纤维素阳离子改性剂的合成及应用

综合实验

纤维素阳离子改性剂的合成及应用

一. 实验目的与要求

1.

了解阳离子改性剂的合成方法; 2.

了解阳离子改性剂与纤维素作用的原理及改性方法; 3.

了解纤维素织物的染色性能的测定方法; 4.

掌握电位滴定法测定叔胺含量的方法; 5. 掌握用分光光度法测织物的上染率.

二. 实验原理及意义

纤维素中的羟基在水中能部分电离,使纤维素带负电荷,当用活性、直接等阴离子染料对其进行染色时,由于染料与纤维素带相同电荷,存在一定的排斥力,染料不易与纤维素结合,为此,用这些染料对纤维素染色时,染料的利用率不高,这样不仅增加染料的消耗,还会加重环境污染.将纤维素接枝阳离子基团,使纤维素带正电荷,这样无疑能提高染料的上染率.本实验合成阳离子改性剂的方法及纤维素的改性原理如下:

R 3N+ClCH 2CH CH 2

O

HX [R 3NCH 2CH CH 2]X +_[R 3NCH 2CH CH 2]X

+_NaOH [R 3NCH 2CH CH 2]O

+X Cell--OH+[R 3NCH 2CH CH 2]O

+X NaOH 3NCH 2CHCH 2 OCell]OH +X

_ 纤维素 阳离子化纤维素

三. 实验内容

1.叔胺含量的测定

(1) 配制0.2mol/L 盐酸(异丙醇—乙二醇 1:1)标准液溶液200ml 。

(2) 用基准物碳酸钠来标定配制的HCl 溶液,用甲基橙作指示剂.

(3) 总胺的测定:

称取1.0～1.1g ＋二烷基二甲基叔胺,加50ml 异丙醇溶解,在磁力搅拌器上搅

拌均匀,在搅拌状态下,滴加0.2mol/L 的盐酸异丙醇—乙二醇标准溶液,并用酸度计测定溶液的pH 值(或电势mV 值)与HCl 加入量(Vml)的关系,作pH(mV)～V 图,求出滴定终点,计算出总胺的含量(mol/g)。

(4) 十二烷基二甲基胺含量的测定:

称取1.0～1.1g 融化的＋二烷基二甲基叔胺样品(称准至0.1mg)于100ml 烧杯中，慢慢加入10ml 乙酸酐(如样品有固体出现，则需要在温和的电炉上加

热融化)，摇匀后在室温下放置15min 。然后加入50ml 异丙醇溶液，放入搅拌

磁子，插入电极，开启磁力搅拌器，用盐酸异丙醇—乙二醇溶液进行电位滴

定，绘制滴定曲线。计算出叔胺的含量(mol/g)。

2. 改性剂的合成

(1) 取15g 十二烷基二甲基胺于三口瓶中,加入45ml 异丙醇,摇匀，滴加浓HCl 至

溶液pH=7,然后再加环氧氯丙烷(总胺:环氧氯丙烷=1.0:1.1mol比),摇匀，在三

口瓶上装上冷凝管和温度计,并将三口瓶放在水浴中加热,使反应液温度在

80～90℃,反应3h,冷却出料,得到改性剂。

3.叔胺转化率的测定

称取一定量的合成的改性剂，用溴甲酚绿指示剂两相逆滴定法测出其表面活性剂的含量(mol/g)。测定方法见附录。计算出叔胺的转化率。

4.纤维素织物的阳离子改性

(1)改性剂的配制

在三个烧杯中加入2.5g NaOH,然后加水溶解,再分别加入改性剂3ml、6ml、9ml, 最后加水至150ml。

(2)改性方法:

取三块约5g重的织物分别浸入上述改性液中,搅拌,加热至70～80℃,保温1h,

在此期间经常搅拌,然后取出,用水冲洗后,浸入2g/L的HAc溶液中,搅拌3～

5min,取出,水冲洗,挤干。

5.织物的染色及上染率的测定

(1)染色工艺

80℃

40min

10min

50℃50℃(取出)

45min

入染* 加NaCO310g/L

*未改性织物入染时需加NaCl 20g/L.

