（纺织化学与染整工程专业论文）N乙烯基吡咯烷酮共聚物的合成与应用[纺织化学与染整工程专业优秀论文].pdf

n 乙烯基吡咯烷酮共聚物的合成与应用 中文摘要 n 一乙烯基吡咯烷酮共聚物的合成与应用 中文摘要 随着人们对纺织品各项牢度指标的要求不断提高，纺织品染色和印花的水洗过 程显得越来越重要，必须通过水洗过程去除织物表面的浮色以提高皂洗牢度和摩擦 牢度，能够提高洗涤效果的高效低泡、防沾色皂洗剂成为研究热点。n 乙烯吡咯烷 酮( n v p ) 分子中具有内酰胺结构，对染料分子具有亲和性，以其为原料的高分子 化合物用于作为皂洗剂组分可提高皂洗效果。 本课题以n 乙烯基吡咯烷酮单体为主要原料，分别与乙酸乙烯酯和丙烯酰胺单 体进行共聚合成了不同单体配比的共聚物。研究了共聚物与活性染料的相互作用和 共聚物在活性染料染棉皂洗中和防白地沾色中的应用。研究结果表明：v a p 4 1 和 a m p l 0 1 与活性染料有较强的作用，并具有良好的皂洗能力和防沾色能力，经过其 处理的染色布的湿摩擦牢度均能提高一级，其沾色布的白度也有很大的提高。 将优化单体配比制备的共聚物分别与马来酸丙烯酸共聚物( m a - a a ) 、聚丙烯 酸钠( p a a s ) 、脂肪胺聚氧乙烯醚( 1 8 1 5 ) 和- - 7 , 醇胺的原料进行复配制成皂洗剂 和防沾色洗涤剂，研究了其皂洗能力和防沾色效果。并与市售的皂洗剂和防沾色剂 进行对比。研究结果表明，最佳皂洗剂配方为：v a c 4 1 、m a - a a 和p a a s 的比例 为2 4 ：1 6 ：l ；a m p l 0 1 、m a a a 和p a a s 的比例为2 ：2 ：l ，最佳防沾色剂的 配方是：v a c 4 1 、1 8 1 5 和三乙醇胺的比例为l ：1 ：2 ；a m p1 0 1 、1 8 1 5 和三乙醇胺 的比例为2 4 ：0 6 ：1 。应用实验表明，配制的皂洗剂用于活性染料染色后皂洗，去 除浮色效果优于市售产品，配制的防沾色剂用于活性染料和酸性染料印花的水洗， 防沾色效果达到或优于市售产品。 本项目的研究为新型纺织印染助剂的开发，提高印染产品质量提供了理论依据。 关键词：n 乙烯基吡咯烷酮共聚物合成皂洗剂防沾色洗涤剂 作者：孙敏杰 指导教师：王祥荣 s y n t h e s i sa n da p p l i c a t i o no f t h ec o p o l y m e r so f n v i n y l p y r r o l i d n e a b s t r a c t r e c e n t l y ，p e o p l ep a ym o r ea n dm o l ea t t e n t i o nt ot h ef a s t n e s st a r g e to ft e x t i l e a n dt h e w a s h i n gp r o c e s so ft h ed y e i n go rp r i n t i n go ft e x t i l eb e c a m em o r ea n dm o r ei m p o r t a n t i n o r d e rt oi m p r o v et h es o a p i n ga n df r i c t i o nf a s t n e s so ft e x t i l e ，t h el o wf o a m i n gs o a p i n ga n d a n t i s t a i n i n ga g e n t sw h i c hc o u l di m p r o v ed e t e r g e n c ye f f e c tw e r er e s e a r c h e dp o p u l a r l y a sp a r to fs o a p i n ga g e n t ，t h em a c r o m o l e c u l ec o p o l y m e ro ft h en - v i n y l p y r r o l i d n e ( n v p ) c o u l di m p r o v es o a p i n ge f f e c tg r e a t l y , b e c a u s eo ft h el a c t a ms t r u c t u r eo fn v pw h i c h c o u l dr e a c tw i t hd y em o l e c u l e t h i ss t u d ym o s t l yp r e s e n t e dt h ep o l y m e r i z a t i o no fn v pa n dv i n y la c e t a t e ( v a t ) a n dt h ep o l y m e r i z a t i o no fn v pa n da c r y l a m i d e w i t hd i f f e r e n tp r o p o r t i o no f m o n o m e r t h er e a c