一種用于苧麻織物的聚合物陽離子改性劑及其制備方法與應用方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于紡織化學技術領域，具體涉及一種用于苧麻織物的聚合物陽離子改性 劑及其制備方法與應用方法。
【背景技術】
[0002] 紡織工業是我國國民經濟的傳統支柱產業和重要的民生產業，也是國際競爭優勢 明顯的產業，苧麻纖維是紡織面料的主要原料之一，在紡織面料中占有重要地位。我國是 世界上麻類資源最豐富的國家之一，主要有苧麻、劍麻、亞麻和黃洋麻等，其中，苧麻以其生 長速度快、產量高、易存活等優點在我國廣泛種植。苧麻纖維織成的織物具有透氣、吸濕排 汗等優點，是理想的夏季高級服裝面料。由于苧麻纖維在水中明顯地帶有負電性，而活性染 料、酸性染料在水溶液中電離后，染料母體帶負電荷，不易與帶負電性的苧麻纖維相結合。 由于苧麻纖維的結晶度和取向度高，纖維分子結構緊密，影響了染料的滲透，使之著色較 淺，且色光萎暗，摩擦牢度差。為了開發好純苧麻和苧麻混紡產品，近幾年來，國內外開展了 有關提高苧麻染色性能的一系列研究。其中對苧麻的堿變性研究，雖然改善了麻纖維的紡 紗織造效果，但對染色性能的改善卻不大。如果能在苧麻纖維的表面接上陽離子基團，其就 容易與陰離子染料結合，從而大大提高其上染率。
[0003] 纖維的陽離子化簡單地講是在纖維素等聚合物中導入陽離子性基團或化合物改 變其離子性能的方法。陽離子化使用的化合物一般叫做陽離子化改性劑，陽離子化改性劑 可以分為低分子化合物和高分子化合物，這些化合物中一般都含有陽離子性的銨基，特別 是季銨鹽基。為了使纖維的表面產生陽離子，可以通過物理吸附和化學反應使改性劑接枝 到纖維表面。目前，市場上的陽離子改性劑較多，主要有低分子化合物和高分子化合物，低 分子化合物有分子結構小，吸附位點低等缺點；高分子化合物很多都是通過物理吸附而固 著在纖維表面，其與纖維表面的結合力較弱，容易脫落。在市場上，纖維的陽離子改性劑較 多，例如，申請號為200910047380. 3的專利申請公開了一種多活性基全取代三嗪系陽離子 接枝劑，該接枝劑分子量有所增大，但單個分子的吸附反應位點只有三個。另外，授權公告 號為200810163864. X的專利也公開了一種多活性基陽離子接枝劑，該接枝劑單個分子的 吸附反應位點也只有三個，反應活性基團仍較少，將其用于對棉織物改性，仍不能明顯有效 改善織物的染色效果。
【發明內容】
[0004] 本發明針對【背景技術】中所指出的問題及現有技術存在的不足，本發明的第一個目 的在于提供一種用于苧麻織物的聚合物陽離子改性劑，所述改性劑中單個改性劑分子的吸 附位點多達上百個，具有很多個吸附反應的位點，將其用于對苧麻織物進行改性，可明顯增 強改性劑在苧麻纖維表面的吸附，有效改善苧麻纖維的染色性能，該類多位點反應性高分 子聚合物陽離子改性劑尚未見報道。
[0005] 另外，本發明還提供了一種上述所述的用于苧麻織物的聚合物陽離子改性劑的制 備方法與應用方法。
[0006] 為了實現本發明的上述第一個目的，發明人經過大量的試驗研究，開發出了一種 用于苧麻織物的聚合物陽離子改性劑，所述聚合物陽離子改性劑的結構式如下：
[0008] 其中，a為20~50，b為a為20~50,所述改性劑的重均分子量為5000~20000。
[0009] 本發明的另一目的在于提供一種上述所述用于苧麻織物的聚合物陽離子改性劑 的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0010] 第一步：N-(二甲銨鹽酸鹽）甲基丙烯酰胺的制備：將N-羥甲基丙烯酰胺加入三 口燒瓶，將溫度升溫至50°C，加入二甲胺攪拌反應4小時，然后加入鹽酸反應1小時，得到 N-(二甲銨鹽酸鹽）甲基丙烯酰胺，其中，N-羥甲基丙烯酰胺、二甲胺、鹽酸的摩爾比為1 : 1 ~L 5 : 1 ~L 5 ;
[0011] 第二步：N-(二氯均三嗪）甲基醚丙烯酰胺的制備：在反應溫度為0~5°C攪拌條 件下，將N-羥甲基丙烯酰胺加入三口燒瓶，然后緩慢滴加溶有三氯均三嗪的丙酮溶液，反 應4小時，并隨時用碳酸鈉水溶液調節控制反應pH值為6. 5直到反應結束，得到N-(二氯 均三嗪）甲基醚丙烯酰胺，其中，N-羥甲基丙烯酰胺和三氯均三嗪的摩爾比為I : 1;
