變色腈綸纖維與功能化腈綸纖維催化劑的設(shè)計(jì)、合成及性能研究.pdf

1、腈綸纖維因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能被廣泛應(yīng)用于紡織和服裝領(lǐng)域,近年來(lái)腈綸纖維的功能化發(fā)展非常迅速并成為化學(xué)家研究的熱點(diǎn)。本論文在腈綸纖維功能化的研究基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)腈綸纖維的有效修飾,得到了重金屬離子吸附變色纖維、酸堿雙變色纖維、叔胺功能化纖維催化劑、多胺功能化纖維催化劑和脯氨酸功能化纖維催化劑。
　　設(shè)計(jì)合成了4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚(PAR)功能化的重金屬離子吸附變色纖維,并通過(guò)表征證實(shí)了PAR通過(guò)C–N共價(jià)鍵連接到纖維上,對(duì)該功

2、能化纖維吸附金屬離子的變色性能和吸附變色機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究;發(fā)現(xiàn)該P(yáng)AR功能化纖維在pH=6的條件下只對(duì)重金屬離子吸附變色(如Hg2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Cu2+等),對(duì)輕金屬離子不變色(如 Ca2+、Mg2+、Al3+等);其選擇性隨著pH的下降而提高,當(dāng)pH=3時(shí),該纖維只對(duì)Hg2+和Cu2+選擇性變色;裸眼檢測(cè)限達(dá)1×10–6 mol/L;具有很高的重復(fù)變色性能(50次以上);很好的耐日光性(日光照射30天

3、,吸附變色性能不變)。
　　設(shè)計(jì)合成了具有雙變色功能基團(tuán)的酸堿變色纖維,并通過(guò)表征證實(shí)了乙基橙和酚酞基團(tuán)通過(guò) C–N共價(jià)鍵連接到纖維上;對(duì)該功能化纖維的光譜性質(zhì)、變色性能和變色機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究;發(fā)現(xiàn)該酸堿雙變色纖維在中性條件下為鮮黃色,遇酸變?yōu)樯罘凵?遇堿變?yōu)樯钭仙?顏色變化明顯,易區(qū)分,pH變色范圍分別為0-1和13-14;該纖維對(duì)多種酸堿溶液均響應(yīng)變色(如檸檬酸、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鈣、磷酸鈉等等);可重復(fù)變色30

4、0次以上;且對(duì)強(qiáng)酸強(qiáng)堿和光都具有很好的穩(wěn)定性(日光照射60天,變色不受影響)。
　　設(shè)計(jì)合成了系列單胺型和多胺型的功能化纖維催化劑。首次對(duì)單胺型含有伯、仲、叔胺基團(tuán)的功能化纖維催化劑催化Knoevenagel反應(yīng)的活性進(jìn)行考察和篩選,對(duì)催化效果最好的叔胺功能化纖維催化劑進(jìn)行了深入的研究,對(duì)叔胺功能化纖維催化劑的結(jié)構(gòu)和表面形貌等進(jìn)行了系統(tǒng)表征。對(duì)其催化Knoevenagel縮合的反應(yīng)條件、溶劑適用性、底物的擴(kuò)展、可重復(fù)使用性等進(jìn)行了

5、系統(tǒng)的研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該纖維催化劑可在多種有機(jī)溶劑中高效催化Knoevenagel縮合反應(yīng),收率均在90％以上;底物的適用性非常廣泛;纖維催化劑重復(fù)使用10次,催化性能幾乎不變。
　　在合成的一系列多胺(如二乙烯三胺、三乙烯四胺等)功能化纖維催化劑中,選擇對(duì)Knoevenagel反應(yīng)催化效果最好的三乙烯四胺功能化纖維催化劑進(jìn)行深入的研究;對(duì)三乙烯四胺功能化纖維催化劑的結(jié)構(gòu)和表面形貌等進(jìn)行了系統(tǒng)表征。對(duì)其催化Knoevenagel縮合

6、反應(yīng)條件、溶劑適用性、底物的擴(kuò)展、可重復(fù)使用性等都分別進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該纖維催化劑可在水中高效催化Knoevenagel縮合反應(yīng),收率均在94%以上;以水作為溶劑綠色、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保;底物的適用性非常廣泛;纖維催化劑重復(fù)使用21次,催化活性略有下降,但適當(dāng)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間,反應(yīng)收率仍接近定量(98%)。
　　最后,本文首次將催化領(lǐng)域研究熱點(diǎn)的脯氨酸引入到纖維上,設(shè)計(jì)合成了脯氨酸功能化纖維催化劑,并對(duì)該纖維催化劑的結(jié)構(gòu)和表面形貌等