t i o n sb e t w e e nt h ec o p o l y m e ra n dr e a c t i v ed y e sa n dt h ep o w e ro f s o a p i n gw a ss t u d i e d ，a n dp o w e ro fa n t i s t a i n i n gt of a b r i cw h i c hi sd y e db yr e a c t i v ed y e s w a ss t u d i e dt o o t h er e s u l t ss h o w e d ：c o p o l y m e rv a p 4 1a n da m p l 0 1c o u l dc o m ei n t o b e i n gg r e a te f f e c tw i t hd y e s ，a n dh a dg r e a tp o w e ro fs o a p i n g a n dp o w e ro fa n t i s t a i n i n g t h ew e tf r i c t i o nf a s t n e s so fd y i n gf a b r i cw h i c ha l et r e a t e db yc o p o l y m e r sw e r e1c l a s s h i g h e rt h a nb l a n ks a m p l e ，a n db r i g h t n e s so fs t a i n i n gt e x t i l ew a si m p r o v e dg r e a t l y t h ec o p o l y m e r sw h i c hh a v eb e s tp o w e ro fs o a p i n ga n da n t i - s t a i n i n ga r eu s e df o r m i x i n gw i t hm a l e i ca n h y d r i d e - a c c y l i ca c i dc o p o l y m e r ( m a - a a ) a n dp o l y ( s o d i u m a c r y l a t e ) ( p a a s ) 嬲s o a p i n ga g e n t ，w i t h t r i e t h a n o l a m i n ea n d f a t t y a n t i n e p o l y o x y e t h y l e n ee t h e r ( 1 815 ) a sa n t i - s t a i n i n ga g e n t t h e i rc a p a c i t i e so fs o a p i n ga n d a n t i s t a i n i n gw e r es t u d i e d ，a n dc o m p a r e dw i t ht h es o a p i n ga g e n ta n da n t i s t a i n i n ga g e n t , w h i c ha r ew i l d l yu s e db yp e o p l e t h er e s u l t ss h o w e d ：t h eb e s ts o a p i n ga g e n ts c a l eo f v a p ：m a a a ：p a a si s2 4 ：1 6 ：la n da m p ：m a a a ：p a a si s2 ：2 ：1 a n dt h eb e s t a n t i s t a i n i n ga g e n ts c a l e o fv a p ：t r i e t h a n o l a m i n e ：1815i s1 ：1 ：2a n da m p ： t r i e t h a n o l a m i n e ：1 8 1 5i s2 4 ：o 6 - 1 t h ea p p l i c a t i o ns h o w e d ：t h es o a p i n ga g e n tw h i c h w a su s e di ns o a p i n gp r o s e s sa f t e rr e a c t i v ed y e sd y e dh a db e t t e re f f e c tr e m o v i n gf l o a t i n g d y et h a ns o a p i n ga g e n tw h i c h c o m ef r o mm a r k e t a n dt h ea n t i - s t a i n i n ga g e n th a db e t t e r a n t i - s t a i n i n ge f f e c tt h a na g e n tc o m ef r o mm a r k e t ，w h i c hw a su s e d i nw a