等离子体引发亚麻化学改性的研究.pdf
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1、第2 6 卷第2 期 2 0 0 5 年4 月 纺织学报 J o u m a lo fT b x t l l eR e s e a r c h V 0 1 2 6 N o 2 A p r ,2 0 0 5 等离子体引发亚麻化学改性的研究 任忠海1 ,郭雅琳2 ,刘德钧1 ,刘学1 ( 1 哈尔滨纺织科学研究所,黑龙江哈尔滨1 5 0 0 7 0 ;2 辽宁检验检疫局,辽宁大连1 1 6 0 0 1 ) 摘要研究了低温等离子体引发亚麻与环氧基季铵盐发生化学反应的机理,用红外光谱证明了改性后的亚麻纤 维带有季铵基,探讨了低温等离子体引发条件以及化学反应条件对改性效果的影响,结果表明等离子体引发亚麻
2、 改性反应的最佳工艺条件为:放电功率为2 0 0w ,照射时间为1 5 0s ,季铵盐改性剂的质量浓度为4 0 L ,N a 0 H 的质 量浓度为1 5 L ,较佳反应温度为6 0 ,时间为6 0m i n 。 关键词等离子体;亚麻;化学改性;季铵盐 中图分类号:偈1 0 2 2 2 1文献标识码:A文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 5 ) 0 2 一0 0 4 7 一0 4 S t u d yo nc h e m i c a lm o d i 聊n gt on a xi I l i t i a t e db yp l 嬲m a R E NZ h o n g h a
3、i l ,G U OY a l i n 2 ,u UD e j u n l ,L I UX u e l ( 1 胁r 6 梳f 泷拓e 鼢m 加疵眦e ,m r 6 帆胁洳嚼如增 1 5 0 0 7 0 ,吼i M ; 2 己洳诧i 7 曙E 眦7 r 蹦矗,n 点P f 如n 口n dQ “口m m 如悖曰啪o u ,D 以缸n ,缸o n 跏g 1 1 6 0 0 l ,C h ;眦) A b s t r a c tT h em e c h a l l i 锄0 fi n d u c i n gq 1 1 a t e m a r y 蛐i n og r 0 吡p 80 nf l 弧i n
4、i t i a t e db yp l a s m ah 聃b e e ns t u d i e d F r I R8 p e c t n 】m i n d i c a t e dt h a tq u a t e m a r ya m i n og m u p sh a v eh e e ni n d u P 州o n t ot h ef l a x T h ee f F b c f so fp l a s m ai n i t i a t i o i nf a c t o r sa n dc h e m i c a l r e a cL i o I lc o n d i t i o n so
5、 nm o d i f y i n gr e s u l t sw e r er e s e a rc h e d T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eo p t i m u mt e c h n o l o g yc o n d i t i o n sa r et h a tp l a s m a p o w e ri s2 0 0W ,i 丌a d i a t i o n 廿m ei s1 5 0s ,t h ec o n c e n t r a t i o no fq u a t e m a r ya m m o n i u ms a l ti s4
6、 0g ,L ,a n dN a O Hi 81 5g ,La t6 0 f o r6 0m i n K e yw o r d sp l a s m a ;n a x ;c h e d c a lm o d i f y i I 堰;q u a 把m a r ya m m o I l i u s a l t 低温等离子体引发化学反应的机理是利用等离 子体中各种高能粒子轰击材料表面使之产生活性 基,引发与其它单体活性基团的反应,从而达到改善 材料表面性能的目的。亚麻的主要成分是纤维素, 纤维素纤维的季铵基改性被认为是一种改善其服用 性能、染色性能的行之有效的方法,文献 1 ,2 研究 了用化学方法
