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聚乙烯醇(PVA)是一种无色、无毒、无腐蚀性、可生物降解的水溶性有机高分子聚合物。在纺织染料、涂料、粘合剂、乳化剂、薄膜等工业领域应用广泛。但由于PVA耐水性、稳定性较差,从而影响其应用。PVA的改性主要利用PVA的羟基及醇解后的化学活性改变侧链基团或结构,引入其他单体或引入其他官能团,改变PVA大分子的化学结构。
阳离子聚乙烯醇是通过化学方法在聚乙烯醇(PVA)分子结构中引入阳离子基团而制得的聚乙烯醇改性产物,改性可使聚乙烯醇具有新的用途,阳离子聚乙烯醇的耐水性、稳定性显著提高,耐温、耐酸、耐油、耐高压等方面优于PVA,此外,阳离子聚乙烯醇还可以用作日用化学品的增稠剂和调理剂,用于纸张表面施胶剂,其性能优于聚乙烯醇。目前,其市场日渐扩大,具有广阔的开发与应用前景。
以三甲胺(TMA)和环氧氯丙烷(EPIC)为反应原料,气液相反应合成缩水甘油基三甲基氯化铵(GTMAC)。合成GTMAC的最佳工艺条件为:超声振荡条件下反应温度20℃,反应时间6h,n(EPIC):n(TMA)=1.2:1,pH=7-7.5,GTMAC的产率74.34%,活性物质量分数97.46%,GTMAC的熔点为137~139℃,外观为白色针状晶体。反应结束后,快速抽滤,以丙酮洗涤GTMAC,然后20~25℃下真空干燥保存。保存GTMAC最佳方案为:配成质量分数为80~85%的浓浆。
以GTMAC和PVA为原料合成缩水甘油基三甲基氯化铵改性聚乙烯醇,最佳合成条件为:n(GTMAC):n(PVA)=0.018262:1,n(GTMAC):n(NaOH)=1:2,反应温度为60℃,超声振荡下反应1h,反应完毕用盐酸将pH调为7~8。所得产品用无水乙醇沉淀,抽滤,乙醇洗涤,至洗涤液接近中性,在60℃下真空干燥至恒重,得白色固体阳离子聚乙烯醇产品,产率为81.56%,取代度(DS)=0.006331。
阳离子聚乙烯醇因其结构中存在季铵盐基团和羟基,所以用途广泛,可作保湿剂、纸张施胶剂、匀染剂、固色剂等。将所制备的阳离子聚乙烯醇用作固色剂用于布料染整,分别测定经过固色剂处理的布料和未经固色剂作用的布料的干摩擦牢度及湿摩擦牢度,再进行褪色分析,证明阳离子聚乙烯醇固色效果显著。