（纺织化学与染整工程专业论文）新型螯合分散剂的研制与应用[纺织化学与染整工程专业优秀论文].pdf

北京服装学院硕士研究生论文 新型螯合分散剂的研制与应用 摘要 本文是利用甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐与丙烯酰胺为聚合单体，用复合 引发剂，添加链转移剂，采用溶液聚合法合成了一种新的螯合分散剂，试验 结果证实在最优的单体配比条件下，所研制的产品对c a 2 + 、m g ”、f e 3 + 等离子具 有优良的螯合性能以及分散性能。 应用试验证实，在精练工序中添加使用可显著提高处理布样的毛效；在 漂白工序中使用，会明显提高处理布样的白度等指标。 该产品与目前工业上使用的同类产品相比，从各项指标来看，具有优良 的综合性能。 本文的工作涉及聚合物的合成到应用的全过程，内容广且工作量大。 关键词：螯合分散剂f 甲基丙烯酸顺丁烯二酸酐 丙烯酰胺 北京服装学院颈上研究生论文 d e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fn e wt y p e o fs e q u e s t i n g - d i s p e r s i n ga g e n t a b s t r a c t a c o p o l y m e rb a s e do nm e t h a c r y l i ca c i d , m a l e i ea n h y d r i d ea n da c r y l a m i d ei s o b t a i n e db yc o p o l y m e r i z i n gi na n a q u e o u ss o l u t i o n ，w h e r e i n ：p o l y m e r i z a t i o n i n i t i a t o r sa n dc h a i nt r a n s f e ra g e n t s a r e u s e d ；a n dat r i e t h a n o l a m i n ea su s e di ss e tt o t h ea m o 卿t d l ，h i c hi sn e c e s s a r yf o rn e u t r a l i z i n ga l la c i dg r o u p so ft h er e s u l t a n t c o p o l y m e r t h e s em o n o m e r so fm i x i n gr a t i ob yw e i g h to fi so b t a i n e db yt h e p r o c e s s e s t h er e s u l t a n tp r o d u c te x h i b i t sah i g hc a 2 + ，m 9 2 + a n df e 3 + c h e l a t i n g a c t i v i t ya n d f u r t h e re x h i b i tah i g h d i s p e r s i b i l i t y b yt h ea p p l i c a t i o no ft h ep r o d u c t , a d d i t i o ni nt h es c o u r i n gp r o c e s s ，t h e w e t t a b i l i t ya n ds c o u t i n gp r o p e r t i e so ff a b r i cc a l lb ea p p a r e n t l yp r o m o t e d ；a d d i t i o n i nt h eb l e n c h i n gp r o c e s s ，t h ed e g r e eo f t h ew h i t e n e s so ff a b r i cw i l lb eh i g h e r t h ep o l y m e r i z a t i o na n da p p l i c a t i o na l ed e t a i l e di nt h et h e s i s c o m p a r e dw i t h o t h e rp r o d u c t s ，t h i sp r o d u c ti sb e t t e ri np e r f o r m a n c e s t h i sp r o d u c ti sa ( i v 锄c e d n o w ： k e yw o r d s ：s e q u e s t e r i n g d i s p e r s i n ga g e n t d e v e l o p m e n t a p p l i c a t i o n 2 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人 承担。 