HBP-HTC改性处理对桑蚕丝纤维结构和性能的影响.pdf
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1、第3 l 卷第3 期 2 0 1 0 年3 月 纺织学报 J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 3 1 。N o 3 M a r ,2 0 1 0 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 0 2 0 - 0 4 H B P H T C 改性处理对桑蚕丝纤维结构和性能的影响 张德锁,林红,陈宇岳 ( 苏州大学纺织与服装工程学院,江苏苏州2 1 5 0 2 1 ) 摘要利用S E M 、F 1 l R 、X R D 、T G 等测试方法研究了改性处理对桑蚕丝纤维结构和力学性能的影响。为其在桑蚕 丝
2、织物的改性研究中提供理论依据。研究结果表明:改性处理对桑蚕丝纤维表面具有明显的刻蚀作用,改性桑蚕 丝纤维内部无规构象增加,相对结晶度略有提高,热分解起始温度略有下降。改性处理对桑蚕丝纤维结构的破坏 主要在纤维的表层。对桑蚕丝纤维力学性能的影响很小。 关键词。H B P - H T C ;桑蚕丝纤维;结构;性能 中图分类号:T S1 9 5 6文献标志码:A M o d i f i c a t i o no fs i l kf i b e rw i t hH B P H T Ca n di t se f f e c to n s t r u c t u r ea n dp r o p e r t
3、 yo ff i b e r Z H A N GD e s u o ,L I NH o n g ,C H E NY u y u e ( C o l l e g eo fT e x t i l ea n dC l o t h i n gE n g i n e e r i n g ,S o o c h o wU n i v e r s i t y ,S u z h o u ,J i a n g s u2 1 5 0 2 1 ,C h i n a ) A b s t r a c tT h ei n f l u e n c eo ft h et r e a t m e n to nt h es t r
4、 u c t u r ea n dp e r f o r m a n c eo fs i l kf i b e r sw a se x a m i n e d b yu s i n gS E M ,F T I R ,X R D ,T G a n dS Oo n a st op r o v i d et h e o r e t i c a lb a s i sf o rm o d i f i c a t i o nr e s e a r c ho f s i l kf i b e r s T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h es u r f a c e
5、o ft r e a t e ds i l kf i b e r sw a se t c h e da n dt h er a n d o m c o n f o r m a t i o ni nt h et r e a t e ds i l kf i b e r si n c r e a s e d T h er e l a t i v ec r y s t a l l i n i t yi n c r e a s e ds l i g h t l ya n dt h eo n s e t d e c o m p o s i t i o nt e m p e r a t u r ed e c
6、 l i n e d H o w e v e r t h ed e s t r u c t i o no ns t r u c t u r eo ft h es i l kf i b e r sw a si i it h e i r s u r f a c es ot h a tt h et r e a t m e n th a sl i t t l ee f f e c to nt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h es i l kf i b e r s K e yw o r d sH B P - H T C ;s i l kf
7、i b e r ;s t r u c t u r e ;p r o p e r t y 桑蚕丝纤维及其制品是一种天然纺织品,自古 以来都被奉为纤维中的珍品,但桑蚕丝亦有其固有 的缺陷,因此对桑蚕丝进行功能化改性可提高其产 品技术含量和附加值。超支化聚合物是一类具有近 似球形结构,富含大量端基,高溶解性、低黏度、高活 性的聚合物,在涂料工业、流变学改性剂、超分子化 学、纳米技术、膜材料、生物医用材料、光学及电学材 料等多个领域有着广泛的应用前景,成为高分子科 学领域中又一新的研究热点qJ 。 目前,国内外对超支化聚合物在纺织上的应用 研究报道还很少见,尤其在天然纤维的功能化改性 领域。7 。前期
8、研究已成功制备了表面富含大量季 铵盐阳离子的端氨基超支化合物季铵盐 ( H B P H T C ) ,并将其应用于桑蚕丝织物的改性处理 中,实现了桑蚕丝织物活性染料的无盐染色和酸性 染料的中性中温染色,赋予了桑蚕丝织物优异的抗 菌性能。1 。本文初步研究了H B P - H T C 改性处理 桑蚕丝纤维对其结构和力学性能的影响,为其在桑 蚕丝织物的改性研究中提供理论依据。 1 实验部分 1 1 材料与仪器 材料:脱胶桑蚕丝( 规格为2 3d t e x ( 2 0 2 2 D ) 收稿日期:2 0 0 9 0 9 0 3修回日期:2 0 0 9 1 0 2 1 基金项目:教育部博士点基金项目(
