阳离子聚乙烯醇固色剂的制备及应用

阳离子聚乙烯醇固色剂的制备及应用

孟小华;张卫红

【摘要】The active intermediate 2,3- epoxypropyl triethyl ammonium chloride (GTA) was prepared from epichlorohydrin and triethylamine. The optimal synthetic conditions were determined by single factor

experi⁃ments. The quaternary ammonium salt type cationic poly(vinyl alcohol) was synthesized by cationic modifica⁃tion of polyvinyl alcohol (PVA) by GTA. The effects of material ratio, temperature and time on the degree of es⁃terification of the product were discussed respectively. The product was used as a fixing agent in fabric dye⁃ing and finishing, and the significant effect of fixing color would be obtained under the fol owing conditions:bath ratio 1∶30, fixing agent 2%(omf), pH=6, dealt under 60℃for 0.5 h, 80℃drying.%以环氧氯丙烷和三乙胺为原料，制得活性中间体2,3-环氧丙基三乙基氯化铵（GTA），通过单因素试验确定了最优合成条件。利用GTA进一步对聚乙烯醇（PVA）进行阳离子化改性，合成了季铵盐型阳离子聚乙烯醇，研究了反应物配比、温度、时间等因素对产物醚化度的影响。将该产物作为固色剂用于布料染整，在浴比1∶30，固色剂2%（omf），pH=6，60℃下处理0.5 h，80℃烘干后，其固色效果显著。

【期刊名称】《印染助剂》

【年(卷),期】2017(034)002

【总页数】5页(P16-20)

【关键词】环氧氯丙烷;阳离子聚乙烯醇;固色剂;染整

【作者】孟小华;张卫红

【作者单位】咸阳师范学院化学与化工学院，陕西咸阳 712000;咸阳师范学院化

学与化工学院，陕西咸阳 712000

【正文语种】中文

【中图分类】TQ610.4+4

阳离子聚乙烯醇是一类重要的功能性高分子，由于其结构的特殊性，在皮革、纺织、造纸等诸多领域的应用日益受到重视［1-4］，但将其作为染料固色剂的研究还鲜见报道。固色剂能在织物染整过程中改善和提高各项色牢度，目前应用的主要品种可分为阳离子聚合物型固色剂、树脂型固色剂和交联反应型固色剂［5-6］。阳离子聚乙烯醇从结构上分析，可同时具备上述几种固色剂的特点，属于阳离子反应型固色剂［7］。

本文采用自制高效醚化剂GTA对PVA进行阳离子化改性，可得到不同醚化度的

产品，将其应用于染料的固色处理中，探讨其固色效果。

材料：聚乙烯醇（分析纯，平均聚合度1 750±50，国药集团化学试剂有限公司），环氧氯丙烷（分析纯，天津市大陆化学试剂厂），三乙胺（分析纯，天津联合化学试剂厂），氢氧化钠（分析纯，天津化学试剂六厂三分厂），酸性红G（天津市染料化学第二厂），灰色标卡GB 251-1995（上海纺织工业技术监督所），彩色标

卡FJ 560-86（天津市纺织工业研究所）。

仪器：RE201D旋转蒸发仪（上海精密仪表有限公司），Neus870型傅里叶变换

红外光谱仪（日本岛津公司），SW-12A耐洗牢度试验机。

1.2.1 GTA

向装有电动搅拌器和回流冷凝器的250 mL三颈烧瓶中，以n（环氧氯丙烷）∶n （三乙胺）=1∶0.3加入反应原料，三乙胺用滴液漏斗缓慢滴加，2.5 h滴加完，

升温至50℃，搅拌反应4 h，趁热抽滤，滤饼用丙酮洗涤，真空干燥后可得GTA

的白色晶体。反应方程式如下：

1.2.2 阳离子聚乙烯醇

向250 mL三口烧瓶中加入100 mL去离子水和15 g聚乙烯醇，按物质的量比

2∶1加入氢氧化钠和GTA，将温度控制在60～65℃，超声振荡1.5 h。反应结束后，用稀盐酸将体系的pH调节至7～8。冷却至室温，再用无水乙醇洗涤、静置

沉淀、抽滤、剪碎，烘箱烘至恒重后可制得阳离子聚乙烯醇。反应方程式如下：

将样品作为固色剂用于布料染整，浴比1∶30，阳离子聚乙烯醇固色剂2%（omf），溶液pH调节到6，然后将染好的布料放入配好的溶液中，在60℃固

色0.5 h，取出后在80 ℃烘干［9］。

1.4.1 收率及转化率

转化率X按照以下公式计算：

式中，XA表示反应物A的转化率；nA，in表示反应物A的输入物质的量；nA，out表示反应物A的输出物质的量。

收率yP按照以下公式计算：

式中，nP表示目标产物生成的物质的量；nA，in表示限制反应物的输入物质的量；a/p表示二者的反应化学计量比。

1.4.2 阳离子聚乙烯醇醚化度

产物醚化度通过氮含量可间接测得，用凯氏定氮法测氮的质量分数X，然后根据以下公式计算醚化度DS［8］：

1.4.3 耐摩擦色牢度

参考GB/T 3920-2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》中的方法进行测试，

分别测试固色前后的耐摩擦色牢度，从而比较耐摩擦色牢度的提高程度。

1.4.4 耐皂洗色牢度

分别将标准棉布、固色处理后的布料及粘纤裁剪成10 cm×5 cm大小的尺寸，将

3块织物按照上述次序重叠后四周缝合。在浴比1∶20，皂片5 g/L，Na2CO3 2

g/L，95℃，钢珠10枚的条件下洗涤30 min。取出后用清水冲洗、晾干、评级［10］。

1.4.5 耐氯牢度

按GB/T 8433-1998《纺织品色牢度试验耐氯化水色牢度（游泳池水）》中的方

法进行测试，以GB/T 250-2008《纺织品色牢度试验评定变色用灰色样卡》评定

试样的变色级数。

1.4.6 耐晒牢度

参考GB/T 8427-2008《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》中的方法进

行测试，并比较固色前后耐晒牢度的变化程度。

2.1.1 GTA

由图1可见，3 400 cm-1处为N—H键伸缩振动吸收峰，2 940 cm-1处为CH3、CH2、CH中C—H键伸缩振动吸收峰，1 630 cm-1处为季铵盐C—N键伸缩振

动吸收峰，1 440 cm-1处为—CH2—中C—H剪式振动吸收峰，1 050～1 160 cm-1处为C—O—C的伸缩振动吸收峰，即产物中有环醚键，970 cm-1处为季

铵盐特征吸收峰。上述结果表明，所得化合物为GTA。

2.1.2 阳离子聚乙烯醇

从图2可知，3 431 cm-1处为聚乙烯醇中O—H键伸缩振动吸收峰，2 945 cm-1处为—CH3的C—H伸缩振动吸收峰，1 641 cm-1处为C—N键伸缩振动吸收峰，1 475 cm-1处为O—H键弯曲振动吸收峰，1 091 cm-1处为C—O—C键

伸缩振动吸收峰，968 cm-1处为季铵盐特征吸收峰。上述结果证明，PVA链上