粘胶纤维接枝共聚研究

第２５卷第２期　台成纤维工业　Ｖｏｌ　２５　ＮＯ．２　２００２年４月　ＣＨＩＮＡ　ＳＹＮｑ、ＨＥＴＩＣ　ＦＩＢＥＲ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　粘胶纤维接枝共聚研究　刘晓洪黄翠蓉余伟　４　３００７３）　（武汉科技学院，湖北武汉摘　要：用高锰酸钾为引发剂，将牯腔纤堆与丙烯酸接枝共聚．研究了接植共聚反应工艺条件对接枝　率的影响　结果表明　高锰馥钾浓度．预扯理温度、时间．硫酸浩度，丙烯酸浩度，反应温度．时间均与接柱　率有差．反应中选择高锰酸钾浓度０　０７　ｍｏｉ／Ｌ．预处理温度５０Ｃ、时间２０　ｒａｉｎ，硫酸浓度ｎ　０８　ｔｏｏｌ／Ｉ　．　丙烯酸浓度Ｉ．２　ｍｏｔ／Ｌ，反应温度９０ｃ．粘肢纤维接桂率可高达７２　关键词：离子交接纤维　接桂共聚丙烯醣　粘腔纤维　中围分类号：ＴＱ３４２　８４　文献识别码：Ａ　文章编号：１０ｔｌｌ　００４１（２００２１０２　００２９　０３　离子交换纤维与颗粒状的离子交换树脂相　比，具有比表面积大，交换容量大，交换速度和解　脱速度快的优点。同时它能以纱线、无纺布、织物　等形式使用，可以满足交换工艺的不同要求，因　此．？０世纪７Ｏ年代以来受到人们的广泛重视　粘胶纤维本身具有离子交换性能，但是其交换容　量甚微、需要引人足够的交换基团，以提高其交换　容量。为此、作者用高锰酸钾为引发剂，对牯胶纤　维与丙烯酸接枝共聚反应的工艺参数进行了研　究　１．３红外光谱分析　Ａｖａｔａｒ３６０型全智能傅立叶红外光谱仪。　２结果与讨论　２．１　高锰酸钾浓度对接柱率的影响　高锰酸钾作为氧化剂与粘胶纤维反应，其浓　度直接影响反应的结果（反应的快慢及反应后残　留在纤维中二氧化锰的量）口　浓度过低时．所生　成的有效引发剂二氧化锰少、产生的自由基少，接　枝率低；反之，浓度增高、接枝率上升；但浓度达一　１实验　１．１原料　定程度时、由于自由基的偶合和歧化反应亦增加，　从而导致接枝率下降　如图Ｊ所示．高锰酸钾浓度　为０．０７　ｍｏｌ／Ｉ　时、产物的接枝率较高　粘胶纤维：凋北化纤厂生产，用蒸馏水煮沸脱　去油剂，干燥后备用；丙烯酸（ＡＡ）：化学纯，上海　五联化工ｒ生产，用减压蒸馏除去阻聚剂；高锰酸　钾：化学纯．河南焦作化工厂生产；浓硫酸：化学　纯，武汉中南化学试剂厂生产。　０　。？　】ｌｌ４　‘…Ｉ－ｌ　．　，．／ｍ０［・Ｌ。　１．２接柱共聚反应　用一定浓度的高锰酸钾水溶液在预定的时间　和温度内浸泡粘胶纤维，过滤、水洗直至洗出液无　紫红色　置于锥形瓶中，加入１．２　ｍｏｌ／Ｌ丙烯酸和　０．０８　ｍｏｌ／Ｉ　硫酸，在９０　Ｃ恒温水浴中进行接枝共　聚反应４　ｈ　反应完毕，用沸水煮沸脱去均聚物，　图１　高锰酸钾浓度与接枝率的关系　Ｆｉｇ　１　Ｔｈｅ　ｒ￣ｌａｔｌｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｃｏ￣ｃｅｎｔｒａｔｉｏ　ｒ，。ｆ　ＫＭｎＯｍｇｒａｆ￣ｙｉｅｌｄ　【Ｉ　２．２高锰酸钾预处理温度对接柱率的影响　预处理温度对接枝率的影响见图２　从图２　收稿日期：２００１】０—１９｝修订日期：２０６１　１］１　６　作者简介：捌晓擞（１　９６８－－）．男．３３罗．瑚　议川＾．硕士　副教授　主要从事高分子材料的台成与税件矸究　恒重后再离心脱水，风干后，于烘箱中烘干至恒　重，得到纯净的接棱纤维　根据接枝纤维与粘胶纤　维质量差计算接枝率　维普资讯 http://www.cqvip.com

合成纤维工业　第２ｊ卷　中可发现，在５０　ｃ时接枝率最高　这是因为温度　直接影响高锰酸钾与纤维间的反应速度，温度升　高，反应加快，纤维中二氧化锰的含量增加，产生　的自由基愈多，自由基进攻粘胶纤维，大分子链形　、７４　：　。　蓍　ｂ　成的接枝活性中心占主导地位，故接枝率增加；但　随二氧化锰的继续增加，生成的自由基过多，自由　基之间的偶台终止反应占主导地位，接枝率则降　低　故预处理温度控制在ｊ０℃为宜。　Ｓ●　＾：　０：　０¨　Ｉ】｛　Ｊ｛２　１ｌ　．ｍ　ｔ『、　图｛硫酸维匿与接枝率的关系　Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅ：ｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ…ｈｅＥｒ　＿ｆ　ｙｌｅｌｅ　…ｎ１ｒａＩｉｏｎ　ｏｆ　Ｈ　２ｓ‘），ａｎｄ　一　７　ｒ　２．