论文资料-绿色防皱整理剂的合成及应用实验

1、.衿袆膂虿薈肂肈蚈蚁袅蒇蚇袃膀莃蚆羅羃艿蚅蚅膈膄蚅螇羁蒃螄袀膇荿螃羂羀芅螂蚂膅膁荿袄羈膇莈羆芃蒆莇蚆肆莂莆螈节芈莅袀肄膄莄羃袇蒂蒃蚂肃莈蒃螅袆芄蒂羇肁芀蒁蚇羄膆蒀蝿腿蒅葿袁羂莁蒈羄膈芇蒇蚃羀膃薇螆膆聿薆袈罿莇薅薇膄莃薄螀肇艿薃袂节膅薂羄肅蒄薁蚄袈莀薁螆肄芆蚀衿袆膂虿薈肂肈蚈蚁袅蒇蚇袃膀莃蚆羅羃艿蚅蚅膈膄蚅螇羁蒃螄袀膇荿螃羂羀芅螂蚂膅膁荿袄羈膇莈羆芃蒆莇蚆肆莂莆螈节芈莅袀肄膄莄羃袇蒂蒃蚂肃莈蒃螅袆芄蒂羇肁芀蒁蚇羄膆蒀蝿腿蒅葿袁羂莁蒈羄膈芇蒇蚃羀膃薇螆膆聿薆袈罿莇薅薇膄莃薄螀肇艿薃袂节膅薂羄肅蒄薁蚄袈莀薁螆肄芆蚀衿袆膂虿薈肂肈蚈蚁袅蒇蚇袃膀莃蚆羅羃艿蚅蚅膈膄蚅螇羁蒃螄袀膇荿螃羂羀芅螂蚂膅膁荿袄羈膇

2、莈羆芃蒆莇蚆肆莂莆螈节芈莅袀肄膄莄羃袇蒂蒃蚂肃莈蒃螅袆芄蒂羇肁芀蒁蚇羄膆蒀蝿腿蒅葿袁羂莁蒈羄膈芇蒇蚃羀膃薇螆膆聿薆袈罿莇薅薇膄莃薄螀肇艿薃袂节膅薂羄肅蒄薁蚄袈莀薁螆肄芆蚀衿袆膂虿薈肂肈蚈蚁袅蒇蚇袃膀莃蚆羅羃艿蚅蚅膈膄蚅螇羁蒃螄袀膇荿螃羂羀芅螂蚂膅膁荿袄羈膇莈羆芃蒆莇蚆肆莂莆螈节芈莅袀肄膄莄羃袇蒂蒃蚂肃莈蒃螅袆芄蒂羇肁芀蒁蚇羄膆蒀蝿腿蒅葿袁羂莁蒈羄膈芇蒇蚃羀膃薇螆膆聿薆袈罿莇薅薇膄莃薄螀肇艿薃袂节膅 专 业 实 验 II实 验 报 告实验题目：绿色防皱整理剂的合成及应用实验系 别： 轻化工程 班 级： 轻化0803 指导教师： 郝凤岭 学生姓名： 于晓光 同组同学： 于建辉 王中园 王彤 实验日

3、期： 2011.11.03 实验成绩： 实验二 绿色防皱整理剂的合成及应用实验实验目的掌握防皱整理剂-聚马来酸的合成工艺原理，并能够根据合成原理设计实验路线和整理工艺条件；掌握防皱织物性能的测定方法。文献综述为了彻底消除抗皱整理后棉织物上的甲醛，很多研究者开始研究多元酸的无甲醛抗皱整理剂。近几年来随着人们生活水平的提高，环保和健康意识的增强，人们越来越喜欢穿天然纤维做的衣服，为了克服全棉服装在穿着过程中的易起皱，洗后需要熨烫的缺陷，棉织物的抗皱整理已成为极其重要的后整理加工工艺。目前所用的抗皱整理剂大部分都是2D树脂，但是经2D树脂整理后的织物在使用和贮存过程中会释放出甲醛，危害人们的健康。随

