阳离子p(St-co-BA)纳米球的合成及对纤维素纤维的表面改性

摘要

阳离子纳米球具有特殊的表面效应、体积效应、量子尺寸效应等许多独特的性质，且对表面带负电荷的物质具有强的静电吸引力，因此，用功能化的阳离子纳米球对表面呈负电性的纤维进行改性，可以赋予纤维制品优异的抗老化、抗紫外线、抗菌、阻燃等功能，对开发高附加值纺织品具有重要意义。
　　本文以苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)为非离子单体，十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)为乳化剂，偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA)或偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐（AIBI）为引发剂，通过间歇式乳液聚合制备了阳离子p(St-co-BA)纳米球，探讨了引发剂的用量和分子结构对聚合过程中单体转化率、纳米球粒径及分布、粒子形貌、表面电荷密度等性能的影响。 用阳离子p(St-co-BA)纳米球分别对棉织物和竹纤维进行表面改性，然后用酸性染料对改性后的织物或纤维进行染色，根据棉织物的K/S值或竹纤维的染料上染量表征了纳米球的表面改性效果。研究了阳离子p(St-co-BA)纳米球对棉织物和竹纤维表面改性过程中改性时间、改性温度、改性液纳米球浓度、改性液离子强度、改性液pH、纤维预处理方式等对改性效果的影响，并用扫描电子显微镜观察了棉纤维表面形态的变化情况。
　　研究结果表明，随着聚合过程中引发剂用量的增大，单体的瞬时转化率及最终转化率增大，合成纳米球的表面电荷密度稍微增大，纳米球的粒径略有减小，粒径分布增大;与AIBA相比，使用AIBI作引发剂时，单体的转化率高，纳米球粒子数多，粒径小;通过透射电子显微镜观察到的纳米球形态及分散性能良好。纳米球悬浮液的耐酸稳定性好，耐碱稳定性差，在离子强度高时出现聚沉，稀释稳定性优异。
　　阳离子p(St-co-BA)纳米球用于棉织物和竹纤维的表面改性，在60min内可以达到平衡，这时纤维表面阳离子纳米球的量会达到饱和值;在一定范围内提高改性温度可增加改性纤维表面纳米球的量;随着改性液中纳米球浓度的增加，改性后纤维表面阳离子纳米球的量增加;纳米球在纤维表面吸附或沉积的量随改性液离子强度的增加而减小;在不同pH值的改性液中对纤维表面改性时，中性条件下纤维表面纳米球的量最多;经CMC预处理的纤维表面可吸附更多的纳米球。从改性后棉纤维表面的扫描电子显微镜照片中，可以观察到棉纤维表面沉积了很多纳米球，且纳米球在纤维表面分布不匀;用酸性染料对改性后的纤维染色不会影响纳米球在纤维表面的状态。