棉织物的马来酸寡聚物抗皱整理

论文摘要

N—羟甲基酰胺类树脂抗皱整理剂(如2D树脂)是目前在纺织工业中应用较为广泛的织物抗皱整理剂,但经其整理的织物在加工、储藏和使用过程中会释放出对人体和环境有害的甲醛,因此,降低乃至完全消除织物上的甲醛释放量己成为抗皱整理剂发展的必然趋势。近年来多元羧酸抗皱整理逐渐成为织物整理的研究热点。1,2,3,4—丁烷四羧酸(BTCA)的抗皱整理效果很好,但价格偏高,影响推广应用。柠檬酸(CA)价格较低,但整理效果,特别是耐洗性较差。不饱和二元羧酸马来酸(MAc)及其低聚物聚马来酸(PMA)在整理效果和经济效益方面具有实际应用的潜力。本论文通过对MAc改性,采用水相聚合方法制备了丙烯酸甲酯(MA)和MAc的低分子量共聚物(COMM),并对合成和整理进行了研究。通过对聚合单体摩尔比、反应温度、反应时间、引发剂用量等因素的研究,确定了最适于整理的合成工艺。实验结果表明,上述各个工艺条件对产物的溴值、单体的转化率都有不同程度的影响。聚合工艺条件的不同,会引起产物的转化率有所差异,进而对产物应用性能带来较大影响。研究发现,当聚合条件为MAc:MA=8:2(摩尔比),反应时间4.5h,反应温度105℃,引发剂/总单体=15%(质量比)时,产物的应用性能最佳,可明显提高整理后的棉织物的抗皱性能。由于不同多元羧酸的整理工艺有所不同,故本文对聚多元羧酸COMM的整理工艺进行了优化。通过对整理剂COMM用量、催化剂次亚磷酸钠(SHP)的用量、焙烘温度、焙烘时间等因素的考察,确定了聚多元羧酸COMM的基本应用工艺。进一步研究添加剂对整理品性能的影响指出,添加剂的应用可改善整理后织物的综合性能。整理体系中加入2%的柔软剂即可大幅提高整理后织物的手感及撕破强力;而三乙醇胺、甘油和乙二醇则都能提高整理织物的断裂强力和白度,起到保护整理后织物强力的作用。本文在基本应用的基础上还对聚多元羧酸COMM与纤维素大分子发生的酯化反应机理进行了研究。结合织物的红外光谱图以及酸碱滴定方法证实:经过整理后,聚多元羧酸COMM与纤维素羟基发生了酯化反应,正是这种酯化交联使得纤维素分子之间的作用力大大加强,从而提高了织物的折皱回复角,使织物具有良好的抗皱功能。实验结果表明,以该聚多元羧酸COMM作为抗皱整理剂可以提高棉织物的折皱回复角,其整理效果可以基本达到BTCA和2D树脂的水平。该聚多元羧酸不含甲醛,在使用过程中也不释放甲醛,可解决传统整理剂释放甲醛的问题。另外,本产品价格相对低廉,具有工业应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 棉纤维的结构和化学反应性
• 1.2 折皱形成的原因和抗皱的基本原理
• 1.2.1 折皱形成的机理
• 1.2.2 抗皱机理
• 1.3 抗皱整理剂的发展
• 1.4 开发无甲醛防皱整理剂的意义
• 1.5 国内外多元羧酸无甲醛防皱整理剂的研究现状
• 1.5.1 多元羧酸无甲醛整理剂的发展历史
• 1.5.2 多元羧酸与纤维素的反应机理
• 1.5.3 多元羧酸类整理剂的种类
• 1.5.4 国内外多元羧酸防皱整理剂研究现状
• 1.5.5 多元羧酸无甲醛防皱整理工业应用所面临的困境
• 1.6 本课题研究的目的和意义
• 1.7 本课题研究的内容和创新之处
• 第二章 聚多元羧酸COMM的制备与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品及材料
• 2.2.2 实验仪器及设备
• 2.2.3 分析测试方法
• 2.2.4 聚多元羧酸COMM的制备及应用
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 单体的确定
• 2.3.2 引发剂的选择
• 2.3.3 反应原理
• 2.3.4 COMM红外光谱
• 2.3.5 共聚物合成工艺的优选试验设计
• 2.3.6 共聚单体摩尔比对COMM性能影响
• 2.3.7 反应温度对COMM性能影响
• 2.3.8 反应时间对COMM性能影响
• 2.3.9 引发剂对COMM性能影响
• 2.4 小结
• 第三章 聚多元羧酸COMM整理工艺的确定与优化
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验药品及材料
• 3.2.2 实验仪器及设备
• 3.2.3 分析测试方法
• 3.2.4 棉织物整理工艺
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 COMM整理棉织物工艺的确定
• 3.3.2 COMM整理棉织物的耐水洗性能
• 3.3.3 拉伸断裂的棉织物纤维的解偏振照片
• 3.3.4 COMM整理棉织物的SEM分析
• 3.3.5 COMM整理棉织物性能的优化
• 3.4 小结
• 第四章 不同抗皱整理剂棉织物整理品性能的比较
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验药品及材料
• 4.2.2 实验仪器及设备
• 4.2.3 分析测试方法
• 4.2.4 棉织物整理工艺
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 市售马—丙共聚物工艺条件的优化
• 4.3.2 不同抗皱整理剂棉织物整理品性能对比
• 4.4 小结
• 第五章 聚多元羧酸COMM的酯化交联机理
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验药品及材料
• 5.2.2 实验仪器及设备
• 5.2.3 分析测试方法
• 5.2.4 实验步骤
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 COMM与棉织物的酯化反应机理
• 5.3.2 COMM整理后棉织物的红外光谱分析
• 4.3.3 酸碱滴定方法的确定
• 4.3.4 棉织物的结晶度
• 5.3.5 羧基量、转化率和酯化度的计算
• 5.3.6 焙烘温度对织物酯化交联的影响
• 5.3.7 整理液浓度对织物交联的影响
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生在读期间学术论文发表情况