限位开关，人体感应传感器，蜂鸣器等。3 机械手的运动学分析

实验室材料抓取机械手可以看成是一个开运动链，可以将它看成是由三个旋转结构和一个平移结构串联而成。这个机械手的开链的一端位于机械手的底座，固连在桌子上，另一端是自由的，用来夹持物料。所以我采用D-H方法，来对机械手进行运动学正解分析，公式（3-1）为机械手的D-H矩阵公式。

i1iii1RT0si0ai1cisci1ccsdsPii1ii1i1ii1i

(3-1)dici11sisi1cisi1ci10001将我设计的机械手的D-H参数，经过4个矩阵的右乘，最终可以得到机械手腕相对于机械手底座的矩阵公式，如公式（3-2）.此公式可对机械手腕位置进行求解。RTHRT11T22T33T4A1A2A3A4=

a4S1S3C3S1C1C2S3C1S2C1a2C（C1C2C3S1S32a4C3a3）SCCCS(SCSCC)SSSaCaCaCaS***2433143123S2C3S2S3C2S（L2a4C3a3）0001

(3-2)现假设机械手基座与底板之间的的夹角1为90°，2为60°，3为0°，L为100mm，通过公式计算可得结果(3-3),这个矩阵代表机械手腕位置数据为Px0，Py526.765mm，Pz354.2mm。

0010130526.76522R

（3-3）TH 310-354.22210004 机械手的参数设计及应力分析

针对机械手的设计，我分为了以下3个方面，分别为机械爪的设计，机械手腕的设计以及机械臂的设计，其中还对机械爪的夹头进行了尺寸设计，并且对相关电机的选用进行了分析。在确定了机械爪的各杆件相关尺寸后，我对所用到的丝杆进行了强度校核，耐磨性校核，自锁性校核等。

图4.1 机械爪活动空间及受力分解

我对机械手重要零部件进行了应力学分析，并得到了结构受力良好，零件形变量小的相关结论.之后 我对受力最大的机械手直臂部分进行了装配体进行了应力分析，分析选取手臂与地面平行时，最大受力的情况以下是机械手直臂结构体的受力分析报告。

图4.2机械手直臂应力分析

图4.3 机械手直臂形变分析 机械手的三维设计

5.1 手部设计。常见机械手分为回转型与平移型，各自利弊，所以我在设计机械手时，决定在回转型机械手上增加了一个平行四边形机构，这样，回转型机械手的夹头部分就能优化成平移型机械手，这样，回转型机械手的爪体能够通过铰接杆来进行增力，平移型机械手的爪头能够实现理论0误差来抓取不同直径的实验材料，但是这样的话，夹头的始末两位置之间会产生一个长度为10mm的位置偏差，这样就会造成抓取误差较大，为了解决该问题，我在机械手的一个旋转轴处添加了一个角度传感器如图，通过这个角度传感器，就能将夹头的开合范围进行实时反馈，通过对横臂与直臂进行位移控制，来对偏差进行补偿。

图5.1 机械爪夹头结构图

图5.2 三维手爪结构图

5.2 机械手腕设计。由于此次设计要求手腕的回转角度为360°自由旋转，因此手腕结构我使用步进电机驱动，同步轮带动同步带运动的结构来控制手抓准确的转过固定角度与方向，从而使其能准确的抓取零件和放置零件。为了保证机械手腕的刚度，防止运动形变，所以连接底板我决定采用2mm的304不锈钢板，并且两边增设不锈钢L角铁，这样就能拥有较强刚度，防止腕部受力变形。手腕旋转部分与连接底板通过两个轴承连接，减少零件摩擦，增强零件运动稳定性，由于手腕只受到轴向拉力，没有横向力矩，所以无需进行校核。

图5.3 手腕回转结构图

5.4 机械手直臂图

5.5 机械手基座

5.3 机械手臂设计。臂部运动的目的能使手部运动到空间任意一点。如果想改变手部位姿，需利用腕部的自由度加以实现。因此，一般来说臂部应该具备3个自由度，既手臂的左右回转、升降和伸缩运动。手臂的各种运动往往利用驱动机构（设计所选为直流减速电机）和各种传动机构来实现。其中回转设计我才用了回转支承进行连接，这样不仅能够减小电机旋转力矩，同时还能保证机械手的稳定性。机械手的平移运动我采用滑动丝杆和SBR直线导轨，这种结构成本低，载重高，控制方便，运动平稳。机械化搜的升降我采用了动滑轮结构，该结构能够降低机械手对升降电机的要求。设计完成后，我绘制了机械手的部分零件图和机械手的装配图，并且我还制作了机械手实物，来进行抓取实验。

图5.6 螺母夹块

图5.7 机械手3D模型

图5.8 机械手实物

谢辞

感谢我的指导教师陈勇对我的耐心指导和帮助，在老师的指导下解决了设计过程中遇到的许多问题，感谢设计中给我帮助和建议的各位同学，感谢论文的评阅老师和答辩委员会的各位老师。由于自身水平有限，设计中存在很多不足之处，请各位老师批评指正。参考文献

[1] 李超.气动通用上下料机械手的研究与开发[D].西安：陕西科技大学，2003.[2] 齐进凯.气动机械手的结构设计、分析及控制的研究[D].上海：东华大学，2006..[3] 李文明.曲轴搬运机械手的研究与设计[D].武汉：华中科技大学，2007.[4] 钱济国.机械手的结构尺寸与夹持误差计算.现代制造工程，2006,（1）

[5] 潘秀石.基于串联增力机构的机械手夹持装置设计.机械工程与自动化，2013,180（5）

[6] 张彪，叶军，鲁翔，等.一种丝杆螺母机构型机械手的设计[J].中国西部科技，2010(15);31-32.

第二篇：如何写毕设论文

毕业设计（论文）写作内涵

完整的毕业论文应包括：题目，中文摘要，中文关键词，英文题目，英文摘要，英文关键词，目录，引言，正文，结论，参考文献，后记，英文翻译（原文、译文）。下面主要针对论文各部分的取材及写作方法逐一介绍。

1、题目

论文题目应具有先进性和鲜明性，既不能太宽，也不能太小，一般应体现两点：研究切入点 + 核心工作，必要时候可加副标题以说明论文的侧重点，同时题目字数一般不超过20个汉字。

例如：

P2P网络文件高速下载技术的研究与实现 对等网络拓扑可视化技术研究与实现 对等网络多关键字检索技术研究与实现

2、中文摘要

论文摘要文字必须十分简炼，内容亦需充分概括，篇幅大小一般限制其字数不超过论文字数的5%。例如，对于6000字的一篇论文，其摘要一般不超出300字。

论文摘要应包含以下内容：

①从事这一研究的目的和重要性；

②研究的主要内容，指明完成了哪些工作；

③获得的基本结论和研究成果，突出论文的新见解； ④结论、结果的实际意义。

论文摘要不要列举例证，不讲研究过程，不用图表，不给化学结构式，也不要作自我评价。建议摘要可以先留出位置，在全文写完后再写。

3、中文关键词

关键词不少于4 个，以5—6个为宜，其排列顺序遵循以下规则：

第1 个关键词：列出该文主要工作或内容所属二级学科名称。学科体系采用国家技术监督局分布的《学科分类与代码》（国标GB/T 13745-92）；

第2 个关键词：列出该文研究得到的成果名称或文内若干个成果的总类别名称；

第3 个关键词：列出该文在得到上述成果或结论时采用的科学研究方法的具体名称。综述和评述性学术论文等写“综述”或“评论”等。对科学研究方法的研究论文，此处写所应用的方法名称；