s h i n ga f t e r p r i n t e dw i t l lr e a c t i v ed y e sa n da c i dd y e s t h ep u r p o s eo ft h i ss t u d yp r o v i d e sa c a d e m i ct h e r e u n d e rw i t l le x p l o i t a t i o no fn e w t y p eo f t e x t i l ea g e n ta n di m p r o v i n gt h eq u a n t yo f t e x t i l e k e yw o o d s ：n - v i n y l p y r r o l i d n e ；c o p o l y r n e r ； d e t e r g e n t i i l s y n t h e s i s ；s o a p i n ga g e n t ；a n t i - s t a i n i n g w r i t t e nb y ：s u nm i n - j i e s u p e r v i s e db y ：w a n gx i a n g - r o n g 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已 经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书 而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人承担本声明的法律责任。、 研究生签名：益淞日期：挫a ， ! 兰 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文合作部、 中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文 档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以 公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大 学学位办办理。 研究生签名： 导师签名： 日期：甚叠：；1 2 日期：竺堡：! ：! ! n 乙烯基毗咯烷酮共聚物的合成与研究第一章绪论 第一章绪论 纺织品在印染加工的各道生产工序中，主要以水为介质进行的，特别是在织物 印花、染色或纱线染色后，一般都必须进行水洗，皂洗或者还原清洗。目的是将纤 维表面的浮色、印花浆料、染色助剂等全部去除干净，从而达到染料与纤维的坚牢 固着【l 】o 活性染料具有色泽鲜艳、使用方便、色谱齐全、成本低廉等优点，近年来取得 了较快的发展。但活性染料在用碱固色时，有些被水解的染料不能与纤维反应，而 会吸附在纤维的表面和缝隙中，而且水解的活性染料由于对纤维素纤维存在一定的 亲和性，故很难完全从纤维上洗下来，进而影响了纺织品的皂洗牢度和摩擦牢度， 特别是深浓色纺织品的湿摩擦牢度。随着我国加入世贸组织，国际市场开放，关税 壁垒已经被打破，但技术壁垒即将成为我国出口贸易的主要障碍。深浓色染色纺织 品的耐湿摩擦牢度已经成为外国所设置的纺织品贸易技术壁垒之一f 2 川。对于印花织 物来说，印花浆料中许多未上染固色的染料、糊料以及其他化学物质附着于织物表 面，必须经过多道水洗和皂洗来去除，被洗涤下来的染料会在水洗液中形成一定的 染料浓度，会对织物进行搿二次上染 ，影响织物的摩擦牢度，还会引起白地沾污。 因此，活性染料的水洗后处理是整个染色工艺过程的重要环节，对于提高染色物的 染色牢度、节约能源和水资源具有重要的意义。经过冷水洗、热水洗、皂洗，再热 水和冷水洗，能有效的洗除染色布面的碱剂、盐、未上染和被水解的染料，从而提 高纺织品的摩擦牢度，而皂洗剂和防沾色剂在染色和印花后处理过程中起到了非常 重要的作用。 1 1 皂洗剂概述 活性染料后处理过程中，皂洗是一个非常必要和重要的过程。皂洗过程是促使 纤维内部未固着的水解染料扩散到纤维表面，同时解吸到洗液中。皂洗过程中皂洗 剂通过与染料问的物理化学作用，洗脱沾在纤维上的水解染料、未与纤维键合的染 料和其他杂质，洗下来的浮色与皂洗剂结合在一起，并利用皂洗剂的分散、悬浮、 络合作用使之不再反沾到织物上，从而达到提高皂洗牢度和防沾色的目的【5 棚。 l n 乙烯基毗咯烷酮共聚物的合成与研究第一章绪论 纺织品在印花或染色后一般需要经过水洗、皂洗或还原清洗，把未固着的染料、 助剂等污垢从纤维表面洗下来，并且不再回沾到纤维表面。实际上是一种用净洗剂 去除纤维表面污垢的过程。在此过程中净洗剂、污垢和纤维表面之间发生一系列复 杂的物理化学作用，如润湿、渗透、吸附、增溶、乳化、分散、解吸、起泡等，借 助机械作用，将污垢与纤维表面分离，并悬浮于介质中，不再回沾到纤维表面，该 过程可用关系式表示： 纤维污垢+ 净洗剂；苎纤维净洗剂+ 污垢净洗剂 净洗在水介质中进行，上述平衡式中的逆向符号表示存在污垢再沉积于纤维表 面的可能，即净洗剂如果没有防沾污能力，就会造成污垢再沉积于纤维表面，净洗 过程不能很好完成。 