学位论文作者繇研寓熬 签字日期知旃罗月蚤日 学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院。学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅 和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印 或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作一：1 当次 导师躲蚰彦有 签字日期；2 伽辟8 月罗日 签字日期： d 苫年6 月彳日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：山东省纺织科学研究院 通讯地址：山东省青岛市四方区山东路1 9 5 号 电话：0 5 3 2 8 7 7 8 9 9 6 6 邮编：2 6 6 0 3 2 北京服装学院硕研究生论文 0 前言 螯合分散剂广泛地应用于水处理工业、食品工业、纺织染整工业、化妆品工业、农业、 金属加工业等各个领域中“。在纺织染整工业上9 1 ，螫合分散剂在前处理及染整加工的各 个过程中也有广泛应用，水中的c 分+ 、m g ”、c u ”、f e ”等离子的存在会影响织物在加工过程 中的加工效果。 在纺织染整工业上以前一般用乙二胺四乙酸、氮基三乙酸钠，还有一些含磷的螯合剂， 现在发现这些螯合剂有的对环境有危害性，也有的对人体有危害性，使得纺织品加工企业 对它们的选用受到了限制，当前聚羧酸类螯合剂因其无危害性以及在应用性能上的优良作 用已经引起了应用企业的重视。 聚羧酸类整合剂是近年来才发展起来的具有螯合能力强、水溶性好、稳定性好、无毒、 价格便宜等优点的产品，现在已经在纺织染整工业上得到了越来越广泛地应用1 。 本文研究的课题是企业基于市场需求开发的项目，要求研制的产品对水中的金属离子 有很强的螯合作用，用于精练、漂白等加工工序中能有效地消除水中各种金属离子对产品 质量的影响，防止这些金属离子在织物加工过程中对织物造成的损害。通过本课题的研究， 希望给实际生产提供一定的理论和试验依据，为企业带来经济效益。 北京服装学院硕士研究生论文 1 1 络合物的基本概况忉 1 文献综述 1 1 1 络台物的定义 由金属原子或金属离子与其他分子或离子以配合键结合而形式的复杂离子或化合物 称为络合物( 亦叫配合物) 例如 c u ( n h 3 ) 】2 、r a g ( c n ) 。r 、c o c l ；( n h 。) 】等都是络合物。 1 1 2 络合物的组成： 1 1 2 1 中心离子( 或原子) 占据配位子中心位置的离子叫做中心离子。例如 c u ( n h ，) ”中的c u “、 a g ( c n ) 。r 中的 a g + 、 c o c l 。( n h 。) 中的c o ”等。中心离子必须具有可以接受孤对电子的空轨道，一般为带 正电荷的阳离子，通常是过渡元素的离子，但也有少数络合物的核心部分不是离子而是原 予，例如 n i ( c o ) 。 、和 f e ( c 0 ) ； 中的n i 、f e 原子。 1 2 2 配体和配位原子 在络合物中和中心离子结合( 配位) 的分子或离子称为配( 位) 体。例如 c u ( n h 3 ) ” 中的n h 。分子。提供配体的物质称为络合剂( 或叫配合剂) 。配体中与中心离子直接相连的 原子称为配位原子。配位原子提供孤电子对给中心离子的空轨道从而形成配位键。例如 c u ( n 地) ”中的n 原子。通常，配位原子是电负性较大的非金属离子，如0 、s 、n 、p 、c 、 f 、c 1 、b r 、i 等。 在螯合剂中的配位原子按照供电子基团与金属离子结合方式的不同，可以将配位原子 所在的基团分成两类：一类是含有可取代氢的酸性基团，常见的有羧基c o o h 、磷酸基一 p ( 0 ) ( o h ) ，、烯醇式羟基0 h 、砷酸基a s ( o ) ( o h ) ：、硫醇基s h ，磺酸基一s o m 、肟基= n o h 等基团。金属离子可以取代上述基团中的氢和络离子以配位键的形式结合。 根据一个配体中所含配位原子数目的不同，可将配体分为单齿配体和多齿配体。单齿 配体是一个配体中只含有一个配位原子，如n h 3 、o h 。；而多齿配体是一个配体中含有两个 或两个以上的配位原子，如氨基乙酸、7 , - - 胺四乙酸( e d t a ) 等。本文研制的螯合分散剂 就属于多齿配体。在形成络合物时这些配体可同时与中心离子络合。 1 2 络合剂的分类 2 北京服装学院硕t 研究生论文 络合剂分为一般络合剂和螯合剂两大类一般络合剂是因为化合物中具有孤对电子的 分子、原子或离子，能够与金属离子形成配位键的物质。另一类络合剂是螫合剂，它仃】不 但具有可提供配位的孤对电子，而且能与中心离子形成环状结构，中心离子取代配位原子 上的氢( 或钠等) 而进入螯合环中，使中心离子钝化，这种络合剂称为螯合剂，形成的络 合物称为螯合物哪。本文讲的螯合分散剂就属于这一大类。 和中心离子形成环状结构是由于螯合剂本身的特点所决定的。