第4 个关键词：列出前三个关键词中没有出现的，但被该文作为主要研究对象的物质的名称，或在题目中出现的作者认为重要的名词。

如有需要，第五、六个关键词等列出作者认为有利于检索和文献利用的其它关键词。

4、英文摘要

英文摘要的写作应注意以下几点：

1）英文摘要题名以短语为主要形式，尤以名词短语(noun phrase)最常见，即题名基本上由1个或几个名词加上其前置和(或)后置定语构成。

2）英文摘要题名的字数不应过长，国外科技期刊一般对题名字数有所限制。例如，美国医学会规定题名不超过2行，每行不超过42个印刷符号和空格；美国国立癌症研究所杂志J Nat Cancer Inst要求题名不超过14个词；英国数学会要求题名不超过12个词。这些规定可供我们参考。总的原则是，题名应确切、简练、醒目，在能准确反映论文特定内容的前提下，题名词数越少越好。

3）中英文题名在内容上应一致，但不一定词语要一一对应。在许多情况下，个别非实质性的词可以省略或变动。此外，近些年的趋势是，凡可用可不用的冠词均可不用。

4）英文摘要尽量用简短、词义清楚并为人熟知的词。例如： The operation method is narrated based on the conscientious analysis of the dust collection system.其中的narrated和conscientious使用不得体，可改为The operation method is introduced based on the analysis of the dust collection system.在表示分析研究（讨论）了时，用… are analyzed, 不用… are analyzed and studied(discussed).5）英美拼写保持全文风格一致。比如，Color和colour，program和 programme。

6）能用名词做定语不要用动名词，能用形容词的而不用名词。比如，用Measurement accuracy 而不用measuring accuracy；用Experimental results而不用experiment results。

7）可直接用名词或名词短语做定语的，尽量少用of。比如，用measurement accuracy而不用accuracy of measurement；用camera curtain shutter 而不用curtain shutter of camera；用equipment structure而不用structure of equipment。8）可用动词的尽可能避免使用动词的名词形式。比如，用thickness of plastic sheets was measure，而不用measurement of thickness of plastic sheet was made。

9）摘要内容中不能省略冠词，正确地使用冠词，不误用、滥用或随便省略。正：“Pressure is a function of the temperature”

误：“The pressure is a function of the temperature”;

5、英文关键词

对照中文关键词逐一翻译，注意保持原来的顺序。

6、目录

具体见格式要求。

7、引言

引言内容应该包含题目的研究背景，国内外在该领域或该研究方向的研究状况、发展趋势以及述评，研究的意义或应用价值，本论文的主要内容简述等。

8、正文

根据课题方向和导师意见展开成若干章节加以叙述，整个论文要自成一体，各章节间要相互呼应，层次清晰。其它具体见格式要求

9、结论

对正文的内容进行总结，提出后续研究的相关建议。

10、参考文献

参考文献必须是学生本人真正阅读过的，以近期发表与论文工作直接相关的文献。参考文献必须在文中引用处体现出来，并按顺序编号。一般文科约15篇，理科约10篇左右，其中英文文献至少应有1—2篇。文献应按文中引用出现的顺序列全，附于文末。

注录格式如下：

[期刊]作者.论文题名[J].刊名，年，卷（期）：起止页码.[专著]作者.书名[M].出版地：出版者，出版年.引用参考起止页码

[论文集]作者.引文题[A].主编，论文集名[C].出版地：出版年.引文起止页码。

[报纸]作者.篇名.报名.出版日期（版次）[科技报告]作者.报告题名，报告号[R].出版单位，年代.[学位论文]作者.论文题名[D].机构地址：所属学校名，年.[专利]作者.专利名称：专利国别，专利号[P].年.[网页]作者.题名[EB/OL].发表年月日或引用年月日.网址

11、后记

叙述论文的写作经过和收获、体会和感受，并向指导教师及其他相关人员致谢。

12、翻译原文

具体由导师安排，尽可能地与论文研究内容相关，并注明出处。

13、译文

在准确表达原文内容的基础上，力图使译文符合中文的语法和句法规则，文字表达流畅无误，符合中文读者的阅读习惯。

空管学院 2206.2.28

第三篇：本科毕设答辩演讲稿

尊敬的各位老师，上午好！

我叫xxx，是xx级xx班的学生，我的论文题目是粘声波正演模拟方法研究，论文是在xx导师的悉心指点下完成的，在这里我向我的导师表示深深的谢意，向各位老师不辞辛苦参加我的论文答辩表示衷心的感谢，下面我将本论文设计的目的和主要内容向各位老师作一汇报，恳请各位老师批评指导。

首先，我想谈谈这个毕业论文设计的目的及意义

在地震勘探中，我们通常把地下介质为看成弹性各向同性介质。但是在实际中，地下介质为非完全弹性各向异性介质，存在吸收衰减现象。因此更趋向于粘弹性。粘弹介质正演模拟方法的研究对于还原地下介质的真实情况具有较强的理论意义和实际意义。由于粘弹性介质的正演模拟计算成本较高，计算繁琐，为了降低计算成本，本文进行了声学近似下的粘声波正演模拟方法研究。下面是关于正演模拟方法的简单分类：

地震波正演模拟方法基于理论基础和表达形式可以分为三种：1>积分方程法(基于惠更斯原理）；2>地震波方程数值解法（基于波动方程）；3>射线追踪法（基于射线理论）

根据求解方法，地震波方程数值解法可分为有限元法、伪谱法、有限差分法。

有限元法算法比较复杂，计算较慢，而伪谱法不适合物性剧烈变化的复杂模型，相比于这两种方法，有限差分法可以适应剧烈变化的地下介质，算法速度较快。因此，此处选择有限差分法进行数值模拟。

第二部分是国内外的研究现状。

从19世纪四十年代第一次提出粘弹性介质理论，粘性介质理论不断发展，到现在，已经逐步发展成熟。国内的相关研究也逐渐增多。

第三部分为正演模拟的过程。流程图如图所示……

如图所示为粘声波方程，具体的推导过程在论文10-12页有详细的推到步骤。

由于涉及到了网格的选取，网格是用来实现介质模型离散化的一种常用手段，所以此处对网格进行了简单的介绍。由于计算量相同时，交错网格数值模比常规网格更精确，数值计算更稳定，收敛速度更快，压制数值频散更彻底。因此我使用交错网格进行模拟。

如图为推导出的差分系数计算矩阵与交错网格有限差分格式，推导过程详见论文13-16页。

对于震源的选择，此处，我选择的是雷克子波作为加载的震源，来模拟激发地震波。表达式如图所示。为了检测震源是否准确，我选用频率为30hz，做出雷克子波的特征图：

……

由于实际介质更加倾向于半无限空间，所以要进行边界条件的选择，边界条件分为衰减边界条件、吸收边界条件，本文应用的是是PML吸收边界条件，如图所示。然后为了检验边界条件的作用，我用简单的单层介质模型进行了简单的测试，结果如图所示，从图中可以看出，当没有边界条件的时候，在界面处会产生明显的反射波。

有限差分法最大的局限性就是数值频散问题。造成数值频散现象的原因有很多，例如震源精度，采样间隔，波形畸变等因素的影响。可以用这三种方法来压制数值频散。……

然后我用选取不同阶数的正常声波常规网格有限差分算子进行简单的试算，如图所示：……

第四部分为模型的试算，为了探究地震波的传播规律，首先我建立了一个简单的正序三层分布模型，模型的相关参数以及震源位置如图所示，来模拟地震波在地下介质中的传播。……

然后我有建立了两个三层分布模型，一个含高速夹层，一个含低速夹层，震源位置如图所示。

这是他们在同一时刻的波场快照。……

之后，为了探究了粘声波的衰减规律，我建立了一个四层分布模型，模型参数如图所示，右图分别为正常声波跟粘声波沿测线方向的炮记录，为了对比明显，我选取第30道的声波记录跟粘声记录，放到一个表格中进行对比，如图所示，进行局部放大，可以看出粘声波的地震记录在深层的反射波的振幅明与普通声波的相比，有明显的衰减现象，同相轴相对教弱；在深层，粘声波的记录的波形变化比较严重。也就是说，粘性介质考虑到了地层对能量的衰减作用，反射波的能量比完全弹性的介质减弱很多，更加的符合实际的底层情况。