从上述平衡式中可以看到净洗剂应与纤维有较强的亲和力，与污垢( 染料) 也 要有较强的亲和力【l 】。 早期，人们以表面活性剂复配的净洗剂进行皂洗，在水洗过程中，水解染料从 纤维上脱附与皂洗液中的染料重新被纤维吸附之间存在动态平衡，因此，传统的净 洗剂无法洗净浮色，也就不能达到提高染色布湿摩擦牢度和防沾色的目的。而且早 期的皂洗液泡沫多，清洗困难，耗水量大，剥色严重，会在布面上出现污点。 后来，人们发现皂洗剂要有良好的皂洗效果，其应当具有很多优异的性能。1 ) 皂洗剂应当具有较强的耐硬水能力，因为水中的c a 2 + 、m 孑+ 会使水解染料的水溶性 基团形成难溶于水的沉淀，会严重影响浮色染料的去除。董淑秀、王延亮【7 】对甜菜 碱型表面活性剂与非离子表面活性剂复配皂洗剂进行了研究，表明其具有良好的耐 硬水和耐酸碱能力。2 ) 皂洗剂不能产生大量的泡沫，泡沫不易被洗净，要洗净泡 沫就要用大量的水，很容易造成水资源的极大浪费，并可能在布面出现污点，影响 布面效果，所以应当控制皂洗剂中起泡力强的助剂的用量。丁呈华，田基民【8 】对无 泡皂洗剂进行了研究并用聚丙烯酸、马来酸和丙烯酸的共聚物和无机添加剂进行复 配开发了相应的无泡皂洗剂。3 ) 皂洗剂还应当有较强的分散能力，皂洗剂的去污 性主要取决于它的分散性能，分散作用越大，皂洗能力也就越强。4 ) 由于高温皂 洗在碱性条件下，活性染料易发生断键，水解染料会重新回沾到布面上，影响了染 色牢度，因此现在酸性皂洗剂的开发越来越受到人们的重视。朱国华、王瑛用马来 2 n - 乙烯基吡咯烷酮共聚物的合成与研究第一章绪论 酸酐和丙烯酸合成产物与其他物质复配成的酸性皂洗剂能很好的解决这个问题 1 6 1 9 1 0 o 所以人们发现合成高聚物皂洗剂很符合皂洗剂的要求，其原理是利用高聚物优 异的分散性能，使水解染料分散在水中，而且高聚物皂洗剂还具有良好的胶体特性 和增溶作用，能与染料形成络合物，防止洗下的染料重新沾染到织物上。高聚物皂 洗剂还能减少染色后水洗工序，减轻排污压力，而且能使织物染色后的牢度优于常 规的水洗工艺。为了进一步提高高聚物皂洗剂的皂洗性能，往往在高聚物皂洗剂与 其他表面活性剂或无机添加剂进行复配，如将马来酸酐丙烯酸共聚物( m a - a a ) 与聚丙烯酸钠( p a a s ) 进行复配，该复配产物具有较高的皂洗能力，同时由于p a a s 较强的螯合c 吞2 + 、m 9 2 + 懒，防止水解染料变成不溶于水的沉淀，而且具有良好 的生物降解性，是一种环保型皂洗剂【l 。在高聚物皂洗剂中添加无机螯合剂也能得 到相当不错的皂洗效果。 社会工业的发展和经济的繁荣带动印染行业的迅速发展，也给环境和资源带来 了巨大的压力，印染企业面临新的挑战。我国印染废水的排放量约占工业废水总排 放量的1 1 0 ，而且水量大、有机污染物的含量高、色度深、水质变化大。因此开发 各种生态型“绿色”印染助剂已成为减少环境污染的有效途径之一。 新型生物酶皂洗工艺的出现为皂洗剂的发展开辟了一个新的领域。采用的酵素 来自于一种名为c o r p i n u sc i n e r e u s 的霉菌，其有效成分为一种过氧化物酶 ( p e r o x i d a s e ) ，这种酶可以催化染料的氧化反应，使染料脱色。t a n a t e xc h e m i c f l s 公司也开发了一种叫做b a y l a s er p 的生物酶，能将未反应固着染料及水解产物中的 分子发色基团破坏清除从而提高染色织物的湿摩擦牢度，同时能有效的降低织物的 水洗时间和成本【1 2 1 。 与传统的活性染料皂洗工艺相比，生物酶皂洗工艺利用特殊的酶素去除染液中 未固着的染料和水解染料，生物酶皂洗后织物的各项牢度指标均优于传统皂洗工 艺，且可缩短皂洗时间，降低耗水量等能源消耗，减少污水排放量，同时使污水的 色度明显下降，有助于环境保护和降低污水处理成本【1 3 】。 随着对皂洗剂研究的深入，许多新物质被应用到皂洗剂中，甜菜碱型表面活性剂 复配皂洗剂除了具有较好的皂洗能力，还具有生态相容性，对环境友好。膨润土作为 n 乙烯基吡咯烷酮共聚物的合成与研究第一章绪论 一种天然无机矿物，其酸化后用复合阳离子改性剂进行表面改性就可作为种“生态 型皂洗剂【1 4 1 。还有具有良好溶解性、表面活性、生物相容性、低毒性、成膜性的聚 乙烯毗咯烷酮( p v p ，n 乙烯基吡咯烷酮聚合而成的线性高聚物) 对盐、酸及热稳定， 并能与其他化合物复配【1 5 1 8 】。将p v p 与其他表面活性剂和有机添加剂复配制得的防沾 色剂对防止印花织物白地沾污具有一定的效果。p v p 具有优异的胶体保护性能和与染 料络合的能力，其分子中的内酰胺结构使其与染料分子中的有机官能团( 如羟基、氨 基、羧基) 结合，因此与染料有很强的结合能力，正是这种亲染料特性使得p v p 用于 防白地沾污的洗涤具有防沾色效果。 1 2 防沾色剂的概述 染色或印花织物在净洗过程中，洗下来的大量浮色、印花浆料、染色助剂等会转 移到浴中，形成了具有一定染料浓度、一定温度和一定时间的染色浴条件，这就造成 染料在被净洗织物的不同染色部分之间，通过净洗浴而相互转移，特别是从有色部分 向无色部分的颜色转移，即所谓白地沾污。