电导滴定法研究阳离子聚合物纳米粒子在纤维素纤维表面的吸附

摘要

阳离子聚合物纳米粒子表面带有正电荷，对带负电的纤维素纤维表面存在较强的静电引力，能够吸附在纤维表面。基于这一吸附特性，阳离子聚合物粒子不仅被应用于造纸工业，而且还被广泛应用于染整后整理加工，如涂层整理、涂料印花、织物或纤维表面改性等。因此，研究阳离子聚合物粒子纳米粒子在纤维素纤维表面的吸附过程具有重要的理论和应用价值。
　　本文以苯乙烯和丙烯酸丁酯为单体，甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵为乳化剂，偶氮二异丁基脒盐酸盐为引发剂，分别采用半连续聚合和间歇聚合的工艺路线合成了阳离子聚合物纳米粒子，测定了单体的转化率、纳米粒子的粒径及分布、表面电荷密度等指标。结果表明，两种聚合工艺制备的阳离子聚合物粒子粒径比较均匀，粒径在100 nm以下。与间歇式聚合工艺相比，半连续式工艺制备的聚合物纳米粒子的粒径相对较大，分布较窄，电荷密度较高。
　　运用电导滴定法建立了阳离子聚合物纳米粒子浓度与其表面反离子浓度的线性关系，以此为基础通过测定纳米粒子在纤维上的吸附速率和吸附等温线，研究了阳离子聚合物纳米粒子在棉和天竹纤维表面的吸附性能，计算了纳米粒子吸附过程的热力学参数，探讨了吸附模型，观察了聚合物纳米粒子在纤维表面的吸附形态。
　　结果表明，聚合物纳米粒子的粒径越小，表面电荷密度越低，对纤维的吸附速率越大，吸附量越大，提高吸附温度有利于纳米粒子吸附。阳离子聚合物纳米粒子对纤维素纤维的吸附以静电吸附为主，符合Langmuir型吸附。吸附在纤维上的纳米粒子主要呈单粒子层状态。