关于浙江省纺织印染助剂情报网第23届年会论文征集的通知
季铵盐∕两性壳聚糖改性真丝织物及其协同增效作用
第31卷㊀第6期2023年11月现代纺织技术AdvancedTextileTechnologyVol.31ꎬNo.6Nov.2023DOI:10.19398∕j.att.202212030季铵盐∕两性壳聚糖改性真丝织物及其协同增效作用杨㊀晟1ꎬ徐兆梅2ꎬ马廷方2ꎬ付飞亚1ꎬ刘向东1ꎬ姚菊明1(1.浙江理工大学材料科学与工程学院ꎬ杭州㊀310018ꎻ2.杭州万事利丝绸数码印花有限公司ꎬ杭州㊀310020)㊀㊀摘㊀要:化学改性是进一步拓展蚕丝用途的重要技术手段ꎬ但传统单一物质改性难以同时实现绿色和高效改性目的ꎮ使用水溶性羧化壳聚糖(CMC)和2ꎬ3 ̄环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)作为反应原料经串联反应对真丝织物(SF)进行化学改性ꎮ期待CMC为GTA提供更多的反应位点ꎬGTA有助于稳定CMC并弥补其功能不足ꎮ对比分析了SF㊁SF∕CMC㊁SF∕GTA以及SF∕CMC∕GTA四种样品的形貌㊁结构㊁物化性能等ꎮ结果表明:串联反应在水溶剂中80ħ条件下可成功实施ꎻSF∕CMC∕GTA(1.5mV)的Zeta电位相对SF(-26.3mV)明显增加ꎬ其透气率和吸水率均最大ꎬ分别达到272g∕(m2 d)和326%ꎻSF∕CMC∕GTA抗菌效果最明显ꎬ对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均在99.9%以上ꎬ上染率相对SF提高了55倍ꎮ研究结果可为丝绸的绿色染整加工提供新的科学依据和技术路径ꎮ关键词:真丝织物ꎻ串联反应ꎻ协同增效ꎻ抗菌性能ꎻ染色性能中图分类号:TS146㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1009 ̄265X(2023)06 ̄0017 ̄11收稿日期:20221221㊀网络出版日期:20230321基金项目:浙江省重点研发计划(2121069 ̄J)ꎻ浙江省 高层次人才特殊支持计划 杰出人才项目(2021R51003)ꎻ浙江省分析测试项目(LGC22E030006)ꎻ浙江省清洁染整技术研究重点实验室开放基金项目(QJRZ2110)作者简介:杨晟(1996 )ꎬ男ꎬ山西运城人ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事天然高分子改性方面的研究ꎮ通信作者:付飞亚ꎬE ̄mail:fufar@163.com㊀㊀蚕丝具有优良的服用性㊁生物相容性和生物可降解特性ꎬ在纺织㊁生物医用㊁食品等领域被广泛应用[1]ꎮ化学改性是拓展蚕丝用途的重要技术手段[2 ̄3]ꎬ但蚕丝的蛋白质属性对化学原料和反应路径均有较高的要求ꎬ例如高温㊁有毒试剂㊁强酸∕碱易造成蛋白质变性等[4 ̄5]ꎮ探索蚕丝纤维的绿色化学改性方法推进其高值化利用的重要技术途径ꎮ壳聚糖是自然界第二丰富的多糖生物质[6 ̄7]ꎬ具有优异生物相容性和生物活性ꎬ在纺织领域经常用作织物染色㊁印花和抗皱整理剂[8]ꎮ但壳聚糖存在大量分子间和分子内氢键ꎬ导致其在水中难以溶解ꎬ因此将壳聚糖方便㊁绿色且牢固地键连到真丝织物表面仍是挑战[9 ̄10]ꎮFerrero等[11]采用酒石酸㊁二甲基丙烯酸㊁环氧树脂等交联剂实现壳聚糖与蚕丝的化学接枝ꎬ而壳聚糖在蚕丝表面分布不均匀ꎬ大量交联剂的使用破坏了蚕丝原有良好的物化性能ꎮDavarpanah等[12]利用丁二酸酐和邻苯二甲酸酐对蚕丝进行酰化作用ꎬ后通过化学接枝壳聚糖ꎬ但反应需在有机溶剂中进行ꎬ反应条件要求高ꎬ过程复杂ꎮ水溶性羧化壳聚糖(CMC)是一种重要的水溶性壳聚糖衍生物ꎬ同样具备良好的生物相容性和生物降解性ꎬ在化工㊁环保㊁保健品方面也有广泛的应用[13]ꎮ由于CMC同时包含大量活性氨基和羧基[14]ꎬ可通过化学键共价接枝在真丝织物表面ꎬ提升稳定性ꎬ但其抗菌活性受环境pH值㊁聚合度等影响较大[15 ̄16]ꎮ张伟[17]㊁Lim等[18]尝试直接使用壳聚糖季铵盐对真丝织物进行改性ꎬ过程需要使用交联剂如柠檬酸进行固化ꎬ对真丝织物的白度㊁力学性能存在负面影响ꎮ本文提出采用水溶性的CMC和2ꎬ3 ̄环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)对真丝织物(SF)进行串联化学改性的新方法ꎮ使用扫描电镜㊁红外光谱仪㊁X射线电光子能谱等测试手段对比分析不同真丝织物的形貌㊁结构㊁物化性能变化规律ꎮ此外ꎬ论文将研究样品的抗菌活性和染色性能ꎬ阐明CMC和GTA的协同增效作用ꎮ本方法过程简单㊁无有机溶剂㊁反应条件温和且效果明显ꎬ可为真丝织物的功能化改性提供新的技术途径ꎮ1㊀实㊀验1.1㊀实验材料真丝织物(60g∕m2(14姆米)真丝斜纹绸ꎬ杭州万事利丝绸数码印花有限公司)ꎬ羧化壳聚糖((C6H11NO4)nꎬ15kDaꎬBRꎬ水溶性ꎬ阿拉丁有限公司)ꎬ2ꎬ3 ̄环氧丙基三甲基氯化铵(C6H14ClNOꎬȡ95%ꎬ麦克林生化有限公司)ꎬ大肠杆菌(E.coliꎬATCC1555)㊁金黄色葡萄球菌(S.aureusꎬATCC547)ꎬ均购于上海鲁微科技有限公司ꎮ1.2㊀实验方法1.2.1㊀SF∕CMC和SF∕GTA的制备将脱除丝胶的真丝织物(SFꎬ5.00cmˑ5.00cmꎬ5片)以浴比1ʒ50浸入CMC水溶液(100mLꎬ质量分数为2%)中ꎬ在60ħ油浴锅中搅拌2hꎬ使CMC与SF纤维充分接触ꎬ之后将处理的SF于80ħ热处理3hꎬ再用去离子水充分清洗3次ꎬ经60ħ烘干后得到SF∕CMCꎮ另制备了仅负载GTA的真丝织物作为对比样ꎮ将SF(5.00cmˑ5.00cmꎬ5片)浸入GTA水溶液(100mLꎬ质量分数为8%)中ꎬ在80ħ油浴锅中搅拌反应10hꎬ再用去离子水充分清洗3次ꎬ经60ħ烘干后得到SF∕GTAꎮ1.2.2㊀SF∕CMC∕GTA的制备将SF∕CMC改性真丝织物(5.00cmˑ5.00cmꎬ5片)浸入GTA水溶液(100mLꎬ质量分数为8%)中ꎬ在80ħ油浴锅中搅拌反应10hꎬ再用去离子水充分清洗3次ꎬ经60ħ烘干后得到SF∕CMC∕GTAꎮ图1为串联改性法制备SF∕CMC∕GTA的过程示意图ꎮ首先CMC通过酰胺化反应接枝在真丝织物表面ꎬ富含氨基的CMC为真丝织物提供了更多的反应位点ꎬ提高真丝织物表面的反应活性ꎮGTA通过其环氧基与SF∕CMC中部分氨基发生开环反应ꎬ从而将含有阳离子基团的GTA接枝在真丝织物表面ꎮGTA基团的引入进一步提高了SF表面阳离子的数目ꎬ有望改善其抗菌活性和染色性能ꎮ同时ꎬGTA基团通过与SF表面的羧基㊁氨基㊁羟基等产生氢键相互作用ꎬ有利于进一步稳定CMC基团ꎮ整个制备过程不使用任何有机溶剂ꎬ反应条件温和(80ħ)ꎬ无有害小分子副产物生成ꎬ是绿色㊁经济㊁便捷的化学改性技术手段ꎮ图1㊀SF∕CMC∕GTA的制备过程示意Fig.1㊀SchematicdiagramofthepreparationprocessofSF∕CMC∕GTA1.3㊀基本测试采用扫描电子显微镜(SEM∕Ultra55ꎬZeissꎬ德国)对SF㊁SF∕CMC㊁SF∕GTA㊁SF∕CMC∕GTA的表面形貌进行观察分析ꎮ采用傅里叶红外光谱仪(FTIR∕TENSORⅡꎬBrochꎬ德国)再配备衰减全反射仪(ATR)分析不同样品的化学结构ꎬ扫描范围500~4000cm-1ꎮ采用二维X射线衍射仪(XRD∕D8Discoverꎬ德国)研究样品晶体结构ꎬ扫描速率2(ʎ)∕minꎬ扫描范围5ʎ~45ʎꎮ采用X射线电光子能谱(XPS∕AXSSꎬ德国)分析样品表面化学成分ꎮ采用热重分析仪(TG∕SDTA851ꎬ美国)分析热稳定性ꎬ测试温度范围30~800ħꎬ升温速率为10ħ∕minꎬ空气气氛ꎮ81 现代纺织技术第31卷采用紫外可见分光光度计(UH4150ꎬ日本)测量染料吸收率ꎬ扫描范围420~700nmꎮ采用通用材料试验机(Instron5943ꎬ美国)测试样品的机械拉伸性能ꎮ采用固体表面ZETA电位仪(DLS∕SURPASSꎬ奥地利)分析SF㊁SF∕CMC㊁SF∕GTA及SF∕CMC∕GTA表面Zeta电位ꎬ测试pH范围为3~10ꎮ1.4㊀抗菌性能测试按照改进的AATCC100-1999«纺织材料中抗菌整理剂的鉴定»方法来测试真丝织物样品对大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌率ꎮ抗菌实验前ꎬ将待测真丝织物样品在紫外灯下灭菌30minꎮ抗菌测试中ꎬ首先将样品(1.5cmˑ1 5cm)上滴入20μL的标准菌液ꎬ培养1hꎮ取出样品放入到含有5mLPBS缓冲溶液(4ˑ106CFU∕mL)的试管中ꎬ恒温培养箱中震荡10minꎮ最后最后ꎬ将100μL的PBS溶液涂在LB琼脂平板上ꎬ在37ħ下培养24hꎮ抗菌率(BR)按照式(1)计算:BR∕%=B-ABˑ100(1)式中:A和B分别是待测真丝织物样品和原始真丝织物做完抗菌率实验后固体培养基中菌落的个数ꎮ每组样品均重复测试3次取平均值ꎮ1.5㊀水气透过率测试根据ASTME ̄96方法ꎬ进行了水气透过率实验ꎮ在直径为15mm的试管中装有蒸馏水ꎬ使得水面离试管口约3mmꎬ再用待测真丝织物封住试管口ꎬ用橡皮筋栓牢ꎮ记录24h前后试管中水质量的变化ꎮ用式(2)计算真丝织物的透气性:T=m0-maπ r2(2)式中:T是透气率为每天每平方米的真丝织物表面透出去水的质量ꎬg∕(m2 d)ꎻm0是测试前试管内水的质量ꎬgꎻma是测试后试管内水的质量ꎬgꎻr是试管的内壁半径ꎬmꎮ每组样品重复测试3次取平均值ꎮ1.6㊀吸水性测试将待测真丝织物样品浸没在蒸馏水中10minꎬ然后悬挂10minꎬ直到样品不滴水ꎮ记录待测真丝织物样品吸收水前后质量的变化ꎬ按式(3)计算真丝织物样品的吸水性:w∕%=wa-w0w0ˑ100(3)式中:w是真丝织物的吸水率ꎬ%ꎻw0是吸水前真丝织物的质量ꎬgꎻwa是吸水后真丝织物的质量ꎬgꎮ每组样品均重复测3次取平均值[19]ꎮ1.7㊀染色性能测试活性染料是一种分子结构上带有活性基团的水溶性染料ꎬ能与蛋白质纤维上的氨基发生共价键结合ꎮ本实验通过浸渍法染色ꎬ首先用去离子水为参照液ꎬ取活性红3BF染料配制成样品注入比色皿中ꎬ使用可见光分光光度计在波长为420~700nm范围内扫描得到相对应的吸光度ꎮ经过吸光度与扫描波长ꎬ找出染料的最大吸收波长λmaxꎮ然后分别将不同真丝织物在25ħ下浸入染料中搅拌10min完成上染ꎬ对不同真丝织物染色前染液㊁染色后残液取样ꎬ测其吸光度ꎬ按式(4)计算真丝织物样品的上染率:R∕%=1-A1A0æèçöø÷ˑ100(4)式中:R为真丝织物样品的上染率ꎬ%ꎻA0为染色原液的吸光度ꎻA1为染色后残液的吸光度ꎮ每组样品均重复测3次取平均值ꎮ2㊀结果与讨论2.1㊀改性真丝织物的形貌分析图2为真丝织物经CMC㊁GTA处理前后的SEM照片ꎮ如图2所示ꎬ改性前的SF纤维具有光滑㊁均匀的表面ꎮ经过化学改性后ꎬ通过观察样品的低倍SEM图像ꎬ发现SF∕CMCꎬSF∕GTA和SF∕CMC∕GTA形貌没有明显变化ꎬ表明化学改性对真丝织物整体结构影响较小ꎮ高倍SEM图像显示ꎬ从SF∕CMCꎬSF∕GTA到SF∕CMC∕GTAꎬ纤维表面呈现出越来越粗糙的趋势ꎬ造成这一现象的原因为:化学反应破坏了组成蚕丝的蛋白微纤之间的氢键[20]ꎬ进而导致蚕丝表面有部分纤丝出现ꎮ2.2㊀改性真丝织物的结构分析图3(a)㊁图3(b)为SF和不同改性SF样品的ATR ̄FTIR光谱图ꎬ图3(a)中ꎬ1620㊁1510㊁1230cm-1处的吸收峰分别对应于丝素蛋白分子结构中酰胺Ⅰ㊁酰胺Ⅱ㊁和酰胺Ⅲ的C O伸缩振动峰[21 ̄22]ꎮ除上述特征峰之外ꎬ1373cm-1和1328cm-1处出现对应于CMC的 COO 对称伸缩振动和 OH的面内弯曲振动吸收带ꎬ在1158cm-1附近存在较强氧化壳聚糖C O C 桥式 不对称伸缩吸收峰ꎮ1739cm-1附近出现新的吸收峰ꎬ这是由于引入CMC后 COOH基团的特征吸收峰ꎬ此峰在SF的红91 第6期杨㊀晟等:季铵盐∕两性壳聚糖改性真丝织物及其协同增效作用图2㊀SF和不同改性SF样品的SEM图Fig.2㊀SEMimagesofSFanddifferentmodifiedSFsamples图3㊀SF和不同改性SF样品的ATR ̄FTIR和XRD谱图Fig.3㊀ATR ̄FTIRandXRDspectrumofSFanddifferentmodifiedSFsamples外曲线中没有出现ꎬ说明了SF与CMC发生了酰胺交联反应[23]ꎮSF∕GTA和SF∕CMC∕GTA在1483cm-1处所均出现了新的吸收峰ꎬ这应归因于CH3 N+的伸缩振动[24]ꎬ另外ꎬ相对于SF∕GTAꎬ1483cm-1特征峰在SF∕CMC∕GTA样品中更为明显ꎬ由此也说明CMC的引入有助于后续键接GTA基团ꎮ图3(b)中GTA和SF∕CMC∕GTA∕N(SF∕CMC改性织物与GTA未发生热处理的吸附织物)都在928cm-1处(C O C拉伸振动)出现环氧环的特征峰[25]ꎬ但此峰在SF和SF∕CMC∕GTA曲线中没有出现ꎬ说明环氧环与氨基发生反应ꎬGTA成功键接到真丝织物上ꎮ图3(c)为 02 现代纺织技术第31卷SF和不同改性SF样品的XRD谱图ꎬ2θ=20.8ʎ处为蚕丝的明显特征衍射峰ꎬ是蛋白质分子的β ̄折叠[23]ꎬ9.38ʎ和20.8ʎ归属于丝素蛋白SilkⅡꎬ24.5ʎ和29.8ʎ归属于丝素蛋白SilkⅠ[26]ꎮSF∕CMC㊁SF∕GTA㊁SF∕CMC∕GTA谱图中上述4个特征衍射峰的位置无明显变化ꎬ表明CMC和GTA的引入对真丝织物的晶体结构无明显影响ꎬ该结果与SEM图像结论一致ꎮSF∕GTA在2θ=20.8ʎ处的衍射强度略大于其他样品ꎬ这是由于GTA小分子更容易进入纤维内部ꎬ更多地破坏了其非晶区ꎮXPS可以分析样品的化学组成和各元素的化学状态ꎮ图4(a)为SF和SF∕CMC∕GTA的XPS全谱ꎬ两者均在结合能531㊁399eV和284eV处分别出现了O1s㊁N1s㊁C1s的信号峰ꎮ图4(b)和图4(c)分别为SF和SF∕CMC∕GTA的高分辨N1s分峰拟合谱图ꎬ前者在结合能399eV处出现了 CONH 的信号峰ꎮ不同的是ꎬ后者在结合能402eV处出现了新的信号峰ꎬ归属于反应引入的GTA基团中的CH3 N+[27]ꎮ图4(d)和图4(e)分别为SF和SF∕CMC∕GTA的C1s高分辨率拟合谱图ꎮSF的C1s峰被分峰为3个峰ꎬ其对应的峰分别为287.38eV( C O)㊁285eV(C N)和283eV(C C)ꎬ同时ꎬSF∕CMC∕GTA的C1s峰分别出现在287.49eV( C O)㊁285eV(C N)和283eV(C C)[28 ̄29]ꎮ在改性真丝织物中 C O峰的位置发生了偏移ꎬ这是由于CMC与真丝织物发生的酰胺化反应所导致的[30]ꎬ并且C N峰面积稍大ꎬ这应该与引入的CMC和GTA中均有C N键有关ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀12 第6期杨㊀晟等:季铵盐∕两性壳聚糖改性真丝织物及其协同增效作用图4㊀SF和SF∕CMC∕GTA的XPS谱图Fig.4㊀XPSspectrumofSFandSF∕CMC∕GTA图5(a)㊁图5(b)和图5(c)分别为SF和不同改性SF样品的应力 ̄应变曲线㊁热重曲线(TG)和热重微分曲线(DTG)ꎮ图5(a)应力应变曲线所示ꎬSF的拉伸断裂强度和断裂伸长率分别为67.2MPa㊁25.1%ꎮ而SF∕CMC㊁SF∕GTA㊁SF∕CMC∕GTA改性真丝织物的拉伸断裂强度分别为63.5㊁57.8㊁62.7MPaꎬ断裂伸长率为23.1%~26.3%ꎬ由此可以看出不同真丝织物的拉伸强度相近ꎬ表明CMC和GTA的接枝对真丝织物的力学性能无明显影响ꎮ该现象明显优于寇爱静[31]㊁Ferrero等[32]的类似工作ꎬ以甲基丙烯酸羟基乙酯与三乙二醇二甲基丙烯酸酯在二甲基亚砜等有机溶剂的作用下对真丝织物进行接枝处理ꎬ但改性后织物的断裂强度和断裂伸长率均下降5%~15%ꎬ导致其力学性能严重恶化ꎮ图5(b)中的TG曲线所示ꎬSF在低于100ħ范围内有失重峰ꎬ该现象是由织物中水分的蒸发所导致ꎬ此外ꎬ在200~700ħ有1个失重阶段ꎬ在300ħ左右达到最大分解速率ꎬ这一阶段可归因于丝素蛋白分子间侧链和主链遭到破坏引起的分解失重[33]ꎮ同时从图5(c)DTG中可以观察到ꎬSF㊁SF∕CMC㊁SF∕GTA㊁SF∕CMC∕GTA的主失重峰依次是326㊁324㊁329㊁327ħꎮ各样品的TG㊁DTG曲线无明显变化ꎬ真丝织物经CMC㊁GTA处理前后的热稳定性不变ꎮ图6为SF和不同改性SF样品的Zeta电位测试曲线ꎬ表面电荷特性可通过Zeta电位进一步表征ꎮ如图6所示ꎬ在pH为3~10的范围内ꎬSF表面的平均电荷为-26.3mVꎬSF∕CMC和SF∕GTA的平均表面电荷分别为-22.8㊁-9.5mVꎬ这说明经GTA改性后的真丝织物表面电负性远小于未改性真丝织物ꎬ这归因于接枝在真丝织物表面GTA所带的正电荷氨基ꎬ提高了SF表面阳离子的数目ꎬ增强了其表图5㊀SF和不同改性SF样品的应力 ̄应变曲线㊁TG曲线和DTG曲线Fig.5㊀Stress ̄straincurvesꎬTGcurvesandDTGcurvesofSFanddifferentmodifiedSFsamples22 现代纺织技术第31卷面的正电性ꎮ而SF∕CMC∕GTA的Zeta电位得到最大幅度提升ꎬ平均电荷达到1.5mVꎬ在酸性㊁中性和碱性条件下均为正值ꎬ得益于高效的串联化学改性方法ꎬ使得真丝织物带电性能有较大改变ꎬ为抗菌活性和染色性能的改善提供了强有力的保障ꎮ2.3㊀改性真丝织物的性能分析图7(a)㊁图7(b)和图7(c)分别为SF和不同改性SF样品对E.coli㊁S.aureus两种菌的抗菌率统计结果及抗菌实验的光学图像ꎮ如图7(a)所示ꎬSF∕CMC㊁SF∕GTA对E.coli的抗菌率为49.5%㊁95 1%ꎬSF∕CMC∕GTA的抗菌率达到99.9%ꎮ图7(b)中ꎬSF∕CMC㊁SF∕GTA对S.aureus的抗菌率62.1%㊁98.8%ꎬ而SF∕CMC∕GTA的抗菌率达到99.9%ꎮ结果表明:CMC的加入对于真丝织物抗菌性能的提高有积极作用ꎬ且当CMC和GTA通过串联化学改性共同作用在真丝织物表面时ꎬ其抗菌效果得到最大程度的提升ꎮ从图7(c)抗菌实验的光学图像可以更直观地观察到真丝织物在改性前后的抗菌效果差别ꎬ改性真丝织物的菌落数目明显少于未改性织物ꎮ本研究中ꎬCMC本身就具有一定抗菌特性ꎬ并且通过反应将CMC接枝在真丝织物表面可提供更多的反应位点ꎬ将更多的GTA接枝到真丝织物上ꎮ改性真丝织物的抗菌性归因于其表面所带的大量正电荷ꎬ可以与带负电的细菌细胞膜结合ꎬ从而破坏其内部结构ꎬ达到抗菌的效果ꎮ图6㊀SF和不同改性SF样品的Zeta电位曲线Fig.6㊀ZetapotentialcurvesofSFanddifferentmodifiedSFsamples㊀㊀㊀㊀㊀㊀图7㊀SF和不同改性SF样品的抗菌性能Fig.7㊀AntibacterialpropertiesofSFanddifferentmodifiedSFsamples32 第6期杨㊀晟等:季铵盐∕两性壳聚糖改性真丝织物及其协同增效作用㊀㊀透气性㊁吸水性是衡量织物舒适性的重要指标ꎮ图8(a)和图8(b)分别为SF和不同改性SF样品的水蒸气透气率和吸水率ꎮ如图8(a)所示ꎬSF的水蒸气透气率为266g∕(m2 d)ꎬSF∕CMC㊁SF∕GTA㊁SF∕CMC∕GTA的水蒸气透气率分别为263㊁285㊁272g∕(m2 d)ꎮ图8(b)所示ꎬSF的吸水率为266%ꎬSF∕CMC㊁SF∕GTA㊁SF∕CMC∕GTA的吸水率分别为254%㊁328%㊁326%ꎮ相比于SFꎬSF∕GTA㊁SF∕CMC∕GTA都有较高的水蒸气透气率和吸水率ꎬ这是由于强亲水性GTA的引入改善了真丝织物的亲水性ꎬ吸湿㊁保湿性都得到一定程度的提高ꎮ图9(a)㊁图9(b)分别为SF和不同改性SF样品染色后残液吸光度的测试结果和上染率的统计结果ꎮ由图9(a)可知ꎬ染液的特征波长在516nm和540nm处ꎬ后通过测试真丝织物的染色残液在该波长的吸光度并按照式(4)可得到上染率ꎮ通过图9(b)所示ꎬSF的上染率为1.15%ꎬSF∕CMC上染率为3.15%ꎬ略高于SFꎬ这是由于接枝在真丝织物表面的CMC会电解出一部分氨基正电荷ꎬ对真丝织物染色有一定的积极作用ꎮ而SF∕GTA㊁SF∕CMC∕GTA的上染率分别为50.6%㊁63.7%ꎬ远高于SF的上染率ꎮ从图9(c)中真丝织物染色前后的光学图像可以更直观的发现ꎬ相比于SFꎬ改性真丝织物在染色后颜色更深ꎬ上染率提升幅度更大ꎮ综上所述ꎬ当CMC与GTA共同作用在真丝织物表面时ꎬ相比于SFꎬSF∕CMC∕GTA上染率提高了近55倍ꎬ染色性能得到显著改善ꎮ本工作中使用的活性染料属阴离子染料ꎬGTA对真丝织物的改性过程实际上是对氨基的阳离子性改性ꎬ得益于改性真丝织物表面携带的大量季铵盐基团ꎬ可增强表面正电性ꎮ通过强电荷吸引力提高阴离子染料的上染率ꎬ从而提升真丝织物的染色性能ꎮ㊀㊀㊀㊀图8㊀SF和不同改性SF样品的透气率和吸水率Fig.8㊀AirpermeabilityandwaterabsorbabilityofSFanddifferentmodifiedSFsamples㊀㊀㊀㊀42 现代纺织技术第31卷图9㊀SF和不同改性SF样品的染色性能Fig.9㊀DyeingpropertiesofSFanddifferentmodifiedSFsamples3㊀结㊀论本文采用简单㊁高效的串联化学改性方法对SF进行功能改性ꎬ探索CMC和GTA的对真丝织物协同改性的可行性ꎮ分析改性前后真丝织物的形貌㊁结构和物化性能变化ꎬ并对比测试其抗菌和染色性能ꎬ主要结论如下:a)ATR ̄FTIR㊁XPS测试证明了水溶性羧化壳聚糖和2ꎬ3 ̄环氧丙基三甲基氯化铵对真丝织物串联改性的成功实施ꎬSEM㊁XRD㊁拉伸测试和TG等测试显示ꎬ串联改性对SF的微观形貌㊁力学性能和热稳定性能影响较小ꎮZeta电位测试表明串联改性可将SF表面电荷由-26.3mV增至1.5mVꎮb)抗菌测试显示ꎬSF∕CMC对E.coli和S.aureus的抗菌率分别为49.1%和61.3%ꎬSF∕CMC∕GTA对两种菌的抗菌率均达到99.9%ꎬ证明协同改性可以显著提高SF抗菌活性ꎮc)染色实验表明协同改性可显著改善织物染色性能ꎬSF∕CMC∕GTA的上染率相对SF提高了近55倍ꎮ参考文献:[1]张勇ꎬ陆浩杰ꎬ梁晓平ꎬ等.蚕丝基智能纤维及织物:潜力㊁现状与未来展望[J].物理化学学报ꎬ2022ꎬ38(9):64 ̄79.ZHANGYongꎬLUHaojieꎬLIANGXiaopingꎬetal.Silkmaterialsforintelligentfibersandtextiles:Potentialꎬprogressandfutureperspective[J].ActaPhysico ̄ChimicaSinicaꎬ2022ꎬ38(9):64 ̄79.[2]张炜ꎬ毛庆楷ꎬ朱鹏ꎬ等.乙醇∕水体系中改性蚕丝织物的活性染料染色动力学和热力学[J].纺织学报ꎬ2020ꎬ41(6):86 ̄92.ZHANGWeiꎬMAOQingkaiꎬZHUPengꎬetal.Kineticandthermodynamicofreactivedyestudyonsilkfabricmodificationinethanol∕watersystem[J].JournalofTextileResearchꎬ2020ꎬ41(6):86 ̄92.[3]李佳ꎬ王勃翔ꎬ霍雨心ꎬ等.纳米改性制备温敏响应性柞蚕丝织物[J].丝绸ꎬ2022ꎬ59(10):20 ̄26.LIJiaꎬWANGBoxiangꎬHUOYuxinꎬetal.Thermo ̄responsivetussahsilkfabricmodifiedwithnanotechnology[J].JournalofSilkꎬ2022ꎬ59(10):20 ̄26. 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̄355.Silkfabricmodifiedbyquaternaryammoniumsalt∕amphotericchitosananditssynergisticeffectYANGSheng1ꎬXUZhaomei2ꎬMATingfang2ꎬFUFeiya1ꎬLIUXiangdong1ꎬYAOJuming1(1.SchoolofMaterialsScience&EngineeringꎬZhejiangSci ̄TechUniversityꎬHangzhou310018ꎬChinaꎻ2.HangzhouWENSLISilkDigitalPrintingCo.ꎬLtd.ꎬHangzhou310020ꎬChina)Abstract:Withexcellentwearability biocompatibilityandbiodegradability silkiswidelyusedintextile biomedicine foodandotherfields.Chemicalmodificationisanimportanttechnicalmeanstofurtherexpandtheuseofsilk.However theproteinpropertiesofsilkhavehighrequirementsonchemicalrawmaterialsandreactionpaths soitisdifficultfortraditionalsinglesubstancemodificationmethodstoachievegreenandefficientmodificationatthesametime.Inthispaper anewmethodoftandemchemicalmodificationofrealsilkfabric SF usingwater ̄solublecarboxylatedchitosan CMC and2 3 ̄epoxy ̄propyltrimethylammoniumchloride GTA isproposedforthefirsttime.Themorphology structureandphysicochemicalpropertiesofSF SF∕CMC SF∕GTAandSF∕CMC∕GTAsampleswerecomparedandanalyzedbymeansofscanningelectronmicroscopy fouriertransforminfrared X ̄raydiffraction X ̄rayphotoelectronspectroscopy tensiletestandthermogravimetricanalysis.TheresultsshowthatalthoughtheamidebondformedbyCMCreactionininfraredspectroscopycoincideswithSFcharacteristicpeak theshiftofcarbonylCbindingenergyandtheincreaseofC NpeakareainX ̄rayphotoelectronspectroscopyprovethatthetandemchemicalmodificationcanbesuccessfullyimplementedat80ħinaqueoussolvent.TheintroductionofCMCprovidesmorereactionsitesforGTA andalargenumberofhydroxylgroupsformingafterthereactionofGTAcanformrichhydrogenbondswithCMCtohelpitstabilize.Withthechemicalmodificationintandem asmallamountoffibrillaappearedonthesurfaceofthefabricfiber.X ̄raydiffractionspectraalsoshowedthatthemodificationreactionwasmainlyintheamorphousregionofthesurface andhadlittleeffectontheSFcrystalstructure.ComparedwithSF thetensilestrength 62.7MPa andthermaldecompositiontemperature 327ħ ofSF∕CMC∕GTAhavenoobviouschanges whichshowsthattheseriesmodificationmethodusedinthisworkismildandeffective andthemodifiedfabricstillmaintainsgoodmechanicalpropertiesandthermalstability.ThedifferenceisthatcomparedwithSF thepermeabilityandwaterabsorptionofSF∕CMC∕GTAincreasedsignificantly reaching272g∕ m2 d and326% respectively whichshouldberelatedtothestronghydrophilicgroupsintroducedbyCMCandGTA.Inaddition theZetapotentialofSF∕CMC∕GTA 1.5mV wassignificantlyincreasedcomparedwiththatofSF -26.3mV provingthehighefficiencyoftandemmodification.ComparedwiththesinglemodifiedsampleSF∕CMCandSF∕GTA thetandem ̄modifiedsampleSF∕CMC∕GTAhadaquitehighantibacterialrate above99.9% bothagainstS.aureusandE.coli.ThedyeingexperimentshowedthatthedyeingrateofSF∕CMC∕GTAwas55timeshigherthanthatofSF whichisexpectedtobeappliedinthefieldofnon ̄washingprintinganddyeing.Thispaperprovidesscientificdatafortheapplicationoftandemreactioninfunctionalmodificationofrealsilkfabricsandanewtechnicalpathforgreensilkdyeingandfinishing.Keywords:silkfabric tandemreaction synergisticeffect antibacterialproperty dyeingproperty 72 第6期杨㊀晟等:季铵盐∕两性壳聚糖改性真丝织物及其协同增效作用。
论文检索报告
专业:轻化工程班级:轻化一班: 马争学号:41301030109利用所学的文献信息检索知识和检索方法,结合自己的专业,自定检索题,从多方面广泛收集有关资料,并完成该课题的综合完成检索报告一、数据库选择要求1. 中文数据库:CNKI中国知网、万方信息资源系统、维普科技期刊数据库、超星数据图书馆或读秀学术搜索。
2. 夕卜文数据库:Ei COMPENDEXSCI、SCIENCEDIRECTEBSCO Springerlink 、ABPST等。
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二、条目解释1. “检索年限”:围限定在最近十年以,各种数据库(检索工具)尽量选用同等年限,以便之后根据检索结果进行比较,从而加深对各类数据库(检索工具)的认识。
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如:题名=汽车and尾气and排放and控制。
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4. 每种检索系统检索完毕后,记录检索结果(检出文献篇数),按规定条数列出与课题密切相关的文献(只需列出5条最相关的,不足5条请注明原因),注:中外文数据库列出题名、作者、出处、摘要;专利列出专利名称、申请号、申请人和摘要;搜索引擎列出标题、网址、摘要。
三、其它要求按时、按质、按量完成实例1、检索课题名称(中英文)1.1涤纶织物在超临界二氧化碳中的染色实验Dyeing experime nt of polyester fabric in supercritical carb on dioxide 1.2超临界二氧化碳的纺织应用Textile applicati ons of supercritical carb on dioxide1.3涤纶织物在超临界二氧化碳中的染色性能研究Study on dyeing properties of polyester fabric in supercritical carb ondioxide1.4预定型对涤纶纤维在超临界二氧化碳中收缩性能的影响In flue nee of predeterm ined type on shri nkage property of polyester fiber in supercritical carb on dioxide2、分析研究课题2.1目前,染整工业的生产的特点是生产过程中消耗水量多、废水治理负荷量、能源和燃料浪费大、生产成本高,随着地球可用水资源的日益枯竭和环境污染日益加重,传统的采用水作为介质的印染工艺受到了严峻的挑战,超临界C02是一种不用水做介质的无污染的新工艺。
