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聚丙烯酸大分子染料的合成及應用研究

高分子染料具有良好的成膜性、耐遷移、耐溶劑和不易被人體吸收等優良性能,在染色、塗料印花和塗料染色方面有較好的應用。

本文設計合成了一系列聚丙烯酸大分子染料,應用於塗料染色和塗料印花時,具有較好的牢度性能,而且染料利用效率接近100%。該類染料染色時工藝簡單、清潔環保、基本無有色污水和VOC排放。

通過沉澱聚合法合成了低分子量的聚丙烯酸,產品收率90%以上。在最佳條件下聚合殘液循環利用研究結果表明,每次循環溶劑的回收率超過95%,循環利用5次累計產品收率達到92.6%,且聚合物的分子量基本穩定,維持在1000~1300g/mol。

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以合成的聚丙烯酸為原料,在N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中以氯化亞碸為酰氯化試劑,產物不經分離直接與芳胺縮合製備聚丙烯酸-co-丙烯芳酰胺類化合物。通過紅外光譜、薄層色譜和核磁共振氫譜對產物結構進行表徵。論文研究了芳胺與羧基投料摩爾比對芳胺利用率的影響,結果表明,在芳胺與羧基投料摩爾比為1:4時,反應14h,芳胺的反應率超過80%,最高可達96%。

實驗結果表明該方法對苯胺、對硝基苯胺、對甲氧基苯胺和N,N-二乙基間苯二胺等都適用,為合成聚丙烯酸-co-丙烯芳酰胺類化合物的合成提供了一個合適可行的方法。 以聚丙烯酸為原料,通過接枝N,N-二乙基間苯二胺,合成了接枝率分別為25%和35%的聚(丙烯酸-co-(N-(3-二乙氨基)苯基)丙烯酰胺)(DA大分子中間體)。以接枝率為35%的DA大分子中間體為偶合組分,與苯胺類重氮鹽和雜環芳胺類重氮鹽偶合合成了13支DA(35%)聚丙烯酸大分子染料;以接枝率為25%的DA大分子中間體為偶合組分,與苯胺類重氮鹽偶合合成了2支DA(25%)聚丙烯酸大分子染料;以聚丙烯酸為原料,通過接枝對硝基苯胺,合成了接枝率為15%的大分子中間體,經過硝基還原和重氮化,與吡啶酮中間體偶合合成了2支黃色聚丙烯酸大分子染料。所合成的聚丙烯酸染料用IR和1HNMR進行了結構表徵。

本文合成了12種與聚丙烯酸染料相容性較好的聚丙烯酸酯類乳液粘合劑,並將其應用於聚丙烯酸大分子染料的塗料染色和塗料印花,並研究了所合成的聚丙烯酸大分子染料與聚丙烯酸酯粘合劑在塗料染色時的最佳染色條件。並在最佳條件下,以接枝率為35%的DA大分子中間體合成的聚丙烯酸大分子染料與非交聯型(不含N-羥甲基丙烯酰胺)的0號粘合劑(用量15%)應用於塗料染色和塗料印花時,在棉纖維上干摩擦牢度、水洗牢度可以達到4級或4級以上,濕摩擦牢度可以到達3級或3級以上;在滌綸上干摩擦牢度、水洗牢度可以達到4級或4級以上,濕摩擦牢度可以到達4級。在印花色漿中加入6%的增稠劑海藻酸鈉,塗料印花織物輪廓清晰度高,滿足應用要求。

在相同的條件下,聚丙烯酸大分子染料與自交聯型粘合劑(含自交聯單體N-羥甲基丙烯酰胺)應用於塗料染色,部分染料在棉纖維和滌綸上的濕摩擦牢度和水洗變色牢度比使用非交聯型粘合劑可以提高半級至1級。

論文研究了聚丙烯酸大分子染料發色體的結構與應用性能的關係,發色體中含有硝基和氰基基團的聚丙烯酸大分子染料,在塗料染色和塗料印花時摩擦牢度和水洗牢度更好。研究了染料的接枝率對應用性能的影響,結果表明在相同的發色體結構,接枝率高的聚丙烯酸大分子染料在塗料染色時具有更好的牢度性能。


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