新型聚酯聚醚共聚型亲水整理剂的合成及其应用研究

论文摘要

目前市场上聚酯聚醚型亲水整理剂大多是以DMT,EG和PEG为原料缩聚而成,聚合物分子结构规整,结晶度高,导致其水溶性差,分散在水中易聚集,影响其使用及应用效果,并且不宜与染色同浴,难以满足印染行业节水、节能的要求。为此,本课题采用DMT、EG和PEG为原料,以SIPM代替部分DMT,通过酯交换和缩聚反应两步法合成一种新型的聚酯聚醚共聚型亲水整理剂。通过SIPM的间位结构破坏共聚物分子结构的规整性,降低共聚物的结晶度,同时SIPM分子上磺酸钠基团的引入,进一步增加了聚酯聚醚共聚物的水溶性,使整理剂在不影响其亲水性和耐洗性的情况下,具有良好的水溶性,同时满足与分散染料同浴染色整理涤纶织物的要求。具体研究内容及其结果如下:第一部分:以间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠（SIPM）为改性单体,采用DMT、EG和PEG为原料,并以SIPM代替部分DMT,通过酯交换和缩聚反应两步法合成一种新型的聚酯聚醚共聚型亲水整理剂。研究了PEG的分子量、n（DMT）/n（PEG）和PEG加料次序、SIPM添加量、缩聚反应温度、时间、催化剂用量和反应体系真空度对整理剂水溶性和亲水性的影响,优化合成工艺条件;研究缩聚反应温度、时间和催化剂用量对整理剂酸值的影响,考察整理剂酸值与亲水性的相关性;用FTIR、热重分析仪和X-射线衍射仪对整理剂结构和性能进行分析研究;并将其与市场上常规聚酯聚醚型亲水整理剂进行性能比较。研究发现:当PEG在缩聚反应阶段加入,PEG分子量为1500且n（DMT）/n（PEG）为3:1时,SIPM摩尔用量为二元酯（DMT和SIPM的总量）的30%,缩聚反应温度260℃、时间45min,催化剂用量为二元酯质量的0.20%时,合成的新型亲水整理剂具有良好的水溶性和亲水性;酸值与整理剂的亲水性存在较好的相关性;红外分析表明整理剂具有酯醚结构;TG分析表明整理剂具有良好的热稳定性,满足涤纶织物热定型对整理剂热稳定性要求,XRD分析表明整理剂为非结晶化合物,整理剂具有良好的水溶性;整理剂的亲水性和耐洗性与常规聚酯聚醚型亲水整理剂相当,但其水溶性和浊点得到明显提高,理论上应适宜和分散染料同浴染色。第二部分:采用浸渍法,用自制的新型聚酯聚醚共聚型亲水整理剂对涤纶织物进行亲水整理,研究整理剂用量、焙烘温度和焙烘时间对整理织物亲水性的影响,优化了整理工艺条件;测试了整理织物的亲水性、耐洗性、抗静电性和柔软性,并与国内同类产品进行应用性能比较,并考察了整理涤纶织物机械性能的变化。结果表明:整理剂浸渍整理优化工艺条件为:整理剂用量4%（owf）,焙烘温度150℃,焙烘时间70s;整理涤纶织物的亲水性和抗静电性得到了极大的改善,且耐洗性佳,同时具有一定的柔软性能;在一定程度上,其应用性能优于国内同类产品,而且整理织物断裂强力还有所提高。第三部分:为缩短染整工序,降低能耗,提高生产效率,染色的同时赋予涤纶织物一定的亲水性。本章采用高温高压和载体染色法,将自制新型聚酯聚醚共聚型亲水整理剂与分散染料同浴上染涤纶织物。研究不同整理剂用量对低温型、中温性和高温型分散染料上染涤纶织物的上染率、K/S值、染色色光、亲水性和色差的影响,优化整理剂用量;研究整理剂的加入对分散染料上染涤纶织物各项牢度的影响;研究高温高压染色法整理剂的加入对分散染料上染涤纶织物升温上染速率曲线和染料提升性的影响。研究结果表明:无论是采用高温高压染色法还是载体染色法,低温型分散染料上染涤纶织物的上染率和K/S值几乎不受整理剂添加的影响,而中温型和高温型分散染料上染涤纶织物的上染率和K/S值却随着整理剂用量的增加而呈现一定的下降趋势,且高温型分散染料的上染率和K/S值受亲水整理剂用量增加的影响较中温型分散染料大;分散染料上染涤纶织物染色色光和各项牢度不仅未受整理剂添加的影响,而且某些染料的染色牢度还会有一定程度的改善;对低温型和中温型分散染料而言,整理剂的用量为6%（owf）,同浴染色织物亲水性好,耐洗性佳,且与未加整理剂的染色织物相比无明显色差;对于高温型染料来说,整理剂用量需控制在4%（owf）,才能同时满足亲水性和不产生明显色差的要求;采用高温高压染色法,同浴染色上染速率递增缓慢,但染料提升性未受影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 引言