关于举办浙江省纺织印染助剂情报网第19届年会论文征集的通知
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关 于 举办浙 江 省纺织 印染助剂情报网第1 9 届年会 论文征集的通 知
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浙 江 省纺 织 印染 助 剂 情 报网年 会 从 1 9 9 1 年 起 每 年 召 开 一 次 , 由于 年会 内容 丰 富 、 符合 企 业 实 际 需 要
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刊 、 国 家 中文核 心期 刊 . 本 刊 为 月刊 ,大1 开本 ,每 月2 日出版 ,向 国 内外公 开发行 . 内统- 4 号CN3 — 6 0 国 - ' ] 2 16 / Q,国际标 准刊号 IS 1 0 — 4 9 者可向 当地邮局或 直接 向 《 22T SN 04 03 . 读 印染助剂 》编辑 部订 阅,邮发代号2 —16 8 6 ,全年订价 14 ( , / ,如需挂号 ,请加挂号 费3 元/ 4 , 1 G 期)  ̄ 2 6 年.
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摘
聚乙烯蜡在纺织方面的研究
2.6.2氧化聚乙烯蜡乳化 聚乙烯蜡乳液有非离子乳化液、阴离子乳化液及阳离子乳化蜡。目前,・大量生产并使用的聚乙烯蜡 乳液主要是非离子乳化蜡及阴离子乳化蜡。阳离子乳化聚乙烯蜡乳液用景较少。
表8上海焦耳利用有限公司聚乙烯蜡乳液性能指标
2.6.3聚乙烯蜡乳液的应用 1959年聚乙烯蜡乳液首先出现于美国纺织品市场以来,得到了快速发展。目前其在纺织行业中主 要用于棉织物的免烫整理。是一种风格独特、性能优良的高档柔软整理剂。把聚乙烯乳液柔软剂与其他 类型柔软剂的复配可以制备性能更加优异的产品。 阳离子聚乙烯蜡乳液手感好,但乳液高温易泛黄。一般选用非离了乳化剂,制得非离子型聚乙烯乳 液柔软剂。 与氨基硅类柔软剂相比,非离子性聚乙烯蜡乳液柔软剂具有与其他助剂相容性好、耐高温不使织物 泛黄、不会影响整理后织物的色光和鲜艳度、在纤维表面形成一层柔韧平滑易弯曲的薄膜,能有效提高 织物的撕破强力,增进耐磨性及可减少各种纤维材料机织物针织物在高速缝纫时底线及缝线断裂问题。 聚乙烯蜡乳液柔软剂的缺点是价格较高。聚乙烯蜡乳液手感滑爽方面不如各种改性有机硅类柔软剂。一 般在整理中作为添加剂,来改善或提升织物的某些性能。在免烫整理中,聚乙烯蜡乳液可以作为纤维强 力保护剂,增强织物的撕破强力和耐磨强度,在抗起毛起球整理中,聚乙烯乳液可以协助抗起毛起球剂 提高织物的抗起毛起球效果。
3
结论
(1)经过条件考察实验,PE裂解的较好反应条件为380--410。C,反应时间为 l-4个小时通过裂解方法可以得到100.130℃的聚乙烯蜡,针入度o_-5
mm‘I。
(2)利用氧化反应可以使聚乙烯蜡氧化成氧化聚乙烯蜡,氧化聚乙烯蜡进一步乳化可以制备聚乙烯 蜡乳液。该乳液可以用于纺织品整理。
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浙江省经济和信息化厅关于开展2023年度省级科技企业孵化器和省级备案众创空间绩效评价工作的通知
浙江省经济和信息化厅关于开展2023年度省级科技企业孵化器和省级备案众创空间绩效评价工作的通知文章属性•【制定机关】浙江省经济和信息化厅•【公布日期】2024.07.29•【字号】•【施行日期】2024.07.29•【效力等级】地方规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】企业技术进步与高新技术产业化正文浙江省经济和信息化厅关于开展2023年度省级科技企业孵化器和省级备案众创空间绩效评价工作的通知各市、县(市、区)科技主管部门:根据《浙江省科技企业孵化器管理办法》《浙江省众创空间备案管理办法》有关要求,决定组织开展2023年度省级科技企业孵化器和省级备案众创空间绩效评价工作。
现将有关事项通知如下:一、评价对象1.省级科技企业孵化器(不含国家级)。
2.省级及以上备案众创空间(含国家备案)。
二、评价内容1.科技企业孵化器的评价内容主要包括服务能力、孵化绩效、可持续发展等方面。
2.众创空间的评价内容主要包括集聚创新创业者情况、提供技术创新服务情况、提供创业融资服务情况、建立创业导师队伍及开展创业教育培训和活动的情况、创业成长服务绩效等方面。
三、评价方式采用2023年度火炬统计调查数据以及各评价对象填报的信息数据进行评价。
四、有关要求1.请各级科技主管部门组织本辖区内的所有评价对象参加本次绩效评价,要求其提交真实性承诺书(见1),同时准确、完整地填写相应绩效评价信息数据表(见2、3),于2024年8月16日前将相关材料(包括电子文档和盖章扫描件)报送所在市科技局。
2.请各市科技局负责审核并汇总辖内有关孵化器、众创空间信息数据,于2024年8月23日前将相关汇总表(包括电子文档和盖章扫描件)报送省科技企业孵化器协会。
联系人:省经信厅企业服务体系建设处(园区管理处)胡胜链,0571-********;省科技企业孵化器协会史鸿彬,*************,155****0227。
附件:1.承诺书(模板)2.2023年度省级科技企业孵化器绩效评价相关信息数据表3.2023年度省级备案众创空间绩效评价相关信息数据表浙江省经济和信息化厅2024年7月29日。
负载色素型胶体微球的结构生色墨水的制备
浙江理工大学学报,第49卷,第4期,2023年7月J o u r n a l o f Z h e j i a n g S c i -T e c h U n i v e r s i t yD O I :10.3969/j.i s s n .1673-3851(n ).2023.04.002收稿日期:2022-11-12 网络出版日期:2023-03-01基金项目:国家自然科学基金项目(52003242);国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项项目(2022Y F E 0125900);国家级大学生创新创业训练计划项目(202010338003)作者简介:冯 伟(1998- ),男,山西临汾人,硕士研究生,主要从事仿生材料设计与制备方面的研究㊂通信作者:周 岚,E -m a i l :l a n _z h o u 330@163.c o m负载色素型胶体微球的结构生色墨水的制备冯 伟1a ,鲁 鹏1a ,张星月1a ,李晓雯1a ,刘国金1a ,1b ,周 岚1a ,2(1.浙江理工大学,a .先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室,杭州310018;b .浙江省纤维材料和加工技术研究重点实验室,杭州310018;2.浙江省绿色清洁技术及洗涤用品重点实验室,浙江丽水323000) 摘 要:为了实现白色纺织基材的结构生色,在不对基材进行底色处理的前提下,利用数码喷印技术将含有色素的胶体微球墨水施加于基材上,经自组装构筑得到光子晶体结构色㊂采用三步法制备负载色素型胶体微球 分散染料/聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸)/聚(苯乙烯-N -羟甲基丙烯酰胺)(分散染料/P (S t -B A -M A A )/P (S t -MM A )),以其为主要组分并复配添加剂配置成结构生色墨水,将结构生色墨水应用于白色纺织品数码喷墨印花㊂分析分散染料/P (S t -B A -M A A )/P (S t -MM A )微球的性能,优化结构生色墨水体系,并将所配墨水在白色纺织品上进行数码喷印㊂结果表明:负载色素的胶体微球单分散性良好㊁粒径均一可控㊁球形度良好,具有良好的稳定性㊂当微球质量分数为1.5%㊁p H 值为7㊁表面张力调节剂烯丙醇体积分数为0~0.5%㊁黏度调节剂聚丙烯酰胺体积分数为0~10.0%时,可制得喷印效果优良的负载色素型结构生色墨水;利用该墨水通过数码喷印可在白色基底的纺织品上制得色彩鲜艳的光子晶体结构色图案㊂该研究为白色底色纺织基材结构生色光子晶体的构筑提供了理论依据㊂关键词:光子晶体;色素色;负载色素型胶体微球;数码喷印;微球墨水中图分类号:T S 195.644文献标志码:A文章编号:1673-3851(2023)07-0420-11引文格式:冯伟,鲁鹏,张星月,等.负载色素型胶体微球的结构生色墨水的制备[J ].浙江理工大学学报(自然科学),2023,49(4):420-430.R e f e r e n c e F o r m a t :F E N G W e i ,L U P e n g ,Z H A N G X i n g y u e ,e t a l .P r e p a r a t i o n o f s t r u c t u r a l c o l o r i n gi n k l o a d e d w i t h p i g m e n t c o l l o i d a l m i c r o s p h e r e s [J ].J o u r n a l o f Z h e j i a n g S c i -T e c h U n i v e r s i t y,2023,49(4):420-430.P r e p a r a t i o n o f s t r u c t u r a l c o l o r i n g i n k l o a d e d w i t h p i g m e n t c o l l o i d a l m i c r o s ph e r e s F E N G W e i 1a ,L U P e n g 1a ,Z H A N G X i n g y u e 1a ,L I X i a o w e n 1a ,L I U G u o ji n 1a ,1b ,Z H O U L a n 1a ,2(1a .M O E K e y L a b o r a t o r y o f A d v a n c e d T e x t i l e M a t e r i a l a n d P r e p a r a t i o n T e c h n o l o g y;1b .Z h e j i a n g P r o v i n c i a l K e y L a b o r a t o r y o f F i b e r M a t e r i a l s a n d M a n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y,Z h e j i a n g S c i -T e c h U n i v e r s i t y ,H a n g z h o u 310018,C h i n a ;2.Z h e j i a n g P r o v i n c i a l K e y L a b o r a t o r y of G r e e n C l e a n i ng T e ch n o l o g y a n d W a s hi n g Pr o d u c t s ,L i s h u i 323000,C h i n a ) A b s t r a c t :I n o r d e r t o r e a l i z e t h e c o l o r g e n e r a t i o n o f t h e w h i t e t e x t i l e s u b s t r a t e ,t h e c o l l o i d a l c r ys t a l i n k c o n t a i n i n g p i g m e n t w a s a p p l i e d t o t h e s u b s t r a t e b y d i g i t a l j e t p r i n t i n g t e c h n o l o g y w i t h o u t t h e b a c k gr o u n d t r e a t m e n t o f t h e s u b s t r a t e ,a n d t h e p h o t o n i c c r y s t a l s c h e m o c h r o m e w a s c o n s t r u c t e d b y s e l f -a s s e m b l y.T h e p i g m e n t -l o a d e d c o l l o i d a l m i c r o s p h e r e -d i s p e r s e d y e /p o l y (s t y r e n e -b u t y l a c r y l a t e -m e t h a c r y l i c a c i d )/p o l y(s t y r e n e -N -h y d r o x y m e t h y l a c r y l a m i d e )(d i s p e r s e d y e /P (S t -B A -M A A )/P (S t -MM A ))w a s p r e p a r e d b y at h r e e -s t e p m e t h o d .T h e s t r u c t u r a l c h r o m o g e n i c i n k w a s p r e p a r e d b y u s i n g i t a s t h e m a i n c o m po n e n t a n dc o m p o u nde d w i t h a d d i t i v e s.T h e s t r u c t u r a l c h r o m o g e n i c i n k w a s a p p l i e d t o d i g i t a l i n k-j e t p r i n t i n g of w h i t e t e x t i l e s.W e a n a l y z e d t h e p r o p e r t i e s o f d i s p e r s e d y e/P(S t-B A-M A A)/P(S t-MM A)m i c r o s p h e r e s, o p t i m i z e d t h e s t r u c t u r a l c h r o m og e n i c i n k s y s t e m,a n d d i g i t a l l y p r i n t e d th ei n k o n w h i t e t e x t i l e s.T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e c o l l o i d a l m i c r o s p h e r e s l o a d e d w i t h p i g m e n t h a v e g o o d m o n o d i s p e r s i t y,u n i f o r m a n dc o n t r o l l a b l e p a r t i c l e s i z e,a nd g o o d s p he r i c i t y a n d s t a b i l i t y.W h e n t h e m a s sf r a c t i o n o f t h e m i c r o s p h e r e i s1.5%,t h e p H v a l u e i s7,t h e v o l u m e f r a c t i o n o f t h e s u r f a c e t e n s i o n r e g u l a t o r a l l y l a l c o h o l i s0~0.5%,a n d t h e v o l u m e f