离子液体对涤纶纤维的表面刻蚀研究(3)

第一章 前言

理废旧轮胎，回收其中的聚合物。科学家最近的研究成果还表明，用离子液体可有效地提取工业废气中的二氧化碳。

离子液体已经在诸如聚合反应、选择性烷基化和胺化反应、酰基化反应、酯化反应、化学键的重排反应、室温和常压下的催化加氢反应、烯烃的环氧化反应、电化学合成、支链脂肪酸的制备等方面得到应用，并显示出反应速率快、转化率高、反应的选择性高、催化体系可循环重复使用等优点。此外，离子液体在溶剂萃取、物质的分离和纯化、废旧高分子化合物的回收、燃料电池和太阳能电池、工业废气中二氧化碳的提取、地质样品的溶解、核燃料和核废料的分离与处理等方面也显示出潜在的应用前景。

从理论上讲离子液体可能有1万亿种，化学家和生产企业可以从中选择适合自己工作需要的离子液体。目前，对离子液体的合成与应用研究主要集中在如何提高离子液体的稳定性,降低离子液体的生产成本，解决离子液体中高沸点有机物的分离以及开发既能用作催化反应溶剂，又能用作催化剂的离子液体新体系等领域。随着人们对离子液体认识的不断深入，相信离子液体绿色溶剂的大规模工业应用指日可待，并给人类带来一个面貌全新的绿色化学高科技产业。

1.6 离子液体的合成

离子液体种类繁多，改变阳离子、阴离子的不同组合，可以设计合成出不同的离子液体。离子液体的合成大体上有两种基本方法：直接合成法和两步合成法。直接合成法：通过酸碱中和反应或季胺化反应等一步合成离子液体，操作经济简便，没有副产物，产品易纯化；两步合成法：直接法难以得到目标离子液体，必须使用两步合成法。两步法制备离子液体的应用很多。常用的四氟硼酸盐和六氟磷酸盐类离子液体的制备通常采用两步法。首先，通过季胺化反应制备出含目标阳离子的卤盐；然后用目标阴离子置换出卤素离子或加入Lewis酸来得到目标离子液体。在第二步反应中，则是使用金属盐MY(常用的是AgY)，HY或NH4Y等，产的生Ag盐沉淀或胺盐、HX气体容易被除去，加入强质子酸HY，反应要求在低温搅拌条件下进行，然后多次水洗至中性，用有机溶剂提取离子液体，最后真空除去有机溶剂得到纯净的离子液体。

由于离子液体的可设计性，所以根据需要定向的设计功能化离子液体是我们实

5

南京工业大学本科生毕业设计（论文）

验研究的方向。

1.7 本文思路

本文通过筛选各种已合成的离子液体，以温度、时间、以及涤纶丝的量为定值，通过改变离子液体的种类，以及是否存在催化剂，以测量经离子液体中反应过后的涤纶丝的强力、伸长值和强度等进行对比，从而最终确定哪一种离子液体对涤纶丝的表面刻蚀效果最好。

6

第二章 原理部分

第二章 原理部分

2.1碱减量对涤纶纤维的作用原理

总的来说，碱减量的加工原理是聚酯高分子物与氢氧化钠间的多相水解反应。即聚酯纤维在氢氧化钠水溶液中，纤维表面聚酯分子链的酯键水解断裂，并不断形成不同聚合度的水解产物，最终形成水溶性的对苯二甲酸钠和乙二醇。其中，碱起到双重的作用：第一个作用即是对水解起催化作用；第二个作用则是中和水解生成的羧酸。

水解反应是从非晶区表面大分子链端酯键开始发生的，从纤维表面开始，然后逐渐向里层发展，使得纤维表面产生凹凸不平坑穴的挖蚀现象。对光产生漫反射，织物光泽变得柔和。在纱线交叉处吸碱液比较多，导致该处被碱腐蚀严重，使织物的交织阻力下降，组织结构变得松弛，织物刚性变小，产生真丝特有的悬垂感。

