Belangrijkste toepassingen van cellulosevezels

Achtergrond en overzicht

Cellulosevezel is de vezel die wordt verkregen door de stengel en bast van bepaalde planten te verwerken. Meestal worden naaldbomen en loofbomen als grondstoffen gebruikt. De vezeldiameter is 20-120 μm, de lengte is 0,5-5mm, de treksterkte is 300-800MPa en de elastische modulus is 10-30GPa. Het heeft bepaalde alkaliweerstand en goede adsorptie aan cementdeeltjes, maar de zwelling meer seksueel. Het kan worden gebruikt in plaats van asbest om vezelversterkte cementplaten geschikt te maken voor het bouwen van interieurs. Als het wordt gemengd met kalkhoudende materialen (kalk, cement, enz.), kiezelhoudende materialen (kwartszand, diatomeeënaarde, enz.) en wordt uitgehard door te stomen, het kan in asbestvrije calciumsilicaatraad worden gemaakt, die goede brandweerstand en dimensionele stabiliteit heeft. Het kan worden gebruikt als binnen-en buitenmuurpanelen van gebouwen en de wandpanelen van de scheepsverdeling, enz.

Toepassing

Als een hernieuwbaar natuurlijk polymeermateriaal heeft cellulose de voordelen van biologische afbreekbaarheid en lage prijs, en heeft een groot aantal hydroxylgroepen in de moleculaire keten, die kan reageren met veel kleine moleculaire verbindingen en het wijzigen om verschillende antibacteriële celluloseproducten te genereren. Fluff pulp kan niet alleen worden gebruikt als een functioneel materiaal op basis van cellulosevezel, maar ook als een waterabsorberend materiaal en wordt momenteel veel gebruikt bij de productie van maandverband en papieren luiers. Als de pluispulp antibacteriaal is gemodificeerd om een antibacterieel product te maken, kan het de schade van bacteriën aan het menselijk lichaam effectief verminderen, wat niet alleen de kwaliteit van het product kan verbeteren, breid zijn functie uit, maar verhoog ook de toegevoegde waarde van de pluispulp.

Gewijzigd

In de afgelopen jaren hebben binnenlandse tegenhangers veel onderzoek gedaan naar het verbeteren van de bezettingsgraad van reactieve kleurstoffen. De resultaten laten zien dat het moeilijk is om een hoge bezettingsgraad te bereiken door simpelweg de moleculaire structuur van de kleurstof zelf te wijzigen, omdat de hydrolyse van de actieve groep niet kan worden overwonnen. Het probleem van het verven van reactieve kleurstoffen en cellulosevezels kan echter worden verbeterd door cellulosevezels te modificeren en de reactiviteit van kleurstoffen en vezels te verbeteren. Dit artikel bespreekt en bespreekt de chemische modificatie en verknopingsverven van cellulosevezels vanuit het perspectief van reactief verven.

1. Aminatiewijziging van cellulosevezels

Het elektrofiele centrum van katoenvezels geverfd met reactieve kleurstoffen bevindt zich op de kleurstof en het zuurstofanion van het nucleofiele centrum bevindt zich op de vezel. Het pas opgekomen verven van vezelmodificatie schenkt het elektrofiele centrum op de gemodificeerde katoenvezel, terwijl het nucleofiele centrum zich op het kleurstofmolecuul bevindt; de adsorptie van anionische kleurstoffen aan cellulosevezels na quaternisatie modificatie is sterk verbeterd, de verfsnelheid op cellulosevezels kan zelfs bijna 85% tot 98% bedragen, Zodat reactieve kleurstoffen ook stoffen kunnen verven onder neutrale of zoutvrije omstandigheden.

1) Amino-of aminoalkylmodificatie van cellulosevezels

Nadat de cellulosevezels zijn verbonden met aminoalkylgroepen, wordt niet alleen de reactiviteit met reactieve kleurstoffen sterk verbeterd, maar ook na protonering in zuur medium kunnen quaternaire ammoniumkationen worden gevormd, die kleurstofanionen kan plaatsen en adsorberen. Een typisch voorbeeld van dit type reactie is de behandeling van 2-aminoethylcellulose-ether cell-o-CH2CH2NH2 met 2-aminoethylsulfaat bij 130 °C gedurende een reactietijd van 15 minuten. Het grootste deel van de aminering is door de reactie van halogeenalkylamine en cellulose. Di-ethylaminoethylcellulose kan bijvoorbeeld worden geproduceerd door chloorethyldi-ethylaminehydrochloride te laten reageren met cellulosevezels: cel-o -CH2CH2N(C2H5)2. Deze gemodificeerde vezel is zeer reactief op reactieve kleurstoffen.

