纤维素纤维的改性方法

2011 年第 26 期 ● 1.纤维素纤维的改性及其方法 1.1 对天然纤维素纤维的改性———吸附水中砷离子 通过 Ce4+引发自由基聚合． 在天然纤维素纤维 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面接枝聚甲基丙 烯酸二甲胺基乙酯，形成阴离子吸附剂 cellulose—g—PDMAEMA。 该 吸附剂对 AsO2—和 AsO43-：-具有极强的吸附作用． 即使是在较低的初 始浓度下。 吸附能力依然很强．并且可以满足 WHO 的饮用水标准。 由 于接枝链 PDMAEMA 的 pH 值响应性以及 As(Ⅲ)和 As(V)在不用 pH 值下的不同存在状态，该吸附剂对砷的吸附受溶液 pH 值的影响。 该 吸附剂对砷具有很强的选择性，水中共存的阴离子 Cl-、HC03-；、SO4-几 乎不会降低该吸附剂对砷的吸附率。 1.2 纤维素纤维无碱改性 纤维素纤维大分子常用活性染料、直接染料，染色时常加入大量 食盐或者元明粉进行促染，而这构成了染色废水的污染源之一。 活性 无盐染色技术是染整领域清洁生产的重要研究方向之一，纤维素纤维 经阳离子接枝改性后，表现出完全不同的染色性能，可以大大提高染 料的上染率，节省染料。 早期普遍采用将纤维接枝环氧丙基季铵阳离 子，提高染料的竭染率和固色率，减少无机盐用量，但这类阳离子接枝 剂分子质量小。存在改性后用活性染料染色牢度较差，匀染性不好，处 理周期长、用量大等缺点。目前已经合成出以均三嗪环为桥联基，长链 季铵盐和双环氧季铵盐杂合于一个分子，具有双活性基三季铵盐的阳 离子接枝改性交联剂 TQBET， 用其对纤维素纤维进行改性能够改善 纤维染色性能。 棉织物经 TQBET 改性后， 其上染率和固色率与改性前相比均活 性基，与纤维接枝牢固，染色后固色率较高。 说明采用 TQBET 对棉织 物改性后．由于在纤维表面引入了大量季铵盐结构，提高了纤维素纤 维对活性染料的结合能力，使染料上染率增加，K/S 值增大。 由实验可知，在加碱固色前，改性棉织物对活性染料的染色速率 比改性前快很多；在加碱固色后，改性织物的上染百分率明显下降，但 仍比改性前高。 原因是用活性染料染色时，改性后棉织物与染料除有 范德华力和共价键结合力之外，还有季铵盐结构和染料阴离子之间的 库仑力结合，故改性棉织物的上染率要大大高于改性前；在加碱固色 后，由于 TQBET 在棉织物上接枝后，多余的—OH 在碱性条件下会变 成-O-负离子．又因-O-负离子与染料阴离子有排斥作用，故上染百分 率下降，随着染色的进行、碱的消耗，部分染料又重新固着到织物上。 类似的多活性基阳离子改性剂还有 （以三聚氯氰和 N，N 一二甲基丙 二胺合成）： 1.3 星型多环氧基三嗪衍生物对纤维素纤维进行接枝改性处理 含有多个阳离子的大分子星型交联剂，以三聚氯氰为原料，用二 乙烯三胺作为桥基同时替代 2 个三聚氯氰分子上的氯原子，提高交联 剂的分子质量，增加交联剂对染料和纤维的亲和力，开发了具有 6 个 活性基的新结构交联剂(星型多环氧基三嗪衍生物，以下简称交联剂)。 通过交联反应，在纤维上引入多个阳离子基团，从而提高染料的利用 率，达到无盐染色的目的。 星型多环氧基三嗪衍生物具有 6 个可进行交联反应的活性基，在 碱性条件下，首先自身发生环氧化反应，形成可常温反应的环氧化合 物， 然后与纤维素葡萄糖残基上第 6 位碳原子上的羟基发生交联反 应，得到带有多个阳离子基团的改性纤维素纤维。 当染料用量为 0．5％～2％(o.w.f.)时，改性后织物无盐染色的上染率 均已达到 96％～99％，固色率达到 95％以上，说明改性后织物染色对盐 的依赖性很小，对染料的亲和力很高 ．当染料用量为 5％(o.w.f.) 时，由 于染料用量很大，固色率变化不明显，但改性后的织物颜色明显加深。 1.4 二氧化硅纳米粒子对纤维素纤维进行改性 纤维素纤维的制备： 纤维素纤维的制备采用 NMM0 法, 纺丝用干一湿法纺丝法获得： 将 NMMO 中的纤维素溶液移入纺丝装置中．