因此降低或减少白地沾污的程度就显得尤 为重要。印染织物的防沾污是保证产品质量，提高产品档次的重要措施之一。 防沾污剂在水洗中的作用有，对织物表面浮色有定向的吸附作用；能通过降低 表面张力，渗透入未固着染料和纤维之间，消弱未固着染料在纤维上的附着力；通 过机械作用使未固着染料从纤维上脱落；若浮色染料的亲和性大于纤维对浮色染料 的亲和性，且具有胶体性质，则防沾污剂可使纤维上脱落下来的浮色染料分散在水 洗液中，形成稳定的悬浮分散体系。0 9 1 1 2 1 防沾污洗涤剂的组成 防沾污洗涤剂主要有净洗剂和助洗n - - - 部分组成。 净洗剂一般采用阴离子和非离子表面活性剂，阴离子表面活性剂价格便宜，具有 一定的去污能力，洗涤后织物手感较好，但对洗涤用水的硬度有一定要求。非离子表 面活性剂去污能力较强，低浓度下即有很强的去污能力，泡沫少，易制成液体洗涤剂， 在水中不离解，对硬水及电解质敏感较小，临界胶束浓度非常低，具有良好的增溶能 力，可以单独使用，也可用多种非离子表面活性剂复配，大多是与阴离子表面活性剂 复配成洗涤剂，达到更好的协同效应。 4 n - 乙烯基吡咯烷酮共聚物的合成与研究第一章绪论 助洗剂是防沾污能力的关键原料，所谓助洗剂，就是帮助洗涤，用以提高净洗效 果。一般净洗效果中表面活性剂约占1 0 - 3 0 ，助洗剂约占3 0 - 8 0 。助洗剂要能对金 属离子有螯合能力，将重金属离子螯合封闭，软化硬水；能起碱性缓冲作用，将酸性 物质缓冲，不使碱性发生显改变；具有分散作用，将洗下来的污垢分散在水中，防止 其再沾污。此外，助洗剂还能增加溶解度，提高粘度，稳定泡沫，抗结块，降低对皮 肤的刺激性及增白等性能。 1 2 2 防沾色剂的现状和发展 目前，印染用防沾污剂市场上品种繁多，并且起名也各不相同，叫法各异。如上 海市印染技术研究所在检测应用比较试验中筛选出防沾污洗涤剂p r - 2 0 、浙江省化工 研究院神华材料科技公司经过多年研制的印染防白地沾污剂s - 2 ，上海亿华化工公司 开发的y h - 2 0 6 防沾色剂等 2 0 - 2 1 1 。总之起名虽然不同，但所起的作用都是防止洗下来的 浮色等污垢再回沾到织物或纱线上去上述这些防沾污洗涤剂使用的对象也不相同， 有洗涤印花布、纱线、活性染料和分散染料等等。同时选用不同的原料配比和工艺生 产的产品( 或阴离子型、非离子型和阳离子型) ，其洗涤和防沾色效果也各不相同。 随着生态纺织品法规和环境保护要求的提高，人们对防沾色剂的要求也越来越 高，即要符合环境友好纺织品助剂的要求，又要有很好的防沾色效果。以前人们广泛 应用的防沾色剂中含有的化学品如烷基酚聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸盐等已被限制使 用，因此新型的防沾色剂急待研究和开发。聚乙烯毗咯烷酮具有良好的性能，低毒， 对环境友好，同时具有良好的净洗能力，将其与其他助洗剂想复配能得到的防沾色剂 符合现代纺织品开发的需要和要求。 1 3 聚乙烯毗咯烷酮( p v p ) 的概述 早在1 9 3 8 年，著名的乙炔化学家w a l t e rr e p p ej 在实验室中首先合成了p v p ， 首先被用来作为血浆的代用品，后于1 9 5 0 年在美国实现工业化。 2 2 - 2 4 聚乙烯吡咯烷酮( p v p ) 是具有优异性能、用途广泛的一类非离子型水溶性高 分子精细化学品。它是由n 乙烯基吡咯烷酮( n v p ) 在一定条件下聚合而成的，是 n 乙烯基酰胺类官能团共聚物中具有特色、被研究较深入和较广泛的精细化学品品 种。自1 9 3 8 年德国乙炔化学家r e p p e 首次公开用乙炔为原料合成n v p 及其共聚物 n 乙烯基吡咯烷酮共聚物的合成与研究第一章绪论 p v p 的方法至今，有关p v p 的研究已有6 0 余年的历史。到目前为止，p v p 已发展 成为均聚物、共聚物、交联共聚物三大类，近年来，离子型的p v p 也得到了相应的 发展并越来越受到人们的重视。p v p 商品也发展到工业级、医药级、食品级三种规 格，数十个品种和成百上千的牌号。p v p 由于其优异的性能而广泛地应用于工农业 生产和人民生活以及相关的科研部门。刚 p v p 作为一种合成水溶性高分子化合物，具有水溶性高分子化合物的一般性 质。p v p 不仅具有优异的溶解性、化学稳定成膜性、低毒性、生理惰性、黏接能力 与保护胶体作用，还可以与许多无机、有机化合物结合，因而，p v p 面世至今，逐 渐被广泛地用于医药、化妆品、食品、酿造、涂料、黏接剂、印染助剂、分离膜、 感光材料等领域。 随着科学技术的发展，p v p 的应用领域越来越广泛，已在光固树脂、光导纤维、 激光视盘、减阻材料等高科技领域得到应用。其他方面，如建材、冶金、炼钢、电 镀等领域的应用研究也已经开展，可以说，p v p 已渗透到国民经济及人们生活的各 个领域。 而且乙烯基吡咯烷酮的均聚物及共聚物在医药、食品、化妆品及改性涂料等方 面有很广泛的用途，并进行了广泛的研究。 2 6 - 2 s 1 4 聚乙烯吡咯烷酮在印染工业中的应用乜町 p v p 的络合能力及其保护作用，使其在纺织印染工业中有广泛的用途。 