r a c t i o n o f t h e v i s c o s i t y r e g u l a t o r p o l y a c r y l a m i d e i s0~10.0%,t h e p i g m e n t-l o a d e d s t r u c t u r e d c h r o m o g e n i c i n k w i t h e x c e l l e n t s p r a y p r i n t i n g e f f e c t c a n b e p r e p a r e d.T h e i n k c a n b e u s e d f o r d i g i t a l p r i n t i n g t o p r o d u c e c o l o r f u l p h o t o n i c c r y s t a l s t r u c t u r e c o l o r p a t t e r n s o n w h i t e t e x t i l e s.T h i s s t u d y p r o v i d e s a t h e o r e t i c a l b a s i s f o r t h e c o n s t r u c t i o n o f c o l o r-g e n e r a t i n g p h o t o n i c c r y s t a l s w i t h w h i t e t e x t i l e s u b s t r a t e s t r u c t u r e.K e y w o r d s:p h o t o n i c c r y s t a l;p i g m e n t c o l o r;p i g m e n t-l o a d e d c o l l o i d a l m i c r o s p h e r e s;d i g i t a l j e t p r i n t i n g;m i c r o s p h e r e p r i n t i n g i n k0引言光子晶体[1]具有光子禁带特性的人造 晶体 结构㊂由于光子禁带的存在,光子晶体具有禁止某波段电磁波进入晶体的特性[2]㊂当入射光的波段在可见光范围时,光子禁带会选择性反射其禁带效应位置的光,这部分光在晶体结构中形成衍射,从而产生结构色效果㊂光子晶体结构生色因其艳丽的结构色色彩受到了越来越多的关注[3]㊂以纳米微球为结构基元自组装而成的光子晶体在纺织品着色方面显示了巨大的应用潜力[4]㊂在图案化光子晶体的研究中,相较于重力沉降法㊁喷涂法等自组装法,数码喷印法具有操作简单㊁按需喷印㊁形状可控且无需模板等优点㊂采用数码喷印的方式构筑光子晶体可以显著提高结构生色材料的制备效率㊁可控性,是一种符合工业化应用的加工方式[5-6]㊂随着光子晶体结构色在纺织品领域的研究逐渐深入,研究者发现:光子晶体结构色中若无色素色存在,其结构色效果并不明显,且颜色泛白严重[7-9];将色素色与结构色相结合,有望得到类似蝴蝶翅膀的色彩缤纷的结构色[10-12]㊂常见的处理方式是预先用色素色对纺织基材进行着色,但这种方式存在效率低㊁耗时长和产生大量印染废水等缺点,不利于光子晶体结构色在纺织品上的应用[13]㊂为此,研究者通过将色素色与微球乳液掺杂,将色素色引入光子晶体结构色体系中㊂T a k e o k a等[14]通过向S i O2微球乳液中掺入少量炭黑(C B)来提高结构色的颜色饱和度,并详细研究了C B用量对于光子晶体结构色的影响㊂H u等[15]向S i O2乳液中掺杂C B和聚乙烯吡咯烷酮(P V P)制备出一种油墨,通过聚合物辅助胶体组装法(P A C A)获得色彩鲜艳的结构色图案㊂Z h o u等[16]㊁W a n g等[17]和陈洋[18]均通过在胶体微球乳液中掺入少量黑色素(C B㊁聚多巴胺㊁黑色有机染料等)来吸收散射光,增强色彩鲜艳度㊂上述研究实现了白色基材上的光子晶体结构生色,但掺杂的方式仍存在色素和胶体微球共混不匀㊁色素扰动胶体微球自组装等问题,因而需寻找新的色素与结构色结合的方式㊂本文将不同色系染料与光子晶体结构基元结合,制备单分散性良好㊁粒径均一可控㊁球形度好的负载色素型胶体微球 分散染料/聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸)/聚(苯乙烯-N-羟甲基丙烯酰胺)(分散染料/P(S t-B A-M A A)/P(S t-MM A)),并通过加入p H调节剂㊁黏度调节剂和表面张力调节剂配制出性能优良的结构生色墨水,测试墨水的稳定性,最后经数码喷印技术在纺织品上实现光子晶体的多色喷印㊂本文提出的方法可为白色底色纺织基材结构生色光子晶体的构筑提供理论依据㊂1实验部分1.1材料㊁试剂和仪器材料:白色涤纶织物(白色平纹㊁平方米质量135g/m2),当地面料市场购买㊂试剂:苯乙烯㊁α-甲基丙烯酸㊁丙烯酸丁酯(S t, M A A,B A,上海麦克林生化科技有限公司);分散染料(浙江吉华集团股份有限公司);去离子水(实验室自制)㊂仪器:纳米粒度及分子量分析仪(Z e t a s i z e r N a n o Z S,英国M a l v e r n公司);场发射扫描电子显微镜(F E S E M,U L T R A55,德国C a r l Z e i s s公司);标准光源箱(J u d g e-Ⅱ,美国X-R i t e公司);视频接触角张力仪124第4期冯伟等:负载色素型胶体微球的结构生色墨水的制备(E a s y D r o ,德国K R U S S 公司);三维视频显微镜(K H -7700,美国科视达(中国)有限公司);紫外-可见分光光度计(L a m b d a -35,英国铂金埃尔默公司)㊂1.2 实验方法1.2.1 负载色素型胶体微球的制备采用三步法制备负载色素型胶体微球㊂首先采用无皂乳液聚合法制备负电型聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸)(P (S t -B A -M A A ))微球,再将其作为载体通过溶胀吸附法制备有色微球(分散染料/P(S t -B A -M A A )),最后通过种子乳液聚合法制备分散染料/聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸)/聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)(分散染料/P (S t -B A -M A A )/P (S t -MM A ))微球,制得负载色素型胶体微球㊂负载色素型胶体微球制备制备流程如图1所示㊂图1 负载色素型胶体微球制备示意图P (S t -B A -M A A )微球的制备:向三口烧瓶中加入50.0g 苯乙烯(S t )㊁1.5g 丙烯酸正丁酯(B A )㊁4.5g 甲基丙烯酸(M A A )和500.0g 去离子水,将三口烧瓶放入恒温水浴锅中以300r /m i n 转速搅拌;升温,待温度升到85ħ时,加入0.25g 引发剂过硫酸钾(K P S ),在氮气保护下反应12h 后结束;待分散液冷却至室温,用孔径为350n m 的滤网过滤,即制得负电型P (S t -B A -M A A )微球乳液㊂分散染料/P (S t -B A -M A A )微球制备:将3.0m g 分散染料加入10.0g P (S t -B A -M A A )微球乳液中,超声分散30m i n;将乳液转移至染缸中放入红外试色机中;染色工艺为10ħ/m i n 升温至50ħ,保温15m i n ,继续升温至120ħ,恒温4h ,以15ħ/m i n 冷却至室温,即得到分散染料/P (S t -B A -M A A )微球乳液;取出乳液,通过离心清洗未被吸附的染料,即制得分散染料/P (S t -B A -M A A )微球㊂分散染料/P (S t -B A -M A A )/P (S t -MM A )微球制备:将所制备的分散染料/P (S t -B A -M A A )微球乳液作为种子乳液进行聚合包覆;取20.0g 微球乳液于三口烧瓶中,在330r /m i n 下搅拌,升温至85ħ后加入0.2g A P S ,将10.0g S t 和0.2gMM A 混合液加入恒压滴液漏斗中,以3m i n/滴的速率加入三口烧瓶中,恒温反应4h ;取出乳液,通过离心清洗未被吸附的染料,即制得分散染料/P (S t -B A -M A A )/P (S t -MM A )微球㊂1.2.2 负载色素型胶体微球型结构生色墨水的配制以制备的分散染料/P (S t -B A -M A A )/P (S t -M A A )微球为着色剂,分别添加质量分数0.02%的表面张力调节剂㊁体积分数0.02%的黏度调节剂㊁pH 值调节剂(1m o l /L H C L ㊁1m o l /L N a O H )和去离子水,超声分散30m i n,待均匀分散后,即制得负载色素型结构生色墨水㊂1.2.3 负载色素型胶体微球结构生色墨水的数码喷印自组装将配制的结构生色墨水装入数码喷印的储墨盒中,利用数码墨水喷印系统将墨水根据所需的路线沉积在基材上;数码喷印自组装示意图如图2所示㊂喷印时,纺织基材固定在平板上,喷嘴内径0.21m m ,喷印间隙5.00m m ㊂喷印完成后,将纺织基材转移至的75ħ烘箱中放置10m i n 后,即可在基材上制得图案化光子晶体㊂图2 数码喷印自组装示意图1.3 测试与表征1.3.1 微球粒径及其分布计算取不同粒径的微球乳液进行超声分散处理,将其稀释至透明状,放入比色皿中㊂利用马尔文激光粒度仪测试其水合粒径及单分散性;每组测3次,取平均值为微球粒径㊂微球的单分散指数(P o l ym e r d i s p e r s i t yi n d e x ,P D I )可根据式(1)计算:I P D =σ2Z 2D(1)其中:I P D 表示微球的单分散指数;Z D 为胶体微球水合粒径,σ为微球粒径的标准偏差㊂单分散性通常与P D I 数值成反比,当I P D ɤ0.08时,说明微球单224浙江理工大学学报(自然科学)2023年 第49卷分散性较好㊂1.3.2 胶体微球形貌观察将胶体微球乳液用去离子水稀释至半透明状,用10μL 移液枪滴定到基材上,放入60ħ干燥箱中去除水分,将基材贴于样品台,使用场发射扫描电镜对微球的微观形貌进行观察㊂测试条件:放大倍数20000倍,工作电压3.0k V ㊂1.3.3 纺织基材的表面形貌利用三维视频显微镜观察纺织基材的表面形貌,测试倍数为50~200倍㊂1.3.4 光子晶体的形貌利用场发射扫描电镜对纺织基材上构筑的光子晶体结构进行观察,测试电压为3.0k V ,倍数为20000倍㊂1.3.5 光子晶体结构色的效果利用三维视频显微镜观察在基材上构筑的光子晶体结构色的颜色,倍数为50~200倍,观察样品90ʎ方向的形貌㊂利用紫外-可见分光光度计测量在基材上构筑的光子晶体结构色的颜色,观察角度为垂直样品90ʎ方向㊂1.3.6 墨水性能的表征表面张力:取一定量结构生色墨水,利用视频接触角张力仪测试其表面张力㊂测试中液滴的体积约为3.0μL ,温度为25ħ㊂pH 值:取一定量配制好的结构生色墨水放置在样品瓶中,在室温条件下利用p H 计测试墨水的pH 值,每组测3次,取平均值㊂黏度测试:取一定量结构生色墨水,利用旋转流变仪测试其黏度,温度为25ħ,剪切速率为500s -1,每组测20个点,取平均值㊂稳定性测试:取等量不同粒径的两种结构基元微球乳液,利用Z e t a 电位分析仪测试其胶体稳定性,每组测3次,取其平均值;然后在室温环境下密封保存,分别观察不同时间后其体系的稳定性,并使用马尔文激光粒度仪对其粒径及单分散性变化进行测试㊂2 结果与讨论2.1 负载色素型胶体微球的性能分析分散染料/P (S t -B A -M A A )/P (S t -MM A )微球的粒径分布和F E S E M 图像如图3所示㊂由图3(a)可见,微球的粒径分布相对集中,215㊁237㊁275n m和306n m 微球的分散性指数分别为0.02㊁0.04㊁0.06和0.05㊂由图3(b )可知,制备得到的微球球形度良好,为后续构筑规整的光子晶体提供了必要条件㊂图3 分散染料/P (S t -B A -M A A )/P (S t -MM A )微球的粒径分布和F E S E M 图像2.2 结构生色墨水体系的构建2.2.1 胶体微球质量分数的优化在结构生色墨水中,微球作为墨水体系中着色剂,其质量分数将直接影响光子晶体生色结构,适宜的微球质量分数还能防止喷头堵塞㊁保护喷印设备㊂图4和图5分别为不同质量分数微球墨水喷印所构建光子晶体结构色的显微镜图像和F E S E M 图像㊂由图4(a )可见:当胶体微球质量分数为0.1%时,可以明显看到基材的底色(白色),这是由于微球质量分数较低,微球不能全部覆盖在基材表面,致使所构建的光子晶体结构色效果不佳;同时,胶体微球在织物上较为松散,沉积不均匀,并未组装形成长程有序的结构㊂由图4(b ) (d )可见:随着微球质量分数的逐渐升高,光子晶体结构色逐渐明显,微球对基材表面的覆盖程度也逐渐增大;同时,涤纶织物表面上的微球所组成的结构逐渐规整,但仍然存在空穴㊂当微球质量分数为1.5%时,由图4(d )和图5(d )可见,微球较完整地覆盖在基材表面,可以十分清晰地观察到基材的纹路,所构建光子晶体所呈现出的结构色颜色鲜艳㊂由图4(e )和图5(e )可见,当胶体微球的质量分数达到2.0%,微球数量过多使微球在基材上的覆盖不均,导致了光子晶体厚度不一㊂其结构色颜色效324第4期冯 伟等:负载色素型胶体微球的结构生色墨水的制备图4 不同微球质量分数下墨水喷印所构建光子晶体结构色的显微镜图像图5 不同微球质量分数下喷印所构建光子晶体结构色的F E S E M 图像果也随之变差㊂因此,本文负载色素色结构生色墨水中纳米微球质量分数宜控制在1.5%左右㊂2.2.2 p H 值调节剂体积分数的优化 数码喷印中墨水性能易受环境p H 值的影响,从而影响喷印效果㊂因此,调节墨水p H 值是配制负载色素型结构生色墨水十分重要的一步㊂图6和图7分别为不同p H 值负载色素型墨水在白色基材织物上通过喷印自组装所得样品的3D 显微镜照片和F E S E M 图㊂由图6(a )和图7(a )可见,当p H 值较低时,其光子晶体结构色颜色暗淡,微球的间隔较大㊁排列较分散,图案结构遭到一定程度的破坏;由图6(e )和图7(e )可见,当p H 值较高时,随着碱性的增强,微球之间的间距变大,光子晶体排列结构遭到破坏,结构色图案遭到破坏程度逐渐严重,结构色效果逐渐变差;由图6(b ) (d )和图7(b ) (d )可见,当p H=7时,光子晶体结构色颜色鲜艳,图案轮廓清晰,可以清楚地观察到基材的纹路㊂2.2.3 表面张力调节剂体积分数的优化表面张力作为墨水的重要指标,直接影响墨水在基材上的流动性能,从而影响墨水在基材上喷印自组装的效果㊂本文选择表面张力为24.5m N /m(25ħ)的烯丙醇作为墨水体系中的表面张力调节剂㊂图8为不同用量的烯丙醇对墨水的表面张力影响㊂从图8可看出,随着烯丙醇体积分数的增加,所配制墨水的表面张力逐渐减小㊂结合图9中对应结构色的效果可知,未添加烯丙醇时,墨水的表面张424浙江理工大学学报(自然科学)2023年 第49卷图6不同p H 值墨水喷印所构建的光子晶体结构色的显微镜图像图7不同p H值墨水喷印所构建的光子晶体结构色的F E S E M 图像图8不同烯丙醇体积分数下结构生色墨水的表面张力图524第4期冯伟等:负载色素型胶体微球的结构生色墨水的制备图9 不同烯丙醇用量墨水所构建的光子晶体结构色显微镜图像力为70.12m N /m ,结构色效果良好㊂随着烯丙醇体积分数增至0.5%,表面张力从70.12m N /m 减小至62.54m N /m ,结构色效果并未发生太大变化,颜色鲜艳明亮,此范围的表面张力对墨水构建光子晶体结构色几乎没有产生太大影响;当烯丙醇体积分数为1.0%时,表面张力减小至53.82m N /m ,此时,其结构色效果变差,结构色颜色暗淡,在基材上的图案出现缺陷和细小的裂纹等现象;当烯丙醇体积分数为1.5%和2.0%时,表面张力分别减小至37.80m N /m 和36.48m N /m ,在基材上的图案出现了分布不匀以及破损情况㊂图10为图9中光子晶体结构色的F E S E M 图像㊂当烯丙醇体积分数为0%~0.5%时,胶体微球排列规则有序;当烯丙醇体积分数超过0.5%,微球之间规则有序的排列逐渐变得杂乱,出现缝隙和空缺,这将影响光子晶体整体结构,导致部分区域的结构色效果变差,其原因是随着墨水中烯丙醇体积分数的增大,加快了墨滴在纺织基材上的渗透速率,在一定程度上影响了胶体微球在涤纶上的有序组装,排列疏松散乱,导致结构色颜色变差㊂综上,将负载色素型结构生色墨水的表面张力控制在62.54~70.12m