聚二甲基二烯丙基氯化铵固色剂研究概况.docVIP

聚二甲基二烯丙基氯化铵固色剂研究概况 　　棉纤维由于自身在服用性能方面具有良好的吸湿型、保暖性及柔软的手感，且可降解回收利用性能等特点，在纺织用纤维市场中扮演着重要的角色，并越来越受到人们的青睐。同时，为了满足人们对织物不同色彩的需求，还需对棉纤维进行染色加工。用于棉纤维（纤维素纤维）染色的染料主要有还原染料、直接染料、硫化染料及活性染料等，但普遍存在与棉纤维间的作用力不强，利用率不高等缺点，需用固色剂进行固色。因而，研究开发棉用固色剂具有十分重要的意义，聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）固色剂就是一类较为理想的棉用聚阳离子型固色剂，可有效作用于棉织物的染色过程。 　　1 PDMDAAC固色剂的合成 　　PDMDAAC固色剂是一种由单体二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）通过自由基均聚而成的水溶性高分子，其合成方法主要有溶液聚合法、反相乳液聚合法、反相??浮聚合法和辐射聚合法等。由于DMDAAC单体极易吸水，且PDMDAAC本身具有较好的水溶性，因此，PDMDAAC的合成以水溶液聚合反应为主。最早由美国Calgon公司和Halliburton公司于20世纪70年代进行研制并投入工业化生产。我国在90年代初才开始研究并逐步工业化生产，起步较晚。1994年，徐东平等在温度为50 ～ 80 ℃的条件下，通过硫酸铵为引发剂引发单体DMDAAC水溶液均聚，获得了固含量50%左右的PDMDAAC固色剂，即固色剂F。2005年，张雄等在80 ℃的反应温度下，一次性加入m（AIBN）∶m（APS）为1∶1复合引发剂，也成功地制备了相应的PDMDAAC固色剂，即固色剂MRT-1。以上研究均为PDMDAAC固色剂合成工艺的进一步优化及其工业化生产等提供良好的基础。 　　近年来的一些研究迹象表明，PDMDAAC的相对分子质量（特征粘度）大小及分布可能直接影响其固色性能，应该有效控制。因而，若通过一种能有效控制其相对分子质量的合成途径，预计可以获得更为理想的PDMDAAC固色剂产品，但有关这一研究仍未见系统报道。理论上，对于自由基聚合而言，其所得聚合物的动力学链长 　　（ 为动力学链长，[M]为反应单体浓度，[I]为引发剂用量浓度，kd为引发剂分解速率常数，kt为自由基链终止速率常数，kp为自由基链增长速率常数，f为引发剂效率），与单体浓度成正比，与引发剂浓度的平方根呈反比；其中系数 　　是表征动力学链长或聚合度的综合常数，与反应温度有关，其值符合Arrhenius方程，即（Ea为综合活化能）；聚合物动力学链长越大，聚合度就越大，其相对分子质量就越大；同时，依据动力学链长方程，若在合成过程中尽可能地维持稳定的反应温度、单体浓度[M]及引发剂用量浓度[I]等聚合条件，则预计可以有效控制聚合物的相对分子质量分布；由此表明，若在合成过程中通过调节反应温度、单体浓度及引发剂用量等合成工艺条件则可以有效控制PDMDAAC的相对分子质量大小及分布，预计将是获得更为理想PDMDAAC固色剂产品的有效新途径之一。 　　2 PDMDAAC固色剂的结构与固色性能 　　2.1 PDMDAAC固色剂的结构 　　PDMDAAC固色剂是季铵盐阳离子型的水溶性高分子，具有五元环或六元环结构及少量支链化结构（如图 1 所示），主要为五元环结构。 　　从结构上分析，PDMDAAC一方面具有很强的阳离子性，可与阴离子型的染料形成有效色淀；另一方面，其与棉纤维结构相似而相互间可能具有较为紧密的作用联系，从而有利于提高染料在织物上的色牢度，其固色原理如图 2 所示。 　　2.2 PDMDAAC固色剂的固色性能 　　PDMDAAC固色剂作为一种应用前景理想的棉织物固色剂，可广泛应用于直接、硫化及活性等染料染棉织物的固色处理，固色处理方式包括前处理固色及后处理固色。 　　2.2.1 PDMDAAC前处理固色时的固色性能 　　1996年及1999年，Burkinshaw等分别研究了PDMDAAC以前处理方式对棉织物硫化及直接等染料固色时的固色性能，结果表明，其对各硫化染料的皂洗白布沾色最好为 4 级及其原样褪色牢度最好为 3 级，对各直接染料（CI Direct Red 89、CI Direct Yellow 106及CI Direct Blue 85等）的皂洗白布沾色及原样褪色牢度最好为 3 级。同时研究者认为，PDMDAAC的前处理固色对提高棉织物上染料的色牢度有限。这可能是因为在前处理固色过程中，PDMDAAC固色剂与棉织物纤维间的范德华力作用本身并不稳固，且PDMDAAC具有强亲水性的特点，而在水溶液的前处理固色过程中，PDMDAAC固色剂与棉织物纤维之间的作用力容易受到干扰破坏，相互间不能充分有效的相互作用，以至于在织物表面上没有足够量的PDMDAA