……… 最后，再次谢谢各位老师的聆听，欢迎各位老师批评指正。

第四篇：毕设论文基本知识

【普及下基本常识】参考文献规范格式

一、参考文献的类型参考文献（即引文出处）的类型以单字母方式标识，具体如下：M——专著C——论文集N——报纸文章J——期刊文章D——学位论文R——报告对于不属于上述的文献类型，采用字母―Z‖标识。对于英文参考文献，还应注意以下两点：①作者姓名采用―姓在前名在后‖原则，具体格式是： 姓，名字的首字母.如： Malcolm Richard Cowley 应为：Cowley, M.R.，如果有两位作者，第一位作者方式不变，&之后第二位作者名字的首字母放在前面，姓放在后面，如：Frank Norris 与Irving Gordon应为：Norris, F.& I.Gordon.；②书名、报刊名使用斜体字，如：Mastering English Literature，English Weekly。

二、参考文献的格式及举例1.期刊类

【格式】[序号]作者.篇名[J].刊名，出版年份，卷号（期号）：起止页码.【举例】[1] 王海粟.浅议会计信息披露模式[J].财政研究，2004,21(1)：56-58.[2] 夏鲁惠.高等学校毕业论文教学情况调研报告[J].高等理科教育，2004(1):46-52.[3] Heider, E.R.& D.C.Oliver.The structure of color space in naming and memory of two languages [J].Foreign Language Teaching and Research, 1999,(3): 62 – 67.2.专著类【格式】[序号]作者.书名[M].出版地：出版社，出版年份：起止页码.【举例】[4] 葛家澍，林志军.现代西方财务会计理论[M].厦门：厦门大学出版社，2001：42.[5] Gill, R.Mastering English Literature [M].London: Macmillan, 1985: 42-45.3.报纸类【格式】[序号]作者.篇名[N].报纸名，出版日期（版次）.【举例】[6] 李大伦.经济全球化的重要性[N].光明日报，1998-12-27(3).[7] French, W.Between Silences: A Voice from China[N].Atlantic Weekly, 1987-8-15(33).4.论文集【格式】[序号]作者.篇名[C].出版地：出版者，出版年份：起始页码.【举例】

[8] 伍蠡甫.西方文论选[C].上海：上海译文出版社，1979：12-17.[9] Spivak,G.―Can the Subaltern Speak?‖[A].In C.Nelson & L.Grossberg(eds.).Victory in Limbo: Imigism [C].Urbana: University of Illinois Press, 1988, pp.271-313.[10] Almarza, G.G.Student foreign language teacher’s knowledge growth [A].In D.Freeman and J.C.Richards(eds.).Teacher Learning in Language Teaching [C].New York: Cambridge University Press.1996.pp.50-78.5.学位论文

【格式】[序号]作者.篇名[D].出版地：保存者，出版年份：起始页码.【举例】[11] 张筑生.微分半动力系统的不变集[D].北京：北京大学数学系数学研究所, 1983：1-7.6.研究报告【格式】[序号]作者.篇名[R].出版地：出版者，出版年份：起始页码.【举例】

[12] 冯西桥.核反应堆压力管道与压力容器的LBB分析[R].北京：清华大学核能技术设计研究院, 1997：9-10.7.条例【格式】[序号]颁布单位.条例名称.发布日期【举例】

[15] 中华人民共和国科学技术委员会.科学技术期刊管理办法[Z].1991—06—058.译著

【格式】[序号]原著作者.书名[M].译者，译.出版地：出版社，出版年份：起止页码.三、注释注释是对论文正文中某一特定内容的进一步解释或补充说明。注释前面用圈码①、②、③等标识。

四、参考文献参考文献与文中注（王小龙，2005）对应。标号在标点符号内。多个都需要标注出来，而不是1-6等等，并列写出来。

第五篇：本科毕设论文正文(包括谢辞和参考文献)

青岛大学本科毕业论文（设计）

1.前言

纯棉机织物作为一种主要的织物类型，其前处理效果的好坏关系到后续的染色、印花及后处理工序[5]。所以纯棉前处理过程应受到高度重视。但是传统的前处理工艺碱用量太高，耗时太长，不符合当今的节能减排要求。为了既能使织物的处理效果达到要求又能省时节能，对其前处理过程在传统工艺基础上进行多方面优化。

1.1纯棉坯布上的杂质

[15]

未经处理的纯棉坯布上含有很多杂质，给之后的染色、印花、后处理等工序带来很大障碍。所以，要想得到优质的染色产品、印花产品或漂白产品，必须将织物上的杂质去除掉，并且处理效果越好对后续工艺越有利。为了更好的去除织物上的杂质，需要对这些杂质的性质进行了解，从而使处理过程有针对性。棉织物上存在的杂质可以分为以下三类：(1)棉纤维生长过程中伴生的杂质

棉纤维由表皮层、初生胞壁、次生胞壁和胞腔组成。表皮层是棉纤维的最外层，主要由果胶物质、油蜡和蛋白质等组成。初生胞壁紧贴着表皮层，位于表皮层和次生胞壁之间，主要是纤维素的网状组织，也含有一定数量的油蜡和果胶物质。纤维素是构成棉纤维的主体，主要存在于次生胞壁。胞腔位于棉纤维中心，含有蛋白质、矿物盐及一些色素等。由此可见，棉纤维中的天然杂质大部分都分布在初生胞壁和表皮层中。(2)棉花收获过程中产生的杂质

棉花在采摘和收获加工过程中也会产生一些杂质如棉籽壳、塑料绳、铁丝等，但是经过纺纱加工后，残留在织物上的杂质主要是棉籽壳。棉籽壳主要由木质素、单宁、纤维素、半纤维素以及其它的多糖类物质组成，此外还含有少量的色素、油蜡、蛋白质和矿物质。其中木质素是最主要的成分。棉织物上棉籽壳的多少与配棉等级与棉纱质量关系很大。(3)纺织过程中人工添加的杂质

为了提高织造效率和坯布质量。棉织物在织造过程中需要对经纱进行上浆。棉织物浆纱采用的浆料主要包括淀粉、聚乙烯醇(PVA)、蜡类润滑剂、防腐剂等。一般织物的上浆率在4-8％左右。

棉织物上的天然杂质和棉籽壳在高温(90℃以上)条件下会被烧碱溶胀、皂化和分解，从而从棉织物上脱落下来，达到去除的目的。在4-10g/L烧碱的作用下，棉织物上的淀粉浆在一定温度(50℃以上)下会被烧碱溶胀，然后经过水洗会从棉织物上脱落下来。这就是长期以来用烧碱对棉织物进行前处理的主要依据。

青岛大学本科毕业论文（设计）

1.2棉织物前处理方法

1.2.1传统工艺[3]

棉织物传统前处理工艺包括退浆、煮练和漂白等工序（烧毛和丝光等在此实验中不予考虑）。

(1)生产中常用的退浆方法主要有酸退浆、碱退浆、酶退浆和氧化剂退浆。在实际生产中，要根据织物类型、织物上浆料种类和含量等来确定使用何种退浆工艺。通常可以选择一种方法或两种方法相结合。每种退浆方法的退浆原理是不同的，现将常用退浆方法的退浆原理介绍如下：

①碱退浆 在热烧碱溶液中，淀粉和变性淀粉、羧甲基纤维素等天然浆料以及PVA和PA类等合成浆料，均能发生溶胀。它们从凝胶状变为溶胶状，所以对纤维的吸附能力下降，在机械搅拌的条件下容易从纤维上脱落下来。另外，某些含有羧基的变性淀粉和聚丙烯酸类浆料以及羧甲基纤维素，在热碱液中会生成水溶性较高的钠盐，溶解度增大，这些溶解的浆料在水洗过程中会被除去。

②酸退浆 在稀硫酸溶液中，淀粉等浆料能发生一定程度的水解，从而使其水溶性提高。在水洗过程中，这些水解产物能从织物上洗除达到退浆目的。但是该方法易对纤维造成损伤且退浆率不高。