５丙烯酸浓度对接枝共聚率的影响　由图５可知，接枝率随丙烯酸浓度的增加而　显著提高．当丙烯酸超过一定浓度时．接枝率有所　下降　这种现象是单体浓度较低时，接枝率随单体　浓度的增加而提高．即生成的接枝活监中心增加．　以致接枝率提高：当丙烯酸的维度超过一定值时．　圈２预处理温度与接枝率的关系　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ：ｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗ…ｇｒａｆｔ　ｙｉｅ＿ｎ　ｔｈｅ　ｉｓ＊ｅ［Ｔ。ｅａｔｉｎｇ　ｌｅｍｐｅｒ￣ｔｕｒｅ　ａｎｄ　生成单体的自由基增加．丙烯酸的均聚反应占主　导地位，生成均聚物的概率大大提高．从而引起接　枝率下降。故丙烯酸浓度控制在１，２　ｍｏ［／Ｉ　时为　宜　ｌ　’　Ｉ　２．３高锰酸钾预处理时间对接枝率的影响　预处理时问对接枝率的影响见图３。预处理　时间对接枝率的影响同温度的影响一样，接枝率　随纤维中一氧化锰的含量变化而变化　故预处理　十；ｌｌ　时间控制在２０ｍｉｎ为宜　７０　ｌｌ　型１　ｅ　Ｉ　ｊ　８０　】＿¨’　Ａ　一ｍｌｌ・『　’　『４：）　善　－一　型：０　圉５　丙烯酸浓度与接枝率的关系　ＦＬ　５　ｆｈｅ　ｒ　【…　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｈｅ……【ｒ　（　：．（ｎ　ＡＡ　Ｌｄ　ｇｒａｆｔ　ｖｉｅ［ｄ　２．６反应温度对接枝率的影响　反应温度对接枝率的影响见图６　圉３预处理时间与接枝率的关系　Ｆｉｇ　ｌ　Ｔｈｃ　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅ￣ｔｈｅ　ｐｒｅｔｒｅａｔｉｎｇ　ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｇｒａ￣ｔ　ｖｌｅｌｄ　｛　２．４硫酸浓度对接枝共聚率的影响　从图４可见，硫酸浓度小于０．０８　ｍｏｌ儿时，　接枝率随硫酸浓度增加而上升，当硫酸浓度超过　０．０８　ｍｏ［　ｌＪ时，接枝率逐渐下降。因为硫酸也是　产生自由基的物质．当硫酸浓度较小时，生成的　替　／／一＼＼　图６反应温度与接枝率的关系　Ｆｉｇ　６　Ｉ　ｈｅ　ｒｅｌ￣ｔｋｍ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　Ｔ…　：ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｒａ　ｙｌｅｌｄ　Ｍｎ　及自由基进攻粘胶纤维大分子链形成的接　枝｝舌性中心占主导地位，即随硫酸浓度提高．生成　的粘胶活性中心增加＋接枝率随之提高　当硫酸浓　度太于０　０８ｔｏｏｌ几时，自由基之间的偶合终止反　应占主导地位，从而使接枝率下降　由图６可以发现．当反应温度低丁９０【时，　接枝率随反应温度升高而逐渐提高．当温度超过　９０　Ｃ以后，接枝率下降　温度升高，单体和引发剂　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２期　刘晓洪等．牯胶纤维接枝共聚研究　容易　散到粘腔纤维中参加接枝反应．引发剂引　发产　活性自由基的速度增加．反应速度也加快，　２．８接枝纤维红外光谱分析　从接枝纤维的红外光谱图可知：在ｌ　７０６．０３　从而使接枝速度加快．接枝率提高　９Ｏ（　后，温　度的于ｆ高使产生的自由基速度大大提高．使丙烯　ｃｎｌ外出现尖锐的＞Ｃ一（）伸缩振动特征峰．且　又在３　３５１．９Ｏ　ＣＩｔ１　，２９ｌ２．Ｃ５　ｃｎ】处分别出现粘　胶纤维（）一Ｈ和Ｃ　Ｈ的特征峰．在１０５８．０９　Ｇｉｌｌ处出现粘胶纤维形峰　酸自聚速率增加，接枝率下降。　２．７　反应时间对接枝率的影响　反应时间对接枝率的影响见图７：　ｎ０　ＣＨ　ＯＨ中的ＣＨ内部变　３结论　高锰酸钾能有效引发粘胶纤维与雨烯酸的接　鲁６０　如　枝共聚反应。选择高锰酸钾浓度０．０７　ｒｎｏｌ　Ｉ．，温　度５０Ｃ、预处理时间２０　ｍｉｎ．硫酸浓度０　ｏ８　ｎｌｏ］　）　Ｉ　，丙烯酸浓度１＿２　ｉｎｏｌ／Ｉ　．反Ｊ蓝温度帅（．聚合　图７及应时间与接枝率的关系　Ｆ　Ｔ　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂ￣ｔｍｅｅｎ　ｔｅａｃ　ｔｉｍｅ　ａ．