セルロース繊維の主な用途

背景と概要

セルロース繊維は、特定の植物の茎と皮を処理することによって得られる繊維です。 通常、針葉樹や広葉樹が原材料として使用されます。 繊維の直径は20〜120μm、長さは0.5〜5mm、引張強度は300〜800MPa、弾性率は10-30GPaです。 それは特定のアルカリ耐性とセメント粒子への良好な吸着性を有するが、より性的な腫脹を有する。 アスベストの代わりに使用して、繊維強化セメント板を建物のインテリアに適したものにすることができます。 石灰質材料 (石灰、セメントなど) 、珪質材料 (石英砂、珪藻土など) と混合し、蒸して硬化させると、それは良い耐火性と寸法安定性を持っているアスベストフリーのケイ酸カルシウムボードにすることができます。 建物や船の仕切り壁パネルなどの内壁と外壁のパネルとして使用できます。

アプリケーション

再生可能な天然高分子材料として、セルロースは生分解性と低価格の利点があり、分子鎖に多数のヒドロキシル基を持っています。これは多くの小分子化合物と反応し、それを変更して異なる抗菌セルロース製品を生成することができます。 綿毛パルプは、セルロース繊維系の機能性材料としてだけでなく、吸水性材料としても使用でき、現在、生理用ナプキンや紙おむつの製造に広く使用されています。 綿毛パルプが抗菌製品を作るために抗菌加工されている場合、それは効果的に人体へのバクテリアのダメージを減らすことができ、それは製品の品質を改善するだけでなく、その機能を拡大するだけでなく、綿毛パルプの付加価値も高めます。

変更済み

近年、国内のカウンターパートは、反応性染料の利用率を改善するために多くの研究を行ってきた。 結果は、活性基の加水分解は克服できないため、色素自体の分子構造を修飾するだけでは高い利用率を達成することは困難であることを示している。 しかし、反応性染料およびセルロース繊維の染色の問題は、セルロース繊維を修飾し、染料および繊維の反応性を改善することによって改善することができる。 この記事では、反応性染色の観点から、セルロース繊維の化学修飾と架橋染色をレビューして説明します。

1.セルロース繊維のアミン化修正

反応性染料で染色された綿繊維の求電子中心は染料上にあり、求核中心の酸素アニオンは繊維上にあります。 新しく出現した繊維修飾染色は、修飾綿繊維に求電子中心を与え、求核中心は染料分子にあります。四級化修正後のセルロース繊維へのアニオン性染料の吸着が大幅に強化され、セルロース繊維での染色率は85% から98% に近くなることさえあります。 そのため、反応性染料は中性または無塩条件下で布地を染色することもできます。

1) セルロース繊維のアミノまたはアミノアルキル修飾

セルロース繊維がアミノアルキル基と結合した後、反応性染料との反応性が大幅に向上するだけでなく、酸性媒体でのプロトン化後、第四級アンモニウムカチオンが形成されます。染料陰イオンを配置および吸着できます。 このタイプの反応の典型的な例は、2 − アミノエチルセルロースエーテルcell-o-CH2CH2NH2を130 ℃ で15分間の反応時間で2 − アミノエチル硫酸塩で処理することである。 アミノ化の大部分は、ハロアルキルアミンとセルロースとの反応によるものである。 たとえば、ジエチルアミノエチルセルロースは、クロロエチルジエチルアミン塩酸塩をセルロース繊維と反応させることによって製造できます: cell-o-CH2Cl2 CH2N(C2H5)2。 この修飾繊維は反応性染料に対して非常に反応性である。

2) セルロース繊維の第四アンモニウムグループ修飾

反応性第4級アンモニウム化合物は、セルロースを活性化および修飾するために使用され、第4級アンモニウム基を繊維に接続することができ、繊維の染色性能を大きく変えることができる。 典型的な例は、エポキシトリメチルアミンの第4級アンモニウム化合物 (外国の商品名はGlitacA) による綿繊維の処理であり、繊維と反応性染料の反応速度を大幅に向上させることができます。また、中性および無塩染色にも使用できます。

それで修飾された綿繊維は、酸、直接および反応性染料に対して高い直接性を持っています。 反応性染料での染色は、中性塩を含まない条件下 (100 ℃) で固定することができる。 改質剤の量が十分に多い場合、改質繊維は染料溶液中の染料を完全に吸収することができ、染料の取り込み率はほぼ100% に達することができる。

3) セルロース繊維の窒素複素環式グループ修飾

この修飾の典型的な例は、セルロース分子リンク上のニコチン酸置換基である。

反応中、pH値は8であり、200 ℃ で焼き付けられ、ニコチン酸基はエステル基を介して接続される。 反応中、加水分解も起こり、ナイアシンが放出される。 しかしながら、ニコチン酸の存在は、求核反応のための触媒として使用することができるので、反応性染料および繊維の色固定反応を加速することができる。 染色プロセスでは、前述の三次アミノ修飾繊維と同様に、この修飾繊維は染色プロセスで自己触媒的な役割を果たし、色固定速度を高速化できます。 したがって、無塩および中性条件下で色を固定することができる。 実際には、弱い酸性度 (pH = 3) でも、80 ℃ で高い耐変色性を有し、洗浄の耐寒性も良好である。