③酶退浆 酶作为一种生物催化剂具有专一性、高效性和作用条件温和等特点。淀粉酶可以催化淀粉发生高效水解，而对其他类型的浆料没有作用。所以淀粉酶退浆只适用于淀粉和变性淀粉退浆的织物。该方法退浆率较高，且不会对纤维造成损伤。

④氧化剂退浆 在碱性条件下，应用过氧化氢、过硫酸盐和亚溴酸钠等氧化剂作用于织物进行退浆。在该条件下，氧化剂能与淀粉大分子中的α-1,4-苷键和α-1,6-苷键、伯羟基和C-C键反应，发生苷键断裂且伯羟基被转化为羧基，葡萄糖环开环分裂，最终产物为水和二氧化碳。合成浆料被氧化后发生大分子链的断裂。但是氧化剂也会对纤维造成损伤，所以应严格控制其工艺条件。

⑵生产中常用的精练方法是碱精练，近年来也发展了酶精练技术。棉纤维中的天然杂质包括果胶物质、含氮物质、蜡状物质、灰分、色素和棉籽壳等。在碱精练中，烧碱能使果胶的酯键水解生成水溶性的羧酸钠盐而被除去；含氮物质中的20%能溶于热水被除去，其他的部分需要在烧碱液中长时间煮沸除去；棉纤维中灰分可以在溶解过程或经酸洗和水洗除去；蜡状物质中的脂肪酸类物质能在热碱液中发生皂化，水洗可去除，其余的经乳化

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作用除去；木质素（棉籽壳的主要成分）中的酚羟基与烧碱作用发生分解，使其在碱液中的溶解度变大，从而可以被除去。上述为碱精练的作用原理。酶精练是利用酶对特定杂质的专一作用，在适宜条件下发生催化作用而使杂质被除去。酶精练与碱精练相比，前者吸水性差，棉籽壳去除效果差。因此，酶精练工艺还需要优化。

⑶生产中常用的漂白方法主要有过氧化氢漂白、次氯酸钠漂白和亚氯酸钠漂白。这三种漂白方法中，应用最广泛的是过氧化氢漂白，因为其漂白产品的白度和白度稳定性较好，并且污水处理难度小。另外，该种方法适应范围较广，能适用于各种纤维的漂白。次氯酸钠漂白的工艺和设备比较简便并且成本较低，可用于棉织物和涤棉织物的漂白，对麻类的漂白效果好。但是次氯酸钠漂白废水中含有效氯，会带来环境污染等问题。亚氯酸钠的去杂能力很强，漂白白度非常好，可用于棉、麻和涤棉织物的漂白。但是由于漂白过程释放腐蚀性强、毒性大的二氧化氯，所以它对设备要求很高，这样就使漂白成本提高。而且二氧化氯的释放会带来环境问题，这都给其应用带来限制。

传统工艺处理后织物的退浆率、毛效和白度等测量指标均能达标，效果非常理想。但是其能耗大，历时久且对织物强力有较大损伤。

1.2.2短流程工艺

早在20世纪50年代，国外已出现了前处理短流程工艺，这在当时被称作单程法连续漂白。传统前处理练漂工序分为退浆、煮练和漂白三步，所以短流程工艺就是把三步合并为两步或者一步[5]。按工艺合并方式的不同，可以有以下两种分类。

⑴两步法工艺

①退浆-碱氧工艺 该工艺中织物先经退浆，再经碱氧一浴煮漂。其中，碱氧一浴中氢氧化钠的浓度很高而使过氧化氢易分解，所以应该选择性能良好的双氧水稳定剂。该工艺的关键是退浆及随后的洗涤必须彻底，使织物上的浆料和部分杂质尽可能多的除去，这样就减轻了碱氧一浴煮漂的工作压力。此工艺适用于上重浆的纯棉厚重织物[5]。

②退煮-氧漂工艺 该工艺中织物先经退煮一浴处理，再经过氧化氢漂白。此工艺中碱浓度较低，该条件下过氧化氢分解速率相对较小，对纤维损伤较小[5]。但是退浆与煮练结合后，浆料在强碱浴中不容易洗净，这样会影响退浆和煮练效果。所以退煮后必须对织物进行彻底水洗。

⑵一步法工艺

该工艺中将所有试剂加入一浴中，织物经一步处理即可。为了达到与传统工艺相近的

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处理效果，此工艺中碱浓度和加工温度等应提高。但碱浓度过高会使过氧化氢的分解速率加快加重织物损伤。为降低织物损伤，我们可以选择降低氢氧化钠或过氧化氢浓度，加入性能较好的染整助剂或降低加工温度。但是本实验采用汽蒸法不可能降低处理温度，所以只好通过降低化学试剂的用量和加入高效助剂来达到实验目的[7]。

短流程前处理工艺是前处理工序的发展方向，经过近几十年的努力，短流程前处理工艺已广泛应用于各种织物。但是短流程前处理工艺并不是万能的，它有其适用的织物类型。因此必须根据织物特点、加工要求、客户要求等因地制宜地制定合理的短流程前处理工艺[5]。

1.3研究内容、目的和意义

纯棉机织物的前处理工艺有多种，如传统工艺和两步法、一步法短流程工艺，每种方法都有各自的优势和缺点。在本实验中，对前处理的各种方法进行了研究并对其进行优化。选择符合企业生产要求的汽蒸法进行实验。在工艺优化过程中，采用正交法对每种处理方案进行探究。实验重点研究短流程的一步法工艺，通过一系列实验确定其最佳工艺处方，并且对工艺条件如加工时间和轧液率等因素进行了讨论找到符合节能环保要求的工艺因素。

20世纪70年代爆发了中东石油危机，导致能源紧张，由于前处理工序的能耗在总能耗中占有较大的比例，因而促使西方国家研究开发了高效低耗的短流程前处理新工艺。随着精细化工和精密自动测控仪器的开发，提供了合理地缩短或合并前处理工序的可能性，因而在20世纪70年代后期，促成染整行业短流程前处理新工艺得到了迅速发展。我国直到20世纪80年代中期才开始短流程前处理新工艺的研究，但发展不快，客观上由于可供选择的高效助剂跟不上发展需要，且大部分工厂因利用原有设备而受到了限制。自1988年以来中国纺织工程学会染整专业委员会已连续召开了四届前处理学术讨论会，重点狠抓了短流程前处理新工艺的推广应用。因而近年来该新工艺已广泛应用于各种织物，其覆盖面也逐步扩大，助剂的配套以及设备的合理组合都有了较大进展。这一转变使得织物前处理工艺有可能达到节能、节水、缩短工时和提高工效的目的[2]。

印染是高能耗、高污染行业，印染用水量占全部纺织工业用水的80%。该实验在传统工艺基础上探究清洁生产工艺，从而减轻废水污染。印染产业必须向环境友好型方向发展，以生态环保理念开发并推广各类减少污染、节约能源、利于健康的新技术和新产品。就减轻环境污染和降低能源消耗等角度来讲，对短流程前处理工艺进行研究有其现实意义。

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2.实验

2.1实验材料、化学品和仪器

2.1.1实验材料

烧毛后的纯棉机织物坯布

2.1.2实验所需化学品

表2.1实验药品

试剂名称

氢氧化钠 过氧化氢（30%）氧漂稳定剂GEO 精练剂 渗透剂JFC

生产厂家

齐鲁石化公司研究院试剂厂 莱阳经济技术开发区精细化工厂 青岛大学研制 青岛大学研制 青岛大学研制

2.1.3实验所需仪器

表2.2实验仪器

仪器名称

HH-2恒温水浴锅 M215织物毛效仪 SC-80C全自动色差计

101-1-S型电热恒温鼓风干燥箱 电子万用炉 34cmA型双篦蒸锅 AO-01气动小轧车 T300电子天平

生产厂家

江苏金坛新一佳保 青岛山纺仪器有限公司 北京康光仪器有限公司 上海跃进医疗器械厂

北京市永光明医疗仪器有限公司 潮安县彩塘群兴五金厂 天津华普有限公司

常熟市天量仪器有限责任公司

其他仪器：烧杯（500ml、50ml），量筒，温度计，玻璃棒，表面皿，药匙，pH试纸。

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2.2实验内容

2.2.1实验材料准备

将烧毛后的纯棉机织物坯布剪成40cm×20cm的布样，对每块织物进行称重。

2.2.2退浆、煮练、漂白三步法工艺

三步法是纯棉坯布前处理的传统工艺。该方法处理效果好，对织物上杂质去除较彻底。但是其碱用量较大且处理时间较长，所以带来了能源浪费和污水处理困难等问题。为确定该种方法的最佳工艺，采用正交法来进行一系列实验。进行这种工艺实验的目的是为了与后面的短流程工艺作比较，从而有利于实验结论的得出。

