pb熔噴非織造布接枝改性研究

pb熔噴非織造布接枝改性研究

胡潘等人認為，pdt聚吡咯非織布的親水改造方法很多。1實驗1.1煮漂劑和酸質PBT熔噴非織造布:東華大學提供(使用前先用去離子水沸煮一定時間,以脫去油劑,干燥后備用);丙烯酰胺:分析純,使用前重結晶;高錳酸鉀:分析純;濃硫酸:化學純;甲苯:分析純。1.2預處理改性的制備將預先稱量好的PBT熔噴非織造布試樣放入裝有高錳酸鉀/硫酸以及甲苯的水介質反應燒瓶中,用氮氣排氧10min,放入一定溫度的油浴內浸泡一定時間進行預處理;然后分批加入單體,一定溫度下反應一定時間。實驗條件為:高錳酸鉀濃度0.003mol/L,硫酸濃度0.20mol/L,甲苯質量分數(shù)2.0%,預處理溫度60℃,預處理時間45min,丙烯酰胺濃度0.30mol/L,反應溫度60℃,反應時間3h。1.3單體與引發(fā)劑的制備反應結束后,取出試樣,用沸水清洗3～4次,除去殘留單體及引發(fā)劑,再用去離子水沸煮1h,除去試樣表面附屬的均聚物。最后于105℃的烘箱中烘4～5h至恒重,精確稱量,計算接枝率。2結果與討論2.1pbt纖維接枝改性從圖1中看出,當未使用甲苯時,接枝率為2.17%;而使用甲苯后,接枝率則明顯上升,且隨甲苯用量的增加而增加。當甲苯質量分數(shù)達到2.0%時,接枝率最大,此后有下降的趨勢。這主要是由于PBT纖維分子結構緊密,活性分子及單體不容易滲透,接枝反應不易進行,因而接枝率較低;加入甲苯后,甲苯對PBT纖維具有溶脹作用,使纖維的自由體積增大,提高了小分子擴散和運動的空間,有利于接枝反應的進行;當甲苯用量達到一定程度后,小分子能在纖維內順利擴散滲透,但由于纖維內部表面積大,分子容易附著,可能會使均聚速率增大,因此接枝率有所下降。同時由于甲苯分子的鏈轉移反應妨礙了單體自由基與PBT大分子的結合,也會使接枝率下降。2.2接枝反應的影響由圖2可知,隨著高錳酸鉀用量的增加,接枝率出現(xiàn)極大值,但當高錳酸鉀用量增加到一定值后,接枝率反而下降。因為濃度過低時,所生成的有效引發(fā)劑二氧化錳少,產生的自由基少,接枝程度低;但濃度達一定程度后,由于自由基偶合和歧化反應也增加,從而接枝效果呈現(xiàn)下降趨勢。結果表明,高錳酸鉀濃度為0.0015mol/L時,產物的接枝率最高。由圖2可以看出,硫酸濃度為0.30mol/L時,接枝效果最好。因為硫酸也是產生自由基的物質,當硫酸濃度較小時,生成Mn2.3性中心的影響由圖3可看出,預處理溫度60℃時,接枝率最高。預處理溫度升高,反應速度加快,纖維中生成的二氧化錳的含量增加,產生的自由基數(shù)量增加,自由基進攻PBT纖維大分子鏈形成的接枝活性中心也增加,有利于接枝反應的進行;但當預處理溫度高于60℃時,產生的初級自由基數(shù)量過多,引起自由基之間的終止反應占主導地位,從而使接枝率呈現(xiàn)下降趨勢。另外,當預處理時間少于60min時,接枝率隨時間的延長而升高,但當時間超過60min后,接枝率有下降趨勢。因為剛開始時,隨著預處理時間的延長,纖維中有效引發(fā)劑二氧化錳的含量增加,產生的自由基數(shù)量增加,纖維大分子鏈形成的接枝活性中心占主導地位,有利于接枝反應的進行;但當預處理時間過長,產生的初級自由基數(shù)量過多,自由基之間的偶合終止反應占主導地位,接枝率下降。2.4單體濃度和共聚速率由圖4可知,接枝率隨丙烯酰胺濃度的增加而顯著提高,當丙烯酰胺超過一定濃度時,接枝率有所下降。由于該反應存在著接枝共聚與單體之間均聚兩個相互競爭的反應。當單體濃度較低時,接枝共聚速率大于均聚速率;反之,當單體濃度超過0.35mol/L時,體系中產生的自由基過多,以致于單體自由基之間均聚速率大于共聚速率,從而導致接枝程度下降。同時均聚物的生成量增大,使得體系的粘度增大,單體擴散的難度增加,也引起接枝程度下降。故丙烯酰胺濃度控制在0.35mol/L時為宜。2.5溫度對接枝率的影響由圖5可看出,當反應溫度低于60℃時,接枝率隨反應溫度的升高而逐漸提高,當溫度超過60℃以后,接枝率明顯下降。由于溫度升高,大分子以及單體分子的活性增強,反應體系中分子的動能增加,分子相互碰撞的概率增加,產生自由基的速率增加,鏈引發(fā)和鏈增長速率加快。60℃以前,這些作用占主導地位。60℃以后,溫度升高使產生的初級自由基和大分子自由基終止速率加快而占主導地位。同時該反應還存在聚合與解聚兩個互逆反應,當溫度過高,解聚速率大于聚合速率,也使接枝率下降;另外溫度升高,單體揮發(fā)速率加快,也影響接枝改性效果。圖5中,接枝率隨反應時間延長而升高,當反應進行一定時間后,曲線變化趨于平緩。這是由于反應一開始小分子迅速向纖維大分子擴散,自由基快速產生,接枝反應迅速進行;隨著反應的進行,一方面提高了二氧化錳、單體及單體自由基的反應程度,但單體及自由基等不斷地消耗,接枝共聚反應速率降低,一定時間后,當單體濃度低于反應進行所必須的最低濃度時,接枝反應幾乎不再進行;另一方面又由于單體之間形成的均聚物增多,體系粘度增大,這些都使得接枝程度趨于穩(wěn)定。結果表明3h后接枝率增加幅度變小,考慮到反應時間過長會增加生產周期。一般將反應時間控制在3.5h左右較為適宜。3接枝改性的反應溫度PBT熔噴非織造布與丙烯酰胺接枝共聚反應在溶脹劑甲苯質量分數(shù)