N /m (烯丙醇体积分数0%~0.5%),有助于得到效果优良的结构色㊂图10 不同烯丙醇用量墨水所构建的光子晶体结构色的F E S E M 图像2.2.4 黏度调节剂体积分数的优化黏度是流体流动阻力的量度指标,也是墨水体系中重要参数㊂若墨水的黏度过高,会导致喷印设备喷头的堵塞㊂因此,需要对墨水的黏度进行调控㊂624浙江理工大学学报(自然科学)2023年 第49卷选取聚丙烯酰胺为墨水黏度调节剂㊂图11为不同聚丙烯酸酰胺体积分数墨水构建的光子晶体结构色显微镜图像,表1为不同聚丙烯酰胺用量对应的负载色素型微球墨水黏度㊂由图11和表1可见,当聚丙烯酰胺体积分数从0%增加到5.0%时,墨水黏度为4.32~11.48m P a ㊃s ,结构色颜色均鲜艳明亮,分布均匀,黏度的改变未对其结构色效果产生较大影响;而当聚丙烯酰胺体积分数为10.0%和20.0%时,墨水黏度大于12.03m P a ㊃s,所构建的光子晶体结构色颜色逐渐消失,光子晶体图案出现色调不一致现象㊂由图12可见:当聚丙烯酰胺体积分数为0%~5.0%时,胶体微球规则有序紧密排列;当聚丙烯酰胺体积分数超过5.0%时,微球排列逐渐变得无序散乱,微球间距差异较大,结构色颜色消失㊂因此,黏度过高会促使微球预组装,无法形成均匀堆积结构,呈无序散乱排列,结构色颜色变差㊂当负载色素型墨水黏度在4.32~11.48m P a ㊃s 时,所构建的光子晶体结构色效果最佳㊂图11 不同聚丙烯酸酰胺体积分数下墨水构建的光子晶体结构色显微镜图像表1 不同聚丙烯酰胺用量对应的负载色素型胶体微球墨水黏度聚丙烯酰胺体积分数/%转速/(r ㊃m i n -1)黏度/(m P a ㊃s )01004.3211007.71510011.48101004.031510017.242010020.692.3 负载色素型结构生色墨水稳定性分析表2为不同粒径负载色素型胶体微球结构生色墨水的Z e t a 电位值,图13为不同时间段负载色素型结构生色墨水的Z e t a 电位变化直方图㊂由表2和图13可见,随着放置时间的增加,其Z e t a 电位虽出现不同幅度的波动,但Z e t a 电位值均低于-30m V ,说明结构生色墨水均可以长期储存㊂图14为不同粒径的负载色素型微球墨水在不同时间段的粒径变化直方图㊂由图14可见,随放置时间的增加,墨水中微球粒径无明显变化㊂图15为不同粒径的负载色素型微球墨水在不同时间段的单分散指数变化直方图㊂由图15可见,墨水的单分散性也均小于0.08,未出现团聚,说明所配置的结构生色墨水具有良好的储存稳定性㊂2.4 负载色素型结构生色墨水在纺织基材上的应用图16为不同负载色素型结构生色墨水数码喷印所构建的光子晶体结构色的显微镜图像㊂由图16可以观察到,不同的结构生色墨水在白色涤纶上喷印所得图案颜色鲜艳明亮,通过改变染料色相和微球粒径,进而可产生不同的结构色效果㊂传统数码印花 C M Y K 模式 配色系统是由两种及以上墨水配色得到所需的颜色;为研究光子晶体在同一图案上的多色喷印,配置两种同一粒径不同颜色的结构生色墨水,通过调控墨水喷印比例对光子晶体数码喷印中的多色喷印进行分析㊂图17为两种分散染料/P (S t -B A -M A A )/P (S t -MM A )307n m 微球墨水多色喷印所得光子晶体图案㊂由图17可见,不同比例的墨水所喷印出的光子晶体图724第4期冯 伟等:负载色素型胶体微球的结构生色墨水的制备图12 不同聚丙烯酸酰胺体积分数下墨水所构建的光子晶体结构色的F E S E M 图像表2 不同粒径内部包覆染料型微球墨水的Z e t a 电位值样品序号粒径/n m Z e t a 电位/m V1311.30-32.202285.11-33.153256.14-31.514234.41-32.415197.22-31.71图13 不同粒径的负载色素型微球墨水在不同时间段的Z e t a 电位值变化直方图案存在明显差异,光子晶体在同一图案呈现出两种及以上的颜色效果㊂当两种墨水未拼混时,喷印所得图案色彩鲜艳明亮,呈现绿色(图17(a))和黄色(图17(e ));当以3ʒ7混合后进行喷印时,两种墨水各自在喷印区域呈现自身所构建的光子晶体结构色颜色,而在其混合区域出现了不同比例的混合中间色;当比例为5ʒ5时,两种墨水的混合程度变大,所得图案的颜色呈现具有渐变效果㊂图18为两种分散染料/P (S t -B A -M A A )/P (S t-图14 不同粒径的负载色素型微球墨水在不同时间段的粒径变化直方图图15 不同粒径的负载色素型微球墨水在不同时间段的单分散指数变化直方图MM A )307n m 微球墨水多色喷印所得光子晶体图案,由图18可见,利用负载色素型结构生色墨水可以实现光子晶体在数码喷印上的多色喷印,光子晶体在同一图案上可实现多色化㊂824浙江理工大学学报(自然科学)2023年 第49卷图16不同负载色素型结构生色墨水数码喷印所得光子晶体图案图17两种分散染料/P(S t-B A-M A A)/P(S t-MM A)307n m 微球墨水多色喷印所得光子晶体图案图182种分散染料/P(S t-B A-M A A)/P(S t-MM A)307n m微球墨水多色喷印所得光子晶体图案924第4期冯伟等:负载色素型胶体微球的结构生色墨水的制备3结论本文以分散染料/P(S t-B A-M A A)/P(S t-MM A)微球为主体,配制负载色素型结构生色墨水,分析采用三步法制备的负载色素型胶体微球的性能,调控墨水的微球质量分数㊁p H值㊁墨水表面张力和黏度值,最后将所配制的负载色素型墨水进行数码喷印,对所得图案的结构色效果进行评价,主要结论如下:a)制备的负载色素型胶体微球 分散染料/ P(S t-B A-M A A)/P(S t-MM A)微球单分散性良好㊁粒径均一可控,球形度良好并具有良好的稳定性㊂b)当墨水中微球质量分数为1.5%㊁p H值为7㊁烯丙醇体积分数为0%~0.5%㊁聚丙烯酰胺体积分数为0%~10.0%时,配制所得墨水的喷印效果优良㊂该体系中,墨水表面张力为62.54~ 70.12m N/m,黏度为4.32~11.48m P a㊃s,可在白色纺织基材上构筑出色彩艳丽的光晶体结构色㊂c)将负载色素型结构生色墨水在白色纺织基材上数码喷印可制得光子晶体结构色图案,根据布拉格衍射方程,通过调控微球的粒径可产生绚丽多彩的结构色效果㊂将两种及以上结构生色墨水数码喷印在纺织基材上,可获得颜色鲜艳明亮㊁在同一图案中呈现具有多种不同颜色的结构色图案,实现光子晶体在纺织基材上的多色喷印㊂参考文献:[1]Y a b l o n o v i t c h E.I n h i b i t e d s p o n t a n e o u s e m i s s i o n i n s o l i d-s t a t e p h y s i c s a n d e l e c t r o n i c s[J].P h y s i c a l R e v i e w L e t t e r s,1987,58(20):2059-2062.[2]E r e n M,A k b u l u t G,S e n l e r S,e t a l.S y n t h e s i s o f c o r e-s h e l l-t y p e s t y r e n e a c r y l i c l a t e x e s w i t h l o w N M A c o n t e n t a n d t h e i r a p p l i 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全国印染助剂行业研讨会暨江苏省印染助剂情报站第27届年会圆满结束
司高工章杰作了“ 从壬基酚事件看我 国纺织印染助剂
本次会议 由中国染料工业协会纺织印染助剂专
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印 染 助 剂
2 8卷
业委员会主办, 南京古 田化工有限公司协办. 另外, 张
家港市德 宝化工 有限公 司 、 安徽科 光新 材料 有 限公 司 、 宁波润禾 化学工 业有 限公 司 、 阳奥 克聚醚 有 限公 司 、 辽
的安 全 性 问题 ” 的报 告 , 织 品 的生 态安 全 引起 了 国 纺
行业研讨会暨江苏省印染助剂情报站第 2 届年会于 务 院的高度重视, 7 国家就纺织化学 品的安全问题 已组 南京江苏新世纪大酒店圆满结束 . 中国染料工业协会 织专家开展 了专 门的讨论, 不久将 出台一些强制性 的 秘 书长 田利明 、 中国印染行业协会秘书长陈志华 、 法律法规, 中 对此希望引起各企业的高度重视, 以便制定 国染料工业协会副秘书长康宝祥 、 高等 院校教授和业 出绿色环保的发展策略. 张家港市德宝化工有限公司 内专家 、 印染以及助剂企业员工共两百多名代表参加 董事长陈金辉作 了“ 利他赢得发展 ” 的主题报告. 了 讲 了会 议 . 如何才能使企业发展得更好, 并将企业责任感和企业 中国染料工业协会纺织印染助剂专业 委员会秘 文化融人其中, 为提高 印染助剂企业的整体素质提供 书长傅秀珠致开幕词. 中国染料工业协会秘书长 田利
广 东 德美 精 细化工 股 份有 限公 司 董事 长
浙江传化股份有限公司 副总裁 罗巨涛 协会纺织印染助剂专业 委员会主任, 常州化工研究所 苏 州 大学 纺织 与服 装 工程 学 院 系主任 王祥荣 有限公 司《 印染助剂》 编辑部主任傅秀珠继续担任秘 苏州 联胜 化 学有 限公 司 副 总经理 涂 胜 宏 书长 . 辽 阳奥克 聚 醚有 限公 司 副 总裁 董振 鹏
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目前国内外生产应用较多 的螯合剂 品种主要有 氨基羧酸盐类 、 有机膦酸盐类 、 高分子聚羧酸盐类及
它们 的复配产品: ) ( 氨基羧酸盐类 的螯合 力强, 分 1 但
散力较差, 耐碱性尚好( 不耐浓碱) , 不易生物降解; ) ( 有 2
机膦酸盐类 的螯合容量大, 金属离子被螯合后不容易
( 浙江传化股份 有限公 司 ,浙江杭 l 12 5 I 。 1) ' 1 3
摘 要 : 从 原理与操作方法上对混合 指示剂 法、 浊度滴定法和 硬度滴定法 3 测试钙 离子螯合力的 方法进行综合 比较 , 种 有利
于印染厂 家选 择合 钙离 子;螯 合力;混合指示剂 ;浊度;硬度 ;测试方法;比较
螯合 剂 : 一 1( 、F 132 、F 50 ( ( T 5 01 T 一 3 ( T 一 1A 3 下 F  ̄  ̄  ̄ 同) ; 醋酸钙标准溶液 :2 oL混合指示剂: O l; .m / 酸性铬蓝
K 萘酚绿 B 氯化钾( 2 4) 氯化铵缓冲溶液: + + 1 + O 氨一 + ; 加
YU Y n - h n。 J N a h , F i gz e I Xi n- ua U i - a Jay
( h in rnf C .Ld,H nzo 12 5 hn ) Z  ̄a gTas o, t. a gh u 3 1 1 ,C ia a
Ab ta t T e m ie n iaorme h d cou ie s t rt n m e h d a d h r n s irt n m eh df rC o sr c : h x d idc t t o . l dn s i ai t o n ad e st a i t o o a in t o t o c ea ig p we e e c m peh n iey c m p rd ont e b ss o h r cpe n p a in me h d . h ut h lt o rw r O n r e sv l o ae h a i f e p i ilsa d o erto t o s T e s i t n - a l e tm e h d o o h a infv rt es lc in o h l ig a e t n t e d en n r tn l . be t s t o s f rCain c el o a o h ee t fc ea n g ns i h y ig a d p i ig mis t o t n l Ke r s: Ca in; c ea ig p w e ; m ie n ia o ; co die s; h r n s ; t s e h d ; c m p r o y wo d o h lt o r n x d idc t r lu n s a d e s e tm t o s o ai n s
埃肯有机硅杯《印染助剂》第36届年会预通知
7期胡倩,等:单偶氮染料AR37的光催化降解动力学研究33[2]李庄,曾光明,高兴斋.偶氮染料废水处理研究现状及其发展方向[J].湖南化工,2000,30(6):12-15.⑶易兵,胡倩,阳海,等.酸性红(AR37)光催化降解动力学的响应曲面法优化及其转化机制[J].纺织学报,2018,39(6): 81-88.[4]DOGAN K,SEMA T,EDA bining adsorption and coagulation for the treatment of azo and anthraquinone dyes from aqueous solution[J],Industrial and Engineering Chemistry Research,2006,45(11):3969-3973.[5]ONG S A,UCHIYAMA K,INADAMA D,et al.Simultaneousremoval of color,organic compounds and nutrients in azo dye-containing wastewater using up—flow constructed wet-land[JJ.Journal of Hazardous Materials,2009,165(1/2/3):696-703.[6]张华春,熊国臣.偶氮染料废水处理方法研究进展[J].染料与染色,2016,53(3):45-51.[7]孙平,陈景文.部分水溶性偶氮染料的光催化降解研究[J].环境化学,1999,18(3):254-257.[8]阳海.魏宏庆,胡乐天,等.单偶氮染料AY17的光催化降解动力学及机制[J].环境科学,2016,37(8):266-273.[9]周文常,阳海.特丁嗟草隆光催化降解动力学的研究[J].湖南工程学院学报,2017,27(1):60-64.[10]YANG H,LI G Y,AN T C,et al.Photocatalytic degradation kinetics and mechanism of environmental pharmaceuticals inaqueous suspension of TiO2:a case of sulfa drugs[J].Catalysis Today,2010,153:200-207.[11]胡倩,阳海,石妮,等.光催化体系中嗟虫胺降解动力学及机制[J].环境科学,2016,37(9):290-297.[12]李明洁,喻泽斌,陈颖,等.TiO?光催化降解PFOA的反应动力学及机制研究【J].环境科学,2014,35(7):2612-2619.[13]王阿楠,滕应,骆永明,等.二氧化钛(P25)光催化降解二苯碑酸的研究[J].环境科学,2014,35(10):3800-3806. [14]阳海,周硕林,尹明亮,等.克百威光催化降解动力学研究[J].中国环境科学,2013,33(1):82-87.埃肯有机硅杯《印染助剂》第36届年会预通知2020年是“十三五”规划的收官之年,也是“十四五”规划的启动之年,是一个承前启后的关键年。
耐水性CA