4、着环保和健康意识的增强，人们越来越重视棉织物上的甲醛问题，越来越多的转向无甲醛整理剂的研究，因此传统的抗皱整理剂受到了很大的挑战 。棉、麻、丝织物及粘胶纤维在纺织印染过程中易产生剧烈的收缩，自身又缺少弹性，防皱性较差为克服以上缺点，需对上述纤维进行化学防皱整理随着国内外对绿色环保的日益重视，开发无甲醛整理剂代替传统的N一羟甲基酰胺类整理剂已成为必然的发展趋势。近年来，国内外对棉织物的低甲醛或无甲醛化学抗皱整理的研究非常多，其中多元羧酸1，2，3，4一四羧酸丁烷(BTCA)是一种性能优良的无甲醛抗皱整理剂，但成本过高，很多印染厂无法承担4引活泼亚甲基化合物的迈克尔加成反应是有机合成中制备多羰基化

5、合物的一类重要反应，对其反应体系的研究一直受到广泛的重视8-121本文以丙二酸二甲酯和丙烯腈为主要原料，利用活泼亚甲基化合物的迈克尔反应，以PEG2000为相转移催化剂，无水碳酸钾为碱剂，正己烷为溶剂，合成得到了目标产物DEMN(4，4一二甲酸基一1，7一庚二酸)并将DEMN应用于棉织物的抗皱整理，通过折皱回复性能、白度及强力保留率(BSR)表征该无甲醛整理剂的抗皱效果。棉织物的抗皱发展历史1.1防缩抗皱整理早在1928年，Foulds.R.P.等人就用水溶性尿醛、酚醛树脂处理棉织物以提高其抗皱性能，但是手感很差。最初只是应用于粘胶纤维，到了20世纪40年代，合成了反应性树脂整理剂，如三聚氰胺

6、醛和环亚乙基脉醛等，主要应用于棉织物。它虽然能使衣服在穿着时不易起皱，经洗涤后存在明显的皱痕，仍需加以熨烫。1.2洗可穿整理20世纪5060年代，化学纤维迅速发展，以平整、快干、尺寸稳定、牢度好等优点迅速占领了市场。为了与化学纤维相抗衡，进入了以改善和提高天然纤维织物的湿回弹性为主要特征的抗皱整理阶段，即其整理效果并不因洗涤而消失，织物在穿着和洗涤后仍具有良好的抗皱性能，不需要熨烫，这种整理称为洗可穿整理。1.3耐久压烫整理20世纪60年代中期，发展耐久压烫整理。一方面，织物的抗皱水平比洗可穿整理阶段又有所提高，即外观平整不起皱，尺寸稳定；另一方面，织物还有保持服装形态和褶裥定形的作用，如裤线

7、和裙褶保持不变。但由于纯棉织物处理后强力下降严重，实际上这个时期的耐久压烫整理主要应用于涤棉混纺织物上。1.4低甲醛整理所以到20世纪70年代，抗皱整理的一个主要目标就是提高整理后织物的弹性和强力保留率。另一个发展的重点是减少织物甲醛的释放量，以减少对人体的刺激和危害。鉴于此种情况，在纺织品染整的生产和研究领域开发了各种旨在减少甲醛释放量的产品和工艺。1.5无甲醛整理20世纪80年以后，无甲醛整理剂应运而生。多元羧酸类整理剂，因为它从根本上改变了沿袭近百年的醚化交联体系改为酯化交联体系。抗皱整理剂开发的趋势2.1开发无甲醛整理剂2.2改进丁烷四羧酸的合成与应用工艺BTCA虽然抗张强力保留率较2

8、D树脂略差、焙烘温度也较高，但性质稳定，耐久压烫整理。改进后的工艺可使耐撕破强力保留率较2D树脂高13%26%，断裂强力保留率可高达23%以上，曲磨强度甚至高达1倍以上，处理后的纺织品白度、耐洗性、手感均可满足要求。其进一步开发的重点是改进合成工艺、降低成本、开发复配技术、研究整理加工中催化剂次磷酸钠替代品或克服次磷酸钠污染。2.3重视复配技术采用复配技术不仅可降低游离甲醛释放量、降低成本，还可取得较好的综合整理效果。一般聚合物乳液均可减少2D树脂用量，改进强度、耐洗性和手感，但可能影响吸湿性。应用效果较好的聚合物乳液主要有聚氨酯、有机硅、聚乙烯、聚乙烯醇和羧甲基纤维素等。如聚氨酯可减少强度损