p v p 与一般的有机染料有很强的亲和力，特别是与直接染料、还原、硫化的染 料结合力较强。这主要是p v p 分子中的内酰胺结构与染料中的有机官能团，如羟基、 氨基、羧基之间的结合力造成的。这种力在一定条件下往往超过染料与纤维的结合 力，故p v p 有“液体纤维”之称，p v p 的这种性质可以改进许多疏水性合成纤维 的可染性。用接枝共聚法，表面接枝法与其他合成树脂混合抽丝法，用湿纺纤维浸 渍法或涂敷法等将p v p ( 或其共聚体) 引入合成纤维，使合成纤维可以均匀地染色， 并提高染色深度。 在各种表面活性剂中，聚氧乙烯醚类的非离子型表面活性剂具有优良的分散乳 化净洗性能，对染料也有一定的亲和力，它可以与染料一起形成一种包含胶束结构 6 n - 7 烯基吡咯烷酮共聚物的合成与研究 第一章绪论 的表面活性剂染料聚集体，大大增加水对染料的溶解力。同时，由于折中聚集 体的粒子较大，在溶液中的扩散速度减慢，从而达到缓染乃至防染的目的。 p v p 具有优异的溶解性( 既溶于水又能溶于醇、卤烃、苯等有机溶剂中) 和胶 体保护能力，与染料有较强的络合能力，在一般情况下，这种结合是不可逆的，对 p v p 这种亲染料特性的研究和应用，使p v p 用于防白地沾污的皂洗剂和净洗剂开 发成为了可能。 首先将p v p 用于洗涤的合成洗涤剂工业。实验表明分子量为1 5 0 0 0 - - 4 0 0 0 0 的 p v p 具有良好的抗再沉积能力。另外在美国p r o c t e rg a m b l e 公司、日本为。才肥皂公 司和德国b a s f 公司分别发表的洗涤剂专利都用到了p v p ，其皂洗效果和防白地沾 污都比传统配方要好得多。而且由于p v p 在净洗剂中的的应用，在提高净洗质量的 前提下，节约了助剂和水的成本费用，减轻了印染废水的污染程度。 1 5 本课题研究的思路和内容 由于p v p 具有了相当优异的性能，被广泛的应用于人们生活的各个领域，在印 染助剂领域还有很大的开发潜能，但由于其价格相对较高，因此用其他单体与n v p 单体相共聚，将得到的共聚物应用于皂洗和防沾色领域，来降低成本并赋予共聚物 更多的性能。主要研究内容如下： 1 5 1 将n v p 与乙酸乙烯酯、丙烯酰胺等单体进行共聚，进行结构表征和分析， 探讨单体配比与共聚物性能之间的关系。 1 5 2 研究合成共聚物与染料的相互作用，将合成的共聚物用于活性染料染色的 皂洗，以及印花织物防沾色水洗，测试其效果。 1 5 3 将共聚物与其他表面活性剂进行复配，测试复配产物对所选活性染料的皂 洗和防沾色的能力，优选复配配方。制备皂洗剂和防沾色洗涤剂，探讨其应用工艺 和应用条件，并与市售的皂洗剂、防沾色剂进行性能对比。 7 n 乙烯基吡咯烷酮共聚物的合成与研究第一章绪论 参考文献 【1 】唐增荣印染防沾污技术与生产应用 j 】印染助剂，2 0 0 2 ，1 9 ( 5 ) ：2 4 2 7 【2 】雷志涛，沈丽丽高分子无泡皂洗剂的合成及应用川染整技术，2 0 0 5 ( 1 ) ：3 6 3 8 【3 】赵涛染整工艺学教程第二分册 m 】北京：中国纺织出版社，2 0 0 5 ：1 1 4 - 1 1 4 【4 】宋心远，沈煜如活性染料染色的理论和实践( 第一版) 【m 】北京：纺织工业出版 社，1 9 9 1 ：1 2 1 - 1 2 7 【5 】n o r i a l do ，v n j i nt w a s h i n g - o f fa g e n tc o m p o s i t i o nf o rd y e dc e l l u l o s ef i b e ra r t i c l e s p 日本专利：开1 98 9 0 2 6 50 1 1 ，1 9 8 9 1 0 1 3 【6 】黄良晨，朱超，任飚等活性染料染色用皂洗剂概述【j 印染助剂，2 0 0 7 ，2 4 ( 3 ) ：1 1 1 4 7 】董淑秀，王延亮甜菜碱型表面活性剂复配皂洗剂性能研究阴染整技 术2 0 0 7 ，2 9 ( 4 ) ：6 - 8 【8 】丁呈华，田基民无泡皂洗剂的开发与应用田印染助剂，2 0 0 3 ，2 0 ( 3 ) ：3 2 - 3 3 【9 】宋肇棠，国晶环境保护与环保型纺织印染助剂i f 印染助剂，1 9 9 8 ( 3 ) ：1 - 9 【1 0 】朱国华，王瑛酸性皂洗剂的合成与应用叨南通工学院学报，2 0 0 1 1 2 ，1 7 ( 4 ) ：5 1 5 4 【1 l 】李宁蔚，朱泉羧酸类高分子共聚物在活性染料染色皂洗中的应用阴印染助 剂，2 0 0 7 ( 4 ) ：31 3 3 【1 2 】赖彦男，方木胜，r a y p a t t o n 绿色高效活性染料酶型皂洗系统一节水，节能、省时 【j 】纺织导报，2 0 0 7 ( 1 0 ) ：1 0 0 - 1 0 3 【1 3 】李俊，董志炜活性染料生物酶皂洗工艺的应用探讨阴染整科 技，2 0 0 5 ，2 2 ( 5 ) ：8 - 1 0 【1 4 】姚永丽，阮久海，何瑾馨膨润土改性及其在棉活性染料染色净洗中的应用【j 】印 染助剂，2 0 0 6 ，2 3 ( 3 ) ：18 - 2 0 【15 