纤维素醚化改性及活性染料印花糊料的应用研究

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自上个世纪活性染料问世以来,海藻酸钠(SA)一直作为棉织物活性染料印花的主要糊料。但随着人们对印花效果的要求不断提高,海藻酸钠作为印花糊料不耐强酸、强碱,且结构黏度较小,使其在圆(平)网印花中的应用受到一定程度上的限制;而且近年来海藻酸钠的价格也在不断攀升,因此人们开始了其替代品的研究,纤维素醚就是其中重要一种。但目前制备纤维素醚所用的主要原料是棉花,其产量在不断下降,且价格也在日益上涨;而且常用醚化剂如氯乙酸(剧毒)、环氧乙烷(致癌)等对人体和环境的危害也较大。鉴于此,本文从植物废弃物中提取纤维素,并以氯乙酸钠和2-氯乙醇为醚化剂,制备了羧甲基纤维素(CMC)、羟乙基纤维素(HEC)和羟乙基羧甲基纤维素(HECMC)三种纤维素醚;并分别将三种纤维素醚和SA应用于棉织物活性染料印花,比较并研究了其印花效果。论文主要研究内容分为三部分:(1)植物废弃物提取纤维素。通过对五种植物废弃物(稻杆、稻壳、麦秆、松木屑和甘蔗渣)中各组分(水分、灰分、木质素、纤维素和半纤维素)的测定和分析,选出了较具有代表性的三种植物原料(松木屑、麦秆和甘蔗渣)来提取纤维素,并对纤维素提取的工艺进行了优化;在优化工艺条件下,得到松木纤维素、麦秆纤维素和蔗渣纤维素的相对纯度均在90%以上,其产率均在40%以上;由红外光谱和紫外吸收光谱分析可知,杂质木质素和半纤维素基本去除,所得纤维素纯度较高;由X射线衍射分析可知,与植物原料相比,所得产物相对结晶度有较大提升。(2)纤维素醚的制备及表征。以松木屑提取的松木纤维素为原料,采用单因素实验对松木纤维素的浓碱消晶预处理工艺进行了优化;并通过设计正交实验和单因子实验,对松木碱纤维素制备CMC、HEC和HECMC的工艺分别进行了优化;在各自最佳制备工艺下,得到了DS高达1.237的CMC,MS高达1.657的HEC,以及DS为0.869的HECMC。由FTIR和H-NMR分析可得,三种纤维素醚化产物中均引入了相应的醚基团;由XRD分析可得,纤维素醚CMC、HEC和HECMC的晶型均变为纤维素Ⅱ型,且结晶度均有明显下降。(3)纤维素醚类糊料的应用。采用最佳工艺条件下制备的三种纤维素醚进行棉织物活性染料印花,并与海藻酸钠进行对比。研究发现,SA、CMC、HEC和HECMC四种原糊都属于假塑性流体,且三种纤维素醚的假塑性均优于SA;四种糊料的成糊率大小顺序为:SA> CMC> HECMC> HEC。就印花效果而言,CMC表观得色量和渗透率、印制手感、印花色牢度等均与SA相近,且CMC的脱糊率优于SA;HEC脱糊率、印制手感均与SA相近,但HEC表观得色量、渗透率和耐摩擦色牢度低于SA;HECMC印制手感、耐摩擦色牢度与SA相近,脱糊率高于SA,但HECMC表观得色量、贮存稳定性低于SA。
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