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活性染料以优良的湿处理牢度、低廉的价格、鲜艳丰富的色泽而成为棉纤维用主要染料。但在染色过程中需要添加大量无机盐促染,从而导致含盐废水的排放。本课题基于活性染料染色中的盐污染问题,以环保为主、经济和效率为辅,将生物质材料壳聚糖(CS)作为基础材料研究开发活性染料促染助剂。本课题首先采用不同季铵化方法分别合成三种阳离子型季铵化壳聚糖,即三甲基氯化铵壳聚糖(Quat-CS1)、N-丙基三甲基氯化铵壳聚糖(Quat-CS2)和N-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(Quat-CS3)。将CS及其季铵盐分别用于棉织物阳离子改性及活性染料(黑)染色,探讨盐用量、碱用量及染色时间对活性染料上染率的影响,并研究改性后的棉织物对活性染料的吸附机理。实验结果表明合成的季铵化壳聚糖可用于低盐或无盐染色。CS经季铵化改性后,对活性染料的促染效果明显提高,其中Quat-CS3的促染效果最佳。在无盐条件下,Quat-CS3改性的棉织物染料吸附率和上染平衡值均高于Quat-CS1或Quat-CS2改性的棉织物。CS改性的棉织物对活性染料的等温吸附符合Freundlich模型,而壳聚糖季铵盐改性的棉织物符合Langmuir模型。通过正交试验,进一步优化Quat-CS3的合成及染色工艺,使其适用于活性红、黄、蓝三种染料的棉织物染色。由实验得到合成Quat-CS3的最佳条件为:反应温度90℃,反应时间24 h,CS/GTA质量比1∶8,溶剂200 mL。在该合成工艺条件下,优化的染色工艺为:改性剂用量0.5g/L,改性时间20min,改性温度60℃,染色时间20 min。实验结果表明,该优化工艺具有工作周期短、盐用量少、能源消耗低等特点。在优化工艺下,红、黄、蓝三种活性染料的上染率均为78%以上,然而织物的湿摩擦牢度为2~3级,需进一步改进。为了改善Quat-CS3改性的棉织物湿摩擦牢度,在Quat-CS3中接枝活性基团合成反应性壳聚糖季铵盐,并考察其促染性能。红外光谱图表明,三聚氯氰或羟甲基丙烯酰胺成功接枝到Quat-CS3分子中。实验结果表明,将两种反应性壳聚糖季铵盐分别用于改性棉织物,通过正交试验分别得到红、黄、蓝活性染料在小浴比、短流程、无盐条件下的优化染色工艺;在最佳工艺条件下,经反应性壳聚糖季铵盐改性的棉织物比未改性的棉织物的染色效果好,其中湿摩擦色牢度均提高1~2级。本文通过多种方法修饰壳聚糖分子结构,合成了五种壳聚糖衍生物,系统化的研究为壳聚糖分子改性提供一定的理论依据。同时优化染色工艺,开发了一条低盐用量、短工作周期、低消耗的染色工艺,为活性染料的利用提供一定的实用价值。