】汪立德聚乙烯吡咯烷酮及其应用的进展【j 现代化工，19 9 5 ( 5 ) ：2 1 - 2 5 【1 6 】苗蔚荣，陈萍聚乙烯吡咯烷酮的发展概况叨染料工业，1 9 9 5 ，3 2 ( 4 ) ：2 7 2 8 【1 7 】s t r a u b ，f e r d i n a n d ，h a r t m a n n , e ta 1 p r e p a r a t i o no f ap o l y v i n y l p y r r o l i d o n eb yh e a tt r e a t m e n to fa na q u e o u ss o l u t i o no fac o n v e n t i o n a l n 乙烯基毗咯烷酮共聚物的合成与研究第一章绪论 p o l y v i n y l p y r r o l i d o n e p 美国专利：u s43 3 04 5 1 ，1 9 8 2 0 5 1 8 18 】s t r a u b ，f e r d i n a n d ，s p o o r ，e ta 1 p r e p a r a t i o no f m o d i f i e dp o l y m e r so f n v i n y l p y r r o l i d - - 2 o l l ea n dt h e i ru s ef o rt h ep r e p a r a t i o no f p o l y m e r s i n t e r r u p t e db yb r i d g em e m b e r s p 美国专利：u s42 2 95 5 1 ，1 9 8 0 1 0 - 2 0 1 9 】刘艳君真丝印花织物用白地防沾污剂 j 】印染，2 0 0 7 ( 6 ) ：2 3 2 4 ) 2 0 】黄槟印花防沾污剂s 2 的合成及应用研究【j 】印染，2 0 0 4 ，2 1 ( 4 ) ：2 1 2 3 【2 1 】王东宁，周启飞防污剂在纯棉活性印花皂洗中的应用阴印染，2 0 0 6 ( 9 ) ：2 9 3 0 2 2 e v g e n e v h o r t ，b h w a x r n a n e n c y c l o p e d i ao f c h e m i c a lt e c h n o l o g y 8 1 1 e 5 9 - 3 i ( 2 3 ) 【2 3 】d o n a l d h l o r e n z ，e n c y c l o p e d i ao f p o l y m e rs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ，1 4 ：2 3 9 2 4 】h f m a r k e n c y c l o p e d i ao f p o l y m e rs c i e n c ea n de n g i n e e r i n g ，8 2 3 e 5 6 2 i ( 1 2 ) 【2 5 】崔英德，易国斌，廖列文聚乙烯吡咯烷酮的合成与应用【m 】北京：科学出版 社，2 0 0 1 ：1 1 【2 6 】h a a f fe ta 1 p o l y m e r so f n - v i n y l p y r r o l i d o n e ：s y n t h e s i s ，c h a r a c t e r i z a t i o na n du s e s p o l y mj ，1 9 8 5 ，1 7 ：1 4 3 【2 7 】p a d h y a ypb e ta 1 i n t e r a c t i o no f p o l y ( v i n y l p y r r o l i d o n e ) w i t hp h e n o l i c e o s o l u t e s p o l y m e r , 1 9 7 2 ，1 3 ：11 9 【2 8 】m a r u t h a r n u t h um ，s o b h a r n am h y d r o p h o b i ci n t e r a c t i o ni nt h eb i n d i n go f p o l y v i n y l p y r r o l i d o n e jp o l y ms c ip o l y mc h c me d ，1 9 7 9 ，1 7 ：3 1 5 9 【2 9 】严瑞碹水溶性高分子咖北京：化学工业出版社，1 9 9 8 ：6 7 4 6 8 5 9 n - 乙烯基吡咯烷酮共聚物的合成与研究第二章v a p 共聚物的合成及应用研究 第二章v a p 共聚物的合成及应用研究 以n 乙烯基吡咯烷酮( n v p ) 为单体聚合所得的聚乙烯吡咯烷酮( p v p ) 是一 类具有优异性能、用途广泛的非离子型水溶性高分子精细化学品，具有良好的溶解 性、胶体保护能力、生物相溶性、低毒性、成膜性、高分表面活性等优异性能。因 而被广泛应用于医药、日用化学品、食品加工等众多领域，并被进行了大量的研究。 o f f1 分子中的一c n 一官能团使其与染料可产生相互作用而被用于印染加工中。