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陽離子化合物對真絲織物的接枝共聚

來源:印染在線 發(fā)布時間:2015年03月23日

前言

應用烯類單體對絲素大分子進行接枝共聚處理,是絲綢紡織品的重要的化學改性方法[1][2]。本文選用兩種陽離子性的烯類化合物作為接枝單體,通過對影響接枝反應的因素如單體,引發(fā)劑濃度,pH值等進行一系列實驗,比較了兩種單體的接枝情況并優(yōu)選出適宜的反應條件,最后通過整理和染色性能指測試,考察了真絲接枝處理后的效果。

1.實驗

1.1材料和試劑:

采用真絲11216電力紡作為實驗用織物,兩種單體分別為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)和二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC),結構式分別如下所示:

?CH2C(CH3)COOCH2CH2N(CH3)ClCH=CHCHNCHCHCH=CHCl。所用引發(fā)劑為過硫酸鉀是化學純,其它使用的一些試劑皆為化學純。

1.2工藝路線:

本實驗采用軋烘焙工藝,其步驟如下:浸軋(一浸一軋,軋液率100%)-預烘(100℃,3分鐘)焙烘(170℃3分鐘-皂洗(60℃,5分鐘,中性皂片1g/l)-水洗-晾干。

上述軋烘焙操作在NM-450型軋車和D-5E型焙烘機上進行。另外,為了使單體較易擴散入織物內部反應,在浸軋液中添加甲酸使織物膨化。

1.3測試

1.3.1增重率%=(W-)/W×100

1.3.2接枝效率%=(W-)/W·×100

上式中W,分別為反應前后織物的重量,C為浸軋液中單體的濃度。

1.3.3白度:在WSD—Ⅲ型白度儀上測白度值。

1.3.4斷裂強力和伸長:YG026型強力儀測斷裂強力的伸長。

1.3.5折皺回復角:按國家標準GB3819-83的垂直法在自測折皺回復角板上測干濕回復角。

1.3.6/S值:美國unterlab公司的ULtrasan型測色儀。

1.3.7平衡回潮率:織物在烘箱中烘干稱恒重為W?0,然后在溫度為24.5℃76%R的環(huán)境中平衡48小時稱重為W,則平衡回潮率按下式計算:

(W1-0)/W

100%

2.結果與討論

2.1反應機理:

蠶絲是天然蛋白質纖維,絲素由絲氨酸,丙氨酸,色氨酸等十八種氨基酸組成,纖維大分子上帶有活性側基如-OH,-NH,-COOH等[3]。乙烯基單體對蛋白質纖維接枝共聚的反應機理一般認為是自由基鏈式加聚反應。高溫下,引發(fā)劑分解,產生初級自由基,進而引發(fā)絲素大分子形成大自由基,之后與單體發(fā)生接枝共聚反應,其過程可如下所示[4]:

絲纖維離子化:SH→S+H(S代表絲素大分子)

引發(fā)劑分解:S2-→2SO4-

鏈引發(fā):SO·SH→S·SO-+H

M→SM·(M代表單體)

鏈增長:SMn-1·M→SMn·

鏈終止:SMn·+S2O82→SMn-SO·

SMn·SMm·→SMn-MmS(偶合終止)

另外,伴隨共聚反應的同時還發(fā)生氧化,單體均聚等副反應。

2.2各種工藝因素的影響:

2.2.1單體種類和濃度的影響:

單體種類和濃度在接枝共聚反應中的影響較大,關系到反應率和處理后織物的性能。本文選用了兩種結構類似的陽離子化合物DMC,DMDAAC作為單體對真絲接枝共聚,實驗結果如表1所示:

1單體種類和濃度對共聚反應的影響

單體

DMC

DMDAAC

單體濃度%

10

20

10

20

增重率%

5.02

5.41

3.91

4.69

效率%

50.18

27.06

39.07

23.44

[pagebreak]

KSO0.2%(W/V)HCOOH0.2%W/V);浴比:1:10

由表1數(shù)據(jù)可知,在單體濃度相同的情況下,DMC的增重率和效率均高于?DMDAAC,說明DMC更易與絲素大分子接枝反應。另外,由表中數(shù)據(jù)還可看出單體濃度的提高,增重率略有上升而接枝效率卻下降較大,因此從原料的利用率和成本考慮,單體濃度不宜過大。造成上述現(xiàn)象的原因可能是單體的均聚與共聚反應相互競爭的結果。

2.2.2pH值的影響

從接枝共聚的反應機理可看出,反應體系的酸堿度對接枝反應有一定的影響

。本文以四種pH值進行實驗,其結果示于表2

2pH值對接枝反應的影響。

DMC

DMDAAC

pH

2

6

8

10

2

6

8

10

增重率%

3.91

3.11

3.17

3.56

3.38

3.53

3.34

2.90

效率%

39.09

30.07

31.74

35.56

33.79

35.33

33.38

28.98

單體10%(W/V)KSO0.2%(W/V);浴比:110

pH10%(W/V)CHOOHNa2CO3溶液調節(jié)

