Principales applications des fibres de cellulose

Contexte et aperçu

La fibre de cellulose est la fibre obtenue en traitant la tige et le liber de certaines plantes. Habituellement, les conifères et les feuillus sont utilisés comme matières premières. Le diamètre de la fibre est de 20 à 120 μm, la longueur est de 0.5 à 5mm, la résistance à la traction est de 300 à 800MPa et le module élastique est de 10 à 30GPa. Il a une certaine résistance aux alcalis et une bonne adsorption aux particules de ciment, mais le gonflement plus sexuel. Il peut être utilisé à la place de l'amiante pour fabriquer des panneaux de ciment renforcé de fibres adaptés à l'intérieur des bâtiments. S'il est mélangé avec des matériaux calcaires (chaux, ciment, etc.), des matériaux siliceux (sable de quartz, terre de diatomées, etc.) et durci par la vapeur, il peut être transformé en panneau de silicate de calcium sans amiante, qui a une bonne résistance au feu et une bonne stabilité dimensionnelle. Il peut être utilisé comme panneaux muraux intérieurs et extérieurs des bâtiments et des panneaux de cloison de navire, etc.

Application

En tant que matériau polymère naturel renouvelable, la cellulose a les avantages de la biodégradabilité et du prix bas, et a un grand nombre de groupes hydroxyle dans la chaîne moléculaire, qui peut réagir avec de nombreux petits composés moléculaires et le modifier pour générer différents produits de cellulose antibactériens. La pulpe de fluff peut être utilisée non seulement comme matériau fonctionnel à base de fibres de cellulose, mais également comme matériau absorbant l'eau, et est actuellement largement utilisée dans la production de serviettes hygiéniques et de couches en papier. Si la pulpe de peluches est modifiée antibactérienne pour fabriquer un produit antibactérien, elle peut réduire efficacement les dommages causés par les bactéries au corps humain, ce qui peut non seulement améliorer la qualité du produit, élargir sa fonction, mais également augmenter la valeur ajoutée de la pulpe de peluches.

Modifié

Ces dernières années, les homologues nationaux ont fait beaucoup de travaux de recherche sur l'amélioration du taux d'utilisation des colorants réactifs. Les résultats montrent qu'il est difficile d'atteindre un taux d'utilisation élevé simplement en modifiant la structure moléculaire du colorant lui-même, car l'hydrolyse du groupe actif ne peut être surmontée. Cependant, le problème de la teinture des colorants réactifs et des fibres de cellulose peut être amélioré en modifiant les fibres de cellulose et en améliorant la réactivité des colorants et des fibres. Cet article passe en revue et traite de la modification chimique et de la teinture réticulante des fibres de cellulose du point de vue de la teinture réactive.

1. Modification d'aboutissement des fibres de cellulose

Le centre électrophile de la fibre de coton teinte avec des colorants réactifs est sur le colorant, et l'anion oxygène du centre nucléophile est sur la fibre. La teinture de modification des fibres nouvellement émergée confère au centre électrophile la fibre de coton modifiée, tandis que le centre nucléophile se trouve sur la molécule de colorant; l'adsorption de colorants anioniques sur les fibres de cellulose après modification de la quaternisation est grandement améliorée, son taux de teinture sur les fibres de cellulose peut même être proche de 85% à 98%, De sorte que les colorants réactifs peuvent également teindre les tissus dans des conditions neutres ou sans sel.

1) Modification aminée ou aminoalkyle des fibres de cellulose

Une fois que les fibres de cellulose sont connectées à des groupes aminoalkyle, non seulement la réactivité avec les colorants réactifs est grandement améliorée, mais également après protonation en milieu acide, des cations d'ammonium quaternaire peuvent être formés, qui peut positionner et adsorber les anions de colorant. Un exemple typique de ce type de réaction est le traitement de l'éther 2-aminoéthylique de cellulose cell-o-CH2CH2NH2 avec du 2-aminoéthylsulfate à 130 °C pendant un temps de réaction de 15 minutes. La majeure partie de l'amination se fait par la réaction de l'haloalkylamine et de la cellulose. Par exemple, la diéthylaminocellulose peut être produite en faisant réagir le chlorhydrate de chloroéthyl diéthylamine avec des fibres de cellulose: cellule-o-CH2CH2N (C2H5)2. Cette fibre modifiée est très réactive aux colorants réactifs.

