废纤维中染料与纤维的结合状态初探.pdf
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1、【6 8 】- 3 4 02 0 0 1 年1 0 月 废纤维中染料与纤维的结合状态初探 张永金张波兰崔卫纲 ( 武汉科技学院,武昌,4 3 0 0 7 3 ) 摘要:从理论卜分析了染料在使用过程中随环境因素如光照、生化、洗涤、烟气以及其它物理机械作用对染料物珥化学性质 变化的影响,在此基础上分析了染料与废纤维的结合状态的瘦化。 关键词:废纤维染料结合状态染色研究 中图法分类号:T S l O l7 2 I8 废纤维约占固体废弃物总量的3 5 4 ,由 于其自然降解能力差,对环境影响越来越大。随着 人们环保意识的增强以及资源危急的困挠,各国在 这方面的研究已经加大了力度。目前废纤维再利用 主要
2、基于未染色品、下脚料,并在再生纤维1 4 1 ;制造 特种材料如隔热、隔音、板材及无纺布f 3 ,降解回收 单体L 2J ,高分子粘合剂3 等方面进行研究和应用。 但由于8 0 以上的废纤维是染色或印花品,染料通 过物理或化学作用吸附于纤维上,它的存在将影响 纤维的物理机械性能及再利用的价值和范围。为了 提高废纤维利用品质、应用范围以及理化指标,将废 纤维上染料脱色是提高应用性能的最佳方法。 笔者将从下列几方面讨论,以期为研究纤维脱 色方法提供些依据。 1 上染纤维的染料与纤维的结合状态 上染纤维后的染料可与纤维发生机械、物理、化 学作用将染料吸附于纤维内或界面。 1 1 机械物理吸附 纤维高
3、分子内结构是不均匀的,有晶区、缠结区 以及无定型区。大分子随温度的升高将发生一系列 物理变化,大分子内或分子间的作用力减小,晶区变 成无定型区,缠结区分子之间的空隙增加,染料分子 将进入这些区域,当外能解除后,大分子恢复常态、 染料分子被包裹在大分子的晶区和缠结区。其结构 如图l ( A 、B 、C ) ,其中图1 A 是染料进入单分子缠结 区示意图,图1 B 是染料进入晶区的示意图,图1 C 是染料进入多分子缠结区示意图。 田1 挚料通过机械物理吸附纤维内的示意图 图中为高分子、为染料进 区 爹雠三爱雾 ;。备翥:;:嚣或B 竿荔姜篓兰萎銎篆薷界面吸附示意图 _ ,反生琏一矢型吸刚 图中为高
4、分子、为染料进入区的染料有活性染料,阳 2 废纤维上的染料在使用过程中的主要变化 废纤维在进入回收站前纤维七的染料经过了光 化学、生物化学、洗涤、汗渍、烟气、机械摩擦等物理 化学过程,在这些过程中染料的结构和性能发生了 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织学报第二f 二卷第五期 3 4 1 - 【6 9 】 一系列的物理化学变化。有的染料通过机械物理或 洗涤、汗渍等物理作用已经从纤维上脱附;有的染料 通过化学变化其结构和性能已经发生了变化。下面 主
5、要讨论染料在使用过程中的化学变化。 21 洗涤剂的化学作用 洗涤剂是一类含有表面活性剂、吸附剂、分散剂 及螯合剂的碱性化学复配物,其在洗涤过程中与染 料发生如下的化学作用。 2 1l 水解洗涤剂是碱性的在洗涤过程巾易使 染料的酯键、酰胺键发生水解,增加染料的极性基 团,使染料一方面与纤维的作用力增加,另一方面水 溶性增加。这类结构的染料有很多,其中大多数为 分散染料: 2 2 2 螫合络合染料是染料中的一大类,如铜盐 络合染料,铬盐络合染料,这些染料的金属离子在其 他络合剂的存在下将从染料络合体中游离出,与洗 涤剂中的螫合剂发生反应,染料结构被破坏。被破 坏的染料在结构上将发生很大的变化,染料
6、上起螫 合作用的羟基、羧基和胺基被游离出,增加染料的亲 水性和染料与纤维的作用力。 22 光化学作用 染料是一类共轭型分子结构的化合物,分子中 的n 电子在可见或紫外光的作用下会发生( “”8 ) 跃 迁,并吸收与( ,订c ) 跃迁能级相当光能,使染料产生 颜色。进入激化态的电子能量可通过非辐射钝化、 辐射钝化、分子间转移和化学变化等方式进行能量 转移回到基态。其中光化学变化和分子闻能量转移 是染料本身或其它一起拼混的染料分解、异构化、氧 化还原等过程。 在偶氮化合物中,由于氮原子的电负性较碳原 子的电负性大,共轭体系中电子向氮原子偏移,使偶 氮键上电子云密度增加,基态能级增加,更易接受光
7、子,在偶氮化合物中偶氮键最先遭破坏。偶氮化合 物被还原变成联胺类化合物,被氧化则变成,氧化 叔铵化合物,进一步氧化还原偶氮键被打断染料变 成芳胺、亚硝基和硝基芳香化合物;发生异构化反应 变成复杂的杂环化合物;发生能量转移到其它染料 分子上或转移到纤维上将使其它染料或纤维发生分 解、异构化和氧化还原反应。染料本身变成了亲水 性更强的化合物如联胺、芳胺、氧化叔铵等,变成疏 水性更强的化合物如硝基或亚硝基的芳香化合物, 变成了复杂的杂环化合物。 蒽醌类染料是一类耐晒染料,激化态有( M ”) 、 ( “t l “ + ) ,其中( n ”) 激化态寿命较长,它的能量对氧 分子转移生成活泼单线态氧(
8、1 0 ) 及H 2 ( ) 2 ,若夺取醇 分子中的H 原子则还原成半醌,生成R C H O H 游离 基。反应生成的单线态的氧和H 2 0 2 可进行如下一 系列化学反应。 沪 删i 斋一 洲 皑乏 O H 2i 鲁吣: 一 o H p 妒、 O 飞7 V。Z k N 乡、卜c 心二r 、扩1 + f o 影i 卜c 心 一 旷? 厂 一 O 使染料分子的亲水性降低或分解成难以除去的 中间体。反应生成的醇游离基则可使偶氮基团还原 成联胺,提高染科分子的亲水性。 杂环类染料的共轭环上含有N 、O 、s 等杂原子, 由于基态能级高易发生3 ( n ”) 激化,进而转用化 成1 ( r t T
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- 纤维 染料 结合 状态 初探
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