粘胶纤维表面改性技术及机理的研究

论文摘要

随着人们生活水平的不断提高,纺织材料的功能性和环保性越来越受到消费者的重视。众所周知,纺织材料的表面性能起着比本体更加重要的作用,所以,国内外学者常常对纤维进行表面改性,通过改变其表面化学成分、组织结构等来获得理想的性能。粘胶纤维作为一种天然纤维素纤维,不仅以其优良的服用性能深受人们喜爱,而且以其与人体极好的亲和性,成为广泛应用的纺织材料。为了赋予粘胶纤维特殊的功能、改善其湿强力低的不足,本文研究了粘胶纤维的表面改性技术,在粘胶纤维表面接枝一聚合物功能层,提高了其湿强度,成功制备了抗菌粘胶纤维和蛋白粘胶纤维,并通过结构和性能表征,探讨了其机理。本文通过高锰酸钾对粘胶纤维预处理,在粘胶纤维表面接枝丙烯酰胺,形成聚合物层,使粘胶纤维湿强度提高了4%。为了进一步提高粘胶纤维的湿强性能,使用戊二醛进行交联,纤维表面形成了一网状结构,增强了分子链间的连接,使粘胶纤维湿强度提高了17.5%。高锰酸钾对粘胶纤维的预处理,一是在粘胶纤维表面有较多的高锰酸钾颗粒,在粘胶表面产生自由基,引发丙烯酰胺自由基聚合;二是高锰酸钾将粘胶氧化,在粘胶纤维表面产生醛基和羧基基团,与丙烯酰胺反应,在表面形成接枝聚合物层。表面接枝改性后,粘胶纤维的表面形貌、化学结构、显微结构、热性能都发生了变化,而且湿强度得到了改善。以纳米二氧化硅为载体材料,硝酸银为银源,通过吸附法制备了纳米二氧化硅载银抗菌剂,平均粒径为60nm。以乙二醇为改性溶剂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）为改性剂,对抗菌剂进行了表面改性,有效地防止了纳米抗菌剂的团聚,增大了表面的亲油性。纳米二氧化硅载银抗菌剂对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率都大于90%,并且具有很好的缓释性。以改性的纳米二氧化硅载银抗菌剂为功能材料,丙烯酰胺为过渡层,采用接枝法成功制备了抗菌粘胶纤维,功能材料与基体形成了价键结合,具有良好的抗菌性和耐洗涤性。采用还原法制备了两种不同分子量的羊毛角蛋白溶液。红外谱分析表明羊毛溶解后得到的角朊膜在分子结构上变化不是很大,只是分子链间的二硫键和氢键发生变化,保持了角朊大分子主链的完整,但羊毛在溶解过程中由于大分子间的有序排列遭到破坏,溶解成溶液时为无序结构,提取的角蛋白有序性差。X-射线衍射结果说明角蛋白中的结晶结构较少,主要是非晶结构。采用表面接枝法,成功制备了羊毛蛋白粘胶纤维。羊毛角蛋白分子量、浓度和接枝处理温度、时间对蛋白粘胶纤维的接枝率、湿强度、形貌、结构均有显著影响。通过探索性实验,探讨了制备羊毛蛋白粘胶纤维的有效途径。羊毛蛋白颗粒在粘胶纤维表面形成包覆层,在不改变纤维微细结构的前提下,提高了粘胶纤维的湿强度,但使其热稳定性有所下降。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 粘胶纤维
• 1.1.1 粘胶纤维的发展
• 1.1.2 粘胶纤维的制备方法
• 1.1.3 粘胶纤维的结构及其反应性能
• 1.1.4 粘胶纤维的主要性质
• 1.1.5 粘胶纤维的分类
• 1.1.6 粘胶纤维的应用
• 1.2 表面接枝改性
• 1.2.1 表面接枝改性概述
• 1.2.2 表面接枝的方法
• 1.2.3 表面接枝聚合反应体系组成
• 1.2.4 表面接枝改性的应用
• 1.3 纤维素纤维的表面改性
• 1.3.1 纤维素纤维的预处理
• 1.3.2 纤维素纤维的表面接枝共聚
• 1.3.3 粘胶纤维的表面改性
• 1.4 功能性粘胶纤维
• 1.4.1 抗菌功能性粘胶纤维
• 1.4.2 蛋白粘胶纤维