三步法工艺处方如下[1]：

退浆工艺

氢氧化钠 8-12g/L 渗透剂JFC 1g/L 轧液体积 200ml 80-85℃轧碱，汽蒸45min 轧液率=110% 煮练工艺

氢氧化钠 40g/L 精练剂 6g/L 轧液体积 200ml 55℃轧煮练液，汽蒸90min 轧液率=110% 氧漂工艺

过氧化氢（100%）4.5-6g/L 氧漂稳定剂GEO 2-3g/L 精练剂 4g/L 氢氧化钠调pH至10.5-11 轧液体积 200ml

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常温轧氧漂液，汽蒸45min 轧液率=110% 实验步骤：

退浆工艺：在烧杯中加入规定量的蒸馏水，然后称取规定量的氢氧化钠，边搅拌边加入烧杯中，搅拌至完全溶解后加入规定量的渗透剂，并搅拌均匀成退浆液。将织物润湿，在80-85℃条件下浸轧退浆液（两浸两轧，轧液率为110%），然后100℃下汽蒸45min。处理完之后，将织物取出，用热水（85-90℃）洗一次，温水（50-60℃）洗两次，然后冷水洗，最后烘干称重。

煮练工艺：在烧杯中加入规定量的蒸馏水，然后称取规定量的氢氧化钠，边搅拌边加入烧杯中，搅拌至完全溶解后加入规定量的精炼剂，并搅拌均匀成煮练液。将退浆后织物润湿，在55℃条件下浸轧煮练液（两浸两轧，轧液率为110%），然后100℃下汽蒸90min。处理完之后，将织物取出，用热水（85-90℃）洗一次，温水（50-60℃）洗两次，然后冷水洗净留作漂白。

漂白工艺：在烧杯中加入规定量的蒸馏水，然后量取规定量的过氧化氢（30%），边搅拌边加入烧杯中，搅拌均匀后加入规定量的氧漂稳定剂和精练剂，并用氢氧化钠调节pH至10.5-11，搅拌均匀成漂白液。将煮练后织物在常温条件下浸轧漂白液（两浸两轧，轧液率为110%），然后100℃下汽蒸45min。处理完之后，将织物取出，用热水（85-90℃）洗一次，温水（50-60℃）洗两次，然后冷水洗，最后烘干。

结果比较：测定不同处理试样的退浆率、毛效和白度，通过比较来确定三步法最佳工艺。

2.2.3退煮-氧漂两步法工艺

两步法工艺在传统工艺的基础上做了改进，将退浆和煮练放在一浴中进行，从而节省了氢氧化钠等化学品的用量并且使处理时间缩短。采用正交的方法进行一系列实验，由此来确定两步法最佳工艺，并与其他方法的处理结果进行比较。

两步法工艺处方如下[5]： 退煮工艺

氢氧化钠 20-25g/L 精练剂 6g/L 轧液体积 200ml

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55℃轧退煮液，汽蒸90min 轧液率=110% 氧漂工艺

过氧化氢（100%）4.5-6g/L 氧漂稳定剂GEO 2-3g/L 精练剂 4g/L 氢氧化钠调pH至10.5-11 轧液体积 200ml 常温轧氧漂液，汽蒸45min 轧液率=110% 实验步骤：

退煮工艺：在烧杯中加入规定量的蒸馏水，然后称取规定量的氢氧化钠，边搅拌边加入烧杯中，搅拌至完全溶解后加入规定量的精练剂，并搅拌均匀成退煮液。将织物润湿，在55℃条件下浸轧退煮液（两浸两轧，轧液率为110%），然后100℃下汽蒸90min。处理完之后，将织物取出，用热水（85-90℃）洗一次，温水（50-60℃）洗两次，然后冷水洗，最后烘干称重。

漂白工艺：在烧杯中加入规定量的蒸馏水，然后量取规定量的过氧化氢（30%），边搅拌边加入烧杯中，搅拌均匀后加入规定量的氧漂稳定剂和精练剂，并用氢氧化钠调节pH至10.5-11，搅拌均匀成漂白液。将退煮后织物润湿，在常温条件下浸轧漂白液（两浸两轧，轧液率为110%），然后100℃下汽蒸45min。处理完之后，将织物取出，用热水（85-90℃）洗一次，温水（50-60℃）洗两次，然后冷水洗，最后烘干。

结果比较：测定不同处理试样的退浆率、毛效和白度，通过比较来确定两步法最佳工艺。

2.2.4退煮漂一步法工艺

一步法工艺较传统工艺和两步法工艺有更进一步的改善。它把传统退浆、煮练、漂白三步工艺各自的作用原理和去除对象合并在一步中完成。如碱在一步法中具有三方面的作用，又如过氧化氢也不仅是漂白剂，还可作为氧化退浆剂并且兼具对浆料、木质素及其他杂质的氧化作用[8]。由此可见，一步法工艺能有效利用化学品各方面的性能，从而减少了试剂用量使污水处理难度大大降低并可以缩短处理时间。因此一步法工艺有很高的研究价

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值，使染整行业高污染、高能耗的局面有所改善，达到节能环保目的。在本实验中，采用正交实验的方法来确定各种试剂的合理用量及影响处理效果的各种因素，从而确定其最佳工艺方案。

一步法工艺处方如下[5]：

氢氧化钠 15-25g/L 过氧化氢（100%）10-15g/L 氧漂稳定剂GEO 6-8g/L 精练剂 8g/L 渗透剂 2g/L 轧液体积 200ml 常温轧工作液，汽蒸90min 轧液率=110% 实验步骤：

在烧杯中加入规定量的蒸馏水，然后称取规定量的氢氧化钠，边搅拌边加入烧杯中，搅拌至完全溶解后加入规定量的精练剂和氧漂稳定剂，最后加入过氧化氢并搅拌均匀成工作液。将织物润湿，在常温条件下浸轧工作液（两浸两轧，轧液率为110%），然后100℃下汽蒸90min。处理完之后，将织物取出，用热水（85-90℃）洗一次，温水（50-60℃）洗两次，然后冷水洗，最后烘干称重。

结果比较：比较第一组正交实验试样的退浆率、毛效和白度等测量指标，选出较理想的工艺处方，缩小各种试剂的浓度范围进行进一步的正交实验。由此类推，直至确定出最佳工艺配方及处理条件。

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3.结果与讨论

3.1退浆、煮练、漂白三步法工艺

正交实验方案为三因素三水平，其他条件为：退浆中渗透剂1g/L；煮练中氢氧化钠40g/L，精练剂6g/L；漂白中精练剂4g/L。

表3.1三步法工艺正交实验的因素及水平

因素

水平氢氧化钠（退浆）g/L 过氧化氢（100%）g/L 氧漂稳定剂g/L 10 12

4.5 5.0 6.0

2.0 2.5 3.0

表3.2三步法工艺正交实验表

试样编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 氢氧化钠（退浆）g/L 过氧化氢（100%）g/L 氧漂稳定剂g/L 8 8 8 10 10 10 12 12 12