[0012] 第三步：聚合物陽離子改性劑的制備：將上述第一步制得的N-(二甲銨鹽酸鹽） 甲基丙烯酰胺和上述第二步制得的N-(二氯均三嗪）甲基醚丙烯酰胺分別同時滴加入三口 燒瓶，滴加時間控制為2~3小時，燒瓶內加入少量水，將溫度控制在75~80°C攪拌反應； 然后緩慢滴加入過硫酸銨引發劑，滴加時間控制為2~3小時，滴加完成后，保溫3~4小 時，得到聚（N-(二甲銨鹽酸鹽）甲基丙烯酰胺）_聚（N-(二氯均三嗪）甲基醚丙烯酰胺）， 即所述聚合物陽離子改性劑，其中，N-(二甲銨鹽酸鹽）甲基丙烯酰胺、N-(二氯均三嗪）甲 基醚丙烯酰胺和硫酸銨引發劑的摩爾比為I : 1 : 0.1~0.5。
[0013] 進一步地，上述技術方案中步驟一所述鹽酸的濃度為15~20%。
[0014] 進一步地，上述技術方案中步驟一所述N-羥甲基丙烯酰胺、二甲胺、鹽酸的摩爾 比優選為1:1:1。
[0015] 進一步地，上述技術方案中步驟二所述碳酸鈉水溶液濃度為0. 5~2mol/L。
[0016] 進一步地，上述技術方案中步驟三所述N-(二甲銨鹽酸鹽）甲基丙烯酰胺、N-(二 氯均三嗪）甲基醚丙烯酰胺和硫酸銨引發劑的摩爾比優選為I : 1 : 0.3。
[0017] 進一步地，上述技術方案中步驟三所述水優選為去離子水。
[0018] 本發明上述的用于苧麻織物的聚合物陽離子改性劑的制備方法涉及的化學反應 如下：
[0019] 第一步涉及的化學反應：
[0021] 第二步涉及的化學反應：
[0023] 第三步涉及的化學反應：
[0025] 本發明的還一目的在于提供一種上述制得的用于苧麻織物的聚合物陽離子改性 劑的應用方法，具體步驟為：
[0026] 第一步：在60°C條件下，將苧麻織物、聚合物陽離子改性劑和染料同時加入到染 色機的染缸水溶液中，染色15min后，加入食鹽，在60°C條件下續染15min，其中，聚合物陽 離子改性劑和染料的質量百分比濃度分別為〇. 5~2%和1 %，苧麻織物與染液的重量比為 1:10~20,食鹽的濃度為10g/L ;
[0027] 第二步：將染色機升溫至90°C后加入純堿，純堿的濃度為10g/L，然后在90°C條件 下固色30min，染色完畢后降溫冷卻，取出染色后的苧麻織物。
[0028] 本發明的反應原理：在本發明聚合物陽離子改性劑的制備過程中，首先將N-羥甲 基丙烯酰胺進行陽離子化處理，得到N-(二甲銨鹽酸鹽）甲基丙烯酰胺陽離子單體；然后， 將N-羥甲基丙烯酰胺與三氯均三嗪進行取代反應，得到具有反應基團的N-(二氯均三嗪） 甲基醚丙烯酰胺；最后，將N-(二甲銨鹽酸鹽）甲基丙烯酰胺和N-(二氯均三嗪）甲基醚丙 烯酰胺進行自由基聚合反應，得到聚（N-(二甲銨鹽酸鹽）甲基丙烯酰胺）_聚（N-(二氯均 三嗪）甲基醚丙烯酰胺）。將本發明制得的聚合物陽離子改性劑對苧麻織物進行陽離子化 改性，改性過程與染色同步進行，不增加改性工藝；本發明制得的聚合物陽離子改性劑屬于 長主鏈、短支鏈的反應性高分子聚合物，其反應性基團為含氯均三嗪，該基團可以與纖維發 生親核取代反應，從而達到吸附在纖維表面的目的；其主鏈由很多個乙烯基單體聚合而成， 主鏈上反應性基團的乙烯基單體（N-(二氯均三嗪）甲基醚丙烯酰胺）比例高，該設計明顯 增加了反應吸附位點，有利于其在纖維表面的吸附。
[0029] 與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
[0030] (1)本發明原料來源廣泛，成本低，制得的陽離子改性劑屬于高分子聚合物，分子 量很大，重均分子量達到5000~20000,單個改性劑分子的反應吸附位點大約為40~100 個，明顯高于其他同類陽離子改性劑單個分子的吸附位點（1~3個），且本發明改性劑反應 性基團二氯均三嗪反應活性高；
[0031] (2)將本發明制得的陽離子改性劑對苧麻織物進行改性后，其上染率提高15~ 21%，固色率提高18~23%，染色性能較之堿變性麻大為提高，上染率和固色率的提高表 明苧麻織物的陽離子改性達到目的，本發明的改性劑有利于苧麻的染色和印花產品的開 發；
[0032] (3)本發明制備的陽離子改性劑不含甲醛等有害物質，總堿量低，制備過程簡單， 中間產品無需分離，對苧麻織物的后整理影響小，便于生產和質量控制；
[0033] (4)本發明制備方法操作簡單，能耗低；應用時操作工藝簡單，應用工藝無需另外 設計，具有節能，環保等優點，因此，本發明的陽離子改性劑及其制備方法適合工業化大規 模生產，廣泛應用于苧麻織造廠及與其相關的其他產業。
【具體實施方式】
[0034] 以下通過實施例形式對本發明的上述內容再作進一步的詳細說明，但不應將此理 解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發明上述內容所實現的技術均 屬于本發明的范圍。
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