螯合剂分子( 或原孑) 含有两个或两个以上的配位原子，而且这些配位原子通常为两个或三个其它原子所隔开。 螯合剂的种类很多，绝大多数为有机化合物m 。 1 2 1 无机络合剂： 无机络合剂能与中心离子结合成一般的络合物，最普通的是氮、多聚氰酸及其盐、多 偏磷酸盐( 主要为六偏磷酸钠) 、焦磷酸盐、多聚磷酸盐( 其中最常用的是三聚磷酸钠) 。 六偏磷酸钠有较好的络合钙、镁、铁离子的能力，其络合钙离子的能力比三聚磷酸钠和焦 磷酸钠强，但是其络合镁、铁离子的能力弱于三聚磷酸钠和焦磷酸钠嗍。三聚磷酸钠的络 合能力中等，与重金属离子、钙镁离子结合生成具有高温稳定的络合物，能用于精练、漂 白、染色、净洗等过程中。1 9 7 0 年，日本琵琶湖和濑户内海等水域，出现水草茂盛、鱼类 死亡、水体发臭的现象，同时欧美国家也相继发生了这种现象。经过专家分析、论断和论 证，确定是水体中磷酸盐超过正常值而产生的富营养化现象。在这种条件下，藻类大量繁 殖，引起水中缺氧，鱼类死亡，影响生态平衡。为此，各国先后制定了限磷或者禁磷的法 规叫。 ( 1 ) 三聚磷酸钠( 即s t p p ) ( 2 ) 三偏磷酸钠 ( 3 ) 四偏磷酸钠 n a 口一 o o n a 、r 。5 与 配体结合成配位个体的问题。后来，a 。m a g n u s 开始用类似的办法处理作为中心离子( 或原 子) 与作为配体的分子间结合成配位个体的问题，将作为中心离子( 或原子) 与作为配体 的分子间的键合而形成络离子，看作是中心离子( 或原子) 与分子的偶极之间静电吸引的 结果。随后，又有多人用这种单纯的静电理论( 缩写为e s t ) 对络合物做过更加细致的研 究。 用单纯的静电理论对络合物中作为中心离子 a y c y b ，即链转移剂的 影响最大，接着依次是甲基丙烯酸、丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐。从表中各次试验的结果分 析，a 随添加量的增加螯合能力增加。a 因素i 拘i i i 值、b 因素的i 值、c 因素的i i 值、d 因 北京服装学院硕士研究生论文 素的l i 值相对最大。因此从整合能力的角度考虑，最佳配比应该是a 出，c ：d ：，即最佳配方是 甲基丙烯酸为3 0 9 、顺丁烯二酸酐为4 0 9 、丙烯酰胺为l g 、链转移剂为0 0 5 9 。 3 4 研制产品与同类产品的性能比较 根据正交试验得出的最佳配方制备螯合分散剂，然后用测试螯合分散性能的方法，比 较该螯合分散剂与同类的其他产品的螯合分散性能。 表8 螯合性能测试结果 研制样品国外某公司样品国内某公司样品 螯合力 2 1 5 5 01 1 8 0 31 3 5 2 1 ( m g c a c o , g 样品) 分散力 3 0 9 6 92 8 5 3 13 2 5 5 1 ( m g c a c o j g 样品) f e 3 + 螯合力 3 6 7 33 5 2 13 2 9 5 ( m g f e g 样品) 从表8 的测试结果发现研制样品的对c a 螯合能力明显地强于国内和国外两家公司的 样品的螯合能力：研制样品的分散力接近国内某公司的样品的分散力，比国外某公司的样 品的分散力稍强；研制的样品比其他两种样品的螯合铁离子的能力强。 3 。5 粘均分子量与螫合力的关系 所配制的0 2 的样品浓度c 为0 2 9 d l 用乌氏粘度计测得溶剂的粘度为1 0 1 4 5 秒 测试制备例l 至制备例2 6 等七只样品的粘均分子量，测试结果与讨论见表9 。 表9 粘均分子量测试 制备例序号粘度s 平均粘度s 粘均分子量 2 01 0 3 0 01 0 3 0 31 0 2 9 5 1 0 2 9 91 3 7 3 2 11 0 3 5 21 0 3 5 71 0 3 5 6 1 0 3 5 52 8 1 2 2 21 0 3 1 81 0 3 1 91 0 3 2 71 0 3 2 11 8 6 9 2 31 0 3 0 61 0 3 0 81 0 3 1 81 0 3 1 11 6 3 3 北京服装学院硕士研究生论文 续表 制备例序号粘度s 平均粘度s粘均分子量 2 41 0 2 4 61 0 2 5 31 0 2 4 71 0 2 4 95 5 3 2 51 0 2 7 51 0 2 6 01 0 2 5 81 0 2 6 47 5 6 2 61 0 2 7 7 1 0 2 7 5 1 0 2 6 9i 0 2 7 49 l l 计算举例：( 以制备例2 0 为例) 10300+10303+1029510299 3 利用式( 2 5 ) ，得 【, d - - c o 2 = 0 0 7 5 5 2 ( d l g ) 利用式( 2 - 6 ) ，得 m y = 掣声j j 6 = ( 1 0 0 0 x 0 5 0 7 5 5 2 ) 南j j 6 = 1 3 7 3 取制备例2 0 至制备例2 6 等七只样品的粘均分子量与其对应螯合力的数据作图。