第32卷㊀第2期2024年2月现代纺织技术Advanced Textile TechnologyVol.32,No.2Feb.2024DOI :10.19398∕j.att.202307037耐水性CA∕PVA 纳米纤维膜的制备与性能张佳鹏1a,王㊀琰1a ,1b,姚菊明1b ,1c ,2,3,JIRI Militky 4,DANA Kremenakova 4,祝国成1a ,1b ,3(1.浙江理工大学,a.纺织科学与工程学院(国际丝绸学院);b.浙江-捷克先进纤维材料联合实验室;c.材料科学与工程学院,杭州㊀310018;2.宁波大学材料科学与化学工程学院,宁波㊀315201;3.现代纺织技术创新中心(鉴湖实验室),浙江绍兴㊀312000;4.利贝雷茨理工大学纺织工程学院,捷克利贝雷茨㊀46117)㊀㊀摘㊀要:为制备可降解㊁高比表面积㊁吸附效率高的吸附膜材料,采用静电纺丝技术制备一种醋酸纤维素(CA)∕聚乙烯醇(PVA)复合纳米纤维膜㊂用可降解的CA 为原料制备CA 纳米纤维膜;为提高CA 纳米纤维膜的力学性能,与PVA 共混纺丝,制备了CA∕PVA 复合纳米纤维膜;为改善膜的耐水性能,采用戊二醛(GA)蒸汽交联法对CA∕PVA 纳米纤维膜进行交联改性处理,而后对CA∕PVA 纳米纤维膜的表观形貌㊁耐水性能,力学性能以及吸附性能进行了评价分析㊂研究发现:CA 与PVA 共混后仍具有良好的可纺性;CA∕PVA 纳米纤维膜的表面经GA 交联后逐渐致密化;改性后的CA∕PVA 纳米纤维膜在水中24h 后质量损失率由改性前的70.76%下降到7.28%;耐水性能随温度和pH 值的增加而降低,在25~35ħ㊁pH 值为5的条件下,膜的质量损失率最低,为5%左右;断裂强度由0.76MPa 提高到1.51MPa,断裂伸长率由6.31%提高到8.03%;对Cu 2+的吸附在2h 后达到平衡,最大吸附量达到89.52mg∕g,说明改性后的CA∕PVA 纳米纤维膜具有良好的耐水性能及力学性能,对重金属离子的吸附具有良好效果,为重金属废水的处理提供了一种有效方法㊂关键词:醋酸纤维素;纳米纤维膜;戊二醛;交联;缩醛反应;离子吸附中图分类号:TQ342.4㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1009-265X(2024)02-0096-09收稿日期:20230725㊀网络出版日期:20231020基金项目:浙江省 尖兵 领雁 研发攻关计划项目(2023C01194);高等学校学科创新引智计划资助项目(D21011);浙江理工大学基本科研业务费专项资金项目(22202304-Y)作者简介:张佳鹏(1999 ),男,河南洛阳人,硕士研究生,主要从事生物基纳米纤维材料方面的研究㊂通信作者:祝国成,E-mail:gchengzhu@㊀㊀重金属离子广泛存在于水环境中,不仅会破坏水生态系统,而且会在人体内蓄积,对健康造成严重危害,因此需要去除水中的重金属离子[1]㊂常用的重金属离子去除方法有化学沉淀法㊁离子交换法及膜分离法,其中膜分离法因能耗低㊁精度高㊁操作简便而被广泛应用[2-3]㊂在众多分离膜中,由静电纺丝技术制备的纳米纤维膜因具有高比表面积㊁易于改性㊁吸附效率高等特点,是目前应用最广泛的分离膜材料之一[4-5]㊂目前,一些被广泛应用于水处理的材料在使用过程中对环境污染较大且材料成本较高,因此使用天然㊁环保㊁经济㊁高效的原料来制备水处理膜材料成为研究热点[6]㊂醋酸纤维素(CA)是纤维素的衍生物,具有来源广泛㊁价格低廉㊁可生物降解等优点,其分子存在大量的羟基,是良好的天然吸附材料[7]㊂但CA 分子间㊁分子内也有大量氢键的存在,这些氢键会使得分子间连接紧密,分子链运动困难,存在CA 纳米纤维膜强力低㊁韧性差等力学性能的不足[8]㊂聚乙烯醇(PVA)作为良好的可降解材料,不仅成纤性好,所制备的纤维力学性能优异,且分子链上具有大量携带负电荷的羟基,可以大量地吸附重金属阳离子[9]㊂因此,将CA 与PVA 进行共混纺丝,不仅可以改善CA 纳米纤维膜的性能,而且可以避免由单一聚合物制备的纳米纤维膜分离能力较差的问题㊂然而,PVA本身也存在一些不足,PVA分子中羟基大量地存在,使其具有良好的亲水性,就导致制备的纳米纤维膜耐水性能较差[10];但通过戊二醛(GA)蒸汽交联法,可以有效提高CA∕PVA纳米纤维膜的耐水性能㊂因此,为制备一种天然可降解㊁吸附力效率高的吸附膜材料㊂本文通过静电纺丝技术制备CA∕PVA复合纳米纤维膜,并利用戊二醛蒸汽交联法对膜进行交联改性处理,对改性后的膜在不同条件下的耐水性能以及对重金属离子的吸附性能进行了探究㊂本文的研究可提供一种快速㊁高效的吸附膜材料制备方法,并可促进CA在重金属吸附领域的应用㊂1㊀实验材料与表征1.1㊀实验材料醋酸纤维素(乙酰基质量分数为39.8%,羟基质量分数为3.5%,上海阿拉丁生化科技股份有限公司);聚乙烯醇(1799型,醇解度98%~99%,上海麦克林生化科技有限公司);冰乙酸(AR,99.5%,上海阿拉丁生化科技股份有限公司);戊二醛(质量分数为25%,上海麦克林生化科技有限公司);硫酸铜(五水,AR,99%,上海阿拉丁生化科技股份有限公司);去离子水(实验室自制)㊂1.2㊀制备方法称取一定量的CA颗粒与PVA颗粒,按质量比3ʒ7混合后加入一定体积的醋酸水溶液中(醋酸与水的比例为75ʒ25),配置成质量分数为10%的纺丝液,在90ħ的条件下连续搅拌直至溶质完全溶解,待纺丝液冷却脱泡后进行静电纺丝㊂使用YFSP-T型静电纺丝机(天津云帆仪器有限公司),在温度为(25ʃ2)ħ㊁湿度为45%ʃ2%的条件下进行静电纺丝㊂将配制好的纺丝液注入体积为5mL㊁针头直径为0.5mm的注射器中,在纺丝电压为17kV㊁纺丝接收距离为18cm㊁供液速度为1.0mL∕h,滚筒转速为300r∕min的条件下连续纺丝8h㊂将铝箔纸固定在辊筒上接收纳米纤维,纺丝完成后将纳米纤维膜取下,在40ħ下烘干待用㊂将CA∕PVA纳米纤维膜放入盛有GA溶液的玻璃干燥器中,避免膜与GA溶液的直接接触㊂在25ħ左右进行交联改性处理,交联时间分别为2㊁4㊁8㊁12h,交联完成后将膜放入60ħ的烘箱中干燥30min,以去除残留的戊二醛气体㊂1.3㊀测试表征表观形貌表征:使用GeminiSEM500型场发射扫描电镜(卡尔蔡司光学(中国)有限公司),在加速电压为3kV㊁工作距离为7.5mm㊁放大倍数为10000倍的条件下观察纳米纤维膜在交联前后以及在不同交联时间下的形貌变化㊂红外光谱分析:使用VERTEX70型傅里叶红外光谱仪(布鲁克(北京)科技有限公司)对不同的纳米纤维膜进行测试分析㊂测试过程:设置扫描光谱范围为600~4000cm-1,设置基线,取一小块膜置于样品台上,将探头压在样品上,进行测试㊂接触角测试:使用DSA25型接触角测量仪(克吕士科学仪器(上海)有限公司)对交联前后纳米纤维膜的亲水性进行测试,将试样裁剪成40mmˑ10mm的长条状,用双面胶固定于载玻片上,将水滴滴在薄膜的表面,最后收集图像分析处理㊂力学性能测试:使用YG005E型电子单纤维强力仪(温州方圆仪器有限公司),将制备好的纳米纤维裁剪成50mmˑ5mm的长方形,然后把样品两端夹在强力测试仪上㊂测试前,使用数显高精度游标卡尺(精度0.02mm)测量膜的厚度并记录㊂测试参数:预加张力为0.5cN,拉伸速度为20mm∕min㊁夹持距离为20mm㊂记录样品断裂时的断裂强度及断裂伸长率,每个样品重复测量5次,结果取均值㊂耐水性能测试:材料的耐水性能可以通过测量材料的质量损失率来表示㊂质量损失越少,材料的耐水性能越好[11]㊂将不同交联时间的纳米纤维膜剪成30mmˑ30mm大小的样品,称量初始重量后置于去离子水中,达到设定条件后取出,吸干水分后干燥至恒重记录剩余质量,最后计算不同样品在不同测试条件下时的质量损失率,每个样品测试3次,结果取均值㊂测试条件:a)时间为变量,分别设置为4㊁8㊁12㊁24h,温度为25ħ,pH值为5;b)温度为变量,分别设置为25㊁35㊁45㊁55ħ,时间为4h,pH值为5;c)pH值为变量,pH值分别设置为2㊁5㊁7㊁10,时间为4h,温度为25ħ㊂吸附性能测试:将铜离子储备液稀释至一定浓度待用㊂取50mg改性8h的CA∕PVA纳米纤维膜放入一定浓度的铜离子溶液中,在室温下进行吸附,间隔一定时间取2mL上层清液,使用DR6000型紫外可见光分光光度计(哈希水质分析仪器(上海)有限公司)测定溶液中金属离子浓度㊂㊃79㊃第2期张佳鹏等:耐水性CA∕PVA纳米纤维膜的制备与性能2㊀结果与分析2.1㊀CA∕PVA纳米纤维膜的交联改性使用GA作为交联剂对CA∕PVA纳米纤维膜进行改性处理,主要是利用GA分子链上的醛基与PVA分子链上的羟基发生缩醛反应,使分子链间发生交联,形成均匀稳定的交联结构,缩醛反应的机理如图1所示[12]㊂醛基与羟基发生缩醛反应后会生成新的化学键,进而在PVA内部形成更加致密的网状结构,以此来提高膜的力学性能及耐水性能[13]㊂2.2㊀CA∕PVA纳米纤维膜的表面形貌表征图2为CA∕PVA纳米纤维膜交联12h前后膜大小尺寸的变化图㊂从图2可以发现,交联前膜的大小为53mmˑ47mm,交联后膜的大小为45mmˑ38mm,说明膜在交联过程中,纤维逐渐向内收缩紧密,致使膜的尺寸减小㊂图1㊀PVA与GA的缩醛反应机理[10]Fig.1㊀Acetal reaction mechanism of PVA andGA图2㊀CA∕PVA纳米纤维膜交联前后尺寸变化照片Fig.2㊀Size changes of CA∕PVA nanofiber membranes before and after crosslinking㊀㊀图3为经GA交联不同时间的CA∕PVA纳米纤维膜的表面形貌图㊂由图3(a)可以看出,未交联时,CA∕PVA纳米纤维膜形貌良好且具有高孔隙率㊂随交联时间的增加,纤维间的黏连合并增多,孔隙率开始降低,逐渐在纤维间形成一层致密的结构,如图3(b) (e)所示㊂结合图2,交联导致的纤维间黏连增多㊁孔隙率降低是膜尺寸减小的原因㊂其中,交联时间在8h以上的CA∕PVA纳米纤维膜的表面较为致密,交联时间为8h的膜可清晰观察到纤维的结构,交联时间为12h的膜已无法清晰观察到纤维的结构,如图3(d) (e)所示㊂由此可知,膜在交联时间达到8h时已交联完全,继续增加交联时间,膜表面则越致密,内层纤维发生交联的概率就越低,从而导致交联过度[11]㊂2.3㊀CA∕PVA纳米纤维膜的内部结构图4为不同交联时间的CA∕PVA纳米纤维膜的红外光谱图㊂对图4分析可知,在856cm-1处出现的吸收峰是GA中C H键面外弯曲振动形成的;交联的CA∕PVA纳米纤维膜在1034cm-1处出现了C O C键振动偶合形成的特征峰,说明PVA与GA发生了缩醛反应,脱水生成了聚乙烯醇缩醛[14];1415cm-1处的特征峰归属于PVA分子中C H键的弯曲振动;在交联12h的CA∕PVA纳米纤维膜的红外光谱中,1637cm-1处出现的吸收峰是残留GA中的C O键所形成的[15];CA中羧基的O H伸缩振动在2343cm-1处形成了吸收峰;2899cm-1处的吸收峰为CA中亚甲基的C H伸缩振动所形㊃89㊃现代纺织技术第32卷成;3300cm -1处为纤维素中OH 伸缩振动所形成的特征峰,同时交联12h 的CA∕PVA 纳米纤维膜在此处的峰强明显增强,说明了CA 与PVA 分子间的氢键作用有所加强[16]㊂图3㊀不同交联时间下的CA∕PVA 纳米纤维膜的SEM 图Fig.3㊀SEM images of CA∕PVA nanofiber membranes under different crosslinkingtimes图4㊀不同交联时间下的CA∕PVA 纳米纤维膜红外光谱图Fig.4㊀Fourier transform infrared spectroscopy of CA∕PVA nanofiber membranes under different crosslinking times2.4㊀CA∕PVA 纳米纤维膜的亲水性图5为不同交联时间下CA∕PVA 纳米纤维膜的接触角测试结果图㊂由图5(a)可以看出,未交联时CA∕PVA 纳米纤维膜的接触角为20.8ʎ,说明此时膜亲水性良好,首先是由于CA 及PVA 分子中具有大量的羟基,亲水性极好;其次是未交联的纳米纤维膜孔隙率高,水分子易渗入㊂随交联时间的增加,CA∕PVA 纳米纤维膜的接触角不断增大,最大为39.2ʎ,如图5(b) (e)所示㊂接触角增大的原因,一方面是由于GA 中的醛基与原材料中的羟基发生缩醛反应,消耗大量亲水性羟基基团[17];另一方面是交联时会在纤维间形成一层致密的薄膜状物质,有效提高了分子间的紧密程度,水分子不易渗入其中[18]㊂改性后CA∕PVA 纳米纤维膜的接触角增大,说明膜逐渐由亲水向疏水转变,间接说明膜的耐水性得到提高㊂2.5㊀CA∕PVA 纳米纤维膜的力学性能图6为不同交联时间的纳米纤维膜的力学性能图,其对应的力学参数值列在表1中㊂由图6可知,交联改性对纳米纤维膜的力学性能提高有明显作用㊂未交联时,纳米纤维膜的断裂强度为0.76MPa,经过交联后纳米纤维膜的断裂强度有明显提高,最高为1.51MPa㊂分析发现,交联改性会使膜不断向内收缩紧密,致使膜的厚度有一定增加,加强了膜的强度;此外,随交联时间的增加,纤维间的黏连程度不断增加,形成一层致密的结构而提高膜的强度[19]㊂膜的断裂伸长率随交联时间的增加呈先增大后减小的趋势,当交联时间为4h,膜的断裂伸长率最高,为9.30%;而当交联时间增加为8㊁12h,膜的断裂㊃99㊃第2期张佳鹏等:耐水性CA∕PVA 纳米纤维膜的制备与性能伸长率出现下降,分别为6.99%㊁8.03%㊂这是由于在交联前期纤维间逐渐出现黏连,纤维与纤维交织在一起,形成了紧密有力的网状纤维结构,因而其断裂伸长率有所增加,但在交联后期由于交联使得分子结构更加紧密,造成纤维膜钢性的增强,从而导致了纤维膜韧性的降低,断裂伸长率的下降[20]㊂图5㊀不同交联时间下的CA∕PVA纳米纤维膜接触角图Fig.5㊀Contact angle diagram of CA∕PVA nanofiber membranes under different crosslinkingtimes图6㊀不同交联时间下的CA∕PVA纳米纤维膜力学性能图Fig.6㊀Mechanical properties of CA∕PVA nanofiber membranesunder different crosslinking times表1㊀不同交联时间下的CA∕PVA纳米纤维膜力学性能参数Tab.1㊀Mechanical property parameters of CA∕PVA nanofibermembranes under different crosslinking times试样断裂强度∕MPa断裂伸长率∕%未交联0.76ʃ0.07 6.31ʃ0.11交联2h0.93ʃ0.067.43ʃ0.24交联4h 1.13ʃ0.139.30ʃ0.19交联8h 1.44ʃ0.21 6.99ʃ0.07交联12h 1.51ʃ0.238.03ʃ0.092.6㊀CA∕PVA纳米纤维膜的耐水性能为探究改性后的CA∕PVA纳米纤维膜的耐水性能,设置不同应用时间㊁应用温度㊁应用pH值来测试其在不同条件下的耐水性,为改性后CA∕PVA纳米纤维膜的使用条件提供参考㊂2.6.1㊀时间对耐水性能的影响图7为CA∕PVA纳米纤维膜在不同时间时的质量损失率㊂随时间的增加,纳米纤维膜的质量损失率也在增加;在同一测试时间下,交联时间越长的纳米纤维膜质量损失率越低㊂对比发现,未交联的纳米纤维膜质量损失率最高,可达70.76%,是由于PVA是水溶性材料,使用PVA制备的纳米纤维在具有一定温度的水中易溶解,因而损失率较高;当交联时间超过8h,纳米纤维膜的质量损失率有了明显的降低,且随着时间的增加损失率变化幅度不大,损失率均在7%左右㊂损失率降低的原因是在于纤维表面的致密结构阻止了水分子的渗入㊂2.6.2㊀温度对耐水性能的影响图8为CA∕PVA纳米纤维膜在不同温度时的质量损失率㊂随温度的升高,纳米纤维膜的质量损失率增加;温度为55ħ时,未交联的纳米纤维膜几乎全部溶解,交联时间为12h的纳米纤维膜损失率也㊃001㊃现代纺织技术第32卷达到了16.67%㊂由于温度的升高,原材料中的PVA 开始溶解,且同时,交联组分GA 也开始蒸发,表面的薄膜状物质被破坏,导致水分子渗入,造成纤维膜耐水性的降低[21]㊂由图8可知,交联时间超过8h 的CA∕PVA 纳米纤维膜在25~35ħ时可以保持较低的质量损失率,耐水性能较好㊂图7㊀不同时间下CA∕PVA 纳米纤维膜的质量损失率Fig.7㊀Mass loss rate of CA∕PVA nanofibermembranes at differenttimes图8㊀不同温度下CA∕PVA 纳米纤维膜的质量损失率Fig.8㊀Mass loss rate of CA∕PVA nanofiber membranesat different temperatures2.6.3㊀pH 值对耐水性能的影响图9为CA∕PVA 纳米纤维膜在不同pH 值时的质量损失率㊂在不同pH 值环境下,纳米纤维膜的损失率不同㊂在pH 为5时,纳米纤维膜的质量损失率最低;在pH 为10时,纳米纤维膜的质量损失率最高㊂原材料中的CA 在酸性环境下较稳定[22],且交联组分GA 不耐碱,在碱性环境下会发生缩合反应[23],导致交联后纳米纤维膜在强碱性环境下损失率较高㊂交联时间超过8h 的纳米纤维膜在酸性至中性的环境下具有较好的耐水性能㊂图9㊀不同pH 值下CA∕PVA 纳米纤维膜的质量损失率Fig.9㊀Mass loss rate of