H_%282%29O_%282%29-H_%282%29A引发的PNIPAAm接枝棉纤维的制备与功能性研究.pdf
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1、印 染 与 整 理国际纺织导报 年第期HO HA引发的P N I P A A m接枝棉纤维的制备与功能性研究蒲长涛雷华简嫩梅贵州大学 材料与冶金学院(中国)摘要:以双氧水抗坏血酸(HO HA)为引发剂,水为溶剂,通过溶液自由基接枝聚合反应引发棉纤维接枝聚N异丙基丙烯酰胺(P N I P AAm).红外分析表明,P N I P AAm已成功接枝到棉纤维上.研究单体浓度固定时引发剂浓度对棉纤维接枝率的影响,测量不同温度下水滴在接枝棉表面的瞬时接触角,结果表明在最低临界溶液温度(L C S T)左右接枝棉具有温敏亲/疏水性.在不同温度下对接枝棉进行滴水试验,即将水滴加到接枝棉上观察其完全吸收的时间,
2、不同温度下的浸润时间差值越大,接枝棉温敏吸水性越强,当引发剂溶度为 m o l/L时,接枝棉的温敏吸水性最强.关键词:过氧化氢抗坏血酸;聚N异丙基丙烯酰胺;棉纤维;温敏性;溶液自由基接枝聚合P r e p a r a t i o na n d f u n c t i o n a l s t u d yo fHO HA i n i t i a t e dP N I P A A mg r a f t e dc o t t o n f i b e r sP uC h a n g t a o,L e iH u a,J i a nN e n m e iC o l l egeofM a t e r i a
3、 l sa n dM e t a l l u rg y,G u i z h o uU n i v e r s i ty,G u iya ng/C h i n aA b s t r a c t:The grafting of poly(Nisopropyl acrylamide)(PNIPAAm)on cotton fiber was initiated bysolution radical grafting polymerization,with hydrogen peroxideascorbic acid(H2O2H2A)as initiatorand water as solvent.Th
4、e infrared analysis shows that the cotton fiber has been grafted on PNIPAAm.The effect of initiator concentration on the grafting rate of cotton fibers was studied when themonomer concentration was fixed.The instantaneous contact angle of water droplets on the surface ofgrafted cotton at different t
5、emperatures was measured.The results show that the grafted cotton hastemperaturesensitive hydrophilicity/hydrophobicity around lower critical solution temperature(LCST).The grafted cotton was subjected to a drip test at different temperatures,and water was dropped onthe grafted cotton to observe its
6、 complete absorption time.The larger the difference of the wettingtime at different temperatures,the stronger the temperaturesensitive water absorption of the graftedcotton.When the solubility of initiator is 006 mol/L,the temperaturesensitive water absorption ofgraft cotton is the strongest.K e yw
7、o r d s:hydrogen peroxideascorbic acid;poly(Nisopropyl acrylamide);cotton fiber;temperaturesensitivity;solution free radical graft polymerization聚N异丙基丙烯酰胺(P N I P AAm)是温敏高分子材料中的一种典型存在,其线型大分子在水中于最低临界溶解温度(L C S T,左右)附近会发生溶解和沉淀的相互转换,因此在药物控制释放、蛋白质体外恢复、酶的固定化、组织工程等领域具有广阔的应用前景.但是P N I P AAm在力学性能方面有很多缺点,如强度
8、低、容易碎等,这些缺点在很大程度上限制了它的应用.学者们尝试将P N I P AAm接枝到二氧化硅、金、聚苯乙烯、聚丙烯、棉纤维等材料上,以达到性能互补的目的,即在改善印 染 与 整 理国际纺织导报 年第期P N I P AAm力学性能的同时,也赋予这些材料以温敏特性.棉纤维是一种天然可再生的有机高分子材料,在天然纤维中,其产量最高.棉纤维的主要成分是纤维素,其他成分包括蛋白质和水溶性物质等多种化合物.纯棉织物不仅具有吸湿功能,而且透气性好、柔软保暖,在与皮肤接触时没有任何不适感,长期穿着对人体而言也是有益无害的,因此棉纤维在服装等领域得到广泛应用.此外,棉纤维还具有很好的力学性能,将P N
9、I P AAm接枝到棉纤维上,不仅能够弥补P N I P AAm力学性能差的缺点,还能使棉纤维具有温敏特性.但有关在棉纤维上接枝P N I P AAm的研究很少,所采用的接枝方法包括辐射接枝聚合、沉淀自由基接枝聚合、原子转移自由基接枝聚合.本文以双氧水抗坏血酸(HO HA)为引发剂,在室温 下,通过溶液自由基接枝聚合反应引发棉纤维接枝P N I P AAm.试验以水为溶剂,环保且工艺简单.试验部分 材料与试剂市 售 棉 布,纯 棉;N异 丙 基 丙 烯 酰 胺(N I P AAm)单体,纯度为,阿拉丁试剂有限公司;无水乙醇,分析纯,重庆市川东化工有限公司;过氧化氢溶液,质量分数为,天津市科密欧
10、化学试剂有限公司;抗坏血酸(HA),分析纯,K l a m a r;超纯水,实验室自制.P N I P A A m接枝棉的制备在将P N I P AAm接枝到棉纤维表面之前,先对棉纤维进行预处理.于 下,用索氏提取器在无水乙醇溶液中抽提棉纤维h,取出后用水冲洗,将其置于质量分数为的N a OH溶液中沸煮h,再用超纯水冲洗至中性,最后置于真空烘箱中烘干至恒定质量,存于干燥器中备用.在质 量 分 数 为 的 过 氧 化 氢 溶 液 中 加 入N I P AAm单体溶液,再将预处理过的棉纤维置于上述溶液中,于氮气氛围下浸泡h(室温),再向其中加入一定量的HA进行接枝聚合,反应h后用超纯水冲洗数次,制
11、得接枝棉后将其置于超纯水中于室温下浸渍 h(中途换水次),最后将其放在真空干燥箱中烘干至恒定质量.试验中,固定N I P AAm单体浓度为 m o l/L,分别在引发剂浓度为 ,m o l/L时进行接枝共聚反应,从而制得接枝棉.测试与表征用T e n s o r 型傅里叶变换红外光谱仪(德国B r u k e r)测试接枝棉的红外光谱,扫描范围为 c m,分辨率为c m,扫描次数为.称量不同引发剂浓度下接枝前后的棉纤维质量,根据式()计算接枝率Rg,并绘制接枝率引发剂浓度关系曲线.Rg(mm)/m ()式中:m为接枝改性前纯棉纤维的质量;m为接枝棉的质量.根据AAT C C 纺织品的吸水性测定
12、进行滴水试验,分别在 (L C S T)和 (L C S T)下测试水滴完全润湿接枝棉的时间t和t,用两种温度下润湿时间(即水完全润湿接枝棉的时间)的差值(t)表征接枝棉的温敏吸水性,润湿时间的差值越大,温敏吸水性越强.采用J C C 型接触角测量仪(上海中晨数字技术设备有限公司),分别在 和 下测试纯棉和接枝棉表面的水接触角,以表征接枝棉的温敏亲/疏水性.结果与讨论 红外分析图为纯棉和不同引发剂浓度下制得的接枝棉的红外光谱.由图可知,P N I P AAm的主要特征峰有 c m处酰胺带和 c m处酰胺带的特征吸收峰;CCH上的CH键的特征吸收峰在 c m处.相比纯棉的特征吸收峰,接枝棉不仅保
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