9、 2 0 0 6 0 2 8 5 0 0 4 ) ;江苏省高校重大基础研究项目( 0 8 K J A 5 4 0 0 0 1 ) 作者简介:张德锁( 1 9 8 1 一) ,男,博士生。主要研究方向为纤维资源的开发利用及改性技术。陈宇岳,通讯作者,E - m a i l : c h e n y y s u d a e d u c n 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第3 期张德锁等:H B P H T C 改性处理对桑蚕丝纤维结构和性能的影响
10、2 1 4 的生丝经脱胶处理) ;不同季铵盐基团质量摩尔浓 度的H B P H T C 8 1 ( 见表1 及图1 ) 。 表l不同季铵盐基团质量摩尔浓度H B P H T C T a b 1H B P H T Cw i t hd i f f e r e n tm o l a rc o n c e n t r a t i o no f q u a t e r n a r ya m m o n i u ms a l tg r o u p s 注:E P T A C 为缩水甘油三甲基氯化铵;H B P N H 2 为端氨基超支 化合物。 仪器:日立S 一4 7 0 0 型扫描电子显微镜( 日本日
11、立公司) ;N i e o l e t5 7 0 0 型红外光谱仪( 美国T h e r m o N i c o l e t 仪器公司) ;XP e r t P r oM P D 型x 射线衍射仪 ( 荷兰帕纳科公司) ;D i a m o n dT G D T A 热分析仪( 美 国P E 公司) ;Y G 0 2 0 A 型电子单纱强力仪( 常州市 第二纺织机械厂) 。 1 2 样品制备 利用1 0g L 不同季铵盐质量摩尔浓度的 H B P H T C 溶液,在浴比为1 :5 0 ,温度为1 0 0 ,自身 p H 值( 见表1 ) 条件下将桑蚕丝纤维浸渍处理 5m i n ,二浸二轧,
12、控制轧余率为1 0 0 ,水洗后晾干。 共制备了6 中不同实验样品,样品1 为未处理桑蚕 丝纤维,样品2 6 为经H B P H T CI 至V 改性处理 的桑蚕丝纤维。 图1H B P H T C 分子结构示意图 F i g 1 S c h e m a t i co fH B P - H T Cm o l e c u l es t r u c t u r e 1 3 测试方法 室温至5 0 0 ,氮气气氛,流量为2 0m L m i n 。 1 3 1 S E M 测试 1 3 5 纱线强力测试 将1 束桑蚕丝纤维样品置于铜片样品台上,镀 金处理后用日立S 4 7 0 0 型扫描电子显微镜观
13、察,放 大倍数为50 0 0 。 1 3 2 F T I R 测试 将桑蚕丝纤维剪成粉末状,K B r 压片后于恒温 2 0 ,相对湿度为6 5 条件下用N i c o l e t5 7 0 0 型红 外光谱仪测试,扫描次数为3 2 ,分辨率为4c m 一。 1 3 3X R D 测试 将桑蚕丝纤维剪成粉末状,利用XP e r t P r o M P D 型x 射线衍射仪测试,管电压为4 0k V ,管电流 为3 0m A ,扫描速度为2 ( 。) m i n ,2 0 为5 0 一4 5 。 1 3 4T G 测试 将桑蚕丝纤维剪成粉末,利用D i a m o n dT G D T A 热分
14、析仪测试,升温速率为1 0 m i n ,温度范围为 利用Y G 0 2 0 A 型电子单纱强力仪测试桑蚕丝纱 线的力学性能,工作长度为2 5 0m m ,预加张力为 0 0 5c N d t e x ,拉伸速率为2 5 0r a m r a i n 。 2 结果与讨论 2 1S E M 分析 图2 为桑蚕丝纤维经不同季铵盐基团质量摩尔 浓度的H B P H T C 改性处理后的纵向微观形态 照片。 由图2 可见,未处理的桑蚕丝纤维表面平整、光 滑,而经H B P H T C 改性处理的桑蚕丝纤维表面发 生明显的刻蚀,光滑程度下降。这是由于H B P - H T C 溶液呈弱碱性,而桑蚕丝纤维
15、耐酸不耐碱,碱性溶液 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 2 2 纺织学报第3 1 卷 图2 桑蚕丝纤维经H B P H T C 改性后的 纵向微观形态结构( x 50 0 0 ) F i g 2L e n g t h w a y sm i c r o c o s m i cc o n f o r m a t i o no f H B P H T Ct r e a t e ds i l kf i b e r s ( 50 0 0 ) ( a ) S a
16、 m p l e1 ;( b ) S a m p l e2 ;( c ) S a m p l e3 ; ( d ) S a m p l e4 ;( e ) S a m p l e 5 ;( f ) S a m p l e6 对桑蚕丝纤维具有明显的刻蚀作用,所以其表面丝 素会部分剥离,附着于桑蚕丝纤维上,且纵向条纹加 深。另外,H B P - H T C 表面含有丰富的阳离子基团, 对于带负电的桑蚕丝纤维具有较强的吸附作用,通 过盐式键、氢键和范德华力与桑蚕丝纤维结合,附着 于其表面,并部分渗透到纤维内部。 2 2 F T I R 分析 图3 为H B P H T C 改性桑蚕丝纤维的红外光 谱
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