9、失，改善手感；有机硅可提高弹性和柔软性。二甲基二羟基乙烯脲(DMEDHEU)与2D树脂或羟基硅烷复配、聚氨酯与2D树脂等复配、有机硅与2D树脂复配，已有报道。其中，聚氨酯、有机硅、壳聚糖、丁烷四羧酸、聚合物乳液的互配和复配技术应着重研究。无甲醛防皱整理剂 虽然人们对N-羟甲基酰胺类树脂进行改性或通过加入甲醛捕捉剂来降低甲醛的释放量，但还是不能彻底地消除甲醛的释放，所以为了彻底消除抗皱整理后棉织物上的甲醛，很多研究者开始研究多元酸的无甲醛抗皱整理剂。在多元酸中效果最好的是BTCA和柠檬酸(CA)，它们实现了从原来的醚键交联到多元酸的酯键的交联。BTCA虽然防皱效果非常好，可以与2D树脂相媲美，但

10、其价格太贵，目前大量应用还受限制。柠檬酸作为多元酸防皱整理剂与其它多元酸相比较其优点在于价格低廉、毒性低、有效性也较好，但防皱效果不如BTCA好，因为柠檬酸含有三个羧基与织物交联并且交联程度低，柠檬酸上的羟基还能够妨碍羧基与纤维素羟基的交联。柠檬酸用在织物整理后还存在织物泛黄和耐水洗性差的缺点，主要还是由于柠檬酸上的羟基引起的，因此国内外对柠檬酸抗皱整理剂进行了深入的研究。柠檬酸作为一个三元酸，只有一半的可能是与纤维交联，另一半可能只是接枝，所以柠檬酸的抗皱效果明显不如四元酸。如图1-1所示柠檬酸与棉纤维的酯化反应。图1柠檬酸与纤维素的酯化反应当中间的羧基与纤维素上的羟基酯化交联后，在这种情况

11、下柠檬酸不能继续产生酯交联，这也是导致其整理效果较差的一个重要原因；另外，CA分子中含有-羟基，在高温焙烘时，CA分解产生多种不饱和的含有共轭双键的羧酸，从而导致织物在整理后容易泛黄。实验原理棉纤维是由p-D葡萄糖剩基通过1, 4-贰键联接起来的纤维素大分子组成的，见图1.1。 在纤维素分子中每个葡萄糖环上都保留有可以形成氢键的自由轻基，由于纤维中不同部位分子链的侧序度不同，因此在外力作用下，承受外力和发生形变的情况也不同。在侧序度较高的区域中，分子链间有较多的氢键，受到外力作用时，能共同承受外力的作用，所以在不超过弹性极限的外力作用下，一般只发生较小的可逆形变，即普弹形变。在规整度较低的无定

12、型区，羟基大多处于游离状态，形成的氢键较少，在受外力作用时，并非同时受力，而是沿着外力的方向，先后受到外力的作用而变形，并随氢键强度的不同，逐渐发生键的断裂和基本结构单元的相对位移，轻基在新的位置又会产生新的氢键重新排列，见图。当外力去除后，系统发生蠕变回复，若形成的氢键产生的阻力大于回复力，使系统形变不能恢复，便出现了永久形变。由于氢键排列的多样性而产生多种形态变化，这种不均一而且不可逆形变的宏观表现就形成了织物的折皱。 因此要克服棉织物容易起皱的缺点，必须减少棉纤维在外力作用下产生大分子间相对位移的机会，或当大分子发生相对位移时能阻碍在新的位置形成氢键，这样在外力去除后，大分子能较快恢复至

13、原来的位置。在纤维素大分子链和基本结构单元间引进一定数量的化学键(共价交联)，可以阻止纤维基本结构单元间的相对位移，提高纤维素纤维的弹性回复，这就是防皱整理剂提高织物抗皱性的主要理论基础。关于棉织物抗皱性能的机理，主要有以下几种观点：（1）树脂沉积论 树脂沉积论主要存在于20世纪30年代，这一时期主要的整理剂是多官能团的脉醛类树脂等。这种理论认为抗皱效果主要是由于热固性的、微小的树脂粒子能扩散到纤维的无定形区域内，在反应条件下，整理剂自身缩聚成不溶于水的大分子，形成三度空间高聚物沉积在纤维内，通过与纤维的氢键或分子间作用力的相互作用，使纤维分子链相互缠结，牵制和阻碍了纤维素分子间链段的相互运动