2.2.3引發(fā)劑濃度的影響:

過硫酸鉀屬熱分解型引發(fā)劑。表3列出了引發(fā)劑濃度對接枝反應影響的實驗結果:

3引發(fā)濟濃度對接枝反應影響。

單體

DMC

DMDAAC

KSO濃度%(W/V)

0.2

0.4

0.6

1.0

0.2

0.4

0.6

1.0

增重率%

6.58

6.33

5.22

4.50

4.87

5.35

6.86

6.97

效率%

65.84

63.31

52.24

45.05

48.72

53.49

68.64

69.71

單體10%(W/V)HCOOH0.2%(W/V)浴比:110

由表3數(shù)據(jù)可見,DMCKSO8濃度提高而增重率和效率下降,DMDAAC卻正好相反。因而,DMC的引發(fā)劑濃度不宜過大,但DMDAAC則應稍高。

2.4添加劑的影響:

針對接枝整理后的織物柔軟性差,手感較硬的缺點,本文選用有機硅柔軟劑(S)作為添加劑對織物進行處理,實驗結果如表4

4柔軟劑有機硅的影響。

單體

DMC

DMDAAC

HS濃度%(W/V)

1

2

3

4

1

2

3

4

增重率%

4.33

4.64

5.85

6.01

6.48

8.42

7.23

6.12

效率%

43.33

46.36

58.49

60.07

64.78

84.25

72.26

61.19

DMC10%(W/VHCOOH0.2%(W/V)KSO0.2%(W/V)浴比:110

DMDAAC10%W/VHCOOH0.2%(W/V),KSO0.1%(W/V)浴比:110

由表4數(shù)據(jù)可知,DMCS濃度提高,增重

率和效率也上升,而DMDAAC則是先升后降。

綜上所述,就目前實驗情況而言,DMC的適宜反應條件為:DMC10%(W/V),HCOOH0.2%(W/V),p=12,KSO0.2%(W/V),浴比:110。DMDAAC的適宜反應條件為:DMDAAC10%(W/V),COO0.2%(W/V)p=6~7,KSO0.1%(W/V)浴比:110。另外,添加適量的S柔軟劑對反應和處理后織物性能的改善都是有利的,只是對DMC可適當多加些S,但DMDAAC則不應過多添加。

3.整理織物的性能:

為考察整理后織物的狀態(tài),將真絲織物經陽離子化合物處理后進行物理性能和染色性能指標的測試,實驗結果如表5所示:表5整理織物的性能。

編號

原樣

1

2

3

4

增重率%

0

3.00

5.88

7.12

9.24

白度

93.02

91.88

91.74

89.84

89.44

平衡回潮率%

8.71

7.89

6.87

6.80

6.62

斷裂強力和伸長

經向

強力N

301.00

303.67

290.33

285.33

282.67

伸長mm

23.00

23.67

23.00

20.33

21.00

緯向

強力N

311.67

304.33

308.33

306.00

301.67

伸長mm

24.33

23.00

22.33

21.67

22.00

WRA+

干態(tài)

急彈

143.33

205.00

258.33

265.00

268.33

緩彈

193.33

251.67

290.00

296.67

295.00

濕態(tài)

140.00

148.33

163.33

188.33

200.00

普拉醬紅3BK/S(570nm)

0.5926

0.6788

0.7121

0.7905

0.8990

陽離子艷藍PLKS(630nm)

11.3280

10.4040

9.7852

8.8177

7.6150

由表5數(shù)據(jù)可知,整理后織物的白度,平衡回潮率,斷裂強力和伸長都明顯地下降,干濕WRA卻顯著提高。另外,酸性染料的上染性提高了,而對陽離子染料卻

產生了阻染效果??傊?,陽離子化合物對真絲織物的整理效果是顯著的,對織物的防皺性和染色性影響較大。

4.結論

通過本文的研究,表明兩種陽離子化合物DMCDMDAAC能與真絲織物有效地接枝共聚,其單體,引發(fā)劑濃度,pH值等因素都能影響接枝反應。另外,整理后織物的物理性能和染色性能都有明顯的改變。

[pagebreak]

參考文獻

1]楊丹《真絲調染整》紡織工業(yè)出版社1993

2]刑鐵鈴、楊百春真絲綢防皺整理進展《蘇州絲綢工學院學報》1997(5)24—25

3]沈建琴、胡春薺等真絲綢抗皺整理《絲綢》1998(7)34—35

4MASUIROTSUNEO,TSUNEOIMAI,etc.J.Appl.Polym.Sci,69,239-246(1998)



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