Bola电解质对阳离子染料在腈纶上吸附和扩散的影响.pdf

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1、2 0 0 0 年4 月 B o l a 电解震对黧离子染料在腈纶上吸附和扩散的影l 岛 唐人成 ( 苏强大学) 滨田州博 ( 日本寝难走学纤维学帮) 【擅饔l 本文浓用不同中间烷链长发的苄基攀铵盐和吡啶季铵盐B o l a 电解斌作为腈纶染色的新 型疆染剡，瓣竟了宅懿对錾离子豢辩在耩绘拜堆上瓣上豢逮震蠢扩散系数及其壤袭对鼯离予絷辩平鬻 上染董的影响，运掰L a n g m u l r 和N e r n s t 二元吸附模型对吸附等韫载进行了分析并探讨了B o l a 电解 质对二元吸附参数的影响。 关镰调：B o l a 电解质聚耀烯膀纤维染色熙离子染料匀染攫 中嘲癸娄号：T S1 9 3

2、6 3 7 腈纶纤维的染色骷用分予摄为3 0 0 - 5 0 0 的 嵩辕烷基三擎基季铵簸类鬻离子缓染裁改善其 匀染性能，分子量为1 0 0 0 2 0 0 0 的季铰化聚胺 类缓染剂也祷应用o “】，它们对臆纶用阳褒予染 料染色的动力学帮熟力学参数的影响已有大量 的报道o “ 。但迄今为止，还米见双季饺盐型 B o l a 电辩豢( h o l a f o r me l e c t r o l y t e s ) 在薅纶染 色中的应用报道。本文采用双攀铵盐型B o l a 电 解质作为新型缓染剂，研究了脊同中间烷链长 度鹃苄基季铵盐耨躐瞧季铵黢B o l a 奄解震对 阳离子染料在腈纶纤维上

3、的上染速度、扩散系 数积吸附性魇的影响。 一、实验部分 1 实验糖精 2 2 d t e x 5 e r a 脯纶短纤维由日本E x l a n 公司提供，染色前在索氏萃取器中用甲醇萃取 去豫纺丝鼬荆，永浼、干燥后存敖于硅黢干燥器 中备用；阳离子染料R h o d a m i n eB ( C I 碱性紫 1 0 ) 购自E t 本东豪化竣工监拣式会挂，用9 9 5 联 的乙醇溶解、重结晶的方法提纯，纯度用元素分 析法检测；下列结构的B o l a 型电解质的合成按 文敷0 3 孛戆方法进簿，缝褰枣经元素分辑法检 测。 C H m ；C H a B - 彳飞弋一+ _ e 击一+ 武 D C

4、B z 5 ；A D C B z t 0 ；一 D C P y 2 ；D C P y 6 ；D C V y l 0 。 2 B o l a 电解质对染料扩散系数的影响 B o t a 电鼹瓣对染料上染速率的彩嚷还可 以厢扩散系数的变化来赭述。本文染色的浴吃 为1 ：1 0 0 0 ，故染液可视为无限染浴。根据H i l l 方程当染色对阉鞍短对，以下方程成立”。： 鱼一兰垒 c 。r 气E 要2C ：忿。与t “。翦关暴委 ( 1 ) 方程 ( 1 ) 中，D ： 为t 时阕 ( m i n ) 时染 料上染攮， e 。为染惫 平衡时染料 上染量，D 鸯染料夜野 维内酶扩散 系数，r 为腈纶纤

5、维的半径( 7 7 7 7 1 0 “c m ) 。 襄1B o a l 电解质对搬料扩散蓉数的影响 B o l a扩教系数B o l a扩教系数 电解质( 1 0 一”c m o r a i n )电解质( 1 0 c m 2 m i n ) D C B 2 20 7 6 6 D C P y 2 2 1 4 4 D C B z 50 7 2 4 D C P y 6 2 ，1 1 4 I ) c B z l 00 3 1 9 I ) C P y t 0 l ，8 1 5 无B o l a2 3 5 1 在染包初始阶段C 。C 。和t “2 里直线关系， 根据示意隧2 中线性回归直线的斜率和方程

6、 ( I ) 可诗簿辔R h o d a m i n eB 在膀绘纤维孛静扩 散系数。裘1 结果液明，染液中加入B o l a 电解 质后，R h o d a m i n eB 在臆纶纤维中的扩散系数 洚低，特稍是摇入D C B z n 后扩散装数洚箍赣瑾 更大，扩散系数的变化进一步地反映了B o l a 电 解质对染料上染速成的影响。 3 B o l a 电舞璜浓疫对染辩平囊上染蛩豹 影响 图3 反映了B o l a 电解质浓度对染料平衡 土染量斡影确螬提( 染料浓塞3 1 0 一M ，染色 时间2 4 小时) ；随着染渡中B o l a 电解质浓袋的 增加，腈鲶纤维吸附攀铵阳离子数量增加，

