论文部分内容阅读
Lyocell纤维被称为21世纪新型绿色纤维,是一种高结晶、高取向、生产环节能耗小、无污染、可自然降解的纤维素纤维,其性能优越、用途广泛。但由于Lyocell纤维微纤间的横向结合力较弱,使其在润湿的状态下极易发生原纤化,这在很大程度上限制了其应用范围。为了克服这一不足,需对纤维进行处理,增强其抗原纤化性能,通常采用交联后处理法对纤维进行交联处理。本文研究了几种性能优越、效果明显的交联剂对Lyocell纤维的交联反应,并探索其对Lyocell纤维抗原纤化性能的影响规律。直接使用1,3,5-三丙烯酰基六氢化-1,3,5-三嗪(TAHT)交联剂,合成了2,4-二氯-6-羟基-1,3,5-三嗪钠盐(DCHT-Na)交联剂,选用低聚多元酸混合型交联剂聚马来酸-柠檬酸(PMA-CA)分别与Lyocell纤维进行交联反应,提高其抗原纤化性能,并系统研究了不同反应条件对交联结果的影响规律,确定了交联后处理提高Lyocell纤维抗原纤化性能的最优工艺及方法,并详细探讨了交联反应进行的机理。交联剂TAHT是Courtaulds公司应用于Lyocell纤维上,以改善纤维的原纤化倾向的交联剂,该方法已实现产业化。本文通过将TAHT与Lyocell纤维进行交联反应,考察了交联剂浸渍方法、TAHT浓度、交联温度、浸渍时间、汽蒸时间和催化剂浓度等实验条件对Lyocell纤维抗原纤化性能的影响,得到了提高Lyocell纤维抗原纤化性能的最优实验条件。在该处理条件下,Lyocell纤维的湿摩擦值可达60min以上(原样0.51min),抗原纤化性能提高百倍以上,断裂强度(3.06cN/dtex)相比原样(3.77cN/dtex)下降了18%。由红外光谱分析可知,交联剂TAHT与纤维素发生了Michael加成反应,生成醚键,并形成网状交联结构,增强了原纤间的横向结合力,使Lyocell纤维抗原纤化性能明显提高。交联剂DCHT-Na是连津格股份公司应用于Lyocell纤维上,以改善纤维的原纤化倾向的交联剂,该方法也已实现产业化。但该交联剂易水解、不易长期放置保存,所以市场保有率较低。本文探索了交联剂DCHT-Na的合成方法,通过对比产率、纯度,并结合红外与热重分析,确定了氢氧化钠冰浴法为较优合成方法,制备出的DCHT-Na产率为65.2%,且副产物少。将合成的DCHT-Na与Lyocell纤维进行交联反应,考察了汽蒸时间、DCHT-Na浓度、NaOH浓度、Na2SO4浓度和浸渍时间等实验条件对Lyocell纤维抗原纤化性能的影响,得到了提高Lyocell纤维抗原纤化性能的最优实验条件。在该处理条件下,Lyocell纤维的湿摩擦值可达120min以上(原样1.65min),其抗原纤化性能提高71.7倍以上,断裂强度(3.40cN/dtex)相比原样(4.25cN/dtex)下降了20.0%。由红外光谱分析可知,交联剂DCHT-Na与纤维素发生了亲核取代反应,生成次级键,并形成网状交联结构,使Lyocell纤维抗原纤化性能明显提高。多元羧酸常被作为棉及其他天然纤维织物的抗皱整理剂。本研究创新性的将多元酸PMA、CA作为混合交联剂,与Lyocell纤维进行交联反应,探索其对Lyocell纤维抗原纤性能的影响,考察了预烘时间、焙烘温度、焙烘时间、催化剂用量、CA与PMA用量比例等实验条件对Lyocell纤维抗原纤化性能的影响规律,得到了提高Lyocell纤维抗原纤化性能的最优实验条件。在该处理条件下,Lyocell纤维的湿摩擦值可达11.04min(原样0.62min),其抗原纤化性能提高16.8倍,断裂强度(2.43cN/dtex)相比原样(2.71cN/dtex)下降了10.3%。由红外光谱分析可知,交联剂PMA-CA的多元羧酸结构在焙烘条件下脱水成酐,酸酐在弱碱的催化下与纤维素中的羟基成酯,形成网状交联结构,使Lyocell纤维抗原纤化性能明显提高。本研究选用的三种交联剂在提高倍数、力学性能、原料及工艺等方面各有优势,在提高Lyocell纤维原纤化性能的交联工艺中,可依据改性效果、成本等自主需求选取不同的交联剂及工艺。本文为Lyocell纤维抗原纤化提供了详细的基础研究,对国内外实现交联后处理以提高Lyocell纤维抗原纤化性能的产业化方法提供了有力的参考。