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通常活性染料染棉要加入大量无机盐,用来减弱纤维表面负电与染料阴离子之间的静电斥力,提高上染率。废水中大量的无机盐最终排入江河湖泊中,污染水资源。棉织物的阳离子改性可以提高活性染料与棉织物的亲和力,减少盐的用量。进行了多年的研究,但因阳离子改性易造成染色不匀,色光不可控等问题,至今未能大规模工业化应用。针对以上问题,本文采用ARGET-ATRP法制备了结构精确,分子量均匀,分子量分布较窄的pH,温度响应型聚合物PDMAEMA,利用纤维素分子与硅烷偶联剂KH-550和PDMAEMA的键合,使聚合物分子接枝在纤维表面,制备了grafting-to方式的改性织物。通过改变染色条件来调节纤维对染料的吸附性能,使改性棉织物上染初始阶段带正电荷提高对染料的吸附能力,进而增加了染料的利用率;在固色保温阶段,在碱性条件下纤维表面叔胺基的去质子化,减小对染料的吸附能力,有利于染料在织物表面的移染和二次上染,解决了染色不匀的问题。
论文主要对聚合物的合成及响应性能、改性织物的表征、染色工艺、染色热力学和动力学等方面进行了创新型研究。
通过调节单体与引发剂的配比为1∶78、1∶125、1∶188、1∶274,确定AA∶PMDETA:CuBr2∶EBiB的配比为0.5∶0.25∶0.05∶0.1,温度60℃,时间6h,制备了分子量为12635,17899,23917,44876的聚合物。GPC结果测得分子量分布均小于1.2,证明合成的聚合物分子量较均匀。通过调节聚合物的量,固定浓度为5%的KH-550溶液在乙醇/水为2∶1的乙醇水溶液中搅拌1h,100℃下焙烘10min;控制溶液/棉织物/三乙胺的质量比为20∶1/1,制备不同接枝率的改性棉织物。
对聚合物的水溶液进行了张力测试结果表明,聚合物具有环境响应性。在酸性条件下随着温度的升高溶液的透过率不发生改变,聚合物溶解性能良好,溶液清澈透明;在碱性条件下,随着温度的升高溶液的透过率由100变为0,溶液由澄清变的浑浊。
通过核磁共振氢谱(1HNMR),红外光谱(FT-IR)对聚合物结构进行了表征;通过能谱分析(EDS)、红外光谱图(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射测试(XRD)、热失重分析(Tg)、Zeta电位等测试方法对改性棉织物进行了性能表征;探讨了织物的白度、机械性能、润湿性等其他性能。
通过讨论接枝率对染色的影响,确定了最佳的接枝率为15%。以活性艳红M-8B为例,通过优化染色工艺条件,得到了活性艳红M-8B的最佳的染色条件为:50℃入染,染液pH值为5.5,60℃固色,Na2CO3用量15g/L。改性前后的染色结果相比,改性棉织物在活性艳红M-8B、活性艳蓝KN-R、活性金黄K-2RA染色的K/S值分别提高了28.7%、31.0%、36.0%,匀染性、色牢度、色光良好。三种活性染料在30℃,50℃下的染色动力学符合准二级动力学模型。活性染料对改性棉织物的吸附等温线符合Langmuir模型。
论文主要对聚合物的合成及响应性能、改性织物的表征、染色工艺、染色热力学和动力学等方面进行了创新型研究。
通过调节单体与引发剂的配比为1∶78、1∶125、1∶188、1∶274,确定AA∶PMDETA:CuBr2∶EBiB的配比为0.5∶0.25∶0.05∶0.1,温度60℃,时间6h,制备了分子量为12635,17899,23917,44876的聚合物。GPC结果测得分子量分布均小于1.2,证明合成的聚合物分子量较均匀。通过调节聚合物的量,固定浓度为5%的KH-550溶液在乙醇/水为2∶1的乙醇水溶液中搅拌1h,100℃下焙烘10min;控制溶液/棉织物/三乙胺的质量比为20∶1/1,制备不同接枝率的改性棉织物。
对聚合物的水溶液进行了张力测试结果表明,聚合物具有环境响应性。在酸性条件下随着温度的升高溶液的透过率不发生改变,聚合物溶解性能良好,溶液清澈透明;在碱性条件下,随着温度的升高溶液的透过率由100变为0,溶液由澄清变的浑浊。
通过核磁共振氢谱(1HNMR),红外光谱(FT-IR)对聚合物结构进行了表征;通过能谱分析(EDS)、红外光谱图(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射测试(XRD)、热失重分析(Tg)、Zeta电位等测试方法对改性棉织物进行了性能表征;探讨了织物的白度、机械性能、润湿性等其他性能。
通过讨论接枝率对染色的影响,确定了最佳的接枝率为15%。以活性艳红M-8B为例,通过优化染色工艺条件,得到了活性艳红M-8B的最佳的染色条件为:50℃入染,染液pH值为5.5,60℃固色,Na2CO3用量15g/L。改性前后的染色结果相比,改性棉织物在活性艳红M-8B、活性艳蓝KN-R、活性金黄K-2RA染色的K/S值分别提高了28.7%、31.0%、36.0%,匀染性、色牢度、色光良好。三种活性染料在30℃,50℃下的染色动力学符合准二级动力学模型。活性染料对改性棉织物的吸附等温线符合Langmuir模型。