變色腈綸纖維與功能化腈綸纖維催化劑的設計、合成及性能研究.pdf

1、腈綸纖維因其獨特的結構和性能被廣泛應用于紡織和服裝領域,近年來腈綸纖維的功能化發(fā)展非常迅速并成為化學家研究的熱點。本論文在腈綸纖維功能化的研究基礎上,通過對腈綸纖維的有效修飾,得到了重金屬離子吸附變色纖維、酸堿雙變色纖維、叔胺功能化纖維催化劑、多胺功能化纖維催化劑和脯氨酸功能化纖維催化劑。
　　設計合成了4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚(PAR)功能化的重金屬離子吸附變色纖維,并通過表征證實了PAR通過C–N共價鍵連接到纖維上,對該功

2、能化纖維吸附金屬離子的變色性能和吸附變色機理進行了系統(tǒng)的研究;發(fā)現(xiàn)該PAR功能化纖維在pH=6的條件下只對重金屬離子吸附變色(如Hg2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Cu2+等),對輕金屬離子不變色(如 Ca2+、Mg2+、Al3+等);其選擇性隨著pH的下降而提高,當pH=3時,該纖維只對Hg2+和Cu2+選擇性變色;裸眼檢測限達1×10–6 mol/L;具有很高的重復變色性能(50次以上);很好的耐日光性(日光照射30天

3、,吸附變色性能不變)。
　　設計合成了具有雙變色功能基團的酸堿變色纖維,并通過表征證實了乙基橙和酚酞基團通過 C–N共價鍵連接到纖維上;對該功能化纖維的光譜性質、變色性能和變色機理進行了系統(tǒng)的研究;發(fā)現(xiàn)該酸堿雙變色纖維在中性條件下為鮮黃色,遇酸變?yōu)樯罘凵?遇堿變?yōu)樯钭仙?顏色變化明顯,易區(qū)分,pH變色范圍分別為0-1和13-14;該纖維對多種酸堿溶液均響應變色(如檸檬酸、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鈣、磷酸鈉等等);可重復變色30

4、0次以上;且對強酸強堿和光都具有很好的穩(wěn)定性(日光照射60天,變色不受影響)。
　　設計合成了系列單胺型和多胺型的功能化纖維催化劑。首次對單胺型含有伯、仲、叔胺基團的功能化纖維催化劑催化Knoevenagel反應的活性進行考察和篩選,對催化效果最好的叔胺功能化纖維催化劑進行了深入的研究,對叔胺功能化纖維催化劑的結構和表面形貌等進行了系統(tǒng)表征。對其催化Knoevenagel縮合的反應條件、溶劑適用性、底物的擴展、可重復使用性等進行了

5、系統(tǒng)的研究。實驗發(fā)現(xiàn)該纖維催化劑可在多種有機溶劑中高效催化Knoevenagel縮合反應,收率均在90％以上;底物的適用性非常廣泛;纖維催化劑重復使用10次,催化性能幾乎不變。
　　在合成的一系列多胺(如二乙烯三胺、三乙烯四胺等)功能化纖維催化劑中,選擇對Knoevenagel反應催化效果最好的三乙烯四胺功能化纖維催化劑進行深入的研究;對三乙烯四胺功能化纖維催化劑的結構和表面形貌等進行了系統(tǒng)表征。對其催化Knoevenagel縮合

6、反應條件、溶劑適用性、底物的擴展、可重復使用性等都分別進行了系統(tǒng)的研究。實驗發(fā)現(xiàn)該纖維催化劑可在水中高效催化Knoevenagel縮合反應,收率均在94%以上;以水作為溶劑綠色、經濟、環(huán)保;底物的適用性非常廣泛;纖維催化劑重復使用21次,催化活性略有下降,但適當延長反應時間,反應收率仍接近定量(98%)。
　　最后,本文首次將催化領域研究熱點的脯氨酸引入到纖維上,設計合成了脯氨酸功能化纖維催化劑,并對該纖維催化劑的結構和表面形貌等