离子液体对涤纶纤维的表面刻蚀研究(2)

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3.3.2 B型离子液体对涤纶丝的表面刻蚀 ................................................... 10 3.3.3 C型离子液体对涤纶丝的表面刻蚀 ................................................... 11 3.3.4 D型离子液体对涤纶丝的表面刻蚀 ................................................... 11 3.3.5 E型离子液体对涤纶丝的表面刻蚀 .................................................... 12

第四章 结果与讨论 .............................................................................. 13 4.1 经离子液体单独处理后涤纶丝的强力变化 ............................. 13 4.2 经离子液体和催化剂协同处理后涤纶丝的强力变化 ............ 16 4.3 热重测试结果..............................................................................18 第五章 结论与展望 ............................................................................. .21 5.1 结论 ............................................................................................. 21 5.2 展望 ............................................................................................. 21 参考文献 .................................................................................................. 22 致谢......................................................................................................... .24

第一章 前言

第一章 前言

1.1 选题背景

聚酯纤维是指由多种二元醇和芳香族二元羧酸或其酯经缩聚生成的聚酯为原料所制得纤维的统称。它的品种有很多，由于聚对苯二甲酸乙二酯纤维是其主要品种，故习称聚酯纤维即指这种纤维。这类纤维外观挺括，热稳定性好，但吸湿性稍差。

众所周知，涤纶具有许多优良的纺织性能和服用性能，用途广泛，可以纯纺织造，也可与棉、毛、丝、麻等天然纤维和其他化学纤维混纺交织，制成花色繁多、坚牢挺刮、易洗易干、免烫和洗可穿性能良好的仿毛、仿棉、仿丝、仿麻织物。涤纶织物适用于男女衬衫、外衣、儿童衣着、室内装饰织物和地毯等。由于涤纶具有良好的弹性和蓬松性，也可用作絮棉。在工业上高强度涤纶可用作轮胎帘子线、运输带、消防水管、缆绳、渔网等，也可用作电绝缘材料、耐酸过滤布和造纸毛毯等。用涤纶制作无纺织布可用于室内装饰物、地毯底布、医药工业用布、絮绒、衬里等。

但是，涤纶的广泛应用也相应得带来了许多得问题[2]。由于其废弃物数量巨大且对大气和微生物的抵抗性很强，降解再利用存在一定的难度，对环境造成了严重的压力，而且为改善PET制成的纺织面料的服用性能，减量处理是一项十分重要的加工工序，其使聚酯部分水解，纤维表面起麻点和槽痕、漫反射增加，光泽柔和，并产生空隙，消除织物僵硬的感觉。由于PET化学惰性强，减量处理具有难度，目前均采用碱减量方式。碱处理原理如下[9]：

聚酷纤维在碱溶液中水解生成乙二醇和水溶性的对苯二甲酸盐。由于聚醋分子结构中的苯环和两个亚甲基在化学结构上都较稳定。PET的水解过程实际上是大分子中酯基的水解断裂过程, 开始系属于亲核加成反应机理, 由于结晶部分结构紧密, 水分子不易进入结晶区, 水解过程基本上在无定形区进行,分解后在纤维表面的分子脱落, 称为“ 剥皮”，因而在纤维表面形成凹凸不平的痕迹[9]。通过碱对涤纶织物酯键的水解作用，使涤纶纤维表面出现刻蚀，质量减轻，纤维直径变细，表面出现不规则的凹坑，从而使纤维剪切刚度降低、消除极光、增加织物交织点出的空隙，从而使织物手感柔软、光泽柔和、改善吸湿排汗性，提高穿着舒适性。但是，值得注意的是：此方法存在的问题是使用浓碱且催化剂不能重复回用和污染严重。这种

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碱减量加工时，需要使用较浓的碱液，且要加入碱促进剂和耐碱渗透剂等，因此造成碱减量污水的COD值、BOD值远远高于普通的印染污水，这增加了污水处理的难度和费用，处理不好会直接造成严重环境污染，因此寻求一种能代替碱减量的加工工艺是化纤织物印染加工业目前迫切需要解决的问题。因而，我们选择了离子液体来代替碱的作用。

离子液体[10、15、17] (ionic liquid),又称室温离子液体(room temperature ionic liquid),是指在室温或室温附近完全由阴、阳离子组成的有机盐。在室温离子液体中可进行Fried-Crafts酰基化反应,Fried-Crafts烷基化反应,也可将其作为理想的电解质来获得铝合金镀层。离子液体作为反应溶剂、模板剂、电解液、以及同时作为溶剂和模板剂在材料合成中的应用有较快的发展。离子液体之所以有如此发展主要是因为离子液体具有传统有机溶剂和电解质所不具备的一系列独特优点；(1)蒸汽压低、不挥发、不易燃；(2)较宽的液态温度范围、良好的导电性和较宽的电位窗口；(3)通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性及离子液体酸度；(4)毒性低,可回收利用。

1.2涤纶丝的碱减量处理

碱减量是在高温下和较浓的烧碱液中处理涤纶织物的过程，涤纶表面被碱刻蚀后，其质量减轻，纤维直径变细，表面形成凹坑，纤维的剪切刚度下降，消除了涤纶丝的极光，并增加了织物交织点的空隙，使得织物手感柔滑、光泽柔和，改善了吸湿排汗性，具有蚕丝一般的风格，故碱减量处理也称仿真丝绸整理。