4.5 5.0 6.0 4.5 5.0 6.0 4.5 5.0 6.0

2.0 2.5 3.0 2.5 3.0 2.0 3.0 2.0 2.5

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表3.3三步法工艺正交实验试剂用量表

试样编号 氢氧化钠（退浆）g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.6 1.6 1.6 2.0 2.0 2.0 2.4 2.4 2.4 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 渗透剂g

氢氧化精练剂钠（煮（练）g 8 8 8 8 8 8 8 8 8

煮

过氧化

氧漂稳

精练剂（氧

pH（氢氧化钠调）10.5-11 10.5-11 10.5-11 10.5-11 10.5-11 10.5-11 10.5-11 10.5-11 10.5-11

氢（30%）定剂g g 2.97 3.30 3.96 2.97 3.30 3.96 2.97 3.30 3.96

0.4 0.5 0.6 0.5 0.6 0.4 0.6 0.4 0.5

练）g 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2

漂）g 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 3.1.1退浆率的测定

本实验用失重法来测定织物的退浆率。该方法首先应明确织物上浆料总的含量，所以先剪取40cm×20cm的纯棉坯布称重，对其进行全退浆。织物退浆前后质量差就可认为是浆料含量。全退浆工艺为[1]：

氢氧化钠 10g/L 过氧化氢（100%）6g/L 渗透剂 1g/L 氧漂稳定剂GEO 2g/L 浴比 1:30 温度 95-100℃ 时间 2h

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表3.4三步法工艺正交实验退浆率的测定

试样编号 0（全退浆）1 2 3 4 5 6 7 8 9 处理前质量g 11.14 11.24 11.20 11.36 11.07 11.41 10.97 11.01 11.47 11.36

处理后质量g 8.68 9.22 9.30 8.66 8.98 9.15 8.90 8.90 9.18 9.07

质量差g 2.46 2.02 1.90 2.05 2.09 2.26 2.07 2.11 2.29 2.29

退浆率%91.42 94.24 91.28 89.95 95.83 92.92 91.35 85.63 88.25 由表中数据得，两步法处理后织物退浆率均能达到要求。

3.2.2毛效的测定

用毛细效应测试仪测定各个织物的毛效，测定方法同3.1.2所述。

表3.11两步法工艺正交实验毛效的测定

试样编号 毛cm 效7.0 8.6 5.9

7.7

10.5

10.0

8.0

9.0

10.5 1 2 3 由表中数据得，碱浓度相对较低时织物的毛效较低，碱浓度提高后织物的毛效有所提高能达到甚至超过最低要求。

3.2.3白度的测定

用SC-80C全自动色差计测量处理后织物白度。测量步骤同3.1.3。

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表3.12两步法工艺正交实验白度的测定

试样编号 白度 70.23 68.36 71.47平均值 70.02 74.98 76.32 77.65 76.32 75.01 76.68 74.48 75.39

70.65 70.07 69.88 70.20

72.04 69.67 71.12 70.94

73.63 70.43 74.59 72.88

69.71 68.74 72.93 70.46

76.61 75.80 76.35 76.25

73.08 73.08 72.03 72.73 1 2 3 由表中数据得，两步法处理后织物白度都在70以上，均能达标。

3.2.4两步法正交实验讨论和最佳工艺的确定

由表3.10得，本实验中的退煮-漂两步法工艺处理后的织物退浆率都能达标。由表3.11得，各个试样的毛效参差不齐。其中碱浓度越高的处方处理后试样的毛效普遍较高，说明碱浓度越高越有利于杂质的去除。但是在碱浓度相同的试样中，毛效也不尽相同，有的甚至相差较大，如试样1、2和3。因为过氧化氢也具有去除织物上杂质的功效并且漂白处方中还添加了精练剂，这在一定程度上能弥补上一步煮练效果不好的缺点。虽然它们碱浓度相同但是漂白工艺中过氧化氢的用量是不同的，这导致了处理后除杂效果的不同。所以三者毛效不太接近，其中2的毛效最好，这可能是由于过氧化氢用量增加的缘故。但3的过氧化氢用量比2高而毛效却不如2好，可能是因为其稳定剂用量过高抑制了过氧化氢的有效分解，从而使其除杂效果不理想。试样4-6的毛效规律同试样1-3是相同的，可以用相同的理论来解释。而试样7-9碱浓度相同，毛效值是递增的。它们的碱浓度高，退煮后织物上杂质残留较少，在漂白中需少量的过氧化氢即可。所以这时过氧化氢是过量的，稳定剂浓度越高过氧化氢的利用率越高。这导致了试样7-9毛效递增的趋势。由表3.10和3.11，综合退浆率、毛效值和试剂用量尽量少等因素，可以选择试样2的处方为较合理工艺。

由表3.12得，9组试样的白度值均能达到要求。为节省试剂用量，在试样1-3中进行选择。再结合表3.10和3.11的分析可得，试样2的工艺配方为两步法工艺中较合理工艺。

3.3退煮漂一步法工艺

3.3.1一步法工艺处方的确定

（1）第一次正交实验

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正交实验方案为三因素三水平，其他条件为：精练剂8g/L，渗透剂2g/L。

表3.13一步法工艺第一次正交实验的因素及水平

因素 水平氢氧化钠g/L

过氧化氢（100%）g/L 氧漂稳定剂g/L 20 25 13 15 7 8 表3.14一步法工艺第一次正交实验表

试样编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 氢氧化钠g/L 15 15 15 20 20 20 25 25 25

过氧化氢（100%）g/L 氧漂稳定剂g/L 10 13 15 10 13 15 10 13 15 7 8 7 8 6 8 6 7

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表3.15一步法工艺第一次正交实验试剂用量表 试样编号 氢氧化钠g

过氧化氢(30%)g

氧漂稳定剂g

精练剂g

渗透剂g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3 3 3 4 4 4 5 5 5

6.60 8.58 9.90 6.60 8.58 9.90 6.60 8.58 9.90

1.2 1.4 1.6 1.4 1.6 1.2 1.6 1.2 1.4

1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6

0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 ①退浆率的测定

与3.1.1相同，本次正交实验中用失重法来测定织物退浆率。全退浆工艺同上。

表3.16一步法工艺第一次正交实验退浆率的测定

试样编号 0（全退浆）1 2 3 4 5 6 7 8 9 处理前质量g 11.14 11.25 11.26 11.42 11.30 11.29 11.44 11.32 11.34 11.53

处理后质量g 8.68 9.55 9.64 9.65 9.31 9.50 9.39 9.30 9.36 9.47

质量差g 2.46 1.70 1.62 1.77 1.99 1.79 2.05 2.02 1.98 2.06

退浆率%83.05 84.83 84.05 85.20 86.72 83.28 84.81 83.12 84.86 由表中数据得，织物退浆率均在80%以上，达到要求。所以氢氧化钠浓度应小于25g/L。②毛效的测定

用毛细效应测试仪测定各个织物的毛效，测定方法同3.1.2所述。

表3.23一步法工艺第二次正交实验毛效的测定

试样编号 毛cm 效8.0 7.5 9.6

8.2

5.5

8.5

7.0

7.0

8.5 1 2 3 由表中数据得，织物毛效普遍在8.0以上。③白度的测定

用SC-80C全自动色差计测量处理后织物白度。测量步骤同3.1.3。

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表3.24一步法工艺第二次正交实验白度的测定

试样编号 白度 71.09 69.36 72.52平均值 70.99 74.48 70.18 70.92 71.86 74.13 74.15 70.67 72.98

