改性超支化聚合物制备及其在蚕丝活性染料染色中的应用

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超支化聚合物是一类应用前景广泛的高分子材料,具有准球形结构的高度支化的大分子聚合物,以其优良的性能、独特的性质以及简易的合成方法在纺织染整行业表现出了诱人的前景。由于大量的端基存在于超支化聚合物的表面,因此可以对其端基进行功能化改性,使其具备功能性,再将改性超支化聚合物对织物进行处理,在改善织物性能的同时,使织物获得一定的功能性。本课题首先采用环氧氯丙烷对端氨基超支化聚合物的端基进行改性,制备了部分端基为氯甲基的超支化聚合物(HBP-ECH)。研究原料摩尔比、NaOH用量、反应温度及反应时间对HBP-ECH制备的影响。采用傅里叶红外光谱和核磁共振氢谱表征HBP-ECH结构。同时,利用改性剂HBP-ECH对蚕丝织物进行改性,考察改性剂用量、Na2CO3用量、温度及时间对改性后蚕丝染色K/S值的影响。采用不同测试方法对改性后蚕丝纤维进行表征,观察改性后蚕丝性能的变化,同时研究了改性后蚕丝的染色性能,其结论如下:(1) HBP-ECH的合成工艺参数如下:端氨基超支化聚合物(HBP-NH2)与环氧氯丙烷(ECH)摩尔比为1:10,BF3乙醚为4%(相对于环氧氯丙烷的摩尔量),氢氧化钠(NaOH)与环氧氯丙烷(ECH)摩尔比1:6,反应温度为30℃,反应时间为4h,可得到较好的产率和转化率。傅里叶红外光谱及核磁共振氢谱分析证明,成功制备了部分端基为氯甲基的超支化聚合物。(2) HBP-ECH对蚕丝织物优化的改性工艺参数如下:改性剂HBP-ECH用量8g/L,Na2CO3用量1.5g/L,温度60℃,时间60min。通过Zeta电位测试可知改性蚕丝等电点有所提高;扫描电镜表明改性后蚕丝纤维表面被刻蚀;热重分析表明改性后蚕丝纤维的热稳定性几乎没有影响;X射线衍射分析得出改性后蚕丝结晶度略有下降;改性剂HBP-ECH使蚕丝纤维吸湿性提高,断裂强力下降。采用活性红L-S、活性黄L-3R及活性艳蓝L-R对改性后蚕丝织物进行无盐染色,可达到常规染色的K/S值,且染色牢度及匀染性较好,同时对色光影响小。用HBP-QAC作为蚕丝纤维改性剂,可以实现活性染料对蚕丝织物进行无盐染色。然后,采用环氧氯丙烷与三乙胺对端氨基超支化聚合物的端基进行改性,制备了部分端基为季铵盐的超支化聚合物HBP-QAC。研究了原料摩尔比、反应温度及时间对HBP-QAC制备的影响。采用傅里叶红外光谱和核磁共振氢谱表征HBP-QAC结构。同时,将改性剂HBP-QAC对蚕丝进行改性,考察改性剂用量、Na2CO3用量、温度及时间对改性后蚕丝染色K/S值的影响。采用不同测试方法对改性后蚕丝纤维进行表征,观察改性后蚕丝性能的变化,同时研究了改性后蚕丝的染色性能及其抗菌性,其结论如下:(1) HBP-QAC的合成工艺参数如下:端氨基超支化聚合物(HBP-NH2)与三乙胺摩尔比为1:10,三乙胺与环氧氯丙烷摩尔比为1:1.1,反应温度为60℃,反应时间为4h,可得到较好的产率和转化率。傅里叶红外光谱及核磁共振氢谱分析证明,成功制备了部分端基为季铵盐的超支化聚合物。(2)在改性剂HBP-QAC用量5g/L,Na2CO3用量1g/L,温度50℃,时间40min。通过Zeta电位测试可得改性蚕丝等电点有所提高;扫描电镜表明改性后蚕丝表面被刻蚀;热重分析表明改性剂对蚕丝纤维的热稳定性有一定的影响;X射线衍射分析得出改性剂HBP-QAC使蚕丝纤维结晶度有所下降;改性剂HBP-QAC使蚕丝纤维吸湿性提高,断裂强力下降,但是影响不大。然后,采用活性红L-S、活性黄L-3R及活性艳蓝L-R对改性后蚕丝织物进行无盐染色,可达到常规染色的K/S值,且染色牢度及匀染性较好,但是对色光具有一定的影响。用HBP-QAC作为蚕丝纤维改性剂,可以实现活性染料对蚕丝织物进行无盐染色。并且,在改性织物达到无盐染色效果同时具备了一定的抗菌性。因此,HBP-ECH改性蚕丝织物可以实现活性染料无盐染色的同时对染色色光影响小;HBP-QAC改性蚕丝织物在实现活性染料无盐染色的同时使蚕丝织物具有一定的抗菌性。
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