選擇性氧化法制備環(huán)境友好型功能棉纖維研究.pdf

1、本論文主要是在棉纖維分子中生成活性的醛基基團(tuán)，在不使用任何交聯(lián)劑或其它化學(xué)添加劑的條件下，利用醛基與膠原蛋白、殼聚糖分子上的氨基直接交聯(lián)反應(yīng)來制備綠色功能材料涂覆的棉纖維，解決了傳統(tǒng)改性方法中采用化學(xué)交聯(lián)劑而帶來的負(fù)面影響，使棉纖維的綠色改性成為可能。 首先采用了高碘酸鈉對棉纖維進(jìn)行選擇性氧化，使棉纖維分子中的葡萄糖基環(huán)上C2、C3位的兩個相鄰仲羥基氧化為醛基，研究了這種選擇性氧化方法對棉纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響。在此基礎(chǔ)上制備了強(qiáng)

2、伸力保持率大于75％的載體棉纖維(是指既具有一定服用強(qiáng)伸力，又含有活性醛基的氧化棉纖維，可作為與其它含有-NH2等活性基團(tuán)的綠色功能材料直接反應(yīng)的理想載體，定義為載體棉纖維，簡稱CCF)。研究發(fā)現(xiàn)：棉纖維經(jīng)高碘酸鈉選擇性氧化后產(chǎn)生失重，在高碘酸鈉選擇性氧化過程中始終伴隨著棉纖維的降解。高碘酸鈉局部有限選擇性氧化后，棉纖維結(jié)晶度隨著氧化劑濃度的降低而有所提高，深度氧化的棉纖維結(jié)晶度下降，且深度氧化后棉纖維結(jié)晶晶型從纖維素Ⅰ逐漸向無定形轉(zhuǎn)變

3、。高碘酸鈉深度氧化后棉纖維的熱分解起始點溫度與醛基含量具有顯著的負(fù)線性相關(guān)關(guān)系，F(xiàn)TIR、XPS結(jié)果顯示高碘酸鈉選擇性氧化后棉纖維分子的葡萄糖基環(huán)上生成了活性醛基基團(tuán)。制備載體棉纖維(CCF)工藝為：反應(yīng)溫度為55～60℃、氧化時間為1h、高碘酸鈉濃度為0．0～2．0g/L，在此工藝條件下制得的載體棉纖維(CCF)的強(qiáng)伸力保持率大于75％，最大醛基含量達(dá)0．09lretool／g。 采用了高碘酸鈉對棉纖維進(jìn)行選擇性氧化使棉纖維產(chǎn)

4、生卷曲收縮這一特點，制備了彈力棉纖維(ElasticityCottonFiber，簡稱ECF)。研究發(fā)現(xiàn)：棉纖維經(jīng)高碘酸鈉選擇性氧化后產(chǎn)生卷曲收縮，其收縮率與醛基含量密切相關(guān)，這種收縮作用為彈力棉纖維的起彈提供了必要條件。彈力棉纖維的結(jié)晶度比普通棉纖維低，且彈力棉纖維大分子上生成了活性醛基基團(tuán)。彈力棉纖維具有良好的彈性伸長率和彈性回復(fù)率，彌補(bǔ)了普通棉纖維彈性差、易起皺的缺陷。 采用了對人體有極好親和性的天然膠原蛋白分別對載體棉纖

5、維(CCF)、彈力棉纖維(ECF)和普通棉纖維進(jìn)行涂覆研究。發(fā)現(xiàn)：膠原蛋白涂覆后的載體棉纖維和彈力棉纖維的增重率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通棉纖維，從理論上進(jìn)一步證明了膠原蛋白與載體棉纖維、彈力棉纖維之間均通過共價鍵結(jié)合形成亞胺結(jié)構(gòu)，膠原蛋白被牢固交聯(lián)在棉纖維上。而膠原蛋白與普通棉纖維之間沒有發(fā)現(xiàn)化學(xué)鍵結(jié)合，膠原蛋白只是物理吸附在普通棉纖維上。同時，采用了三種不同分子量殼聚糖分別對載體棉纖維(CCF)和普通棉纖維進(jìn)行了交聯(lián)研究。發(fā)現(xiàn)：殼聚糖涂覆后的載

6、體棉纖維增重率遠(yuǎn)高于普通棉纖維，且小分子量殼聚糖處理的棉纖維增重率高于大分子量殼聚糖。三種不同分子量殼聚糖與載體棉纖維之間均通過希夫堿共價鍵形成了亞胺結(jié)構(gòu)，殼聚糖與載體棉纖維發(fā)生了交聯(lián)結(jié)合。 本論文在不使用化學(xué)交聯(lián)劑或其它添加劑的條件下實現(xiàn)了棉纖維與膠原蛋白、殼聚糖之間的共價鍵交聯(lián)結(jié)合，改變了傳統(tǒng)方法中采用化學(xué)交聯(lián)劑改造棉纖維的方法，使棉纖維的綠色功能改性成為可能。膠原蛋白和殼聚糖涂覆棉纖維的制備成功，進(jìn)一步證明了載體棉纖維(C