低聚合度阳离子聚合物的研制及其在无盐染色中的应用

论文摘要

无盐染色助剂的制备与高效应用是实现活性染料无盐染色,解决传统染色工艺造成的染料利用率低、无机盐排放造成的环境污染等问题的关键。本文针对现已报道的无盐染色助剂存在的由于助剂分子量高引起的染料渗透性差,助剂分子中含有反应性基团导致染色纤维色光变暗、强度或色牢度降低等问题,分别制备了低聚合度的季铵型阳离子聚丙烯酰胺、叔胺型阳离子聚丙烯酰胺和聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,详细研究了低聚合度阳离子助剂的制备条件与助剂无盐染色应用方法,测试了无盐染色纤维各项性能,探讨了无盐染色机理,以期找到一种具有较高活性染料利用率,染色纤维匀染和透染性好,色牢度和强度性能优异的无盐染色助剂。论文将分子结构中不含与活性染料具有反应能力的羟基和氨基的季铵型阳离子聚丙烯酰胺作为阳离子助剂用于活性染料无盐染色。在助剂的制备过程中加入链转移剂甲酸钠（用量4.05 g/L）和阻聚剂对苯二酚（用量2.5×10-5 mol/L）有效地控制了阳离子聚合物的聚合度。助剂处理的纤维增大了与染料之间的亲和作用力,缩短了染色时间。相比有盐染色,阳离子化染色纤维得色量增加,色彩鲜艳,并且助剂处理不影响染色纤维强度性能。论文依据叔胺盐在酸性条件下呈正电性,在活性染料碱性固色条件下失去正电性的特点,将叔胺型阳离子聚丙烯酰胺作为阳离子化试剂用于活性染料无盐染色,来改善阳离子化染色纤维由于沾色引起的色牢度降低问题。文中探讨了助剂的分子量、阳离子化度、前处理条件、无盐染色条件、活性染料结构对染色结果的影响。当助剂分子量为1.12×104 g/mol,阳离子化度为46.8%,用量为2%,浸-轧处理棉纤维后于100℃焙烘,并室温浸染后,在15 g/L碳酸钠溶液中浸-轧处理,汽蒸10 min固色,得到染色纤维的染色结果高于有盐染色。论文将分子中带有酯键的季铵型聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵作为阳离子助剂处理棉纤维,应用助剂分子中酯键可在活性染料碱性固色条件下水解,来解决活性染料无盐染色色牢度降低的问题。文中研究了低聚合度阳离子助剂的制备及应用条件,探讨了无盐染色机理,测试了染色纤维各项性能。实验结果表明：与有盐染色相比,分子量为8.7×103 g/mol的助剂采用浸润工艺处理棉纤维,采用汽蒸工艺进行无盐染色,可使活性染料固色率提高5～10%,染色纤维能够实现匀染和透染,色牢度达到或高于有盐染色水平,并保持其色彩鲜艳。论文中三支低聚合度阳离子聚合物作为阳离子助剂用于活性染料无盐染色,都能够实现匀染和透染染色；与有盐染色相比,无盐染色活性染料利用率提高,染色纤维保持了鲜艳度及强度性能；其中,聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵由于分子中存在酯基,经其处理的染色纤维在通常的洗涤过程中容易达到净洗,解决了沾色引起的阳离子化染色纤维色牢度降低问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 活性染料无盐染色技术的发展
• 1.1 活性染料无盐染色技术的概况
• 1.2 分子量较大的无盐染色助剂
• 1.2.1 反应型大分子无盐染色助剂
• 1.2.2 非反应型无盐染色助剂
• 1.3 本论文的设计思想
• 2 季铵型阳离子聚丙烯酰胺在棉纤维无盐染色中的应用
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要试剂及仪器
• 2.2.2 季铵型阳离子聚丙烯酰胺的制备
• 2.2.3 季铵型阳离子聚丙烯酰胺的表征
• 2.2.4 季铵型阳离子聚丙烯酰胺水溶液的性质
• 2.2.5 季铵型阳离子聚丙烯酰胺处理棉纤维
• 2.2.6 活性染料在季铵型阳离子聚丙烯酰胺处理后棉纤维上的吸附
• 2.2.7 有盐及无盐染色工艺
• 2.2.8 染色纤维性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 季铵型阳离子聚丙烯酰胺的制备条件研究
• 2.3.2 季铵型阳离子聚丙烯酰胺的表征
• 2.3.3 季铵型阳离子聚丙烯酰胺水溶液的性质研究
• 2.3.4 活性染料在阳离子化棉纤维上的吸附过程研究
• 2.3.5 无盐染色方法研究
• 2.3.6 染色纤维性能研究
• 2.4 小结
• 3 叔胺型阳离子聚丙烯酰胺在棉纤维无盐染色中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要试剂及仪器
• 3.2.2 叔胺型阳离子聚丙烯酰胺的制备
• 3.2.3 叔胺型阳离子聚丙烯酰胺的表征
• 3.2.4 叔胺型阳离子聚丙烯酰胺处理棉纤维
• 3.2.5 有盐及无盐染色工艺
• 3.2.6 染色纤维性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 叔胺型阳离子聚丙烯酰胺的制备
• 3.3.2 叔胺型阳离子聚丙烯酰胺的表征
• 3.3.3 无盐染色方法研究
• 3.3.4 活性染料结构对阳离子化棉纤维染色结果的影响
• 3.3.5 染色纤维性能研究
• 3.4 小结
• 4 聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵在棉纤维无盐染色中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要试剂及仪器
• 4.2.2 聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的制备
• 4.2.3 聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的表征
• 4.2.4 聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵水溶液的性质
• 4.2.5 聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的水解
• 4.2.6 聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵处理棉纤维
• 4.2.7 聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵处理后棉纤维的表征
• 4.2.8 有盐及无盐染色工艺
• 4.2.9 染色纤维性能测试
• 4.2.10 染色废水中COD值的测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的制备条件研究
• 4.3.2 聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的表征
• 4.3.3 聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵水溶液的性质研究
• 4.3.4 无盐染色方法研究
• 4.3.5 聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵无盐染色机理研究
• 4.3.6 染色纤维性能研究
• 4.3.7 无盐染色废水COD值的测定结果
• 4.4 小结
• 结论
• 创新点摘要
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
• 作者简介