14、和滑移，使纤维素分子不易发生变形，从而达到抗皱效果。（2）共价交联论随着新型整理剂的不断发展，又提出了共价交联论。共价交联论认为整理剂不但自身能发生缩聚反应，而且能与纤维形成共价结合，通过多个官能团与纤维素的结合，与纤维素间实现相互交联，即把纤维素中相邻的分子链相互连接起来，从而使纤维素分子不易变形，并且当引起形变的外力去除后，能很快地恢复到原来的位置，这样就达到了抗皱的效果。 也有人认为棉织物的抗皱机理不一定是单纯的树脂沉积论或共价交联论，纤维素大分子间的作用力可以是共价交联，也可以是氢键和范德华力，它们对棉织物防皱性能的贡献随整理剂和整理工艺的不同而变化。实验过程 一、聚马来酸的合成工艺

15、1主要实验材料、化学品和仪器 马来酸酐，BPO，甲苯，烧杯，温度计，电子天平，四口烧瓶。 2实验处方和工艺条件 BPO 2g 甲苯 40.2ml 马来酸酐20.1g 温度 90-100 时间 3h 3实验步骤 1. 按照实验原料的配比，先称取药品。2. 首先在四口烧瓶中加入马来酸酐和甲苯，使马来酸酐完全溶解在溶剂中。3.待单体完全溶解之后，向体系中加入引发剂BPO。4.控制温度在70，在15分钟之内加完引发剂。5.继续反应3个小时，记录实验中的现象。测定实验结束后，体系出现棕色稠状物的温度。6.继续反应得到聚马来酸，加入蒸馏水，进行水解反应，记录显现，4.实验记录合成聚马来酸的实验记录10：3

16、0，体系中加入马来酸酐和甲苯，使得马来酸酐全部溶解。10：43，体系中的马来酸酐全部溶解，加入BPO，体系显乳白色。11：02，分次少量加BPO（15分钟内加完）。11：17，加完BPO，升高温度，体系显浅黄色，温度计显示温度72.1，。11：25，体系显黄色，温度计显示温度是90，体系颜色是浅黄色，下层有棕色物体生成，有回流。（开始计时3h）11：38，体系的温度显示是90，体系上层显浅黄色，下层棕色稠状无增多，有回流。11：52，体系温度91，体系上层显浅黄色，下层棕色稠状，有回流。12：53，体系温度是90，体系上层显浅黄色，下层棕色稠状，有回流。13：20，体系温度是90，体系上层显浅

17、黄色，下层棕色稠状，有回流。14：05，停止反应。将上层淡黄色液体倒出回收，称取得到的棕色稠状物质量。14：15，向四口烧瓶中加入30ml蒸馏水，组装仪器，加热，进行水解反应。14：24，棕色稠状物溶解，变成棕色溶液，温度为110。15：00，温度为110，深棕色溶液，停止搅拌和加热，实验结束。 本次实验出现大量棕色产物的温度是86。二、防皱整理工艺 1主要实验材料、化学品和仪器漂白纯棉织物，聚马来酸产品的整理液，烧杯，电子天平，焙烘箱，搅拌棒，全自动数字式织物折皱弹性仪。 2实验工艺条件 85预烘10min200焙烘2min烘干测定。3实验步骤 a，测定布的质量。 b，配制整理液。称取产品7

18、.9g,加入12.6g水，使总质量为20.5g，PH约为1-2之间。 c, 进行两浸两扎，浸的时间为10min，扎余率约为80%左右。 d, 开始进行工艺流程，测定其性能。 4.实验记录,称干布的质量经向干布质量J=1.66g 纬向干布质量W=1.70，整理液的配制称取产品8g,加入72g水，使总质量为80g，PH约为12之间。C, 进行两浸两扎，浸的时间为10min, 轧余率约为80%左右。 第一轧： J=2.96-1.66/1.66=78% W=2.96-1.70/1.70=74%第二轧： J=2.93-1.66/1.66=77% W=2.96-1.70/1.70=74%三、织物防皱性能的