2) Quaternaire ammoniumgroepmodificatie van cellulosevezels

De reactieve quaternaire ammoniumverbinding wordt gebruikt om de cellulose te activeren en te wijzigen, en de quaternaire ammoniumgroep kan worden verbonden met de vezel, wat de verfprestaties van de vezel sterk kan veranderen. Een typisch voorbeeld is de behandeling van katoenvezels met quaternaire ammoniumverbindingen van epoxytrimethylamine (de buitenlandse handelsnaam is GlytacA), die de reactiesnelheid van vezels en reactieve kleurstoffen sterk kan verhogen, en kan ook worden gebruikt voor neutraal en zoutvrij verven.

Katoenvezels die ermee zijn gemodificeerd, hebben een hoge directheid voor zure, directe en reactieve kleurstoffen. Verven met reactieve kleurstoffen kan worden gefixeerd onder neutrale zoutvrije omstandigheden (100 ° C). Wanneer de hoeveelheid modificator hoog genoeg is, kan de gemodificeerde vezel de kleurstof in de kleurstofoplossing volledig absorberen en kan de opnamesnelheid van de kleurstof bijna 100% bereiken.

3) Stikstof heterocyclische groepmodificatie van cellulosevezels

Een typisch voorbeeld van deze modificatie is de nicotinezuursubstituent op de cellulose moleculaire link.

Tijdens de reactie is de pH-waarde 8, gebakken bij 200 ° C, en de nicotinezuurgroep is verbonden via de estergroep. Tijdens de reactie treedt ook hydrolyse op en komt niacine vrij. De aanwezigheid van nicotinezuur kan echter de kleurfixerende reactie van reactieve kleurstoffen en vezels versnellen, omdat het kan worden gebruikt als katalysator voor nucleofiele reacties. Bij het verfproces kan deze gemodificeerde vezel, net als de eerder genoemde tertiaire amino-gemodificeerde vezel, een autokatalytische rol spelen in het verfproces en de kleurfixatiesnelheid versnellen. Daarom kan de kleur worden gefixeerd onder zoutvrije en neutrale omstandigheden. In feite, zelfs in zwakke zuurgraad (pH = 3), heeft het een hoge kleurechtheid bij 80 ° C, en de wasvastheid is ook goed.

4) Methylolacrylamide en aminatiemodificatie van cellulosevezels

Na behandeling van cellulose met de verbinding methylolacrylamide (NMA) die methylolacrylamidegroepen bevat, kunnen actieve vezels worden bereid: cell-o-CH2NHCOCH = CH2. NMA-actief katoen kan reageren met kleurstoffen die alkylaminosulfonzuur bevatten om chemische bindingen te vormen. Alkaansulfaminezuurkleurstoffen kunnen bereid worden uit Procion H-type kleurstoffen.

5) Wijziging van cellulosevezels met stikstofhoudend verknopingsmiddel

De meeste verknopingsmiddelen of harsen voor cellulosevezelweefsels bevatten stikstofatomen of aminegroepen. Hun aanwezigheid verbetert ook de verfeigenschappen zoals hierboven beschreven voor het amineren van cellulosevezels. Katoenen stoffen die zijn behandeld met trimethylolmelamine hebben een hoge opname van kleurstof voor directe kleurstoffen, zelfs in zure baden. Dit heeft allemaal te maken met de aminoalkylgroepen in hun moleculen. Als een bepaalde hoeveelheid amineverbindingen wordt toegevoegd wanneer de hars wordt gebakken, zal het afgewerkte weefsel worden geverfd met anionische kleurstoffen en zal de fixatiesnelheid of de opname van de kleurstof zeer hoog zijn. Nadat het katoenen weefsel bijvoorbeeld is behandeld met gewone DMDHEU-hars en hydroxyethylamine en gedurende 3 minuten bij 150 ° C wordt gebakken in aanwezigheid van een katalysator, zal de verkleuring ervan aanzienlijk worden verbeterd. Zelfs in een zuur bad (pH = 3,0 ~ 3,5) hebben anionische kleurstoffen een hoge opnamesnelheid.

