交联剂TETS的合成与应用研究

论文题目: 交联剂TETS的合成与应用研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 纺织化学与染整工程

作者: 崔淑玲

导师: 宋心远

关键词: 交联剂,本特盐,叔胺化合物,合成,毛细管电泳,交联反应,性能,应用

文献来源: 东华大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文提出了一种新型的交联剂TETS，对交联剂TETS的合成与应用性能进行了系统的研究。TETS（N，N，N-三乙胺硫代硫酸酯钠盐）是一种本特盐类交联剂，由TES（N，N，N-三乙胺硫酸酯钠盐）和Na2S2O3在一定的条件下反应而成，其分子结构中含有三个本特基和一个叔胺基，可在碱性条件下与纤维素纤维分子上的羟基或蛋白质纤维分子上的氨基等发生交联，交联能力强，储存稳定性好，合成工艺简单，易溶于水，应用方便，合成和使用过程中不释放甲醛等有害物质。论文采用毛细管电泳技术对TETS合成反应过程进行跟踪控制，验证合成反应机理，确定最佳合成条件，监测分离提纯效果，分析样品水解程度，对目标产物进行定性和定量分析。合成中提出了一种新型的分离方法—“先热后冷乙醇溶液过滤法”，解决了目标本特盐产物难以与反应副产物硫酸钠分离的难题，最后综合运用毛细管电泳、拉曼光谱等手段对目标产物进行了表征。论文对TETS的热稳定性、酸碱稳定性以及水解稳定性进行了分析，并根据前人对其他相近反应所做的研究结果推测了交联剂TETS与纤维素纤维交联反应的机理，认为TETS分子首先在碱性条件下依次脱去三个离去基（硫代硫酸基）生成氮丙啶环正离子，之后亲核试剂（纤维素纤维上的羟基、蛋白质纤维上的氨基等）进攻氮丙啶环正离子上的中心碳原子使之开环，进而完成TETS与纤维间的亲核取代反应。通过红外分析、氮元素分析、硫元素分析手段验证了交联反应的发生。论文系统研究了交联剂TETS在棉织物的免烫整理、纤维素纤维胺化交联改性染色、牛皮纸以及瓦楞纸等纸品的湿强整理、Lyocell纤维的抗原纤化整理、竹纤维的湿增强整理、真丝织物的抗皱整理、蚕蛹蛋白／粘胶纤维的防脱落整理等领域的应用性能，提出了一些相关的测试方法，摸索了最佳工艺条件，对有关现象进行了理论分析，为交联剂的开发与应用提供了一些新的途径。主要应用研究结果简述如下：1)棉织物经TETS整理后产生了优良的抗皱免烫性能：织物的弹性可达到传统树脂整理产品所具有的水平，折皱回复角高达270°：织物的强力保留率明显提高，为75％左右；织物的耐洗性好于传统树脂；但白度稍有下降。正交实验确定TETS对棉织物免烫整理的最佳工艺：TETS浓度100g／L，轧液pH值9.5，焙烘温度为170℃，焙烘时间为3min。论文探讨了交联剂TETS能够使免烫整理后的织物具有较高强力保留率的原因。通过实验证明了传统的酸性交联工艺对织物的降强是两方面的结果造成的，一是交联降强，二是酸性降强。TETS的碱性交联条件避免了酸性催化水解纤维素使强力的下降，从而具有较高的织物强力保留率。2) TETS是一种具有交联作用的胺化改性剂，棉织物经TETS改性后大大提高了纤维素纤维活性染料的染色性能。改性织物染色后，得色量明显加深，吸尽率和固色率大大提高，织物的摩擦色牢度明显提高，耐洗牢度有所改善；但日晒牢度有所降低，移染性变差，匀染性降低，对此有待于今后进一步研究。论文采用DMF剥色实验证明了活性染料在中性（或酸性）无盐条件下染色仍与纤维分子生成了共价键结合。实验表明改性方法对TETS改性效果影响很大，采用焙烘工艺比采用湿蒸工艺改性效果好得多。交联剂TETS改性处理为纤维素纤维胺化改性提供了一条新的途径。它不仅能使活性染料染色具有节约染料、减少染色污水的优点，更有可以进行酸性（或中性）、无盐（或低盐）染色的优势，对解决传统活性染料存在的固色率低、大量无机盐促染造成的环境污染问题具有重要的现实意义。3) TETS对纸品进行湿强整理后，纸张的湿抗张强度提高显著，牛皮纸的湿抗张强度提高5-6倍，湿／干强度比高达50-60％（未经处理的仅有9％）；但纸的伸长率有所降低；纸的耐折度下降明显。牛皮纸TETS湿强处理的最佳工艺条件为：TETS浓度150g／L、pH值9.5、焙烘温度170℃、焙烘时间3min。TETS整理后的湿／干强度比大于传统的六羟树脂和F-CL树脂，而且干抗张强力和耐折度也都高于六羟树脂和F-CL树脂。TETS在瓦楞原纸、混合废纸挂面纸板、普通滤纸上也有良好的整理效果，湿／干强度比从整理前的10％以下提高到25％以上，在瓦楞纸上的湿强度甚至增加了8倍；耐折度下降程度较小。因此，TETS有望成为纸张湿强剂的一个新品种。4)在TETS用于Lyocell织物的抗原纤化整理中，用织物起毛起球仪使织物原纤化，之后借用烧毛等级评定法来评判抗原纤化效果。Lyocell纤维经TETS整理后，抗原纤化等级明显提高，从处理前的1-2级提高到处理后的3-4级。5)在竹纤维针织物的湿增强整理中，用顶破强力的变化来衡量整理效果。实验表明经TETS处理后，竹纤维针织物的干、湿顶破强力均比未处理的高，尤其是湿顶破强力提高了近20％，湿／干强度比从45.3％增加到64.6％。6) TETS用于蚕蛹蛋白纤维的防脱落整理，对水煮、碱煮和酸煮三种仿染整加工处理都有一定的防脱落效果，纤维失重率和强力损失率都有所下降。7)真丝织物在碱性条件下经TETS抗皱整理后，织物的干、湿回复角都有所提高，但提高不大。本论文的创新点体现在以下几个方面：一是所提出的交联剂TETS结构，至今未见有报道；二是在合成中采用了毛细管电泳分析手段对合成反应进行监控，这在国内纺织化学领域中尚属首创；三是较为系统地研究了此交联剂在纺织纤维、印染、纸张等整理中的应用，提供了一些新型的整理途径和工艺。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 前言