2.2离子液体对涤纶纤维的作用原理

由于离子液体是指在室温或室温附近完全由阴、 阳离子组成的有机盐，它的性质取决于其正、负离子种类及其取代基的结构。而碱性离子液体多数指阴离子由OH-组成，阳离子由烷基季铵离子[NRXH4-X]+、烷基季鏻离子[PRXH4-X]+、1,3-二烷基取代的咪唑离子简记为[RR’ im ]+以及N-烷基取代的吡啶离子简记为[RPy]+。

采用溶剂型离子液体处理PET织物，将表面织物进行刻蚀和溶解，达到减量目的，对减量后的处理液体进行过滤、蒸馏和分离，从而回收离子液体。在此过程中，离子液体主要起到了溶解以及催化的作用。

7

南京工业大学本科生毕业设计（论文）

第三章 实验部分

3.1 药品和仪器

3.1.1 药品

药品名称 一缩二乙二醇 三溴化磷 1-甲基咪唑 乙二醇 氢氧化钠 无水硫酸镁 碳酸氢钠 甲醇 乙酸乙酯 3.1.2 仪器

仪器名称 循环水式多用真空泵 精密增力电动搅拌器

调温电热套 调压变压器 电子单纤维强力机

型号 SHB-ⅢA JJ-1 KDM-2 TDGC-1 YG006

生产公司

郑州长城科工贸有限公司 常州国华电器有限公司 上海联营通州市申通电热器厂 上海联营通州市申通热器厂

宁波纺织仪器厂

规格 CP CP CP AR AR AR AR AR AR

生产公司

上海凌峰化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 上海四试赫维化工有限公司 西陇化工股份有限公司 上海四试赫维化工有限公司 上海凌峰化学试剂有限公司 上海凌峰化学试剂有限公司 上海四试赫维化工有限公司

3.2 性能测试

3.2.1 强力分析

由涤纶碱减量处理后纤维结构的变化我们可以知道，水解反应是从非结晶区表面大分子链端酯键开始发生的，从纤维表面开始，然后逐渐向里层发生，使纤维表面产生凹凸不平的挖蚀现象。其最明显的表现在织物的力学性能上，其强力会有明

8

第三章 实验部分

显的下降，而且织物的蓬松性、爽挺性、悬垂性、丰满度、柔软度和粗糙度均有增加，尤其是柔软度。所以，我们采用电子单纤维强力机，利用0.3N的张力夹，通过测量经离子液体反应前后的强力、伸长量和强度的变化，从而来判定离子液体对涤纶纤维的表面刻蚀情况。

3.2.2 热重分析

热重分析（Thermogravimetric Analysis，TG或TGA），是指在程序控制温度下测量待测样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术，用来研究材料的热稳定性和组份。TGA在研发和质量控制方面都是比较常用的检测手段。热重分析在实际的材料分析中经常与其他分析方法连用，进行综合热分析，全面准确分析材料。

在离子液体对涤纶丝的作用过程中，如果离子液体对涤纶丝的表面产生了刻蚀，则涤纶丝的质量就会发生相应的变化，从而我们可以利用这一点通过对涤纶丝进行热重分析，以此来表征离子液体对涤纶丝的作用。

3.3 各种离子液体对涤纶丝的表面刻蚀

3.3.1 A型离子液体对涤纶丝的表面刻蚀

A型离子液体即三甘醇咪唑离子液体。在装有搅拌器，温度计，回流冷凝管的25ml四颈瓶中加入定量的涤纶丝和三甘醇咪唑，在温度150℃左右，在同等条件下分别反应2h、4h、6h。反应结束后，将涤纶丝水洗干净，放入烘箱中烘燥。然后用电子单纤维强力机测量张力、强度和强度。

实验中考虑了反应时间，催化剂用量，从而制订了实验方案。

9

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库离子液体对涤纶纤维的表面刻蚀研究(3)在线全文阅读。