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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(yīng)用烯類單體對絲素大分子進(jìn)行接枝共聚處理,是絲綢紡織品的重要的化學(xué)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(yīng)的因素如單體,引發(fā)劑濃度,pH值等進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn),比較了兩種單體的接枝情況并優(yōu)選出適宜的反應(yīng)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(shí)驗(yàn)

1.1材料和試劑:

采用真絲11216電力紡作為實(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)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(xué)純,其它使用的一些試劑皆為化學(xué)純。

1.2工藝路線:

本實(shí)驗(yàn)采用軋烘焙工藝,其步驟如下:浸軋(一浸一軋,軋液率100%)-預(yù)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(jī)上進(jìn)行。另外,為了使單體較易擴(kuò)散入織物內(nèi)部反應(yīng),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(yīng)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(qiáng)力和伸長:YG026型強(qiáng)力儀測斷裂強(qiáng)力的伸長。

1.3.5折皺回復(fù)角:按國家標(biāo)準(zhǔn)GB3819-83的垂直法在自測折皺回復(fù)角板上測干濕回復(fù)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(jié)果與討論

2.1反應(yīng)機(jī)理:

蠶絲是天然蛋白質(zhì)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(cè)基如-OH,-NH,-COOH等[3]。乙烯基單體對蛋白質(zhì)纖維接枝共聚的反應(yīng)機(jī)理一般認(rèn)為是自由基鏈?zhǔn)郊泳鄯磻?yīng)。高溫下,引發(fā)劑分解,產(chǎn)生初級自由基,進(jìn)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(yīng),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(yīng)的同時還發(fā)生氧化,單體均聚等副反應(yīng)。

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(yīng)中的影響較大,關(guān)系到反應(yīng)率和處理后織物的性能。本文選用了兩種結(jié)構(gòu)類似的陽離子化合物DMC,DMDAAC作為單體對真絲接枝共聚,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示:

1單體種類和濃度對共聚反應(yīng)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(yīng)。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(yīng)相互競爭的結(jié)果。

2.2.2pH值的影響

從接枝共聚的反應(yīng)機(jī)理可看出,反應(yīng)體系的酸堿度對接枝反應(yīng)有一定的影響

。本文以四種pH值進(jìn)行實(shí)驗(yàn),其結(jié)果示于表2

2pH值對接枝反應(yīng)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(diào)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(yīng)影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

3引發(fā)濟(jì)濃度對接枝反應(yīng)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(yīng)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(diǎn),本文選用有機(jī)硅柔軟劑(S)作為添加劑對織物進(jìn)行處理,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4

4柔軟劑有機(jī)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(shí)驗(yàn)情況而言,DMC的適宜反應(yīng)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(yīng)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(yīng)和處理后織物性能的改善都是有利的,只是對DMC可適當(dāng)多加些S,但DMDAAC則不應(yīng)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(jīng)陽離子化合物處理后進(jìn)行物理性能和染色性能指標(biāo)的測試,實(shí)驗(yàn)結(jié)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(qiáng)力和伸長

經(jīng)向

強(qiáng)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(qiáng)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經(jīng)+

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(lán)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(qiáng)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(chǎn)生了阻染效果??傊栯x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(jié)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(yīng)。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(xiàn)

1]楊丹《真絲調(diào)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(jìn)展《蘇州絲綢工學(xué)院學(xué)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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