72.79 71.41 72.83 72.34

70.33 70.37 70.67 70.46

71.44 70.33 72.84 71.54

69.42 68.25 67.90 68.52

73.43 73.06 71.65 72.71

71.16 71.31 70.57 71.01 1 2 3 由表中数据得，织物白度均接近70。④第二次正交实验结果讨论

由表3.22得，本次正交实验的9组试样的退浆率均大于83%，退浆效果较好。由表3.24得，除试样7外，其他试样的白度值均能达到要求。由表3.23得，本次正交实验9组试样的毛效值较第一次正交实验有明显提高，但是其变化没有明显规律。如试样1-3，它们的毛效分别为8.0、7.5和9.6。虽然三者的碱浓度相同，但是其过氧化氢浓度是递增的。由于过氧化氢在一步法中对织物上的杂质也具有氧化作用，所以引起毛效的不同。又因为稳定剂用量的不同，使反应过程中过氧化氢的有效分解量有差异，从而导致过氧化氢对杂质的不同作用程度，就表现为毛效的高低起伏不呈现明显规律。但是总体来讲，该次正交实验中被处理织物的退浆率、毛效和白度等测量指标是比较接近处理要求的。所以，可以在本次实验基础上并结合节能减排的宗旨进一步缩小主要试剂如氢氧化钠和过氧化氢的用量范围。

氢氧化钠浓度为25g/L时，处理效果达标，所以可以将其浓度范围缩小至23-25g/L。9组试样的白度值均能达到要求，为节省试剂可将其用量缩小至18-20 g/L。因此根据这两个浓度范围可以制定另一个正交实验组，进行深度探究。（3）第三次正交实验

正交实验方案为三因素三水平，其他条件为：精练剂8g/L，渗透剂2g/L。

表3.25一步法工艺第三次正交实验的因素及水平

因素 水平氢氧化钠g/L

过氧化氢（100%）g/L 氧漂稳定剂g/L 24 25 19 20 7 8

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表3.26一步法工艺第三次正交实验表

试样编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 氢氧化钠g/L 23 23 23 24 24 24 25 25 25

过氧化氢（100%）g/L 氧漂稳定剂g/L 18 19 20 18 19 20 18 19 20 7 8 7 8 6 8 6 7

表3.27一步法工艺第三次正交实验试剂用量表 试样编号 氢氧化钠g

过氧化氢(30%)g

氧漂稳定剂g

精练剂g

渗透剂g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4.6 4.6 4.6 4.8 4.8 4.8 5.0 5.0 5.0

11.88 12.54 13.20 11.88 12.54 13.20 11.88 12.54 13.20

1.2 1.4 1.6 1.4 1.6 1.2 1.6 1.2 1.4

1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6

0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 ①退浆率的测定

与3.1.1相同，本次正交实验中用失重法来测定织物退浆率。全退浆工艺同上。

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表3.28一步法工艺第三次正交实验退浆率的测定

试样编号 0（全退浆）1 2 3 4 5 6 7 8 9 处理前质量g 11.14 11.56 11.54 11.49 11.59 11.43 11.41 11.43 11.32 11.36

处理后质量g 8.68 9.59 9.63 9.48 9.36 9.17 9.23 9.42 9.26 9.30

质量差g 2.46 1.97 1.91 2.01 2.23 2.26 2.18 2.01 2.06 2.06

退浆率%78.45 77.65 77.06 82.26 81.60 86.04 由表中数据得，试样1-3退浆率不达标，试样4-6退浆率均达到要求。②毛效的测定

用毛细效应测试仪测定各个织物的毛效，测定方法同3.1.2所述。

表3.34一步法工艺第四次实验毛效的测定

试样编号 1 2 6.3 7.0 6.5 4.5 5.5 毛效（cm）7.9 由表中数据得，6个试样的毛效均不好。③白度的测定

用SC-80C全自动色差计测量处理后织物白度。测量步骤同3.1.3。

表3.35一步法工艺第四次实验白度的测定 试样编号 白度 1 70.02 71.56 70.14平均值 70.57 2 66.97 66.89 63.46 65.77 65.31 65.16 64.84 65.10 75.32 74.82 73.54 74.56 70.20 71.97 68.66 70.28 71.52 71.62 73.06 72.07 由表中数据得，试样4-6白度均达标。④第四次实验结果讨论

由表3.33和3.35得，试样4-6（过氧化氢浓度为19g/L）退浆率和白度达标而试样1-3（过氧化氢浓度为18g/L）退浆率和白度较低，这表明碱浓度为24 g/L条件下过氧化

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氢为19g/L时退浆和漂白效果好。

由表3.34得，6个试样的毛效均不达标。试样1-3的毛效较其他的好但是相差不大。这可能是因为稳定剂的用量而引起的。在过氧化氢浓度为19g/L时增加稳定剂用量就有可能达到目的。

所以接下来的实验中要考虑稳定剂对处理效果的影响。其中过氧化氢浓度确定为19g/L。

（5）第五次实验

第四次实验中已经确定氢氧化钠浓度为24g/L，过氧化氢浓度为19g/L。本实验中确定稳定剂的用量。

实验处方为：氢氧化钠 24g/L 过氧化氢 19g/L 氧漂稳定剂GEO 5-9g/L 精练剂 8g/L 渗透剂 2g/L

表3.36一步法工艺第五次实验试剂用量表

试样编号 氢氧化钠g

过氧化氢(30%)g 1 2 3 4 5 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8

12.54 12.54 12.54 12.54 12.54

1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

1.6 1.6 1.6 1.6 1.6

0.4 0.4 0.4 0.4 0.4

氧漂稳定剂g

精练剂g

渗透剂g ①退浆率的测定

与3.1.1相同，本次正交实验中用失重法来测定织物退浆率。全退浆工艺同上。

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表3.37一步法工艺第五次实验退浆率的测定

试样编号 0（全退浆）1 2 3 4 5 处理前质量g 11.14 11.52 11.57 11.65 11.69 11.81

处理后质量g 8.68 9.48 9.59 9.63 9.57 9.70

质量差g 2.46 2.04 1.98 2.02 2.12 2.11

退浆率%80.38 78.26 80.42 由表中数据得，试样1和3的退浆率达标。②毛效的测定

用毛细效应测试仪测定各个织物的毛效，测定方法同3.1.2所述。

表3.42一步法工艺第六次实验毛效的测定 试样编号 毛效（cm）1 7.0 4.0 8.5 由表中数据得，试样3的毛效达标。③白度的测定

用SC-80C全自动色差计测量处理后织物白度。测量步骤同3.1.3。

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表3.43一步法工艺第六次实验白度的测定

试样编号 白度 1 68.82 68.73 72.20平均值 69.92 70.42 70.31 68.58 69.77 71.11 70.23 74.78 72.04 由表中数据得，试样3的白度达标。④第六次实验结果讨论

由表3.41得，试样1和3的退浆率达标。由表3.42得，试样3的毛效达标。由表3.43得，试样3的白度达标。综合三个表的结果可以得出，试样3的退浆率、毛效和白度值均能达到要求。由此可以确定，精练剂浓度为8g/L。（7）第七次实验

本实验要确定渗透剂的用量。

实验处方为：氢氧化钠 24g/L 过氧化氢 19g/L 氧漂稳定剂GEO 9g/L 精练剂 8g/L 渗透剂 1-3g/L 表3.44一步法工艺第七次实验试剂用量表

试样编号 1 2 3 氢氧化钠g 4.8 4.8 4.8

过氧化氢(30%)g 氧漂稳定剂g 12.54 12.54 12.54

1.8 1.8 1.8

精练剂g 1.6 1.6 1.6

渗透剂g 0.2 0.4 0.6 ①退浆率的测定

与3.1.1相同，本次正交实验中用失重法来测定织物退浆率。全退浆工艺同上。

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表3.45一步法工艺第七次实验退浆率的测定

试样编号 0（全退浆）1 2 3 处理前质量g 11.14 11.49 11.30 11.36

处理后质量g 8.68 9.48 9.30 9.30

质量差g 2.46 2.01 2.00 2.06

退浆率%81.36 76.31 73.43 ②毛效的测定

用毛细效应测试仪测定各个织物的毛效，测定方法同3.1.2所述。

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表3.50轧液率110%时试样毛效的测定

试样编号 毛效（cm）1 8.5 4.5 2.0 ③白度的测定

用SC-80C全自动色差计测量处理后织物白度。测量步骤同3.1.3。

表3.51轧液率110%时试样白度的测定

试样编号 白度 1 72.27 72.09 71.24平均值 71.87 65.13 64.10 66.34 65.19 61.88 60.36 60.14 60.79 ④第一组实验结果讨论