( 所 用数据见表1 0 ，作图见图3 ) 表l o 粘均分子量与对应的螯合力 螯合力 制备例序号 粘均分子量 ( m g c a c 0 3 g 样品) 2 01 3 7 32 1 9 8 8 2 12 8 1 21 7 0 1 3 2 21 8 6 9 1 8 4 5 6 2 31 6 3 32 0 1 6 3 2 45 5 38 2 5 0 北京服装学院硕士研究生论文 续表 螯合力 制备例序号 粘均分子量 ( m g c a c o j g 样品) 2 5 7 5 69 5 3 4 2 69 1 l 9 8 2 8 o5 0 01 0 0 01 5 0 02 0 0 02 5 0 0 3 0 0 0 粘均分子量 图3 粘均分子量与螯合力的关系图 从图3 可以看出随着粘均分子量的增大，对c a ”螯合力先迅速上升而后又缓慢地略微 下降。粘均分子量大约在1 5 0 0 时，试样对c a ”螯合力达到最大值。从聚合物在溶液中的胶 体结构分析可以看出，随着聚合物粘均分子量的增加，高分子内胶体的稳定性增加，物理 化学吸附能力提高，从而显现出螫合能力提高。但分子量过高时，胶体过于稳定，不利于 羧基作用的发挥，所以螯合能力反而会略微下降。故分子量会有一个最佳值。 3 6 温度对h 2 0 。分解率的影响 表1 l高锰酸钾标准溶液的标定 矿广越2 i i ii i i 称量瓶的质量g 1 8 1 2 1 61 8 4 8 7 8 1 8 8 6 3 0 称量瓶+ n a 2 c 舢的质量g 1 8 2 7 6 71 8 6 2 7 41 9 0 1 2 2 卿 咖 姗 啪 o 嚏卖弋n88v r 如澍 北京服装学院硕士研究生论文 续表 矿尹遗堡 ii i i i i n a 2 c z o , 的质量g o 1 5 5 l 0 1 3 9 6o 1 4 9 2 k m n 0 标准溶液终刻度 m l 1 5 9 81 4 0 5 1 7 3 4 k m n 0 , 标准溶液初刻度i i i l o 3 6o 0 02 3 1 l ( m n 仉标准溶液耗用量i n l 1 5 6 21 4 0 51 5 0 3 c 。，m o l l 1 0 0 2 9 6 40 0 2 9 6 6 0 0 2 9 6 3 e m n h o l l - 0 0 2 9 6 4 计算举例：( 以i 为例) n a n 的质量为1 8 2 7 6 7 1 8 1 2 1 6 = 0 1 5 5 1 ( g ) 用n a z c 2 0 标定k m n 0 , 标准溶液的反应式为 2 m n o , + 5 月：c 2 0 i + 6 h + = 2 m n 2 + + l o c 0 2 个+ 8 h 2 0 25 k m n 0 , 标准溶液的摩尔浓度为 掣0 5 6 2 i o o o )1 丽7 7 = o 0 2 9 6 4 ( m o l l1 表1 2 未加织物的漂白溶液中温度对双氧水残余率的影响 处方i 中h 她的残余率处方i i 中h ：晚的残余率 温度 4 5 分钟时9 0 分钟时4 5 分钟时9 0 分钟时 3 0 1 0 01 0 01 0 01 0 0 5 09 8 9 39 69 0 7 07 9 6 87 56 1 8 06 5 5 06 04 4 9 0 5 22 44 72 0 根据表1 2 ，以温度为x 轴，以双氧水的残余率为y 轴作图，得温度与双氧水残余率的 关系曲线，见图4 。图4 中系列l 为使用处方i 未加织物的漂白液4 5 分钟后的曲线图。系 列2 为使用处方i i 未加织物的漂白液4 5 分钟后的曲线图，系列3 为使用处方i 未加织物 3 0 北京服装学院硕士研究生论文 的漂白液9 0 分钟后的曲线图，系列4 为使用处方i i 未加织物的漂白液9 0 分钟后的曲线 图 温度 图4 在未加织物的漂白液中温度对h ：0 2 分解率的影响 从表1 2 和图4 可以看出，双氧水的分解率随着温度的升高而增加，这说明双氧水的 电离常数是随着温度的升高而增大的。在温度较低时，随着温度的升高分解率先是增加缓 慢而后又迅速增加。在相同温度下和相同的处理时间下，处方i 漂白液中的双氧水的分解 率比处方i i 漂白液中的双氧水的分解率要小，可能是螯合分散剂和硅酸钠起到了协同增 效的作用，增强了对双氧水的稳定作用。 表1 3 添加织物处理的漂白溶液中温度对双氧水残余率的影响 处方i 中h 2 0 。的残余率处方i i 中h 2 0 。的残余率 温度 4 5 分钟时9 0 分钟时4 5 分钟时9 0 分钟时 3 0 1 0 01 0 01 0 09 9 5 09 69 19 28 8 7 07 86 47 35 7 8 06 2 4 9 5 54 1 9 04 8 2 34 1 1 8 北京服装学院硕士研究生论文 根据表1 3 ，以温度为x 轴，以双氧水的残余率为y 轴作图，得温度与双氧水残余率的 关系曲线，见图5 。图5 中系列1 为使用处方i 加织物的漂白液4 5 分钟后的曲线图，系列 2 为使用处方i i 加织物的漂白液4 5 分钟后的曲线图，系列3 为使用处方i 加织物的漂白 液9 0 分钟后的曲线图，系列4 为使用处方i i 加织物的漂白液9 0 分钟后的曲线图。 温度 图5 在加织物的漂白液中温度对h 2 0 2 分解率的影响 从表1 3 和图5 中也可以看出，双氧水的分解率随着温度的升高而增加，这说明双氧 水的电离常数是随着温度的升高而增大的。