CA∕PVA nanofiber membranesat different pH values2.7㊀CA∕PVA 纳米纤维膜的吸附性能图10表示了吸附时间对改性后CA∕PVA 纳米纤维膜吸附量的影响㊂测试条件为pH 为5㊁25ħ,选用初始浓度为400mg∕L 的Cu 2+溶液㊂在吸附初始阶段中,因为浓度差,Cu 2+会向纤维表面扩散,且会与纤维表面活性位点羟基发生反应,物理及化学吸附同时存在㊂随时间的增加,纤维吸附界面浓度差减小,吸附则会以化学吸附为主,由于Cu 2+与活性基团间的相互作用,直至所有吸附位点达到饱和[24]㊂改性后CA∕PVA 纳米纤维膜对Cu 2+的吸附在进行120min 时达到吸附平衡状态,最大吸附量为93.95mg∕g㊂图10㊀改性后CA∕PVA 纳米纤维膜在不同时间下的平衡吸附量Fig.10㊀Equilibrium adsorption capacity of modifiedCA∕PVA nanofiber membranes at different times㊃101㊃第2期张佳鹏等:耐水性CA∕PVA 纳米纤维膜的制备与性能㊀㊀图11表示了改性后CA∕PVA 纳米纤维膜吸附量随初始浓度的变化趋势㊂测试均在pH 为5,25ħ的条件下吸附2h㊂由图11可知,改性后CA∕PVA纳米纤维膜的吸附量随Cu 2+初始浓度的增加而增加,在300mg∕L 时吸附趋于平衡,最大吸附量为89.52mg∕g㊂在Cu 2+初始浓度较低时,膜表面的吸附位点没有完全被覆盖;随着Cu 2+初始浓度的增加,膜表面的吸附位点逐渐达到饱和,初始浓度继续增大,对纳米纤维膜吸附量的增加作用不大[25]㊂图11㊀改性后CA∕PVA 纳米纤维膜在不同浓度Cu 2+溶液中的平衡吸附量Fig.11㊀Equilibrium adsorption capacity of modified CA∕PVAnanofiber membranes in different concentrations of Cu 2+solution3㊀结㊀论本文通过静电纺丝技术制备了CA∕PVA 复合纳米纤维膜,采用GA 蒸汽交联法对CA∕PVA 复合纳米纤维膜进行交联改性,并探究了CA∕PVA 复合纳米纤维膜对Cu 2+的吸附性能㊂研究发现,GA 蒸汽交联技术有效改善了CA∕PVA 复合纳米纤维膜的力学性能,其断裂强度及断裂伸长率分别由0.76MPa㊁6.31%提升到1.51MPa㊁8.03%;显著提升了CA∕PVA 复合纳米纤维膜的耐水性,其在水中24h 后的质量损失率由改性前的70.76%下降到7.28%;改性后的膜在25~35ħ㊁pH 值为5的条件下,质量损失率为5%左右,当温度和pH 值增加,膜的质量损失率增加到20%左右,说明膜的耐水性能会随温度和pH 值的增加而降低;改性后的膜在2h 后可达到对Cu 2+的吸附平衡,且最大吸附量为89.52mg∕g,表明改性CA∕PVA 纳米纤维膜具有良好的吸附能力,在去除废水中重金属离子方面具有良好的应用潜力㊂参考文献:[1]郭状,张威,郝天煦,等.静电纺纳米纤维膜在水处理领域的应用进展[J].棉纺织技术,2023,51(3):79-84.GUO Zhuang,ZHANG Wei,HAO Tianxu,et al.Research progress of electrospinning nanofiber membrane in watertreatment field [J].Cotton Textile Technology,2023,51(3):79-84.[2]姜晶,吴仪,盛光遥.生物炭改性及其对水中污染物去除研究进展[J].功能材料,2022,53(12):12073-12084.JIANG Jing,WU Yi,SHENG Guangyao.Progress in the preparation of modified biochar and its removal of pollutantsin water [J].Journal of Functional Materials,2022,53(12):12073-12084.[3]孔繁鑫,刘倩,杨智云,等.氧化石墨烯高压膜的制备及其在水处理中的应用研究进展[J].环境工程学报,2021,15(12):3811-3829.KONG Fanxin,LIU Qian,YANG 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[21]张茜,张彰,孙丰文.静电纺丝纳米复合材料基体和界面的研究进展[J].化工新型材料,2021,49(11):20-25.ZHANG Xi,ZHANG Zhang,SUN Fengwen.Research progress on matrix and interface of electrospun nanocom-posites[J].New Chemical Materials,2021,49(11):20-25.[22]李江琴,姚凯利,胡天丁,等.纤维素基膜材料的应用研究进展[J].功能材料,2023,54(6):6080-6087.LI Jiangqin,YAO Kaili,HU Tianding,et al.Research progress on application of cellulose-based membrane materials[J].Journal of Functional Materials,2023,54(6):6080-6087.[23]王全杰,古路路,段宝荣.皮革用戊二醛及改性戊二醛[J].中国皮革,2011,40(3):27-31.WANG Quanjie,GU Lulu,DUAN Baorong.Glutaraldehyde and modified glutaraldehyde for leather[J].China Leather, 2011,40(3):27-31.[24]LI P G,FU T,GAO X Y,et al.Adsorption andreduction transformation behaviors of Cr(VI)onmesoporous polydopamine∕titanium dioxide compositenanospheres[J].Journal of Chemical&EngineeringData,2019,64(6):2686-2696.[25]JIA Q Y,WANG J,GUO R L.Preparation andcharacterization of porous HMO∕PAN composite adsorbent and its adsorption-desorption properties in brine[J].Journal of Porous Materials,2019,26(3):705-716.㊃301㊃第2期张佳鹏等:耐水性CA∕PVA纳米纤维膜的制备与性能㊃401㊃现代纺织技术第32卷Preparation and properties of CA∕PVA nanofibrous membrane with high water resistance ZHANG Jiapeng1a,WANG Yan1a,1b,YAO Juming1b,1c,2,3,JIRI Militky4,DANA Kremenakova4,ZHU Guocheng1a,1b,3 (1a.College of Textile Science and Engineering(International Institute of Silk);1b.Zhejiang-Czech Joint Laboratory ofAdvanced Fiber Materials;1c.School of Materials Science&Engineering,Zhejiang Sci-Tech University,Hangzhou310018,China;2.School of Materials Science and Chemical Engineering,Ningbo University,Ningbo315201,China;3.Advanced Textile Technology Innovation Center(Jianhu Laboratory),Shaoxing312000,China;4.Faculty of TextileEngineering,Technical University of Liberec,Liberec46117,the Czech Repubilc) Abstract:Heavy metal ions are widely present in the aquatic environment not only damaging the aquatic ecosystem but also accumulating in the human body and posing a serious threat to health.Therefore it is necessary to remove heavy metal ions from pared to traditional methods the membrane separation method has the characteristics of low energy consumption high accuracy simple equipment simple operation and wide application range making it one of the most promising separation technologies at present.Among numerous separation membranes nanofiber membranes have become one of the most widely used separation membrane materials due to their high specific surface area easy modification and high adsorption efficiency.Nanofiber membranes can be prepared through various methods and electrospinning is currently one of the most commonly used preparation techniques.The preparation process is fast efficient and the equipment is simple and easy to operate.At present the use of natural environmentally friendly economical and efficient raw materials to develop water treatment membrane materials has become a research trend.Cellulose acetate CA is a derivative of cellulose which has advantages such as wide source low price and biodegradability.Its molecules contain a large number of hydroxyl groups making it a good natural adsorption material.However there are also a large number of hydrogen bonds between and within CA molecules which can cause tight intermolecular connections and make it difficult for molecular chains to move.There are also shortcomings in the mechanical properties of CA nanofiber membranes such as low strength and poor toughness.Polyvinyl alcohol PVA as a good degradable material not only has good fiber forming properties and excellent mechanical properties but also has a large number of negatively charged hydroxyl groups on the molecular chain which can adsorb a large number of heavy metal cations.Therefore co-spinning CA and PVA can not only improve the performance of CA nanofiber membranes but also avoid the problem of poor separation ability of nanofiber membranes prepared from a single polymer. However PVA itself also has some shortcomings.The presence of a large number of hydroxyl groups in PVA molecules gives it good hydrophilicity which leads to poor water resistance of the prepared nanofiber membrane. However the water resistance of CA∕PVA nanofiber membranes can be effectively improved through glutaraldehyde GA steam crosslinking method.Therefore to prepare a naturally degradable and highly efficient adsorption membrane material this article uses electrospinning technology to prepare CA∕PVA composite nanofiber membranes and uses the glutaraldehyde vapor crosslinking method to cross-link and modify the membranes.The water resistance and heavy metal ion adsorption performance of the modified membranes under different conditions are explored.The research in this article can provide a fast and efficient method for preparing adsorption membrane materials and promote the application of CA in the field of heavy metal adsorption.The results show that CA and PVA still have good spinnability after blending.Due to the acetal reaction between glutaraldehyde and a large amount of hydroxyl groups in the raw material the surface of the nanofiber membrane gradually densifies.After24h in water the mass loss rate of the modified membrane decreases from 70.76%before modification to7.28% effectively improving the water resistance of the CA∕PVA nanofiber membrane.The mechanical properties of the modified CA∕PVA nanofiber membrane have also been improved to a certain extent with a fracture strength increased from0.76MPa to1.51MPa and a maximum elongation at break of9.30%.It was found by exploring the ion adsorption performance of the membrane that the modified CA∕PVA nanofiber membrane reached an adsorption equilibrium for Cu2+at2h with a maximum adsorption capacity of 89.52mg∕g.Exploration has shown that the modified CA∕PVA nanofiber membrane has good water resistance and mechanical properties and has good adsorption effect on heavy metal ions providing an effective method for the treatment of heavy metal wastewater.Keywords:cellulose acetate nanofiber membrane glutaraldehyde crosslinking acetal reaction ion adsorption。