7、使得 R h o d a m i n eB 平衡上染量发生了明显的降低； D C P y 2 每D C P y l 0 浓度霹染料平衡上染率降 低程度的差别要比D C B z 2 与D C B z l 0 浓廉对 乎衡上染率降低程度的差别大得多，这在一定 程鏖主钕乎瞧反浃了B o l a 电鼹菝孛超靛麓与 腈纶之间的疏水作用在季铵阳离子与腈纶纤维 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 2 0 0 0 年4 月 之间总作用力中的贡献大小取决于季铵盐种 类。

8、 l8 l5 奄l2 i9 26 。3 B o l a 电解质浓度( 1 05 H ) 4 B o l a 电解质 对染料吸附性质和参 数的影响 图4 为在9 2 “ C 、 染色2 4 小时条件下 获得的R h o d a m i n eB 的吸附等温线，其中 图3B o l a 电解质浓度空心和实心图标分别 一翼譬“粤：只芝 表示B o a 电解质的 二平D C 衡B 上z 2 翌A 量D 的C B 影响蒹壶为1：M箱z10 I U ； 似J 曼月l M 刊 口D C P y 2 ；, D C P y l 0 。 2 1 0 _ 5 M ，c ，表示染 色平衡时染液中染料浓度。很显然，染液

9、中加入 B o l a 电解质大大改变了吸附等温线的形状，使 吸附性质发生了改变。吸附性质的变化还可由 图5 中与吸附等温线相关的S c a t c h a r d 曲线来 进一步说明，未加B o l a 电解质时c r c 。与c r 的 关系近似线形关系，故染料的吸附较接近 L a n g m u i r 型，而加入B o l a 电解质后，Cr C 。与 c t 的关系已呈双曲线状，这说明有其它性质的 吸附在起作用 1 。A T a k a o k a 、R J H a r w o o d 、 G l e n z 与B e e k m a n n 和黑木宣彦等人曾针对阳 离子染料在腈纶纤

10、维上的吸附提出了L a n g m u i r 型和N e r n s t 型二元吸附机理 ” ，因 此，为更好地说明问题，对本文的吸附等温线按 此二元吸附模型进行处理： C I K C s + 肓赫2 ) 式中：S 为L a n g m u i r 吸附饱和值( m o l g ) ；K 。 ( 1 m 0 1 ) 和K p ( I g ) 分别为L a n g m u i r 和N e r n s t 型( 或P a r t i t i o n 分配型) 吸附常数，吸附参数的 求取按文献o ”的方法进行。图6 结果说明，实 验点能较好地与模拟结果相一致，证明了以上 二元吸附机理的合理性。

11、由表2 中列出的吸附参数可知，B o l a 电解 质季铵阳离子在纤维上的吸附降低了L a n g m u i r 吸附饱和值，E B z n 使吸附饱和值降低的 程度更大，特别是当D C B z l 0 浓度为2 1 0 _ 5 M 图4D C B z n 对R h o d a m l n e B 吸附等温线的影响 0 无B o l a ；口D C B z 2 ；O D C B z 5 D C B z l 0 ；D C B z l 0 。 2 乞15 j 1 1 。O5 Cr ( 105 m o I g ) 圉5 D C B z n 对 S c a t c h a r d 曲线的影响 。无B

12、 o l a ；口D C B z 2 ； o D C B z 5 D C B z l O l D C B z l 0 。 02 04 06 0 c 。( 1 0 咄n 1 0 1 1 ) 时，而且对于 D C B z n 和 D C P y n ，染色 饱和值均随中 间烷基链长的 增加而降低。 B o l a 电解质 还促使K L 值 降低，K ，值增 加，即N e r n s t 型吸附程度增 加；若B o l a 电 解质浓度增 加，则K 。值 减小，而K ， 值增加。K 。值 和K ，值受 D C B z n 与 D C P y n 中间 烷基链长影响 的趋势却正好 相反。表2 还 列出