在温度较低时，随着温度的升高分解率先是增 加缓慢而后又迅速增加。在相同温度下和相同的处理时间下，处方i 漂白液中的双氧水的 分解率比处方i i 漂白液中的双氧水的分解率要小，增强了对双氧水的稳定作用。 综合图4 和图5 可以看出，相同的条件下，加入织物处理的漂白液的分解率比不加织 物处理的漂白液的分解率大，可能是织物纤维的存在加速了过氧化氢的分解，这样就引起 了分解率的增大。 3 7p h 值对h ：0 ：分解率的影响 表1 4 处方i 在不同p h 值时h 2 0 2 的残余率 漂白溶液p h 值为9漂白溶液p h 值为l o漂白溶液p h 值为1 2 织物的处理时间m i n 时h 她的残余率时h 。0 2 的残余率时h 2 0 ：的残余率 2 09 35 83 5 3 0 8 9 4 92 6 北京服装学院颈士研究生论文 续表 漂白溶液p h 值为9漂白溶液p h 值为9漂白溶液p h 值为9 织物的处理时间m i n 时h 2 0 ：的残余率 时h 如的残余率时h 她的残余率喁 4 0 8 73 9 1 7 5 08 43 31 0 6 08 13 08 表1 5 处方i i 在不同p h 值时 l 舡的残余率 织物的处理时间漂白溶液p h 值为9漂白溶液p h 值为1 0漂白溶液p h 值为1 2 m i n 时h 2 0 2 的残余率a时h 如的残余率时h 2 0 2 的残余率 2 09 05 53 1 3 08 54 22 2 4 08 2 3 1 1 3 5 0 8 02 97 6 0 7 52 54 1 0 0 喜8 0 筷6 0 * 饕4 0 2 0 o o2 04 06 08 0 时间m i n 图6 棉大麻混纺织物的漂白液中p h 值对h 2 q 分解率的影响 根据表1 4 和表1 5 中的数据，以时间为x 轴，以双氧水的残余率为y 轴作图，缛时间 与双氧水残余率的关系曲线，见图6 。图6 中系列1 为使用处方i 的漂白液p h 值为9 的曲 3 3 北京服装学院硕士研究生论文 线图，系列2 为使用处方i 的漂白液p h 值为1 0 的曲线图，系列3 为使用处方i 的漂白液 p h 值为1 2 的曲线图，系列4 为使用处方i i 的漂白液p h 值为9 的曲线图，系列5 为使用 处方i i 的漂白液p h 值为1 0 的曲线图，系列6 为使用处方i i 的漂白液p h 值为1 2 的曲线 图 从图6 中可以看出，随着时间的延续漂白溶液中双氧水的分解率升高；在相同的时间 条件下，漂白溶液的p h 值越大分解率越高；随着漂白溶液p h 值的增大( 即碱性的增强) ， 漂白液中双氧水的分解率急剧增大；在相同漂白溶液p h 值和相同时间条件下，处方i 的 漂白溶液中的双氧水的分解率比处方i i 的漂白溶液中的双氧水的分解率要低一些，说明 处方i 的漂白溶液中的双氧水更稳定一些 3 8 毛效、白度及顶破强力的测定 表1 6 处理后各布样的测试结果 用国外某公司样用国内某公司样 布 用研制样品处理空白对照布样 品处理后的布样品处理后的布样 货伊 后的布样c mc m 目c mc m 润湿时间 l o 38 79 06 3 3 0 分钟 白度值 8 3 28 1 18 1 97 5 4 评价： 从表1 6 的测试结果可以发现用加入研制样品的处方处理的布样比使用其他处方处理 的布样的毛细效应和白度好，说明使用此处方处理的布样的精练效果最好，即用加入研制 样品的处方处理布样的效果最好。 表1 7 生产试验的布样的测试结果 用处方i 处理后的布样用处方i i 处理后的布样 润湿时间3 0 分钟c l n 1 3 31 2 o 白度值 8 1 l47 5 。2 顶破强力n 2 8 52 6 5 评价： 从表1 7 的测试结果可以发现用处方i 处理后的布样比使用用处方i i 处理后的布样的 毛细效应好，说明使用此处方处理的布样的精练效果更好，即用加入研制样品的处方处理 3 4 北京服装学院硕士研究生论文 布样的效果好一些：用处方i 处理后的布样的白度值比用处方i i 处理后的布样的白度值 大说明它的漂白效果更好；用处方i 处理后的布样的顶破强力比用处方i i 处理后的布 样的顶破强力大，说明用处方i 处理后的布样的强力损失小，即加入研制样品的处方处理 的布样强力损失小。 3 9 各原料及研制产品的红外光谱图 ( 1 ) 顺丁烯二酸酐红外光谱图 图7 顺丁烯二酸酐红外光谱图 从图7 可以看出在3 1 3 0 0 5 c m l 处的吸收峰是= c h 伸缩振动产生的吸收峰，1 6 3 3 8 9 c m l 处的吸收峰是c = c 伸缩振动( 共轭) 产生的吸收峰，1 3 9 8 7 1c m l 处的吸收峰是c h 面内变形振动产生的吸收峰，6 9 7 1 3c m - 1 处的吸收峰是c _ h 变形振动( 顺式) 产生的 吸收峰。这些特征峰表明有c h = c h 一基团存在。 1 8 5 6 7 3e m - 1 和1 7 8 0 8 9c m - 1 处的吸收峰是顺丁烯二酸酐的羰基伸缩振动产生的特征 峰。 因此其结构式为 北京服装学院硕士研究生论文 与标准图谱对照证明结构正确。 ( 2 ) 甲基丙烯酸红外光谱图 ， il h c = = = ；c h m 图8 甲基丙烯酸红外光谱图 从图8 可以看出在3 4 0 0 - - 2 4 0 0 c m - 1 范围内有吸收峰是由0 _ h 伸缩振动产生的吸收峰， 在1 6 9 8 1 8 锄1 处的吸收峰是c = o 伸缩振动产生的吸收峰，在1 2 9 9 4 1c m - 1 处的吸收峰是 c - - o 伸缩振动产生的吸收峰，在1 4 3 3 4 0 啪1 处的吸收峰是o - - - h 变形振动产生的吸收峰， 在9 4 8 1 5c m - 1 处的吸收峰是o - - h 面外变形振动产生的吸收峰，这些特征峰表明存在羧基。 在2 9 3 1 4 3 c m - 1 处的吸收峰是由c - 婀伸缩振动产生的吸收峰，在1 3 7 5 8 4 锄1 处的吸 收峰是c h 3 变形振动产生的吸收峰，这些特征峰表明存在甲基( c h 3 ) 。 在3 1 0 0 - 3 0 1 0 c m - 范围内有弱的吸收峰是由= c h 伸缩振动产生的吸收峰，在1 6 3 6 1 1 g m - 处的吸收峰是c = c 伸缩振动( 共轭) 产生的吸收峰，在1 3 7 5 8 4c n l 。1 处的吸收峰是c - - h 面内变形振动产生的吸收峰，在9 4 8 1 5c l l l - 1 处的吸收峰是c | h 变形振动产生的吸收 峰，在9 4 8 1 5c m - 1 附近的的吸收峰是c h 变形振动( c = c h 2 ) 产生的吸收峰，这些 北京服装学院碗士研究生论文 特征蜂表明存在双键基团( c = c h 2 ) 综合以上解析，其结构式为 h ，c = c c 一0 h fl l c h 3o 与标准谱图对照，证明结构正确。 ( 2 ) 丙烯酰胺红外光谱图 mmmm h _ 口p o 图9 丙烯酰胺红外光谱图 从图9 可以看出游离伯酰胺中的羰基的c = o 伸缩振动吸收峰因共轭效应在3 3 5 5 7 6 c m - 1 和3 1 8 9 6 4 c m 。1 处出现双峰，由于伯酰胺的羰基( c = o ) 直接与n h 2 基团相连，共 轭效应使c = o 双键性能下降，羰基( c = 0 ) 的伸缩振动频率向低频位移，游离伯酰胺羰 基( c = o ) 的伸缩振动在1 6 7 3 6 2c m - 1 处生成一个吸收峰。酰胺的卜卜h 面内变形振动出 现在1 6 1 3 1 0 c m q 处，套卜- h 面外变形振动在6 5 8 7 0c m - 1 处产生强而宽的谱带。 = c h 伸缩振动在3 1 0 0 - 3 0 1 0 c m - 1 范围内有微弱的吸收肩峰，c = c 伸缩振动( 共轭) 在1 6 1 3 1 0c m - 1 处产生吸收峰，在1 4 2 8 7 4c m - 和1 3 5 2 1 5c m - 处的吸收峰是c h 面内变 形振动产生的吸收峰，在9 8 9 5 0 啪1 和9 6 1 5 5 c m - 1 处的吸收峰是c i - - h 变形振动( c h = c h 2 ) 产生的吸收峰，在8 1 7 3 5c i n - 处的吸收峰是c - - h 变形振动( 三取代) 产生的吸 3 7 北京服装学院硕士研究生论文 收蜂，从这些特征峰表明存在双键基团( - - c h = c h 2 ) 综合上述解析，丙烯酰胺的结构式为 啦一叫一i 一 0 与标准谱图对照，证明结构正确。 ( 3 ) 螯合分散剂红外光谱图 图1 0 螫合分散剂红外光谱图 从图l o 可以看出在3 4 0 0 2 4 0 0 c m - 1 范围内有吸收峰可能是由0 卜_ h 伸缩振动产生的吸 收峰，在1 7 1 0 7 7c m - 1 处的吸收峰是c = o 伸缩振动产生的吸收峰，说明可能有羧基存在； 在1 4 8 3 1 1 锄1 和7 2 3 5 3e m - 1 附近的吸收峰是c h 2 变形振动产生的吸收峰，说明可能 存在c h 2 基团； 在3 5 0 0 - - 3 1 8 0 e m l 范围内有吸收峰可能是n - h 伸缩振动产生的吸收峰，在1 5 8 1 9 6 c l n - 1 处的吸收峰可能是c - - n 伸缩振动( 烷基碳) 产生的吸收峰，这些特征峰表明可能存 在酰胺基团； 综合以上解析发现，研制的螯合分散剂中已经没有( c = c ) 双键基团，而原料中都含 有( c = c ) 双键基团，这就表明这些基团都在聚合中参加了反应，生成了新物质；综合上 北京服装学院硕士研究生论文 述来看，研制样品中含有羧基、酰胺基及c h 2 基团 图l l 原料及研制样品的红外光谱图 3 1 0 螯合性与分子结构的关系 利用粘均分子量、产物的投料比例及对红外光谱图的解析，计算单位质量分子中含有 效官能团的摩尔数，然后分析分子结构与螯合性能的关系。 