然后用恒速移动的活塞将 其压出。纺丝溶液由 18 孔的喷丝头纺出。纤维素纤维在含水的凝同浴 中凝固，然后在热水浴中洗涤、干燥和检测。 利用热解重量分析法证实在 NMM0 中液化过程的初始阶段引入 的 SiO2纳米粒子在最终的纤维素材料中仍然存在。 在纤维素溶解过 程中，随着温度升高以及本底溶剂的存在，一些 SiO2 粒子可被破坏、 溶解。 并最终在纤维凝固过程中随溶剂一起被除去。 然而即使在观察 到的最坏情况下。在纤维素溶解初期引入的改性剂中仍有 83％以上的 SiO2，纳米粒子保留在最终的纤维素纤维中。 二氧化硅纳米粒子对纤维素纤维机械性能的改善：硅粒子浓度升 高．纤维素纤维的韧性下降：直到 SiO2 粒子浓度增加到 15％(w ／w)，韧 性呈线性下降趋势；继续增加 SiO2 粒子的浓度，下降趋势相对缓慢。 加入 30％(w ／w)的 SiO2 纳米粒子，大约可使纤维素纤维的伸长率增加 30%。这种伸长率随纤维中 SiO2粒子浓度升高而增加，是由于 SiO2 粒 子的加入对纤维起到了增塑作用。 1.5 生物酶对纤维素纤维进行改性 1.5.1 酶由生物体产生 是通过微生物发酵而制得的一种具有高效催化效力的生物蛋白 质，故酶称为生物催化剂，酶作为一种特殊催化剂除了具有一般催化 剂的特性外， 相对于化学试剂的催化作用有更为显著的特点。 1.5.2 纤维素酶对棉纤维织物的后整理 纤维素酶是一种存在相互协同作用的多组分的复合酶，主要来源 于微生物，有酸性、中性和碱性。其作用于棉纤维的结晶和形态结构有 关。无定形区具有较高的无序度。结晶区的纤维素分子紧密堆积，因此 结晶区受化学品和酶的作用影响较小。 当纤维素酶作用于棉纤时，纤 维素分子中的 1，4 一苷键水解成纤维素二糖及葡萄糖。纤维酶既能从 一端水解纤维素聚合物， 又能将长纤维素聚合物切割成较小分子，初 生壁和次生壁纤维素均可水解而生成纤维素二糖和葡萄糖而溶解于 水中。 由于纤维素结晶区受酶的作用影响较小而，初生壁和次生壁非 晶区部受到影响较多， 所以在水解作用下就引起纤维素减量和改性。 但由于纤维 酶作用首先是通过酶的催化作用形成一种酶作用物的复 合物，即纤维酶一纤维素复合体，而大分子酶复合体不能渗入纤维内 部，因此，它主要是在织物表面起作用，并在此断开纤维素键，特别会 侵袭细支纱和疏松结构。 棉纺制品经过纤维素酶整理后，表面疏松的 纤维在酶水解和表面机械作用影响下而断开， 织物表面绒毛被去除、 结构变得松弛，颜色更艳丽，给予更为平整光洁的外观，织物硬挺度和 刚性降低，光滑度和悬垂性提高。 但是剧烈的机械搅拌和摩擦作用在 改善织物的外观和手感同时，会加剧织物强力损失。为此，必须充分考 虑各种影响酶活性的因素，根据织物组织的特点对酶进行选择。 2.纤维素纤维改性进展 纤维素纤维改性的进展主要集中在提高纤维素纤维的染色性能， 减少染色时加碱，或为促染而加入的食盐或元明粉的量，同时又提高 上染率和固色率，降低染色废液污染程度。 生物酶对纤维素纤维的改 性存在成本高的问题，还有待于酶技术的发展。 科 【参考文献】 ［1］田野,吴敏,孟令蝶等.天然纤维素纤维改性及其对水中砷的吸附[J].技导报， 2010，28(22)：29-32. ［2］孙戒，王彬，张琦伟等.纤维素纤维长碳链季铵盐交联改性及其染色性能[J]. 印染助剂，2009，2(26):39-45. ［3］刘苇，侯庆喜，刘泽华.采用二氧化硅纳米粒子对纤维素纤维进行改性[J].天 津造纸，2008（4）:40-44. 纤维素纤维的改性方法 雷乐颜 （四川大学轻纺与食品学院 四川 成都 610065） 【摘 要】本文介绍了几种纤维素纤维的改性方法，Ce4+引发的自由基聚合对纤维素纤维进行改性，多活性基阳离子无碱改性，二氧化硅 纳米粒子改性及生物酶改性，这些改性方法分别对于纤维素纤维的吸附性，染色性能及机械性能有有一定程度的改善。 【关键词】纤维素纤维；改性方法 ◇高教论述◇ 28