紫外照射功能化接枝聚合改性丙纶织物及其微观结构性能与应用

【摘要】我国合成纤维总产量约占世界总产量的50%以上,但除涤纶、锦纶、腈纶等常规品种外,功能性纤维类型不多,特别是功能性丙纶甚少。近十几年来,我国核辐射、电子束照射和等离子体照射改性技术在聚合物改性研究中得到应用,这弥补新材料在合成技术开发方面的不足。相比较而言,紫外光引发接枝改性设备成本低,反应速度快,易于连续化操作,且穿透性小,接枝聚合可严格限定在聚合物的表面,不会损坏聚合物本体力学性能,在改善聚丙烯亲水性、吸附性与染色性有重要推广应用价值。本文基于溶液聚合和紫外引发技术,将功能性不饱和单体接枝聚合到丙纶织物表面,赋予丙纶亲水性与吸附性能。论文系统地探讨了七种不同单体(三种类型的单体)接枝聚合规律,三种不同形态结构丙纶织物和三种不同预处理方法对丙纶织物接枝率的影响及接枝织物微观结构和性能,并将接枝丙纶织物应用于模拟染料废水和重金属废水的处理,得到如下主要结论。(1)在选定实验条件下,七种单体接枝聚合的活性顺序为：MAPTAC>GMA>AA>HEMA>DADMAC>MAA-AA>MAA本质上,当单体聚合活性高、在丙纶表面润湿性好和接枝聚合链在接枝溶剂中溶胀优时,单体的接枝率高。(2)三种丙纶织物中,SMS接枝率最高,优先接枝在熔喷层。MPF接枝率最低。MAPTAC接枝使丙纶结晶度明显降低,而AA和DADMAC接枝对丙纶结晶度影响小。(3)接枝织物的润湿性与单体、织物结构及接枝聚合物的位置有关。疏水性的GMA接枝物缓慢降低水接触角；亲水性的HEMA接枝物均明显地降低水接触角。在接枝的SMS中,大量接枝的PMAPTAC形成了芯吸效应；而PAA接枝率低时仍表现疏水作用。接枝织物的水通量与织物结构及单体有关。当单位面积、单位质量织物的接枝率相同时,纺粘布水通量最大。疏水性单体接枝后织物水通量明显降低,而亲水性单体接枝后水通量降低较小。(4)经电子束照射、高能射线辐射和电晕放电预处理后,在纤维表面富集了自由基,这有利于疏水性的GMA在丙纶工业丝布表面接枝。其中,电晕放电处理效果更明显。但亲水性的HEMA和DADMAC在预处理后的接枝率提高不明显。光敏剂预浸泡、辐射预处理和丙烯酸中和等三种方法并用显著地提高了AA在丙纶工业丝布表面的接枝率,且使接枝物能均匀覆盖织物表面。(5)弱酸性红染料趋于团聚和缔合现象使低浓度染料去除率反而减小。染料分子与接枝聚合物之间较弱的作用力使吸附温度依赖性不明显。两种类型的染料分子吸附动力学和吸附平衡均分别服从Lagergren’s准二级动力学方程和Freundlich等温吸附式。在动态吸附过程中,强碱性的PMAPTAC吸附作用受小分子电解质和酸碱性等环境影响相对较小,而弱酸性的PAA受环境影响大。吸附质的尺寸效应和吸附质与吸附剂之间的作用力决定分离效果。重金属离子去除率低,但吸附量较高。尺寸大的染料分子去除率高,但吸附量低。本文特色与创新之处在于：(1)系统地探讨了(三种不同类型)七种单体或者组合对丙纶纺粘织物接枝改性的影响,结果表明：单体本身聚合反应活性、单体在纤维表面的润湿性以及接枝聚合物在接枝溶剂中溶解性是决定接枝率的主要因素。(2)系统地研究了三种丙纶织物接枝改性,结果表明：纤维的结晶度与结晶类型和纤维的线密度是决定接枝率的重要因素。(3)通过γ射线预照射、高能电子束预照射和放电预处理丙纶工业丝布和继续紫外接枝改性研究发现：三种照射方法促进了GMA接枝聚合,而对HEMA接枝无效。当预照射与预浸泡光敏剂、丙烯酸中和方法并用时,显著改善了丙烯酸接枝率。
【作者】石小丽；
【导师】潘志娟；
【作者基本信息】苏州大学，纺织材料与纺织品设计，2014，博士
【关键词】光接枝；γ射线照射；电子束照射；等离子体照射；丙纶织物；染料；吸附与分离；

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