• 1.2 涤纶亲水改性的方法
• 1.2.1 纺丝改性
• 1.2.2 整理改性
• 1.3 亲水整理剂的发展概况
• 1.3.1 丙烯酸酯类亲水整理剂
• 1.3.2 聚胺类亲水整理剂
• 1.3.3 聚氨酯类亲水整理剂
• 1.3.4 聚硅氧烷类亲水柔软整理剂
• 1.3.5 聚酯聚醚型亲水整理剂
• 1.4 聚酯聚醚型亲水整理剂的研究概括及存在问题
• 1.5 课题的研究意义、创新点和内容
• 1.5.1 本课题的研究意义
• 1.5.2 本课题的研究内容
• 1.5.3 本课题的创新点
• 参考文献
• 第二章 新型聚酯聚醚共聚亲水整理剂的合成及性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.4 测试方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PEG 分子量、用量及加料次序的优化
• 2.3.2 合成反应因素对整理剂亲水性的影响
• 2.3.3 合成反应因素对整理剂酸值的影响
• 2.3.4 新型聚酯聚醚共聚型亲水整理剂的结构分析与性能研究
• 2.3.5 新型聚酯聚醚共聚型亲水整理剂与常规聚酯聚醚型亲水整理剂的应用性能比较
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 新型聚酯聚醚共聚型亲水整理剂的应用工艺研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 试验方法
• 3.2.4 测试方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 整理工艺各因素对整理织物亲水性的影响
• 3.3.2 亲水整理剂的耐洗性能测试
• 3.3.3 与同类产品的应用性能比较
• 3.3.4 新型聚酯聚醚亲水整理剂对涤纶织物机械性能影响
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 涤纶织物亲水整理与分散染料染色同浴研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.2.4 测试方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 丙酮/水比例对分散染料吸收光谱曲线的影响[4]
• 4.3.2 高温高压染色法，亲水整理剂对分散染料上染色涤纶织物色光稳定性的影响[5]
• 4.3.3 高温高压染色法，亲水整理剂用量对分散染料上染涤纶织物上染率和K
• 4.3.4 高温高压染色法，亲水整理剂用量对同浴上染涤纶织物亲水性能和色差的影响
• 4.3.5 高温高压染色法，亲水整理剂对分散染料上染涤纶织物染色牢度的影响
• 4.3.6 载体染色法，亲水整理剂对分散染料上染涤纶织物色光稳定性的影响
• 4.3.7 载体染色法，亲水整理剂用量对分散染料上染涤纶织物上染率和K/S 值的影响
• 4.3.8 载体染色法，亲水整理剂用量对分散染料上染涤纶织物亲水性的影响
• 4.3.9 载体染色法，亲水整理剂用量对分散染料上染涤纶织物色差的影响
• 4.3.10 载体染色法，亲水整理剂对分散染料上染涤纶织物各项染色牢度的影响
• 4.3.11 高温高压染色法，整理剂对分散染料上染涤纶织物升温上染速率曲线的影响
• 4.3.12 高温高压染色法，整理剂对分散染料上染涤纶织物染料提升性的影响
• 4.3.13 分散染料与亲水整理剂同浴染色整理涤纶织物的亲水性和耐洗性
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 结论
• 致谢
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文