2. Aminopolymeer Modificatie van Cellulosevezels

De chemische structuur van chitine na gedeeltelijke deacylering is poly(N-acetyl-D-glucosamine). Nadat het katoen is behandeld met chitosan, kan de schuileigenschap van direct verven worden verbeterd en kunnen de opname van de kleurstof en kleurdiepte worden verhoogd. Na behandeling ermee worden de natte vastheid en wrijfvastheid echter verminderd. De reden is dat wanneer chitosan wordt verwerkt, het alleen aan het vezeloppervlak kan worden bevestigd. Nadat de aminogroep is geprotoneerd tot een kation in een zuur medium, hoewel het een grote hoeveelheid anionische kleurstoffen kan absorberen door Coulomb-aantrekking, de afdekprestaties kan verbeteren en de opnamesnelheid van de kleurstof kan verhogen, maar het voorkomt dat de kleurstof in de vezel diffundeert, dus de vastheid is erg slecht. Vooral wanneer de pH-waarde toeneemt, verliest de aminogroep zijn proton duidelijker. Sandene8425 is een kationisch polymeer. Na het behandelen van cellulosevezels ermee (onder alkalische omstandigheden), kan de directheid van anionische kleurstoffen worden verbeterd. Het is gemakkelijk aan te brengen, maar moet vóór kleuring worden behandeld. Het nadeel is ook dat het de lichtvastheid van sommige azokleurstoffen vermindert en de kleur dof maakt. Nadat de cellulosevezel is behandeld met reactieve polyamide-epoxyverbinding (Hercosett125), kunnen de verfsnelheid en kleurfixatiesnelheid van reactieve kleurstoffen worden verbeterd, en de kleur kan onder neutrale en zoutvrije omstandigheden worden bevestigd. Het wordt bereid door condensatie van adipinezuur en di-ethyleentriamine, gevolgd door gedeeltelijke crosslinking met epichloorhydrine. Katoenvezels kunnen worden verwerkt door walsen-drogen-bakken (3min, 100 ° C-proces. De belangrijkste samenstelling is 3-hydroxyazetidinechloride (Herosett125 bevat voornamelijk 3-hydroxyazetidinyl, epoxypropyl en chloor) Alcohol-gesubstitueerde reactieve groepen, de verhouding is ongeveer 3:1)

3. Activering Wijziging van cellulosevezels

De bovengenoemde modificatie van cellulosevezels is om de nucleofiele reactiviteit ervan op reactieve kleurstoffen te verbeteren, of om de adsorptiecapaciteit van anionische kleurstoffen te verbeteren na het vormen van quaternaire ammoniumgroepen. Cellulosevezelmodificatie kan ook actieve reactieve groepen introduceren, zodat het kan reageren met sommige nucleofiele kleurstoffen (niet-reactieve kleurstoffen) om covalente bindingen te vormen. Nucleofiele kleurstoffen kunnen worden gekozen uit sommige kleurstoffen die sterke nucleofiele groepen bevatten, of kunnen worden bereid door reactieve kleurstoffen te verbinden met enkele sterke nucleofiele groepen. Ammoniak of aminegroepen zijn de meest representatieve van sterke nucleofiele groepen. Een van de grootste nadelen van verven met reactieve kleurstoffen is dat hydrolyse optreedt terwijl de kleur gefixeerd is. Vooral onder alkalische omstandigheden is de kleur gefixeerd en is de hydrolysesnelheid erg snel. Om deze reden reageren sommige mensen reactieve kleurstoffen met polyamineverbindingen om amino-of aminekleurstoffen te maken (non-reaCtieve kleurstoffen) met sterke kernen. Aan de andere kant wordt de cellulosevezel gemodificeerd om actieve groepen te introduceren, die kunnen reageren met kleurstoffen die aminogroepen of nucleofiele groepen van aminogroepen bevatten om covalente bindingen te vormen. Cellulosevezels werden gemodificeerd met 2,4-dichloor-6-2(2-pyridylethylamine)-s-triazine (DCPEAT) verbinding. Een van de chlooratomen van dichloor-s-triazine wordt vervangen door de hydroxylgroep van cellulose en het andere chlooratoom wordt vervangen door de aminogroep van de kleurstof, en de kleurstof en de vezel zijn gebonden door een covalente binding. Omdat de positieve lading van het pyridiniumkation een wisselwerking kan hebben met de negatieve lading van de kleurstofsulfonzuurgroep, zijn de opopname van kleurstof en de kleurfixatiesnelheid beide hoog.