甲基丙烯酰胺接枝增重真丝纤维的引发体系研究

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甲基丙烯酰胺(MAAm)是真丝接枝共聚增重的常用单体,接枝增重后,既可保留真丝固有光泽、吸湿性等优异性能,弥补真丝精练脱胶造成的重量损失,而且还可赋予真丝织物厚实、挺括的风格。工业生产中,MAAm接枝共聚增重都以水为加工媒介,接枝共聚反应的同时发生水相均聚合反应,且反应结束后残余较多单体,导致单体接枝效率低。此外,真丝MAAm接枝增重常以过硫酸盐引发,因受过硫酸根自由基的氧化影响,接枝后真丝泛黄。针对上述问题,课题研究了接枝反应速率对单体接枝效率的影响,在可调控反应速率的因素中着重研究了过硫酸钾(KPS)的加入方式对接枝效率的影响。在此基础上,引入氧化还原引发体系,优选出双氧水(H2O2)/亚硫酸钠(Na2SO3),研究了其和KPS复配对接枝聚合反应动力学以及接枝率、增重丝白度等性能的影响。研究发现,MAAm接枝增重真丝的常规工艺,接枝反应初期6min左右,反应速率快速上升达到最大值2.12*10-4mol· s-1· L-1,然后骤降到1.15*10-4mol· s-1· L-1。反应初期水相中自由基生成速率过快,高浓度的自由基使均聚合反应极易发生,生成较多均聚物;反应中后期接枝共聚非常缓慢,残余较多单体,接枝效率不高。研究表明仅通过降低反应温度或单体量,难以调控接枝反应速率。但当引发剂总量恒定时,采用KPS分两批投料的方法,可降低反应初速,接枝反应30min后,反应速率才达到最大值1.09*10-4mol· s-1· L-1,接枝反应在稳定的反应速率下平缓进行,水相均聚速率降低,单体均聚物生成量由11%降低到6%;反应中后期接枝速率相对增加,反应液中残余单体量由32%降低至27%,并且减少的残余单体仅参与了接枝反应,接枝共聚合效率明显提高,最终单体接枝效率提高10%左右。在增重丝泛黄研究基础上,发现氧化还原引发体系可提高接枝后真丝白度。本文研究筛选出较优氧化还原引发体系H2O2/Na2SO3与KPS组成复合引发体系,在KPS分两批投料接枝增重反应中再加入少量的H2O2/Na2SO3,增重丝蓝光白度由53提高至60左右;并且可提高反应后期接枝共聚速率,单体接枝效率较KPS分两批加增加4%。增重丝结构分析表明,不同的引发体系引发接枝后真丝红外光谱均在1743cm-1出现了新的吸收峰,对应于MAAm中的C=O伸缩振动;由X射线衍射可知接枝反应主要发生在真丝的无定形区;热重分析表明接枝后真丝热稳定性略有提高;染色试验表明接枝真丝均可按常规染色工艺染色,但活性染料染色固色率随增重率的升高而逐步降低,酸性染料染色上染率略有提高。针对氧化还原引发体系对真丝的损伤,测试了增重丝单纱断裂强力,发现单纱断裂强力较KPS分两批加下降2cN/dtex,影响不大。
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