2) modification du groupe ammonium quaternaire de la fibre de cellulose

Le composé d'ammonium quaternaire réactif est utilisé pour activer et modifier la cellulose, et le groupe ammonium quaternaire peut être connecté à la fibre, ce qui peut considérablement modifier les performances de teinture de la fibre. Un exemple typique est le traitement des fibres de coton avec des composés d'ammonium quaternaire d'époxy triméthylamine (le nom du commerce extérieur est GlytacA), ce qui peut augmenter considérablement la vitesse de réaction des fibres et des colorants réactifs, et peut également être utilisé pour la teinture neutre et sans sel.

Les fibres de coton modifiées avec lui ont une haute directivité aux colorants acides, directs et réactifs. La teinture avec des colorants réactifs peut être fixée dans des conditions neutres sans sel (100 ° C). Lorsque la quantité de modificateur est suffisamment élevée, la fibre modifiée peut absorber complètement le colorant dans la solution de colorant, et le taux d'absorption de colorant peut atteindre presque 100%.

3) Modification du groupe hétérocyclique d'azote des fibres de cellulose

Un exemple typique de cette modification est le substituant acide nicotinique sur la liaison moléculaire de la cellulose.

Pendant la réaction, la valeur du pH est de 8, cuit à 200 ° C, et le groupe acide nicotinique est connecté à travers le groupe ester. Pendant la réaction, l'hydrolyse se produit également et la niacine est libérée. Cependant, la présence d'acide nicotinique peut accélérer la réaction de fixation de la couleur des colorants et des fibres réactifs, car elle peut être utilisée comme catalyseur pour des réactions nucléophiles. Dans le processus de teinture, cette fibre modifiée, comme la fibre modifiée tertiaire modifiée aminée susmentionnée, peut jouer un rôle autocatalytique dans le processus de teinture et accélérer la vitesse de fixation des couleurs. Par conséquent, la couleur peut être fixée dans des conditions sans sel et neutres. En fait, même en cas de faible acidité (pH = 3), il a une solidité des couleurs élevée à 80 ° C, et la solidité au lavage est également bonne.

4) Méthylolacrylamide et modification d'amination des fibres de cellulose

Après traitement de la cellulose avec le composé méthylolacrylamide (NMA) contenant des groupes méthylolacrylamide, on peut préparer des fibres actives: cell-o-CH2NHCOCH = CH2. Le coton actif NMA peut réagir avec des colorants contenant de l'acide alkylaminosulfonique pour former des liaisons chimiques. Les colorants d'acide sulfamique d'alcane peuvent être préparés à partir de colorants de type Procion H.

5) Modification de la fibre de cellulose avec un agent de réticulation contenant de l'azote

La plupart des agents de réticulation ou des résines pour tissus de fibres de cellulose contiennent des atomes d'azote ou des groupes amine. Leur présence améliore également les propriétés de teinture telles que décrites ci-dessus pour l'amination des fibres de cellulose. Les tissus de coton traités avec de la triméthylolmélamine ont des taux élevés d'absorption de colorants directs même dans les bains acides. Tout cela est lié aux groupes aminoalkyle dans leurs molécules. Si une certaine quantité de composés aminés est ajoutée lors de la cuisson de la résine, le tissu fini sera teint avec des colorants anioniques et le taux de fixation ou le taux de consommation de colorant sera très élevé. Par exemple, après que le tissu de coton est traité avec de la résine DMDHEU commune et de l'hydroxyéthylamine, et cuit à 150 ° C pendant 3 minutes en présence d'un catalyseur, sa dyeabilité sera grandement améliorée. Même dans un bain acide (pH = 3.0 ~ 3.5), les colorants anioniques ont un taux de consommation de colorant élevé.