(2)方法

a.染料溶液的配制:准确称取1.3g染料,加水溶解,稀释至500ml.

b.染液吸光度的测定:取5.00ml上述染液稀释80～100倍,测出其吸光度A1.

c.染色:在四个烧杯中分别加入25.00ml染液和125ml水,搅拌均匀,将四块织

物(其中一块为未改性织物)放入染杯中,按染色工艺染色,染色过程中要不

时的搅拌.染色结束后,取出织物用少量的水洗涤,洗涤后的水与染液合并,

稀释至500.00ml,酌情稀释后测出其吸光度A2.

d.上染率的计算:

上染率=(1－A2×(染液稀释倍数)/(A1×染料原液稀释倍数))×100%

四.评价指标

1.文献的查阅及实验原理的了解；

2.基本操作的熟练性、基本技能的掌握情况和实验数据的可信性；

3.实事求是的科学态度，分析问题和解决问题的能力。

五.时间安排

星期一：实验讨论、实验准备(试剂的配制、实验仪器的安装)。

星期二：实验原料的分析测试。

星期三：改性剂的合成及分析。

星期四：织物的改性和染色，上染率的测定。

星期五：实验讨论和总结。

六. 参考文献

1.通用化工产品分析方法手册，化学工业出版社，1999年1月第1版。

2.毛培坤主编，化妆品功能性评价和分析方法，北京：中国轻工业出版社，1998.4

3.毛明富等，功能性表面活性剂MA的合成。印染，1999，25(3)：10。

七. 附录

阳离子表面活性剂含量的测定(溴甲酚绿指示剂两相逆滴定法)

1.原理

溴甲酚绿是阴离子染料，在碱性氯仿—异丙醇-水两相体系中，加入阳离子表面活性剂样品，再加入过量的阴离子表面活性剂溶液，此时水相中有阴离子表面活性剂和溴甲酚绿染料。用阳离子标准溶液滴定时，水相中阴离子表面活性剂浓度逐渐降低，达到终点时，阳离子表面活性剂与溴甲酚绿形成络合物，蓝色开始转移到油相中，此时油相和水相中蓝色相同。

2.仪器和试剂

150ml具塞量筒；500ml容量瓶；25ml移液管；氯仿；异丙醇；海明1622；十二烷基硫酸钠；氯化钠；Na3PO4.12H2O；Na2HPO4.2H2O；溴甲酚绿。

0.004mol/L十二烷基硫酸钠标准液：称取1.14—1.16g＋二烷基硫酸钠于200ml水中溶解，

稀释至1000ml。

溴甲酚绿溶液：溶解50mg溴甲酚绿染料于10ml异丙醇中；溶解50g氯化钠、20g

Na3PO4.12H2O、20g Na2HPO4.2H2O于800ml水中，将两液混合，用水稀释至1000ml。3.测定操作

准确称取1g合成出的改性剂于烧杯中，加水溶解，定容至250ml作为试验溶液。

在150ml具塞量筒中，加入25ml溴甲酚绿溶液、25ml氯仿—异丙醇(2:1)，再准确加入0.004mol/L十二烷基硫酸钠溶液25.00ml，用配制的试验液滴定。在滴定开始时，每次加2ml，强烈振荡混合后静置分层，等分层速度加快，即每次减少滴定量，快近终点时，每次加1滴，振荡，静止分层后，在白色背点下观察两层颜色，当两层颜色相同时即为终点。

十二烷基硫酸钠纯度的测定

称取0.5g十二烷基硫酸钠于250ml圆底烧瓶中，准确加入25ml 1mol/L硫酸，装上冷凝管加热，起初易形成泡沫，可不时振摇。待泡沫消失后再加热回流90min。冷却，分别用30ml 乙醇和30ml水洗涤冷凝管内壁，加甲基橙指示剂，用1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定。同时做空白试验。纯度P (%)计算式：

P=(B－A)×N×28.84÷W

A、B：分别是试样和空白试验所耗氢氧化钠的体积(ml)；

N：氢氧化钠的浓度；

W：试样的质量(g)。