1.3．离子液体的分类

当前研究的离子液体的正离子有4类:烷基季铵离子 、烷基季瞵离子、1, 3-二烷基取代的咪唑离子 、N-烷基取代的吡啶离子记为。

根据负离子的不同可将离子液体分为两大类：一类是卤化盐。其制备方法是将固体的卤化盐与AlCl3混合即可得液态的离子液体，但因放热量大,通常可交替将2种固体一点一点地加入已制好的同种离子液体中以利于散热。此类离子液体被研究得较早，对以其为溶剂的化学反应研究也较多。此类离子液体具有离子液体的许多优点,其缺点是对水极其敏感,要完全在真空或惰性气氛下进行处理和应用，质子和

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第一章 前言

氧化物杂质的存在对在该类离子液体中进行的化学反应有决定性的影响。此外因AlCl3遇水会放出HCl，对皮肤有刺激作用。另一类离子液体,也被称为新离子液体,是在1992年发现[ emim ]BF4的熔点为12 ℃以来发展起来的。这类离子液体不同于AlCl3离子液体,其组成是固定的,而且其中许多品种对水、对空气稳定,因此近几年取得惊人进展。

其正离子多为烷基取代的咪唑离子[ R1R3im ]+,如[ bmim ]+,负离子多用BF4— 、PF6—,也有CF3SO3— 、(CF3SO2)2N—、C3F7COO—、C4F9SO3、CF3COO—、(CF3SO2)3C—、(C2F5SO2)3C—、(C2F5SO2)2N—、SbF5—、AsF5、为负离子的离子液体要注意防止爆炸(特别是干燥时)。离子液体种类繁多,改变阳离子和阴离子的不同组合,可以设计合成出不同的离子液体。一般阳离子为有机成分,并根据阳离子的不同来分类。离子液体中常见的阳离子类型有烷基铵阳离子、烷基钅翁阳离子、N-烷基吡啶阳离子和N,N’-二烷基咪唑阳离子等,其中最常见的为N, N ’-二烷基咪唑阳离子。

1.4 离子液体的特点及优点

在与传统有机溶剂和电解质相比时，离子液体具有一系列突出的优点：（1）液态范围宽，从低于或接近室温到300摄氏度以上，有高的热稳定性和化学稳定性；（2）电导率高，电化学窗口大，可作为许多物质电化学研究的电解液；（3）离子液体无味、不燃，其蒸汽压极低，因此可用在高真空体系中，同时可减少因挥发而产生的环境污染问题；（4）具有较大的极性可调控性，粘度低，密度大，可以形成二相或多相体系，适合作分离溶剂或构成反应—分离耦合新体系；（5）离子液体对有机和无机物都有良好的溶解性能，可使反应在均相条件下进行，同时可减少设备体积； （6）可操作温度范围宽（-40～300℃），具有良好的热稳定性和化学稳定性，易与其它物质分离，可以循环利用；（7）表现出 Lewis、Franklin 酸的酸性，且酸强度可调。

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1.5 离子液体的应用及前景

1.5.1离子液体的应用

随着离子液体越来越被广泛认知，其越来越被普遍用于各种领域中。首先，离子液体是一种良好的溶剂，在氢化反应、傅-克反应、Heck反应、Heck反应等有机合成以及聚合反应中均能体现良好的溶解效果。其次，离子液体还被应用于不队称催化反应中，研究表明，将离子液体应用于不对称催化反应，对映体的选择性相对于普通溶剂有很大的提高，而且解决了传统方法中产物不易从体系中分离出来这一难题。再者，离子液体同样被应用在分离提纯技术中，其独特的理化性能能很好的满足人们对于环境友好这一要求。最后，离子液体还被用在电化学的研究中，离子液体是完全由离子组成的液态电解质，虽然其用作电解液的缺点是粘度太高，但只要混入少量有机溶剂就可以大大降低其粘度，并提高其离子电导率，再加上其高沸点、低蒸气压、宽阔的电化学稳定电位窗等优点，离子液体是非常适合用于光电化学太阳能电池的电解液。 1.5.2 离子液体的前景

迄今为止，室温离子液体的研究取得了惊人的进展。北大西洋公约组织于2000年召开了有关离子液体的专家会议；欧盟委员会有一个有关离子液体的3年计划；日本、韩国也有相关研究的相继报道。在我国，中国科学院兰州化学物理研究所西部生态绿色化学研究发展中心、北京大学绿色催化实验室、华东师范大学离子液体研究中心等机构也开展专门的研究。兰州化学物理研究所已在该领域取得重大突破，率先制备了多种咪唑类离子液体润滑剂。

世界领先的离子液体开发者—德国Solvent Innovation公司即将推出数以吨计的商品。Solvent Innovation公司也正在开发一系列的离子液体，以取代对环境极有害的溶剂。Ecoeng系列将提供更为绿色的产品和工艺，今后几年内仅有2或3种离子液体达到数吨数量的工业生产，可惜都是不含卤族原子的。最近在波士顿美国化学学会的离子液体开发组正讨论其商业计划。离子液体正在以强劲的势头和崭新的姿态开始问世。

离子液体的发明者梅斯等人最近发现，离子液体不仅是一种绿色溶剂，它还可用作新材料生产过程中的酶催化剂。威尔克斯最近还发现，离子液体还可以用于处

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