19、测定1、主要实验材料和仪器 防皱整理前后纯棉织物；YG541D型全自动数字型织物折皱弹性仪 2、操作步骤首先旋转折皱弹性仪的调整脚，使四只调整角均坚实地接触地面，并观察水准器中的水泡，使其居中。 接通电源，按下操作板的电源键，仪器自动进行自检一次。 检查重锤、翻板、小车是否在初始位置，否则按返回键使仪器自行检测一次，其动作会自动回复到检测初始状态，然后同时按下返回键、删除键，使控制板面的各显示器复位清零,仪器就可以进入正常检测阶段。 将翻板按顺序水平翻转，由电磁铁吸住。将未处理的6块纯棉织布按照防皱回复性能测定仪所带附件要求尺寸，以正面对折，分别按顺序夹到翻板上， 3个试样分别夹到前1-5个工

20、位，3个试样分别夹到后5-10个工位。（注意试样的回复翼与固定翼的交界折痕边应对齐翻板上的红标记线）。按操作板上的工作键，立即用左手握持夹样刀放置夹有试样的翻板红标记线边缘，右手将试样回复翼翻转，其折痕由夹样刀右边为界。（注意折痕不能歪斜）。 确定折痕位置准确无误后，抽出夹样刀，将夹样刀轻轻压在回复翼上面，不使回复翼移动，然后松开右手，将配件的有机压板放在试样上，使有机压板中的压力面对正试样受压面，待重锤下落加压。 所有试样均依照上述过程顺序压好后，仪器会自动进行检测工作。 仪器工作后，待重锤和小车自动顺序工作时，操作板上的经向J（度）显示器和纬向W（度）显示器会分别显示数据，分别记录下数据后

21、，分别取试样的3个经向测定值的平均值，3个纬向测定值的平均值，然后将经向和纬向的平均值相加，记录好数据。待所有测定工作结束后，仪器会自动回复初始状态以备用。 同样，将6块经过处理的纯棉织布依照上述程序重新检测，记录好数据。3、实验数据记录急弹数据记录表：10指 标未整理试样PMA整理试样（3min）12平均12平均弹性回复经向测定值69.577.473.4595.595.895.65纬向测定值99.898.899.3103.8113.4108.6急弹（经纬）/（°）169.3176.2172.7199.3209.2204.2急弹升高率/18.26注：急弹升高率（整理试样急弹未整理试样

22、急弹）*100/未整理试样急弹。缓弹数据记录表：项 目指 标未整理试样PMA整理试样（3min）12平均12平均弹性回复经向测定值80.096.188.05106.8106.4113.6纬向测定值107.1107.5107.3115.5126.9116.2缓弹（经纬）/（°）187.1203.6195.3222.3233.3229.8缓弹升高率/17.67注：缓弹升高率（整理试样缓弹未整理试样缓弹）*100/未整理试样缓弹。思考题1. 介绍马来酸酐的另一种聚合方法。答：水溶液聚合法：本法以水代替有机溶剂，自由基引发、水溶液聚合反应的方法制备聚马来酸酐。 在带有冷凝器的500 mL二颈

23、烧瓶中加入马来酸(55 8,0.50 mol),45 mL水，搅拌，然后加入50%的氢氧化钠溶液20 g(0.50 mol)，次亚磷酸钠x，加热到85，在不少于90 min内分4次加入yg过硫酸钾引发剂，继续加热30 min，然后在3h内把m g 30%氧水逐渐加到混合液中，最后升温到100 0C,继续搅拌1 h,反应产物直接作为棉织物的抗皱整理剂使用. 该法出现于80年代。优点是用水代替苯类有机溶剂，消除了易燃易爆的潜在危险，安全卫生;溶剂不需回收，能耗降低;一步聚合即得水解聚马来酸配，工艺简单、操作简便、成本低。缺点是引发剂用量较大;制备固体聚马来酸醉要作进一步处理。2.为什么马来酸酐的聚合不容易进行？ 答：由于马来酸醉分子中的共轨双键和欺基吸电子基团，导致马来酸醉很难自聚，尽管在高温条件下。 3.本实验中温度的控制有何影响？答：首先控制在70,目的是让马来酸酐充分溶解在甲苯溶剂中，控制反应温度在90摄氏度，因为聚合温度对聚马来酸酐的分子量和聚合得率都有很大影响。聚合温度一般控制在70120。在100110，时反应，反应物颜色较深，得率约为73%83%，分子量约