纖維素纖維表面接枝改性的化學(xué)機(jī)理

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1、印　染(2000No.7)　　　　　　　　　　　　　　纖維素纖維表面接枝改性的化學(xué)機(jī)理　　纖維素纖維表面接枝改性的化學(xué)機(jī)理郭雅琳　趙玉萍　林福?！　〈筮B輕工業(yè)學(xué)院(116034)摘　要　表面接枝是纖維素纖維改性的有效方法之一。文章介紹了幾種纖維素纖維表面接枝改性方法的化學(xué)機(jī)理、影響因素、最佳工藝條件及有待解決的問(wèn)題。敘　詞:　改性　表面接枝　纖維素纖維中圖法分類號(hào):TS1951541　概述M——接枝單體;纖維素纖維吸濕性好,穿著舒適,無(wú)論作為服Cell-CH2OH——纖維素纖維大分子。[1]用、裝

2、飾用還是產(chǎn)業(yè)用,一直是人們的首選紡織材接枝聚合的速率可用下式表示:mnpq料。但它在某些方面還存在著不足,如染色牢度差、-dM?dt=KIDAM色澤不鮮艷、強(qiáng)力低、抗皺保形性差等。為了改善其式中:-dM?dt——接枝速率;性能的不足或賦予其特殊的功能,人們對(duì)其進(jìn)行化K——速度常數(shù);學(xué)接枝改性,保持了纖維素纖維的優(yōu)良服用性能,通I——輻射光密度;過(guò)改變其化學(xué)結(jié)構(gòu),從根本上改善纖維素纖維的性D——光敏劑濃度;能。A——要接枝體的含量;M——接枝單體濃度。纖維素纖維接枝主要是由引發(fā)劑產(chǎn)生表面自由上式中m

3、、n、p、q值的理論推算值分別為0.5、基而完成接枝,其方法各異,化學(xué)機(jī)理也各不相同。0.5、0～0.5、1,而實(shí)際測(cè)得值為0.25、0.15～0.3、[2]0.55、1.3,實(shí)際測(cè)得值與理論值之間存在著差異,2　利用光敏劑引發(fā)接枝聚合這是因?yàn)榻又^(guò)程中,單體本身聚合形成均聚物。纖維素纖維在受到低能輻射時(shí),利用光敏劑可引發(fā)接枝聚合。光敏劑是一些含光敏基(如羰基)特3　氧化還原系統(tǒng)引發(fā)接枝聚合別是側(cè)鏈光敏基的聚合物。它們?cè)谑艿降湍茌椛鋾r(shí),氧化還原系統(tǒng)可產(chǎn)生表面自由基,從而引發(fā)接把連接羥基的碳原子上的

4、氫原子吸引過(guò)來(lái),從而使枝聚合。含有羥基的大分子聚合物產(chǎn)生表面自由基,可引發(fā)3.1　過(guò)硫酸鹽引發(fā)劑與乙烯系單體的接枝聚合。正是利用這個(gè)原理,纖維過(guò)硫酸鹽引發(fā)劑可引發(fā)纖維素纖維與乙烯單體素纖維利用光敏劑在低能輻射的條件下進(jìn)行表面接的接枝聚合,其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理為:枝改性,其化學(xué)反應(yīng)式為:過(guò)硫酸鹽分解:產(chǎn)生表面自由基:2--S2O82SO4·輻射A+Cell-CH2OHAH·+Cell-CH2O·產(chǎn)生表面自由基:自由基重排:--·SO4·+Cell-CH2OHHSO4+Cell-CHOH·Cell-CH2O

5、·Cell-CHOH接枝:引發(fā)接枝:·Cell-CHOH+MCell-CHOHM··Cell-CHOH+MCell-CHOHM·接枝擴(kuò)展:接枝擴(kuò)展:Cell-CHOHMn·+MCell-CHOHMn+1·Cell-CHOHMn·+MCell-CHOHMn+1·終止:終止:2-Cell-CHOHMn+1·+S2O8Cell-CHOHMn+1+--Cell-CHOHMn+1·+ACell-CHOHMn+1+AH·HSO4+SO4·式中:A——光敏劑;同時(shí)還引發(fā)單體的均聚反應(yīng):46?1995-2005T

6、singhuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.　纖維素纖維表面接枝改性的化學(xué)機(jī)理　　印　染(2000No.7)--·SO4·+MHSO4+M·Cell-CHOH+MCell-CHOHM·Mn·+MMn+1·擴(kuò)展:式中:M——接枝單體。Cell-CHOHMn·+MCell-CHOHMn+1·由此可見(jiàn),過(guò)硫酸鹽在引發(fā)纖維素纖維接枝聚終止:合的同時(shí),引發(fā)單體的均聚反應(yīng)。過(guò)硫酸鹽是引發(fā)纖4+3+Cell-CHOHMn·+CeCell-CHOHMn+

7、1+Ce+維素纖維發(fā)生接枝聚合還是引發(fā)單體發(fā)生均聚合,+H取決于纖維素纖維的狀態(tài)。如是否易于發(fā)生溶脹,是式中:M——接枝單體;否充分與過(guò)硫酸鹽結(jié)合以及接枝單體的化學(xué)活潑B——鈰鹽還原生成的復(fù)雜化合物(與纖維素性,具體的反應(yīng)條件(反應(yīng)液的溫度、pH值及過(guò)硫酸纖維反應(yīng)的中間產(chǎn)物);4+鹽的用量)等,都因不同的單體而不同。Ce——四價(jià)鈰鹽。3.2　氫氧根自由基引發(fā)接枝四價(jià)鈰鹽引發(fā)纖維素纖維接枝體系非常復(fù)雜,過(guò)氧化氫與二價(jià)鐵離子反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氫氧根自由影響因素也非常多。因?yàn)殁孄}具有強(qiáng)烈的與陰離子基,氫氧根自由

8、基可引發(fā)纖維素纖維的接枝聚合,其反應(yīng)生成復(fù)雜化合物的趨勢(shì),在水溶液中,鈰鹽與氫化學(xué)反應(yīng)式為:氧根離子相結(jié)合,反應(yīng)式如下:4+3+2++產(chǎn)生自由基:2Ce+3H2OCeOH+Ce(OH)2+3H2+-3+H2O2+FeHO·+HO+Fe為了使反應(yīng)液中有游離的四價(jià)鈰離子,必須阻·HO·+Cell-CH2OHCell-CHOH+H2O止四價(jià)鈰離子與水反應(yīng),因此在反應(yīng)液中加入酸,增[3]接枝:加氫離子濃度。Ardon通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證實(shí),四價(jià)鈰·鹽氧化反應(yīng)的速度常數(shù)與反應(yīng)液中酸的濃度成正Cel