离子液体对涤纶纤维的表面刻蚀研究文献综述
2020-04-01 11:03:41
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[1]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[9]如下:
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。
目前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。与传统的有机溶剂相比,离子液体具有蒸汽压较低,难挥发,不易燃易爆的优点,且在300℃以下能稳定存在,具备良好的溶解性且毒性低,可回收利用,因此离子液体在有机合成、有机催化化学分离等领域显示出良好的前景。离子液体的性质取决于其正、负离子种类及其取代基的结构,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#8217; im ] 以及N-烷基取代的吡啶离子简记为[RPy] 。如1-丁基-3-乙基咪唑离子液体[18],它就能作为一种很好的溶解剂。
而本实验即使采用溶剂型离子液体处理PET织物[11],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,回收离子液体,从而达到改善涤纶织物各项性能的目的。
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