BTCA免烫整理体系中环保型催化剂硝酸钠的开发和研究

摘要

多元羧酸免烫(DP)整理符合绿色染整加工的发展趋势,但是与之配套的含磷催化剂带来了环境污染问题,这违背了清洁加工工艺的要求和多元羧酸开发的初衷,该论文在了解现有各种催化剂及其催化机理的基础上,开发了棉织物丁烷四羧酸(BTCA)免烫整理体系中的无磷催化剂硝酸钠,并围绕其催化作用进行整理工艺、整理效果和催化机理的初步探讨.由实验证实硝酸钠对于BTCA与纤维素交联反应具有催化作用,在此基础上,针对BTCA/硝酸钠(SN)体系我们开展了以下工作:首先考察了工艺条件,即:催化剂浓度、焙烘时间、焙烘温度和整理浴的pH值对织物整理后效果的影响.机理探讨方面:用化学分析和仪器分析的方法对硝酸钠的催化机理进行了初步探讨.红外光谱,热分析和羟肟酸实验的结果都显示硝酸钠在多元羧酸脱水成酐阶段具有催化作用,进而推断硝酸钠的催化机理是:硝酸根是富电子的亲核试剂,具有4中心6电子的共轭π键结构,可进攻羧酸中羰基C正电中心,形成有机硝酸盐中间体,进而促进BTCA脱水成酐.并且由棕色环、二苯胺和克氏定氮实验结果表明:硝酸钠在反应前后既没有消耗也没有发生性质的改变,只是在体系中起到了加速BTCA与纤维素酯化反应速率的作用.建立了BTCA/SN/棉织物体系的假一级反应动力学模型,对动力学数据进行了计算分析,结果表明硝酸钠与常用的次磷酸钠一样,都可以降低BTCA与纤维素反应的活化能.由于BTCA是四元羧酸,与织物反应可形成单酯,双酯,三酯等多种结合形式,为讨论成酯情况和交联程度我们建立了酯化反应的模型,数据分析表明BTCA/SN/棉织物体系在条件比较温和时,以形成单、双酯为主,条件比较剧烈时,以双、三酯为主;并讨论了成酯情况和交联程度随反应条件变化的趋势,以及交联程度与WRA增量之间的对应关系.

目录

文摘

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一、前言

1.1免烫整理的概念

1.2棉织物的免烫机理

1.3多元羧酸免烫整理的特点

1.4多元羧酸交联的催化剂及催化机理

1.4.1含磷催化剂

1.4.2无磷催化剂

1.5国内外研究状况

1.6本论文的出发点和主要研究工作

二、实验部分

2.1织物

2.2实验药品

2.3实验设备

2.4多元羧酸酯交联PDC工艺

2.5染色工艺及曲线

2.6指标测试实验方法

2.6.1测试指标

2.6.2化学分析法

三、无磷催化剂硝酸钠整理工艺及性能比较

3.1硝酸钠(Sodium Nitrarte)的催化作用

3.2单因素实验

3.2.1催化剂硝酸钠浓度的影响

3.2.2焙烘时间的影响

3.2.3焙烘温度的影响

3.2.4pH值的影响

3.3正交设计实验

3.3.1正交设计实验(L9(34))结果和极差分析

3.3.2显著性分析：F检验法

3.4助剂的添加

3.4.1柔软剂的效果实验

3.5与含磷催化剂效果对比实验及分析

四、硝酸钠催化机理的初步探讨

4.1BTCA/SN体系动力学探讨

4.1.1醋酸钙滴定法

4.1.2 反应动力学方程研究

4.1.3动力学数据

4.2 BTCA与棉纤维素的反应模型

4.2.1讨论及分析

4.3交联程度测试方法的分析

4.4化学分析法，仪器分析法

4.4.1硝酸钠性质与结构特点

4.4.2化学分析结果与讨论

4.4.3热分析

4.4.4傅立叶红外光谱分析

4.4.5机理推断

4.5硝酸钠在其它多元羧酸体系中的催化作用

结论

参考文献

附录

有待于进一步解决的问题

致谢

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