纖維素纖維表面接枝改性的化學(xué)機理

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1、印　染(2000No.7)　　　　　　　　　　　　　　纖維素纖維表面接枝改性的化學(xué)機理　　纖維素纖維表面接枝改性的化學(xué)機理郭雅琳　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)機理、影響因素、最佳工藝條件及有待解決的問題。敘　詞:　改性　表面接枝　纖維素纖維中圖法分類號:TS1951541　概述M——接枝單體;纖維素纖維吸濕性好,穿著舒適,無論作為服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,人們對其進行化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)機理也各不相同。0.5、0～0.5、1,而實際測得值為0.25、0.15～0.3、[2]0.55、1.3,實際測得值與理論值之間存在著差異,2　利用光敏劑引發(fā)接枝聚合這是因為接枝過程中,單體本身聚合形成均聚物。纖維素纖維在受到低能輻射時,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。它們在受到低能輻射時,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、氫原子吸引過來,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　過硫酸鹽引發(fā)劑與乙烯系單體的接枝聚合。正是利用這個原理,纖維過硫酸鹽引發(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行表面接的接枝聚合,其化學(xué)反應(yīng)機理為:枝改性,其化學(xué)反應(yīng)式為:過硫酸鹽分解: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·接枝擴展:接枝擴展: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)機理　　印　染(2000No.7)--·SO4·+MHSO4+M·Cell-CHOH+MCell-CHOHM·Mn·+MMn+1·擴展:式中:M——接枝單體。Cell-CHOHMn·+MCell-CHOHMn+1·由此可見,過硫酸鹽在引發(fā)纖維素纖維接枝聚終止:合的同時,引發(fā)單體的均聚反應(yīng)。過硫酸鹽是引發(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——四價鈰鹽。3.2　氫氧根自由基引發(fā)接枝四價鈰鹽引發(fā)纖維素纖維接枝體系非常復(fù)雜,過氧化氫與二價鐵離子反應(yīng)會產(chǎn)生氫氧根自由影響因素也非常多。因為鈰鹽具有強烈的與陰離子基,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,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)液中有游離的四價鈰離子,必須阻·HO·+Cell-CH2OHCell-CHOH+H2O止四價鈰離子與水反應(yīng),因此在反應(yīng)液中加入酸,增[3]接枝:加氫離子濃度。Ardon通過大量實驗證實,四價鈰·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