由表3.45-3.47得，试样1（汽蒸120min）的退浆率在80%以上，毛效为8.5，白度值为71.87。其各项检测指标都能达到要求。而试样2和3都不达标。汽蒸120min时（退浆率为81.36，毛效为8.5，白度为71.87），处理效果与汽蒸90min（退浆率为80.42，毛效为8.5，白度为72.04）相比有所提高但提高不多。汽蒸60min、45min时，处理效果不好。所以轧液率为110%时，汽蒸90min适宜。（2）第二组实验

该组实验处理四个试样，汽蒸时间分别120min、90min、60min和45min。选择轧液率为100%。

表3.52轧液率100%时试剂用量及工艺条件

试样编号 氢氧化钠g

过氧化氢g

氧漂稳定剂g 1 2 3 4 4.8 4.8 4.8 4.8

12.54 12.54 12.54 12.54

1.8 1.8 1.8 1.8

1.6 1.6 1.6 1.6 精练剂g

渗透剂g 汽蒸时间min

0.4 0.4 0.4 0.4

90 60 45 ① 退浆率的测定

与3.1.1相同，本次正交实验中用失重法来测定织物退浆率。全退浆工艺同上。

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表3.53轧液率100%时试样退浆率的测定

试样编号 0 1 2 3 4 处理前质量(g)11.14 11.15 11.20 11.19 11.73

处理后质量(g)8.68 9.17 9.22 9.34 9.87

质量差(g)2.46 1.98 1.98 1.85 1.86

退浆率(%)80.27 73.07 72.63 71.31 ②毛效的测定

用毛细效应测试仪测定各个织物的毛效，测定方法同3.1.2所述。

表3.58轧液率80%时试样毛效的测定

试样编号 毛效（cm）1 4.5 2.4 2.2 2.0

③白度的测定

用SC-80C全自动色差计测量处理后织物白度。测量步骤同3.1.3。

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表3.59轧液率80%时试样白度的测定

试样编号 白度 1 54.82 55.64 54.09平均值 54.85 48.54 47.28 45.30 47.04 44.05 46.10 44.38 44.84 44.58 40.95 43.16 42.90 ④第三组实验结果讨论

由表3.53-3.55得，试样1的退浆率刚刚达标，但是毛效和白度不达标。试样2-4的三种指标都达不到要求。即轧液率为80%时，汽蒸时间长短织物的处理效果均不好。

综合以上3组实验得，轧液率为100%和80%时织物的处理效果不能达到处理要求，所以不选择。轧液率为110%时，汽蒸时间为120min和90min的织物处理效果能达到处理要求，但是两者的处理效果差别不大，所以为了节能选择汽蒸时间90min。综上，选择轧液率为110%，汽蒸时间为90min。

3.3.3一步法最佳工艺处方及工艺条件的确定

由3.3.1的实验讨论得一步法汽蒸最佳工艺处方为：氢氧化钠24g/L，过氧化氢19g/L，氧漂稳定剂9g/L，精练剂8g/L，渗透剂2g/L。

由3.3.2的实验讨论得一步法汽蒸合理工艺条件为：轧液率110%，汽蒸时间90min。

3.4三步法、两步法和一步法最佳工艺的比较

3.4.1三种方法最佳工艺处理后织物的退浆率、毛效和白度比较

由3.1得三步法最合理工艺为试样1的处方，设为Ⅰ。由3.2得两步法最合理工艺为试样2的处方，设为Ⅱ。

由3.3得一步法最合理工艺为试样5（一步法第六次实验）的处方，设为Ⅲ。将三者的处理效果进行比较如下：

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表3.60三种方法的最佳工艺处理效果比较 试样编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 退浆率% 81.38 94.24 80.91

毛效cm 12.7 8.6 8.2

白度 77.22 76.32 70.72 三步法处理效果较好，特别是在毛效中有明显的优势。两步法处理效果较三步法差一些，虽然其退浆率明显很高，但是其毛效却远远低于三步法。一步法处理效果刚能达标，没有优势。但是三步法做到了省时省物省力，更接近节能环保的要求。

3.4.2三种方法最佳工艺处理后织物强力损失的测量

织物强力测量步骤：

（1）将所要测量织物剪成30cm×5cm的布条，每种布样剪取三个布条。（2）打开电子织物强力仪的电源。

（3）把剪取的布条固定在电子织物强力仪上使其绷紧。（4）按下“拉伸”按钮，几秒钟后布条被拉断。

（5）电子织物强力仪与电脑联机，操作完成后，断裂强力等数值会在电脑上有显示。（6）将所需数据记录下来。每个布样测三次，取其平均值作为织物强力。

表3.61三种方法的最佳工艺处理强力损失比较

试样编号 0（坯布）

Ⅰ 410 445 440 431.7

Ⅱ 500 447 459 468.7

Ⅲ 516 508 462 495.3 断裂强力测量555 值N 544 495 断裂强力平均531.3 值N 强力损失% —

18.7 11.8 6.8 由表中数据得，三步法处理的织物强力损失最严重，两步法次之，一步法强力损失最小。

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4.结论

4.1三步法最佳工艺

经过正交实验可以确定三步法最佳工艺为：

退浆工艺

氢氧化钠 8g/L 渗透剂JFC 1g/L 轧液体积 200ml 80-85℃轧碱，汽蒸45min 轧液率=110%

煮练工艺

氢氧化钠 40g/L 精练剂 6g/L 轧液体积 200ml 55℃轧煮练液，汽蒸90min 轧液率=110%

氧漂工艺

过氧化氢（100%）4.5g/L 氧漂稳定剂 2g/L 精练剂 4g/L 氢氧化钠调pH至10.5-11 轧液体积 200ml 常温轧氧漂液，汽蒸45min 轧液率=110% 4.2两步法最佳工艺

经过正交实验可以确定两步法最佳工艺为：

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退煮工艺

氢氧化钠 20g/L 精练剂 6g/L 轧液体积 200ml 55℃轧退煮液，汽蒸90min 轧液率=110% 氧漂工艺

过氧化氢（100%）5g/L 氧漂稳定剂GEO 2.5g/L 精练剂 4g/L 氢氧化钠调pH至10.5-11 轧液体积 200ml 常温轧氧漂液，汽蒸45min 轧液率=110% 4.3一步法最佳工艺

经过一系列正交实验和单因素实验可以确定一步法最佳工艺为：

氢氧化钠 23g/L 过氧化氢（100%）19g/L 氧漂稳定剂 9g/L 精练剂 8g/L 渗透剂 2g/L 轧液体积 200ml 常温轧工作液，汽蒸90min 轧液率=110% 4.4节能环保工艺的选择

由4.1-4.3三种工艺处方可明显看出，一步法处理过程最简捷方便。三步法要对织物进行三次汽蒸，汽蒸时间太长，并且碱用量很高，织物强力损失（18.7%）非常严重。两步法虽然缩短了加工时间，但是其汽蒸时间仍然较长使织物强力损失(11.8%)还是很大。

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一步法将加工时间大大缩短使操作方便，降低了碱的用量，织物强力损失(6.8%)明显下降。所以一步法工艺减少了化学品的用量，节省了能源并使污水处理负担减轻，缩短了加工时间节约热能。而且一步法对织物强力损失较轻。所以一步法最佳工艺最接近节能环保要求。

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谢辞

在本论文的写作过程中，赵云国老师倾注了大量的心血，从选题到实验大纲，到一遍又一遍地指出实验方案中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我对赵老师表示衷心感谢。赵老师渊博的专业知识和精益求精的工作作风将是我今后学习工作的榜样。

还要感谢同组的姜娟、李瑞颖和柳进杉同学，在实验过程中她们也提出了许多宝贵意见给我很多启发。对你们的帮助和支持，我在此表示感谢。

再次感谢所有在实验中给与我帮助的老师和同学们！

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