表1 8 分子结构与螯合性能的对应关系 制各例 螯合力i m 0 1 分子中含有效 粘均分子量 序号 ( m g c a c 0 # g 样品) 官能团的摩尔数 2 02 1 9 8 81 3 7 32 1 3 1 2 l1 7 0 1 32 8 1 24 3 6 4 2 21 8 4 5 6 1 8 6 92 8 4 0 2 3 2 0 1 6 31 6 3 32 4 8 2 2 4 8 2 5 05 5 38 4 0 2 59 5 3 4 7 5 6 1 3 0 6 2 69 8 2 89 l l1 5 7 3 计算举例：( 以制备例2 0 为例) i m o l 的螫合分散剂分子的质量为1 3 7 3 9 北京服装学院硕士研究生论文 l m o l 的螯合分散剂分子中含有的效官能团的摩尔数为 ! 竺巫4 巫0 m ! 竺巫3 巫0 。 j l = ，_ t 胥二蕾旰j h ；薹丙_ 童 ：竺：巫4 亚0 。+ 竺：巫3 巫0 2。1 = 垒q 3 q 5 +垒q 3 q 三 9 8 18 6 1 = 2 1 3 l 依据表1 8 ，以l m 0 1 分子中含有效官能团的摩尔数为x 轴，以螯合力为y 轴作图，如 图1 2 。 从图1 2 中可以看出，随着分子中有效官能团的增多分子的螯合能力增大，增大到一 定程度后。随着分子中有效官能团的增多分子的螯合性能又下降，这说明分子中的有效官 能团数一定要适度，只有这样才能起到良好的螯合作用。 o 1 0 3 0 l m l 分子中含有效富能团的摩尔敦 图1 2 有效官能团与螯合性的关系图 3 11 螯合分散剂的作用原理 螯合分散剂中的羧基在水中离解出h ，本身变成带负电荷的阴离子，与c 矿、m 矿、f e ” 等离子形成稳定螯合物，这就提高了c a c o 。等成分的过饱和度，也就是说增加了c a c o ，等成 分在水中的溶解度。螫合分散剂分子由于本身的缔聚，在水中呈胶体状态，而且电离成阴 离子后使胶体更加稳定，由于物理化学作用，它有强烈的吸附性，它会吸附于悬浮在水中 的浆料、果胶质、低聚物、染料缔聚体、尘土等杂质的粒子上，由于胶体带有相同的负电 荷，因而使粒子间相互静电排斥，避免了粒子相互碰撞积聚成长，使粒子稳定地成分散状 态悬浮于水中。除此之外，螯合分散剂还能对低聚物、染料缔合体、胶状物等起到分散作 加 鼬 枷 坳 蜘 o 一曙鞋斋ou譬v r 中鹚 北京般装学院颈士研宄生论文 用，使其不易凝结，加上吸附了螯合分散刺分子的粒子产生的空间位阻。使粒子不易碰撞 凝结。 3 1 2 各原料之间的比例关系 共聚物中甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐与丙烯酰胺的比例对最终产品的影响很大，顺丁 烯二酸酐单体的比例加大，共聚物的螯合力会增大，但是顺丁烯二酸酐单体的比例加大， 就可能引起反应不完全，这是因为在聚合过程中顺丁烯二酸酐会水解为顺丁烯二酸，顺位 上的两个羧基的空间阻碍作用使聚合变得困难，引起聚合不完全，共聚物在放置一段时闯 后就会析出悬浮颗粒( 顺丁烯二酸) ，从而影响产品的外观和使用效果；甲基丙烯酸比例 加大，共聚物的分散力会增大。但又会引起螯合力的下降。综合各方面的因素，试验证实 发现它们之间的质量比在6 ：8 ：1 较为合适。在合成过程中顺丁烯二酸酐会很快地水解成 顺丁烯二酸参与共聚合，它提供了研制产品在使用过程中螯合所必需的大部分羧基，由于 它们在位置上所具有的特殊性( 相邻的碳原子上) ，有利于螯合作用，这就比聚甲基丙烯 酸有更大的螯合性，因此顺丁烯二酸酐的用量最大。 本文所采用的是三多元共聚，选用的参与聚合的第三单体丙烯酰胺携带酰胺基，由于 酰胺基极性低，在水溶液中不易解离，它可以起到亲水性与憎水性之间的内分子平衡作用， 即改变了降低了h l b 值且增加了胶体稳定性，这样就增强了高分子化合物的表面活性作用。 3 1 3 链转移剂的用量 在聚合反应过程中，为了控制聚合物的分子量，需要加入链转移剂。由于链转移剂是 一种很活泼的物质，在聚合反应中它很容易与正在增长的大分子自由基进行反应，将活性 链终止，同时链转移剂本身又生成了新的自由基，这种自由基又继续引发聚合，这样就会 使聚合物的分子量变小。在本文中一般控制链转移剂的用量在单体总用量的0 0 5 左右为 佳。 4 l 北京服装学院颂士研究生论文 4 结论 1 、本文所研制的产品，其主要组份甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐与丙烯酰胺的配料质 量比在6 ：8 ：1 时，所得螯合分散剂的螯合分散能力最强可以满足对纺织品进行精练、 漂白等加工过程的要求，在精练工序上使用可以使织物的毛效提高显著，在漂白工序上使 用可以增加织物的白度。 2 、通常认为以甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐与丙烯酰胺为主要组份的共聚产物是一种 可以生物降解、无毒且对环境无污染的螯合分散剂；且也可以避免在纺织品加工的各道工 序中因使用的含磷螯合分散剂，避免了因废水排放后引起水质富营养化的生态问题“1 。 3 、研究表明，甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐与丙烯酰胺共聚产物的合成过程平稳，易 于操作控制，有利于实际生产。 由于本文的研究内容涉及面较宽，工作难免有所疏漏，有待今后进一步深入 4 2 北京服装学院颈士研究生论文 参考文献 1 】a h e b e i s h 。