• 1.4.3 其他功能粘胶纤维
• 1.5 本课题的研究内容
• 参考文献
• 第二章 粘胶纤维表面接枝聚合改性
• 2.1 粘胶纤维的预处理
• 2.1.1 材料与方法
• 2.1.2 结果与讨论
• 2.2 粘胶纤维的表面接枝聚合
• 2.2.1 实验方法
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.3 接枝反应机理
• 2.4 小结
• 参考文献
• 第三章 纳米抗菌材料的制备及其结构与性能的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 材料与试剂
• 3.1.2 实验设备
• 2抗菌剂的制备'>3.1.3 载银纳米SiO₂抗菌剂的制备
• 2抗菌剂的表面改性'>3.1.4 载银纳米SiO₂抗菌剂的表面改性
• 3.1.5 形貌与结构分析
• 3.1.6 抗菌性能测定
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 纳米复合抗菌剂制备的工艺选择
• 2复合抗菌剂的形貌'>3.2.2 纳米SiO₂复合抗菌剂的形貌
• 2复合抗菌剂的X射线衍射分析'>3.2.3 纳米SiO₂复合抗菌剂的X射线衍射分析
• 2抗菌剂的抗菌性能'>3.2.4 纳米SiO₂抗菌剂的抗菌性能
• 2复合抗菌剂的表面改性'>3.2.5 纳米SiO₂复合抗菌剂的表面改性
• 3.3 小结
• 参考文献
• 第四章 抗菌粘胶纤维的制备及其形成机理
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料与试剂
• 4.1.2 实验设备
• 4.1.3 抗菌粘胶纤维样品的制备
• 4.1.4 检测表征
• 4.1.5 抗菌性能测试
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 抗菌粘胶纤维的形貌
• 4.2.2 抗菌粘胶纤维的表面结构
• 4.2.3 抗菌粘胶纤维的抗菌性
• 4.2.4 抗菌粘胶纤维的耐洗涤性能
• 4.2.5 抗菌粘胶纤维接枝形成机理
• 4.3 小结
• 参考文献
• 第五章 羊毛角蛋白的制备
• 5.1 羊毛角蛋白制备方法的选择
• 5.1.1 羊毛角蛋白的特征
• 5.1.2 羊毛角蛋白的制备方法选择
• 5.2 实验材料及方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验设备
• 5.2.3 检测仪器
• 5.2.4 羊毛角蛋白溶液的制备
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 角蛋白溶液的性能分析
• 5.3.2 角蛋白的红外光谱测定及分析
• 5.3.3 角蛋白的XRD分析
• 5.3.4 角蛋白的热性能分析
• 5.4 小结
• 参考文献
• 第六章 粘胶纤维表面接枝角蛋白改性
• 6.1 实验部分
• 6.1.1 实验材料
• 6.1.2 实验设备
• 6.1.3 粘胶纤维的预处理
• 6.1.4 粘胶纤维表面接枝羊毛角蛋白
• 6.1.5 结果测试分析
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 角蛋白在粘胶表面的接枝率
• 6.2.2 接枝蛋白的粘胶纤维的强力变化分析
• 6.2.3 接枝蛋白的粘胶纤维的形貌
• 6.2.4 接枝蛋白的粘胶纤维的聚集态结构
• 6.2.5 接枝蛋白的粘胶纤维的FT-IR分析
• 6.2.6 蛋白粘胶纤维的热性能
• 6.3 结论
• 参考文献
• 第七章 结论
• 攻博期间主要科研成果
• 致谢