而 o l ii n 乙烯基吡咯烷酮和乙酸乙烯酯( v a c ) 的共聚物( 心) 既保留了一e n 一官 能团的功能，与各种低分子物( 如多酚、多种金属离子) ，以及各种高分子物和生 物大分子物( 如蛋白质等) 有很强的络和能力，同时，克服了p v p 价格昂贵的缺点， 又具有聚乙酸乙烯酯的某些性能特点。因而y a p 具有各种优良特性，在食品、化妆 品、医药、印刷等诸多领域有良好的应用前景，如v a p 具有良好的成膜性，可以形 成透明光亮的薄膜，被广泛的应用于发型的保持剂；还可以用做口香糖基、啤酒澄 清剂、化妆品中还用做防止药物对皮肤刺激的防刺激剂、药物赋形剂、防结晶剂和 黏接剂等。但现在v a p 在印染行业中的应用比较少，由于v a p 中含有 o 0f c n 一，能与一般的有机染料有很强的亲和力，特别是与直接、还原、硫 化染料有较强的结合力，所以其在印染行业中的应用有很大的前景。 1 - 3 本章节研究了制备不同单体配比n v p 和v a c 共聚物，研究了共聚物与活性染 料的相互作用，探讨了共聚物作为皂洗防沾色剂的应用效果，为新型印染助剂的开 发提供了依据。 2 1 实验部分 2 1 1 实验材料 织物：市售平纹漂白棉织物、标准贴衬织物( 棉) 。 药品：n 乙烯基吡咯烷酮( 德国b a s f 化学公司出品) ，乙酸乙烯酯( 国药集 l o n 乙烯基毗咯烷酮共聚物的合成与研究第二章v a p 共聚物的合成及应用研究 团化学试剂有限公司) ，偶氮二异丁腈、无水乙醇、醋酸钠、硫代硫酸钠、碘( 以 上为分析纯试剂) ，染料的结构式列于表1 。 表2 - i 染料的结构式 名 结构式 称 活 诊：i n 性 红2 活 性 ( s 0 3 n a x 蓝 c u 占a 斗s 叫h s 0 2 c h 2 c h 2 0 s 0 3 n a ) y 2 1 活 馘氐一 性 橙 8 4 活 岬一 性 蓝 1 9 4 2 1 2 仪器 d f 1 0 1 s 智能集热式恒温加热磁力搅拌器( 河南省予华仪器有限公司) 、毛细管 粘度计( 乌氏) 、手动式千湿摩擦色牢度仪、傅立叶红外光谱仪n i c o l c t 5 7 0 0 ( 美国 n c o l e t 公司) 、u n i c o 紫外可见分光光度计( u v - 2 5 5 0 型) 、w d - 5 全自动白度计( 北 京市兴光测色仪器公司) 、u l t r a s c a nx e 型测色仪( h t m t e r l a b l t d u s a ) 。 n 乙烯基吡咯烷酮共聚物的合成与研究第二章y a p 共聚物的合成及应用研究 h 3 c - - c 卜i - i - hc 玉2 叩一乒i 晕。 。2 一c h h 3 c 一年一芭2 _ 盎 h 3 c 一午h 3 h c h 2 一 c l h3-!-h3c-cooc一-h3c-?-告h 3 c 一午 c h 2 一 c - 莎 叩一辞。毗一拈叽二融肄时置 邺强毗c e c 一泌一 1 2 n 乙烯基毗咯烷酮共聚物的合成与研究第二章谨共聚物的合成及应用研究 邺一融一p 蓖c 奄置 一陬襞驻霹甲辟阻 矿、 3 0 0 1 0 9 r g + ( c + 1 殳1 0 9 砀y + 1 5 e 1 唱缮q 人= 一 n - 乙烯基吡咯烷酮共聚物的合成与研究第二章v a p 共聚物的合成及应用研究 吸收波长下吸光度的变化，分析共聚物与染料的作用。 2 1 4 2v a p 在皂洗方面的应用实验 将一块2 9 重活性染料染色的棉织物放入含有不同浓度v a p 的皂洗液中，浴比 为1 ：5 0 ，9 5 下皂洗2 0 r a i n ，比较皂洗液的吸光度，并比较皂洗后的染色布进行 湿摩擦牢度。 2 1 4 3v a p 在防沾色方面的应用实验 将一块2 9 重经活性染料染色的棉织物和一块2 9 重未染色的棉织物放入含有不 同浓度v a p 的洗涤浴中，在浴比l ：5 0 ，9 5 下处理2 0 r a i n ，然后洗净，晾干，测 未染色织物的k s 值。比较织物的沾色情况，k s 值越小，说明沾色越少，防沾色 效果就越好。并对沾色布进行白度比较，白度越大，说明防沾色效果越好。 2 1 4 4 测试方法 1 ) 用u n i c o 紫外可见分光光度计( u v - 2 5 5 0 型) 对皂洗残液进行可见光下的 吸光度测试，比较其最大吸收波长和最大吸收波长下的吸光度的变化； 2 ) 用手动式干湿摩擦色牢度仪对皂洗后的染色布进行湿摩擦牢度测试，并用 评定沾色用灰色卡进行评级； 3 ) 用u l t r a s c a nx e 型测色仪( h u n t e r l a b l t d u s a ) 对沾色白布进行k s 值测 h 1 瓦； 4 ) 并用w d 5 全自动白度计对沾色白布进行白度测试。 2 2 结果与讨论 2 2 1v a p 的表征 改变单体n v p 与v a c 的比例分别为2 ：3 、1 ：1 、3 ：2 、4 ：1 。合成了4 种共聚物， 分别记为v a p 2 3 、v a p l l 、v a p 3 2 、v a p 4 1 。v a p 的红外光谱如图1