2. Modification des aminopolymères des fibres de cellulose

La structure chimique de la chitine après désacylation partielle est la poly (N-acétyl-D-glucosamine). Une fois le coton traité avec du chitosane, la propriété de dissimulation de la teinture directe peut être améliorée, et l'absorption du colorant et la profondeur de couleur peuvent être augmentées. Cependant, après traitement avec elle, la solidité humide et la solidité au frottement sont réduites. La raison en est que lorsque le chitosane est traité, il ne peut être attaché qu'à la surface de la fibre. Après que le groupe amino est protoné en un cation dans un milieu acide, bien qu'il puisse absorber une grande quantité de colorants anioniques par l'attraction de Coulomb, améliorer les performances de couverture et augmenter le taux d'absorption du colorant, mais il empêche le colorant de se diffuser dans la fibre, donc la solidité est très faible. Surtout lorsque la valeur du pH augmente, le groupe amino perd son proton plus évidemment. Sandene8425 est un polymère cationique. Après avoir traité les fibres de cellulose avec elle (dans des conditions alcalines), la franchise des colorants anioniques peut être améliorée. Il est facile à appliquer, mais doit être traité avant la coloration. Son inconvénient est également qu'il réduira la solidité à la lumière de certains colorants azoïques et rendra la couleur terne. Une fois que la fibre de cellulose est traitée avec un composé époxy polyamide réactif (Hercosett125), le taux de teinture et le taux de fixation de la couleur des colorants réactifs peuvent être améliorés, et la couleur peut être fixée dans des conditions neutres et sans sel. Il est préparé par condensation d'acide adipique et de diéthylènetriamine suivie d'une réticulation partielle avec de l'épichlorhydrine. Les fibres de coton peuvent être traitées par laminage-séchage-cuisson (3min, 100 ° C). La composition principale est le chlorure de 3-hydroxyazétidine (Herosett125 contient principalement 3-hydroxyazétidinyle, époxypropyle et chlore) Groupes réactifs substitués par l'alcool, le rapport est d'environ 3:1:1)

3. modification d'activation des fibres de cellulose

La modification des fibres de cellulose mentionnée ci-dessus consiste à améliorer sa réactivité nucléophile aux colorants réactifs, ou à améliorer la capacité d'adsorption des colorants anioniques après avoir formé des groupes ammonium quaternaire. La modification de la fibre de cellulose peut également introduire des groupes réactifs actifs, de sorte qu'elle puisse réagir avec certains colorants nucléophiles (colorants non réactifs) pour former des liaisons covalentes. Les colorants nucléophiles peuvent être sélectionnés à partir de certains colorants contenant de forts groupes nucléophiles, ou peuvent être préparés en reliant des colorants réactifs à certains groupes nucléophiles puissants. Les groupes ammoniac ou amine sont les plus représentatifs des groupes nucléophiles forts. L'un des plus grands inconvénients de la teinture avec des colorants réactifs est que l'hydrolyse se produit lorsque la couleur est fixe. Surtout dans des conditions alcalines, la couleur est fixe et la vitesse d'hydrolyse est très rapide. Pour cette raison, certaines personnes réagissent des colorants réactifs avec des composés de polyamine pour fabriquer des colorants aminés ou aminés (non reaColorants ctifs) avec des noyaux forts. D'autre part, la fibre de cellulose est modifiée pour introduire des groupes actifs, qui peuvent réagir avec des colorants contenant des groupes amino ou des groupes nucléophiles de groupes amino pour former des liaisons covalentes. Les fibres cellulosiques ont été modifiées avec le composé 2,4-dichloro-6-2 (2-pyridyléthylamine)-s-triazine (DCPEAT). L'un des atomes de chlore de la dichloro-s-triazine est remplacé par le groupe hydroxyle de la cellulose, et l'autre atome de chlore est remplacé par le groupe amino du colorant, et le colorant et la fibre sont liés par une liaison covalente. Étant donné que la charge positive du cation pyridinium peut interagir avec la charge négative du groupe acide sulfonique colorant, le taux d'absorption du colorant et le taux de fixation de la couleur sont tous deux élevés.