夏建明染色助剂的发展
7.退浆效果;(退浆率、白度、手感等)。
• 三、精练剂 • 1. 离子性;2. 起泡性;3. 含固量; 4. 耐碱性;5. 耐硬水性;
6.精练效果;(毛细管效应、白度、手感等)。
• 四、软水剂、螯合剂、氧漂稳定剂 • 1.离子性;2.PH值;3.含固量; 4耐酸碱性;5.耐氧化还原性;6.对金
3、加强行业自律,目前企业良莠不齐,没有统一组织进行规范管理,市 场秩序紊乱,亟待进一步整治。
4、加大科研成果产业化推广力度(面料、染料、助剂、工艺、设备) ,实 现企业与科研院所的联合,使科技成果转化为现实生产力,生产更多高质量新 品种来满足日益增长国内外市场需求。
5、开拓国际流通渠道和营销网络,加强物流和信息沟通,提高市场营销 管理水平,构建经济全球化网络体系,扩大企业在国际市场中的利润分配。
• 一)检测 二)正确使用,发挥助剂最大效能。
常用助剂性能测试项目:
• 一、渗透剂 • 1.离子性;2.起泡性;3.含固量(烘干法、糖量仪法,适具体情况而定,
以下相同); 4.润湿力(帆布沉降法,以下相同);5.耐碱性;6.耐酸 性;7.耐氧化还原性; 8.耐硬水性;9.耐电解质性;10.热稳定性
场的拓展)等。开发中,明确自己的弱势产品不参与竞争,而注意后道及品牌开发,根据市场需求,协调发展。
七是诚信是金
诚信是企业品牌的重要组成部分。不论是对质量、合同、交货期、付款期等都要实事求是, 讲信誉,诚信是企业以及领导层素质的体现,要多一点社会责任感。
八是尊重专业、尊重人才
企业要发展、要提高产品质量和档次、提高研发水平、提高产品技术含量和附加值等,就需 要有不同方面的专业乃至各有专长的人才,有时还需要强调专业化。有人轻视专业人才,在知识经 济的今天,叫人纳闷。常言道“隔行如隔山”,博与渊、普遍性与特殊性、宏观与微观之间的关系 不能简单地混谈。我国助剂业在快速发展,产品向高、精、尖发展,对专业人才要求更高,我们的 专业人才不是多了而不是不足,对他们需要更多的关怀和鼓励以及培养。竞争最终是人才的竞争。
抗酚黄变剂DM-2906D在锦纶织物上的应用
抗酚黄变剂DM-2906D在锦纶织物上的应用吕小兰;陈建芳;王平安;邓东海;刘凤珍【摘要】DM-2906D was energy-saving products designed for dyeing plant, which was used without adjusting the acidity and easy to operate. The effects of water quality, bath ratio, dosage, temperature and time on the application performance of anti-phenol yellowing agent DM-2906D were discussed, and the most optimal application technology was obtained. The test results showed that the nylon fabric anti-phenol yellowing finishing process was that nylon fabric was padded with DM-2906D of 40 g/L, or impregnated with DM-2906D of 3% at 40 ℃ for 20 min. Under the optimal process, the anti-phenol yellowing index could reach level 5.%DM-2906D是专为染厂开发的节能产品,使用时免调酸,操作简单.从水质、浴比、用量、温度和时间等因素讨论了抗酚黄变剂DM-2906D的应用性能,并得到了最佳的应用工艺.试验结果表明:对锦纶织物进行抗酚黄变整理的工艺为:浸轧DM-2906D 40 g/L,或采用40℃,20 min浸渍DM-2906D(用量3%),可使锦纶织物的抗酚黄变指数达到5级.【期刊名称】《印染助剂》【年(卷),期】2017(034)007【总页数】4页(P34-37)【关键词】节能;抗黄变;抗酚黄变;聚酰胺纤维;织物【作者】吕小兰;陈建芳;王平安;邓东海;刘凤珍【作者单位】湖南工程学院化工学院,湖南湘潭 411104;广东德美精细化工股份有限公司,广东佛山 528305;湖南工程学院化工学院,湖南湘潭 411104;广东德美精细化工股份有限公司,广东佛山 528305;广东德美精细化工股份有限公司,广东佛山528305;广东德美精细化工股份有限公司,广东佛山 528305【正文语种】中文【中图分类】TQ610.4浅色和增白、本白锦纶织物在贮运过程中,与包装材料中使用的酚类化合物(常用的有2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚,简称BHT)、空气及包装材料(硬纸板等)中的氮氧化物比如NOX等发生复杂的化学反应导致织物或服装发生黄变,或变色[1]。
“润禾杯”浙江省纺织印染助剂行业30(2021)届学术年会论文征集通知
1期各有关单位:当前世界正经历百年未有之大变局,国际环境日趋复杂,新冠肺炎疫情影响广泛。
《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中指出我国发展环境面临深刻又复杂的变化。
当前和今后一个时期,我国发展仍然处于重要战略机遇期,但机遇和挑战都面临新的发展变化。
如何在“十四五”规划的开局之年抓住机遇、迎接挑战,为纺织印染助剂行业调整结构、提升质效,向高档化、专用化、功能化、精细化、绿色制造全面转型,加快构建以环保型高效功能助剂为产品特色、以科技创新为发展动力、以绿色制造为产业基础的现代纺织印染助剂行业产业体系,浙江省纺织印染助剂行业协会拟定于2021年4~5月(具体时间、地点另行通知)召开由宁波润禾高新材料科技股份有限公司冠名的“润禾杯”浙江省纺织印染助剂行业第30届(2021)学术年会。
本届年会将围绕“创新、绿色、智造、共赢”的主题,结合行业实际解读国家绿色制造有关政策法规,分析纺织助剂和印染行业现状及发展趋势,研讨纺织助剂行业节能、减排环保新原料、新工艺、新技术、新产品的开发与应用,推动和促进纺织印染助剂原材料、生产、应用等协同创新,实现纺织印染助剂及相关行业绿色发展,着力为纺织印染助剂及上下游产业链搭建一个技术交流、研讨和成果推广的平台。
为了有效地配合年会主题和研讨,现向全国相关行业的专家、科研院所和生产单位技术人员以及大专院校的师生征集年会论文。
论文一经录用即编入2021年年会论文集,届时将邀请作者参加年会,并将对年会的论文进行优秀论文评奖,入选者将给予一定的奖励。
有关年会论文征集具体事项通知如下:一征文范围1、结合实际对国家节能、减排环保有关产业政策、法规和标准的解读;2、印染行业现状分析、发展趋势及对助剂的要求;3、国内外纺织印染助剂的现状分析与发展趋势;4、国内外纺织印染助剂原料的现状分析与发展趋势;5、产业用纺织品印染技术及相关配套助剂的应用;6、印染新技术开发及相关配套助剂的应用研究;7、新型纺织印染助剂原料的开发、生产和应用技术;8、高效生态环保纺织印染助剂开发、生产和应用技术;9、高新技术在纺织助剂及印染行业的应用技术;10、各种新型纤维面料及功能面料染整技术及其助剂开发与应用;11、纺织印染废水处理技术及其处理助剂的开发与应用;12、纺织印染助剂的国内外市场销售和需求信息分析以及进出口情况的调研;13、纺织印染助剂的测试技术和标准探讨;14、助剂、染料、纺织印染相关法律法规、标准解读;15、纺织印染助剂生产设备、测试仪器的最新动态及发展方向。
印染助剂保险粉
印染助剂保险粉
陆永璋
【期刊名称】《中外医疗》
【年(卷),期】1995(000)003
【摘要】人在日常生活中,始终离不开吃、穿、用。
神州大地,改革使人们达温饱后奔小康。
越来越多的人,在穿着上讲究优化、美化、差别化、多样化。
世界好奇妙,织物一经印染,就使人间瑰丽缤纷!衣着要美,纺织品离不开印染,印染离不开印染助剂。
印染助剂是纺织印染工业上用
【总页数】1页(P19-19)
【作者】陆永璋
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TS190.2
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烯一 2 , 2 一 二磺 酸( D S D酸) 【 s 】 . [ 8 ] 戈 建华, 程 德文. D S D 酸 中所含 有机杂 质的 主要组 分和形 成机理
及对下游 产品荧光增 白剂的影响『 J 1 . 印染助剂, 2 0 0 7 , 2 4 ( 1 ) : 1 — 4 .
D S D酸行业在合成工艺 、 装备技术 、 分析检验 手段 、
一
、
日程安 排 2 0 1 3 年4 月1 5 日前将论文投交浙江省纺织助剂情报站, 5 月中下旬举办年会( 具体时间、 地点另行通知) 。
论文 征集 面向全国高等院校 、 科研单位 、 印染和助剂及其相关行 业的广大工作者 。
二、 论 文作 者 范 围
三、 征 文 范 围
1 、 新型表面 活性剂的开发 、 结构表征 、 选择 及其在助剂 中的应用 ; 2 、 我国纺织 印染助剂原料 ( 如表 面活性剂 、 无机盐等 ) 生产 现 状和发展 方向及在 纺织印染 助剂方面 的应用 ; 3 、 国内外 表面 活性剂 、 纺织 印染助剂发 展趋势 ; 4 、 染整新技术 开发及相 关配套 助剂的应 用研究 ; 5 、 低碳节 能型纺 织印 染助剂的 开发 ; “ 低碳节 能 ” 、 “ 清洁生产 ” 印染技 术对 印染助剂 的选择要 求 ; 6 、 助剂 新产 品、 新 工艺 、 新技 术的开发 及其在纺织 印染生产 上应用 ; 纳米 、 生 物等技术在 助剂开发 上的应用 ; 7 、 纺织印染废 水处理技 术及其 处理助 剂的开发 与应 用 ; 8 、 各种 新型纤 维 、 面料 的纺织 和染整过 程中对 助剂 的选择 ; 9 、 涉及 到纺织 印染助剂 原料 、 中 间体的 科 研、 开发和 生产以 及市 场动态 ; 1 0 、 进 口特色助剂 的性能与应 用介绍 ; 1 1 、 纺织 印染助剂 的国内外市 场销售和 需求信 息分析 以及 进出 口情况 的调 研 ; 1 2 、 染料 用助剂 新品种的研发 、 生产 以及在 染料生产上应用 ; 1 3 、 纺织 印染助 剂生产用新设备 、 测试用设备 的
印 染 助 剂
3 0 卷
上, 参考生产 D S D酸骨干企业 的企标, 经广泛征求意 见修订升; 增加了D S D酸 内在 质量 的重 要 技术 指标
项 目: D S D酸 纯 度 、 铁 离 子 的 质 量 分 数 及 潮 品 剂 型 D S D酸 灰 分 的质 量 分数 ; 大 幅度 提 高 了潮 品剂 型 D S D
产 品质 量水 平 等所 取得 的成 就 .
参 考文 献 :
… 戈建华 , 程德 文. D S D酸 系列中 间体 下游 产 品的开发应 用及 展望
f J ] . 化 科技 市场, 2 0 0 7 ( 1 1 ) : 1 - 8 ; 2 0 0 7 ( 1 2 ) : 1 7 - 2 5 .
已无 实 际 意义 的 内容 . 新 标 准集 中体现 了近年 来 我 国
2 2 7 9 — 2 0 0 0 进行修订 的思考 I J 1 . 染料与染色 , 2 0 0 7 , 4 4 ( 1 ) : 5 3 — 5 6 . 【 7 】 李 春梅, 戈建 华, 李 钢, 等. H G / T 2 2 7 9 — 2 0 1 1 , 4 , 4 一 二 氨基 二 苯 乙
酸( DS D酸) [ S 】 .
【 4 ] 王 纪楼 . H G 2 2 2 7 9 — 9 2 , 4 , 4 一 二 氨 基二 苯 乙烯 一 2 , 2 一 二磺 酸 ( D S D
酸) [ S ] .
[ 5 ] 沈 日炯, 戈建 华, 朱 立家 , 等. HG / T 2 2 7 9 — 2 0 0 0 , 4 , 4 一 二 氨基 二苯 乙
烯一 2 , 2 一 二磺酸( D S D 酸) [ s ] .
【 6 ] 戈 建华, 程德 文. 对我 国 DS D酸现 在实 施 的化 T行 业标 准 HG / T
酸总氨基值的技术指标值; 采用液相色谱法能更精确 的检验出有机杂质 的含量; 取消 了产 品等级划分; 增 加 了C A S 登录号, 检索更方便; 删除了原标准 中一些
【 2 ] 戈建华 , 程德 文. 从“ 大国” 正迈 向“ 强国” 的我国 D S D酸工业一 纪
念我 国DS D酸工业五 十周年 [ J 1 . 化学 业 , 2 0 0 8 , 2 6 ( 3 ) : 1 9 — 2 5 .
3 7 — 3 8 .
[ 1 2 ] 郭传 英. D S D酸 中苄 基物 的薄层 层析 法 及其测 定 [ J 】 . 染 料T 业,
产厂家 、 大专院校 、 科研 单位以及各化工公 司的欢 迎 , 在 国内印染助剂行业有较大的影响 力。
为更好 地促进纺织 印染助剂行业 的发展 , 给 印染助剂及助剂 生产原料供 给商搭建一个 良好的信息和 技术交流 的平 台 , 浙江
省纺织助 剂情报站将继续 于 2 0 1 3 年5 月 中下旬召开 浙江省纺织印染助 剂情报网第二 十三届年会 。 为使年 会办的更加成 功 , 将 对 年会的论文进 行优 秀论文评奖 , 入选者 将给予一定奖励 , 现将年会有关安 排及征 集论文的要求通 知如 下 :
[ 9 】许
峰, 何大森 , 周永正, 等. 离子对 反相色谱法 研究( E ) 一 4 , 4 一 二 氨
基二苯 乙烯一 2 , 2 一 二磺 酸及 其杂质组分【 J J . 色谱, 1 9 9 5 ( 2 ) : 8 5 — 8 8 . [ 1 0 ] 戈建 华, 段卫 东, 杜 俊霞 , 等. 在D S D酸产 品 质量 标 准 中应 增 加 “ D S D酸纯度” 检验项 目的思考 [ J 1 . 印染助剂, 2 0 0 9 , 2 6 ( 1 2 ) : 4 9 — 5 1 . [ 1 1 ] 芦 诚. D S D 酸 中苄 基物 的纸 上色谱 分 析[ J 1 . 上海 染料 , 1 9 9 7 ( 1 ) :
1 9 8 1 ( 6 ) : 3 9 — 4 0 .
『 3 1 朱 增喜, 王纪楼. H G 2 1 4 3 6 —8 2 , 4 , 4 一 二氨基 二苯 乙烯一 2 , 2 一 二磺
关于浙江省纺织 印染助剂情报 网第 2 3 届年会论文征集 的通知
浙江省纺织 印染助剂情报网年会从 1 9 9 1 年起每年召 开一 次 , 由于年会内容 丰富 、 符合企业 实际需要 , 深受印染企业 、 助剂 生