1.1 交联剂概述

1.2 交联剂的种类和应用特点

1.2.1 N-羟甲基酰胺类交联剂

1.2.2 多元羧酸类交联剂

1.2.3 环氧化合物交联剂

1.2.4 壳聚糖类交联剂

1.2.5 水性聚氨酯类交联剂

1.2.6 反应性有机硅类交联剂

1.2.7 β-羟乙基砜类交联剂

1.2.8 多丙烯酰胺基类交联剂

1.2.9 多醛类交联剂

1.3 本论文选题依据和研究内容

1.4 本章参考文献

第二章 交联剂TETS的合成及表征

2.1 本特盐的结构及目标化合物

2.2 实验试剂及仪器

2.3 TETS合成路线和反应机理

2.4 TETS的制备方法

2.5 结果与讨论

2.5.1 毛细管电泳分析条件

2.5.2 不同反应时间溶液体系的毛细管电泳图

2.5.3 最佳合成条件的确定

2.5.4 TETS的分离提纯

2.5.5 拉曼光谱分析对目标产物的表征

2.6 本章小结

2.7 本章参考文献

第三章 交联剂TETS的基本性能及与纤维素的交联反应研究

3.1 实验仪器与设备

3.2 TETS的基本特性

3.2.1 外观

3.2.2 溶解性

3.2.3 溶液pH值

3.3 TETS的稳定性

3.3.1 热稳定性

3.3.2 酸碱稳定性

3.4 TETS与纤维素纤维的交联反应

3.4.1 交联机理与水解稳定性

3.4.2 交联分析和验证

1) 红外光谱分析

2) 元素分析

3.5 本章小结

3.6 本章参考文献

第四章 交联剂TETS在棉织物免烫整理中的应用研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验材料与仪器

4.2.2 实验方法

4.2.3 测试方法

4.3 结果与讨论

4.3.1 TETS免烫整理工艺的优化

4.3.2 TETS与传统产品免烫整理效果的比较

4.4 本章小结

4.5 本章参考文献

第五章 交联剂TETS胺化交联改性棉纤维染色性能研究

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.1 实验材料与仪器

5.2.2 实验方法

5.2.3 测试方法

5.3 结果与讨论

5.3.1 TETS处理前后对棉纤维染色能力的影响

5.3.2 TETS处理方法对棉纤维染色能力的影响

5.3.3 TETS改性工艺条件对棉纤维染色能力的影响

5.3.4 TETS改性对棉织物活性染料染色牢度的影响

5.3.5 TETS改性对棉织物活性染料染色移染匀染性的影响

5.4 本章小结

5.5 本章参考文献

第六章 交联剂TETS在纸张湿强整理中的应用研究

6.1 引言

6.2 实验部分

6.2.1 实验材料及仪器

6.2.2 实验方法

6.2.3 测试方法

6.3 结果与讨论

6.3.1 TETS浓度与纸品含氮量的关系

6.3.2 TETS整理工艺对纸张湿强整理效果的影响

6.3.3 TETS与传统湿强剂整理效果的比较

6.3.4 TETS对不同纸品湿强整理效果的比较

6.4 本章小结

6.5 本章参考文献

第七章 交联剂TETS在纺织加工其他领域的应用研究

7.1 TETS对Lyocell纤维的抗原纤化整理

7.1.1 Lyocell纤维原纤化原因和防止途径

7.1.2 主要实验材料及仪器

7.1.3 抗原纤化整理实验

7.1.4 lyocell织物原纤化程度测试方法

1) 原纤化处理方法

2) 原纤化等级评价法

7.1.5 结果与讨论

7.2 TETS对竹纤维的湿增强整理

7.2.1 竹纤维的特性

7.2.2 主要实验材料及仪器

7.2.3 竹纤维湿强整理工艺实验

7.2.4 织物顶破强力测试

7.2.5 结果与讨论

7.3 TETS对蚕蛹蛋白纤维的防脱落整理

7.3.1 蚕蛹蛋白纤维的特性

7.3.2 主要实验材料及仪器

7.3.3 防脱落整理实验

1) TETS防脱落整理工艺

2) 脱落处理工艺

7.3.4 测试方法

1) 纤维失重率的测定

2) 强力损失率的测定

7.3.5 结果与讨论

7.4 TETS对真丝织物的抗皱整理

7.4.1 真丝织物的特性

7.4.2 主要实验材料及仪器

7.4.3 TETS真丝织物抗皱整理实验

7.4.4 测试方法

7.4.5 结果与讨论

7.5 本章小结

7.6 本章参考文献

第八章 结论

致谢

发布时间: 2007-09-28

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