s e l b a z z a n o v e lm e t h a lf o rd e s i z i n g 。s o u r i n ga n db l e a d in g p o l y e s t e r c o t t o nb l e n d s ，n a t sr e s c e n t r e t e x t r e s d i v d o k k i c a i r o a m e r i c a n d y e s t u f fr e p o r t ，1 9 8 5 ，( 1 0 ) ；3 3 4 2 2 a n t h o m yd e m r i a s i l l c a t e f r e eb l e a c h i n gu p d a t e a m e r i c a nd y e s t u f fr e p o r t ， 1 9 8 5 ，( 7 ) ：4 6 3 m a s a k a t s uo k a m o t oe ta l ，u s p a t e n t4 5 9 5 3 9 4 4 】许关荣、叶玉青等近年纺工用表活荆的进展( 一) 印染助剂，1 9 8 4 ，( 2 ) ：3 - 7 5 许关荣、叶玉青等近年纺工用表活剂的进展( 二) 印染助剂，1 9 8 5 ，( 1 ) ：卜5 6 x a v i e rk o w a l s k s e q u s e t e r i n ga g e n t ss i l l i c a t e f r e ep e r o x i d e a m e r i c a nd y e s t u f f r e p o r t - 1 9 8 5 ，了：4 6 7 华南理工大学无机化学教研室编无机化学化学工业出版社，2 0 0 4 ：1 7 5 1 9 1 8 黄茂福螯合剂及其在印染工业中的应用印染，2 0 0 1 ，2 7 ( 1 ) ：3 7 4 1 9 陈荣圻前处理助剂的生态问题探讨( 一) 印染，2 0 0 1 ，2 7 ( 8 ) ：4 4 4 6 【l o 章杰纺织助剂的新“绿色壁垒”纺织导报，2 0 0 4 ，( 5 ) ：8 4 9 2 1 1 王秀玲译未来络合剂国外染整技术译文选辑，上海2 0 0 2 ：3 3 3 4 n 2 n m b r o u w e r ，p m j t e r p s t r a e c o l o g i c a la n dt o x i c o l o g i c a lp r o p e r t i e so f n i t r i l o t r i a c e t i ca c i d ( n t a ) a sad e t e r g e n tb u i l d e r t e n s i d es u r f d e t ，1 9 9 5 ， ( 5 ) ：1 2 1 3 1 3 黄素清美国绿色化学挑战传统奖案例( 三) 永续产业发展双月刊( 台湾) ，2 0 0 3 ， l l ：1 5 2 2 1 4 叶金鑫应用于染整加工的金属螯合剂现代纺织技术，2 0 0 2 ，( t 0 ) h4 6 - 4 9 ，5 1 1 5 廖文胜，阳振乐宾馆与家用洗涤剂配方设计中国轻工业出版社，2 0 0 0 ：1 3 5 1 4 3 1 6 戴安邦等无机化学丛书( 第十二卷配位化学) 科学出版社，1 9 8 7 ：7 5 9 1 1 7 陈荣悌，姚允斌译无机反应机理一溶液中金属络和物的研究科学出版社，1 9 8 7 ：3 2 7 3 1 8 m m j o n e s e l e m e n t a r yc o o r d i n a t i o nc h e m i s t r y p r e n t i c e h a l l ，e n g l e w o o d c l i f f s ，n e wj e r s e y ，1 9 6 4 1 9 张祥麟络合物化学冶金工业出版社，1 9 7 9 ：6 9 9 5 2 0 支u 邦瑞螯合浮选剂冶金工业出版社，1 9 8 2 ：8 - 1 2 4 3 北京服装学院顾士研究生论文 2 1 数理统计编写组数理统计西北工业大学出版社，1 9 9 9 ：1 4 5 - 1 5 7 2 2 严瑞追主编水溶性高分子化学工业出版社，1 9 9 8 ：2 0 9 - 2 1 3 ( 2 3 s h i g e r uy a m a g u e h i ，y o s h i h i r om a e d ae ta l ，u s p a t e n t6 4 4 4 7 7 1b 1 2 4 a k i k oh e m i ，y o s h i h i r oi h a e d ae ta l ，u s p a t e n t6 7 7 7 3 8 58 2 2 5 g e r a r d ob a l e s t r i e r l 。c a r m e l op r o t o p a p a 。u s p a t e n t6 7 7 0