ｄ　ｇｒａｆｔ　ｙｉｅｌｄ　时间４　ｈ，粘胶纤维的接枝率高达７２　参考文献　从图７可以看出，随反应时间的延长接枝率　上升．一定时间后趋于乎缓，这是由于反应时间延　长提高ｒ二氧化锰的反应程度，使丙烯酸自由基　增加．且增加了向粘胶纤维的扩散程度；因而提高　了接枝比例　反应后期接棱率达到一定水平后接　枝速率减缓，４　ｈ达到平衡。　ｌ　曾Ｉｒ卫民．话志迭．陆耘螯台纤维　研究ｌｊｊ离丁奠换　吸附．　１　９９３　ｑ　０ｊ！Ｉ６　２　庆慧赵汉强．高沽等　价锰为引发刑野维翥与肉烯腈　接植共聚的研究ｌＪ］．高分于通讯．１　ＦＳＺ，，１　Ｊ　７０　３闫家宾．推玉昆檗音物物理化学王册Ｍ１第　卷＋北－９，．中　国　Ｉ化出版社．１９９　Ｇｒａｆｔ　ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖｉｓｃｏｓｅ　ｆｉｂｅｒ　Ｉ，ｉｕ　Ｘｉａｏｈｏｎｇ，Ｈｕａｎｇ　Ｃｕｉｒｏｎｇ．Ｙｕ　Ｗｅｉ　【Ⅳ　ｄ　Ｉｎｓｔ＃ｕｔｅ　ｏｆ＆ｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｙ’Ｐ　。，。　一Ｗｕ４ａｎ　４３００７３）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ　ＫＭｎＯ　ａｓ　ａｎ　ｉｎｉｔｉａｔｏｒ　ｖｉｓｃｏｓｅ　ｆｉｂｅｒ　ｗａｓ　ｇｒａｆｔ　ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄ　ｗｉｔｈ　ａｃｒｙｌｉｃ　ａｃ　Ｌｄ（ＡＡ）Ｔｈｅ　ｅｆｆ　ｃｒ（）　ｔｌ１ｅ　．ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｎｄｉｌｉｏｎｓ　ｏｆ　ｇｒａｆｔ　ｃｕｐ。ｌｙｍｅｒ　ｚａ　ｃ１。　ｎ　ｔｈｅ　ｇｒａｆｔ　ｙｉｅｌｄ　ｓｔｕｄｉｅｄ　Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｓｂｕｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｌ　Ｐ（）ｃ　ｓ　ａ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ｓｕｃｈ　ａｓ　ＫＭｎＯ　４　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ—ｐｒｅｔｒｅａｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｉｍｅ，ｔｈｅ　ｃ［）ｎｃｅｎｔｒ＆ｔｉｏｎｓ。ｆ　Ｈ　ｚＳＯ　Ｉ　ａｎｄ　ＡＡⅢｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｉｍｅ＇ｅｔｃ．ｈａｄ　ａ　ｂｅａｒｉｎｇ。Ｄ　ｇｒａｆｔ　ｙｉｅｌｄ．Ｔｈｅ　ｇｒａ“ｙｉｅｌｄ　ｏｆ　ｖｉｓｃｏｓｅ　ｆｉｂｅｒ　ｃａ　ｒ】ｂｅ　ｎｐ『ｌ＇７２　ｕｒｉｄｅｒ＋ｈｅ　．　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　。ｆ　ＫＭｎＯ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　０．０７　ｍｏｌ／１　．ｐ　ｒｅｔｒｅａｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｊｕ　ｔ　ａｎｄ　ｔｉｍ　１）ｆ　２０　ｍＩｎｔ　２１　ｃｏｎｇｅｎｔｒ＆ｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈ２ＳＯ　ａｎｄ　ＡＡ　ｏｆ　０　０８　ｍｏｌ／１　ａｎｄ　１　２　ｍｏｌ／ｌ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ａｎｄ　ｒｅａ１２ｔ　ｔｅｍｐｅｒ　ｔｕｒＰ　ｔ）ｆ　９，　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｏｎ—ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｆｉｂｅｒ；ｇｒａｆｔ　ｃｏｐｏｌｇｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ；ａＣｒｙｌｉｅ　ｄｃｉｄ：ｖｉ　【　０ｓｅ　ｂｅｒ