4) セルロース繊維のメチルアクリルアミドおよびアミノ化修飾

セルロースをメチルアクリルアミド基を含む化合物メチルアクリルアミド (NMA) で処理した後、活性繊維を調製することができます: cell-o-CH2NHCOCH = CH2。 NMA活性コットンは、アルキルアミノスルホン酸を含む染料と反応して化学結合を形成することができます。 アルケーンスルファミン酸染料は、プロシオンH型染料から調製できます。

5) 窒素含有架橋剤によるセルロース繊維の修飾

セルロース繊維繊維用のほとんどの架橋剤または樹脂には、窒素原子またはアミン基が含まれています。 それらの存在はまた、セルロース繊維のアミノ化のための前述の染色特性を改善する。 トリメチルロールメラミンで処理された綿織物は、酸性浴中でも直接染料の染料取り込み率が高くなります。 これはすべて、分子内のアミノアルキル基に関連しています。 樹脂の焼き付け時に一定量のアミン化合物を加えると、完成した布地がアニオン性染料で染色され、固定速度または染料の取り込み速度が非常に高くなります。 たとえば、綿布を一般的なDMDHEU樹脂とヒドロキシエチルアミンで処理し、触媒の存在下で150 °Cで3分間焼き付けた後、その染色性は大幅に向上します。 酸性浴 (pH = 3.0〜3.5) においても、アニオン性染料は高い染料取り込み速度を有する。

2.セルロース繊維のアミノポリマー修飾

部分的脱アシル化後のキチンの化学構造はポリ (N-アセチル-D-グルコサミン) です。 綿をキトサンで処理した後、直接染色の隠れ特性を改善し、染料の取り込みと色の深さを増やすことができます。 しかし、それを治療した後、濡れた堅牢性と擦れた堅牢性が低下します。 その理由は、キトサンが処理されるとき、それは繊維表面にのみ付着することができるからである。 アミノ基が酸性媒体でカチオンにプロトン化された後、クーロン引力によって大量のアニオン性染料を吸収し、被覆性能を改善し、染料の取り込み速度を高めることができますが、しかしそれは染料が繊維の中に拡散するのを防ぎます、従って堅固さは非常に悪いです。 特にpH値が増加すると、アミノ基はそのプロトンをより明らかに失う。 Sandene8425はカチオン性ポリマーである。 セルロース繊維を (アルカリ性条件下で) 処理した後、アニオン性染料の直接性を高めることができます。 適用するのは簡単ですが、染色する前に処理する必要があります。 その欠点は、いくつかのアゾ染料の耐光性を低下させ、色を鈍くすることでもあります。 セルロース繊維を反応性ポリアミドエポキシ化合物 (Hercosett125) で処理した後、反応性染料の染色率と色固定率を向上させることができます。そして色は中立および塩なしの条件の下で固定することができます。 アジピン酸とジエチレントリアミンの縮合とそれに続くエピクロロヒドリンとの部分的な架橋によって調製されます。 綿花繊維は、圧延乾燥ベーキング (3分、100 °Cプロセス) によって処理できます。 主な組成は3-ヒドロキシアゼチジンクロリドです (Herosett125は主に3-ヒドロキシアゼチジニル、エポキシプロピル、塩素を含みます) アルコール置換反応性基、比率は約3:1:1です)

3.セルロース繊維の活性化修正

上記のセルロース繊維修飾は、反応性染料に対する求核反応性を改善すること、または第4級アンモニウム基を形成した後のアニオン性染料の吸着能力を高めることです。 セルロース繊維修飾はまた、活性反応性基を導入する可能性があるため、いくつかの求核染料 (非反応性染料) と反応して共有結合を形成することができます。 求核性染料は、強い求核性基を含むいくつかの染料から選択することができ、または反応性染料をいくつかの強い求核性基と接続することによって調製することができる。 アンモニアまたはアミン基は、強い求核性基の最も代表的なものである。 反応性染料で染色することの最大の欠点の1つは、色が固定されている間に加水分解が起こることです。 特にアルカリ性条件下では、色は固定され、加水分解速度は非常に速い。 このため、反応性染料をポリアミン化合物と反応させてアミノまたはアミン染料 (非尿素強い核を持つctive染料)。 一方、セルロース繊維は、アミノ基またはアミノ基の求核基を含む染料と反応して共有結合を形成することができる活性基を導入するように修飾される。 セルロース繊維は、2,4-ジクロロ-6-2(2-ピリジレチルアミン)-s-トリアジン (DCPEAT) 化合物で修飾されました。 ジクロロ-s-トリアジンの塩素原子の1つはセルロースのヒドロキシル基によって取り替えられ、他の塩素原子は染料のアミノ基によって取り替えられます、染料と繊維は共有結合によって結合されています。 ピリジニウムカチオンの正電荷は、色素スルホン酸基の負電荷と相互作用する可能性があるため、色素の取り込み速度と色の固定速度の両方が高くなります。