7、使亚麻纤维带有季铵基,从而改善了 亚麻纤维的染色性能,文献 3 阐述了纤维素纤维季 铵基改性的化学原理,文献 4 探讨了用化学方法对 棉纤维进行季铵基改性,从而提高染色性能。亚麻 纤维在碱性条件下可与环氧基季铵盐发生反应,但 是此反应受到C e l l O 一生成量的影响b 1 ,增加N a O H 浓度可提高c e u O 一的浓度,但N a o H 浓度高,改性 剂发生水解,影响改性反应的发生”1 。等离子体预 处理亚麻,生成大量的C e l l O 一,有利于亚麻与改 性剂发生化学反应。本文研究了等离子体引发亚麻 与环氧基季铵盐发生反应的机理,探讨了等离子体 引发条件、化学反应条件对改性
8、反应的影响,从而为 开辟等离子体引发亚麻的化学改性研究提供理论与 实践基础。 1 实验部分 1 1 试样与试剂 经精练、漂白、半丝光的亚麻织物( 2 9t e x 2 9t e X 2 1 0 根1 0c m 1 9 0 根1 0c m ) ,由哈尔滨亚 麻集团生产。N a o H 为化学纯,市售,9 8 硫酸,硫酸 钾一硫酸铜( 3 :1 混合物) ,二氧化硒,盐酸溶液,市 售,混合指示剂( 5 :2 的O 1 溴甲酚的乙醇溶液与 O 1 的甲基红的乙醇溶液) ,季铵盐基改性剂为实 验室自制。 1 2 仪器 D K P 2 9 0 型低温等离子体发生器( 上海先锋电 磁研究所生产) ,I M
9、 P E c T4 1 0 型傅里叶红外光谱仪 ( 美国N I C O L E T 公司生产) ,凯氏定氮仪。 基金项目:国家重大基础研究前期专项( 2 0 0 2 C C C 0 1 2 0 0 ) 作者简介:任忠海( 1 9 6 3 一) ,男,研究员,硕士。主要从事纺织新材料的研究与开发。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【4 8 】纺织学报2 0 0 5 年第2 期 1 3 方法 将亚麻织物置于D K P 2 9 0 型低温等离子体设备 中
10、,在一定的放电功率和真空度下处理一定时间后, 取出试样,迅速浸入含有改性剂的工作液中,在一定 温度下反应规定时间后取出,然后水洗,再在2g L 的醋酸溶液中处理2m i n ,水洗至中性,自然晾干。 红外光谱图:将改性、普通亚麻织物剪成碎末, 与K B r 混合压制,上机得谱图。 凯氏定氮法测定改性亚麻织物的含氮量。 2 结果与讨论 2 1 红外光谱分析 等离子体引发亚麻纤维产生自由基,活泼的环 氧基与亚麻纤维的自由基以共价键形式结合,反应 过程如下: C e 儿一0 H竺塑三堡! ! 垄,c e n o 卜0 。枷2 一一咀1 叫2 一 o R 3 R , 屁2 一N + 一C H 2 一C
11、 H _ C H 2 一OC e U ( 2 ) 月, 0 R 1 H ,o R 2 一N + 一C H 2 一C H C H 2 0 一c e l l 二o 尺3 0 月lo C e l l R :一N + 一c H 2G H c H 2 ( 3 ) 尺3 O H 图1 、2 分别为亚麻织物改性前后的兀I R 吸收 光谱。比较图1 、2 可以看出,改性与未改性亚麻的 吸收光谱相比,改性亚麻在33 0 0 c m 一处有铵盐的吸 收峰,由此说明亚麻纤维与季铵基改性剂发生了式 ( 1 ) ( 3 ) 的反应,改性后的亚麻纤维带有季铵基。 2 2 等离子体引发条件对改性效果的影响 2 2 1 放电
12、功率取等离子体处理时间为3I n i n , 抽真空压力为3 0P a ,季铵盐改性剂的质量浓度为 4 0g L ,N a O H 的质量浓度为1 5g ,L ,反应温度为 6 0 ,时间为6 0I l l i n ,等离子体放电功率与试样含 氮量的关系如图3 所示。由图3 可见,改性亚麻织 物的含氮量首先随等离子体放电功率地增大而增 大,至2 0 0w 后逐渐随功率的增大呈下降的趋势。 4 0 0 03 5 0 03 0 0 02 5 0 02 0 0 01 5 0 01 0 0 04 0 0 波数c m l 图2 亚麻改性后的n 1 R 吸收光谱 图3 放电功率对改性效果的影响 文献 5
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- 等离子体 引发 亚麻 化学 改性 研究
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