13、了K 。K 。 和S K 。K 。 值，文献 “3 中 曾报道过K 。 K ，和S K - K 。 可以反映二元 机理吸附中 L a n g m u i r 吸 图6 根据二元吸附参数计算附的贡献大 而得掣墨善置竺毳然基：砰质小，其值越高， 2 苎裂a 点n g m 5 忑u l r 驾e 曲r n 线s t ： 磊南。；聂箍 LP HD 、“o 大。由表中结 果可知，B o l a 电解质使得L a n g m u i r 型吸附在 总吸附中的贡献减小，且B o l a 电解质浓度增 加，L a n g m u i r 型吸附贡献减小；对于D C B z n 而 言，中间烷基链长增加，L a

14、 n g m u i r 型吸附贡献 增加，而D C P y n 的情况则相反，即N e r n s t 型吸 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织学报第- t 一卷第二期 8 1 1 7 1 附的贡献增加，这可能与D C P y n 中间烷基与腈 纶的疏水作用更强有关。 三、结论 苄基季铵盐和吡啶季铵盐B o l a 电解质均 对腈纶的染色起缓染作用，降低了染料的吸附 和扩散速度，且苄基季铵盐B o l a 电解质的缓染 作用大于吡啶季铵盐B o

15、 l a 电解质，不同中间烷 基链长的吡啶季铵盐型B o l a 电解质缓染作用 差别较大。B o l a 电解质改变了染料的吸附性 质，即降低了L a n g m u i r 染色饱和值，减小了 L a n g m u i r 吸附在总吸附中的贡献。对于苄基季 铵盐B o l a 电解质而言，随着中间烷基链长的增 加，L a n g m u i r 吸附贡献增大，而吡啶季铵盐 B o l a 电解质的情况则反之。 参考资料 1 S M B u r k i n s h a w ，C h e m i c a lP r i n c i p l e so fS y n t h e t i cF i

16、b r eD y e i n g ，I s tE d ，C h a p m a n H a l l ， U K ( 1 9 9 5 ) t P 1 8 1 1 8 3 2 丁忠伟杨新玮：纺织染整助剂，化学工业出 版社( 1 9 8 8 ) ，P 1 4 4 1 4 8 。 3 J C e g a r r a ，P P u e n t e & J M F i a d e i r o ，J S o c D y e r sC o l o u r i s t s ，1 0 2 ( 9 ) ：2 7 4 2 7 8 ( 1 9 8 6 ) 4 A T a k a o k a J S c k i S e

17、n iG a k k a i s h i ，2 1 ( 1 ) ： 1 8 2 2 ( 1 9 6 5 ) 5 S R S h u k l a M M a t h u r ，J S o c D y e r s C o l o u r i s t s ，1 0 9 ( 1 0 ) ：3 3 0 3 3 3 ( 1 9 9 3 ) 6 施予长等译：表面活性剂在纺织染加工中应 用，纺织工业出版社，P 7 9 8 2 。 7 J Q i a n ，K H a m a d a M M i t s u i s h i 。D y e s P i g m ，2 5 ，1 6 7 ( 1 9 9 4 ) ，2

18、6 。2 1 7 ( 1 9 9 4 ) 8 E K i s s a tT e x t i l eR e s J ，4 4 ( 2 ) ：9 9 7 1 0 0 ( 1 9 7 4 ) R H P e t e r s ，T e x t i l eC h e m i s t r yV 0 1 3P h y s i e a l C h e m i s t r yo fD y e i n g ，E l s e v i e rS c i e n t i f i c P u b l i s h i n gC o m p a n y ，N e t h e r l a n d ( 1 9 7 5 ) ，P

19、1 5 8 一 1 6 1 I D R a t t e M M B r e u e r ，P h y s m a lC h e m i s t r y o fD v eA d s o r p t i o n I a r e o u r tB r a c eJ a v a n o v i c h ， U K ( 1 9 7 4 ) ，P 1 5 7 1 6 0 日本高分子学会编集t 高分子工学讲座1 2 ：化 学纤维的染色与加工，日本东京地人书馆 ( 1 9 6 6 ) p 1 0 8 1 0 9 。 R J H a r w o o d ，R M c G r e g o r R H P e t

20、e r s ，J S e c D y e r sC o l o u r i s t s 8 8 ( 6 ) ：2 1 6 2 2 0 ( 1 9 7 2 ) K ，H a m a d a T M o r i M M i t s u i s h i ，S e n i G a k k a i s h i 4 7 ，4 8 1 ( 1 9 9 1 ) T T a k J K o m i y a m a T I i j i m a ，S e n l G a k k a i s h i ，3 5 ( 1 1 ) ：T 4 8 6 4 9 1 ( 1 9 7 9 ) ； 9 0 l 七 3 4 凹 m m l 兰! l I 墨l I 三| 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark