纤维素纤维表面接枝改性的化学机理

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1、印　染(2000No.7)　　　　　　　　　　　　　　纤维素纤维表面接枝改性的化学机理　　纤维素纤维表面接枝改性的化学机理郭雅琳　赵玉萍　林福海　　大连轻工业学院(116034)摘　要　表面接枝是纤维素纤维改性的有效方法之一。文章介绍了几种纤维素纤维表面接枝改性方法的化学机理、影响因素、最佳工艺条件及有待解决的问题。叙　词:　改性　表面接枝　纤维素纤维中图法分类号:TS1951541　概述M——接枝单体;纤维素纤维吸湿性好,穿着舒适,无论作为服Cell-CH2OH——纤维素纤维大分子。[1]用、装

2、饰用还是产业用,一直是人们的首选纺织材接枝聚合的速率可用下式表示:mnpq料。但它在某些方面还存在着不足,如染色牢度差、-dMödt=KIDAM色泽不鲜艳、强力低、抗皱保形性差等。为了改善其式中:-dMödt——接枝速率;性能的不足或赋予其特殊的功能,人们对其进行化K——速度常数;学接枝改性,保持了纤维素纤维的优良服用性能,通I——辐射光密度;过改变其化学结构,从根本上改善纤维素纤维的性D——光敏剂浓度;能。A——要接枝体的含量;M——接枝单体浓度。纤维素纤维接枝主要是由引发剂产生表面自由上式中m

3、、n、p、q值的理论推算值分别为0.5、基而完成接枝,其方法各异,化学机理也各不相同。0.5、0～0.5、1,而实际测得值为0.25、0.15～0.3、[2]0.55、1.3,实际测得值与理论值之间存在着差异,2　利用光敏剂引发接枝聚合这是因为接枝过程中,单体本身聚合形成均聚物。纤维素纤维在受到低能辐射时,利用光敏剂可引发接枝聚合。光敏剂是一些含光敏基(如羰基)特3　氧化还原系统引发接枝聚合别是侧链光敏基的聚合物。它们在受到低能辐射时,氧化还原系统可产生表面自由基,从而引发接把连接羟基的碳原子上的

4、氢原子吸引过来,从而使枝聚合。含有羟基的大分子聚合物产生表面自由基,可引发3.1　过硫酸盐引发剂与乙烯系单体的接枝聚合。正是利用这个原理,纤维过硫酸盐引发剂可引发纤维素纤维与乙烯单体素纤维利用光敏剂在低能辐射的条件下进行表面接的接枝聚合,其化学反应机理为:枝改性,其化学反应式为:过硫酸盐分解:产生表面自由基:2--S2O82SO4·辐射A+Cell-CH2OHAH·+Cell-CH2O·产生表面自由基:自由基重排:--·SO4·+Cell-CH2OHHSO4+Cell-CHOH·Cell-CH2O

5、·Cell-CHOH接枝:引发接枝:·Cell-CHOH+MCell-CHOHM··Cell-CHOH+MCell-CHOHM·接枝扩展:接枝扩展:Cell-CHOHMn·+MCell-CHOHMn+1·Cell-CHOHMn·+MCell-CHOHMn+1·终止:终止:2-Cell-CHOHMn+1·+S2O8Cell-CHOHMn+1+--Cell-CHOHMn+1·+ACell-CHOHMn+1+AH·HSO4+SO4·式中:A——光敏剂;同时还引发单体的均聚反应:46©1995-2005T

6、singhuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.　纤维素纤维表面接枝改性的化学机理　　印　染(2000No.7)--·SO4·+MHSO4+M·Cell-CHOH+MCell-CHOHM·Mn·+MMn+1·扩展:式中:M——接枝单体。Cell-CHOHMn·+MCell-CHOHMn+1·由此可见,过硫酸盐在引发纤维素纤维接枝聚终止:合的同时,引发单体的均聚反应。过硫酸盐是引发纤4+3+Cell-CHOHMn·+CeCell-CHOHMn+

7、1+Ce+维素纤维发生接枝聚合还是引发单体发生均聚合,+H取决于纤维素纤维的状态。如是否易于发生溶胀,是式中:M——接枝单体;否充分与过硫酸盐结合以及接枝单体的化学活泼B——铈盐还原生成的复杂化合物(与纤维素性,具体的反应条件(反应液的温度、pH值及过硫酸纤维反应的中间产物);4+盐的用量)等,都因不同的单体而不同。Ce——四价铈盐。3.2　氢氧根自由基引发接枝四价铈盐引发纤维素纤维接枝体系非常复杂,过氧化氢与二价铁离子反应会产生氢氧根自由影响因素也非常多。因为铈盐具有强烈的与阴离子基,氢氧根自由

8、基可引发纤维素纤维的接枝聚合,其反应生成复杂化合物的趋势,在水溶液中,铈盐与氢化学反应式为:氧根离子相结合,反应式如下:4+3+2++产生自由基:2Ce+3H2OCeOH+Ce(OH)2+3H2+-3+H2O2+FeHO·+HO+Fe为了使反应液中有游离的四价铈离子,必须阻·HO·+Cell-CH2OHCell-CHOH+H2O止四价铈离子与水反应,因此在反应液中加入酸,增[3]接枝:加氢离子浓度。Ardon通过大量实验证实,四价铈·盐氧化反应的速度常数与反应液中酸的浓度成正Cel