二氧化硫脲的超分子結(jié)構(gòu)和分解還原特性及其在滌綸織物無甲醛拔染印花中的應(yīng)用.pdf

1、拔染印花的產(chǎn)品地色豐滿，圖案花紋精細(xì)，輪廓清晰，并能通過控制不同程度的拔染和拔白效果開發(fā)特殊風(fēng)格的印花產(chǎn)品。然而，傳統(tǒng)的甲醛合次硫酸鹽類拔染劑和錫類拔染劑在生產(chǎn)和使用過程中存在游離甲醛和重金屬等環(huán)保問題以及穩(wěn)定性差和應(yīng)用煩復(fù)等諸多問題。二氧化硫脲具有優(yōu)良的環(huán)保性和很強(qiáng)的還原性，使其具有潛在的可能性成為環(huán)保型高效拔染劑。然而，二氧化硫脲在水溶液中的低溶解性和拔染效果的不穩(wěn)定性，在很大程度上限制了其在拔染印花中的應(yīng)用。對于滌綸織物的拔染印花

2、，由于滌綸纖維的結(jié)構(gòu)緊密和吸濕性差等特點(diǎn)，更是增加了二氧化硫脲在滌綸織物拔染印花中的應(yīng)用難度。因而，研究二氧化硫脲在水溶液中的存在形式和超分子結(jié)構(gòu)、分解還原機(jī)理及其在滌綸織物無甲醛拔染印花中的應(yīng)用特性，具有重要的理論研究價值和廣闊的實(shí)際應(yīng)用前景。
　　本課題從二氧化硫脲在水溶液中的超分子結(jié)構(gòu)、二氧化硫脲的分解歷程和還原機(jī)理、二氧化硫脲受限于滌綸織物拔染印花的關(guān)鍵因素、基于二氧化硫脲的無甲醛拔染劑的制備和應(yīng)用等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取

3、得了一定的理論研究和應(yīng)用技術(shù)成果。本課題的主要研究結(jié)果如下:
　　1.運(yùn)用密度泛函理論B3LYP/cc-PVDZ計算、紫外吸收光譜、拉曼光譜和液相飛行時間質(zhì)譜對二氧化硫脲在水溶液中的存在形式和超分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較為系統(tǒng)和深入的研究，結(jié)果表明:表明二氧化硫脲在水溶液中是以Ⅱ構(gòu)型自聚形成不同分子量的聚集體及其加和[HCSO]+離子和[H2NCNH]+離子形成的加和物等形式存在，其中以Ⅱ2構(gòu)型形成的聚集體或加和物最多。
　　2.電極

4、電位分析研究表明:二氧化硫脲的電極電勢隨溫度變化存在明顯的突變點(diǎn)，在溫度為55℃時，其電極電位迅速降低;當(dāng)溫度升高到80℃，其電位值降至-0.62V，表明其具有很強(qiáng)的還原能力。高效液相色譜分析研究表明:二氧化硫脲的分解速率隨溫度升高而加快，在50℃、70℃、90℃和100℃時的分解速率依次為2.20×10-5s-1、1.35×10-4s-1、8.27×10-4s-1和4.68×10-3s-1。運(yùn)用液相飛行時間質(zhì)譜和拉曼光譜對二氧化硫脲在

5、不同溫度下的分解狀況進(jìn)行研究，結(jié)果表明其分解歷程為:二氧化硫脲在55℃開始分解，生成尿素和次硫酸，次硫酸生成S2O42-，進(jìn)而生成SO42-和SO32-，而尿素在80℃下會繼續(xù)分解形成CO2和NH3。
　　3.基于染料、纖維和拔染劑三方面的結(jié)構(gòu)、性能和相互作用的相關(guān)性研究，提出了關(guān)于制約二氧化硫脲應(yīng)用于滌綸織物拔染印花關(guān)鍵問題的新觀點(diǎn):二氧化硫脲在結(jié)構(gòu)緊密的滌綸纖維中的擴(kuò)散程度與其分解還原性能的不同步性是制約二氧化硫脲有效應(yīng)用于滌

6、綸織物拔染印花的關(guān)鍵因素，添加具有膨化纖維和增溶染料功能的環(huán)保型拔染促進(jìn)劑B(Ar1-(CH2)n-COO-(CH2)m-Ar2)可有效提高滌綸的拔白效果。對于同類偶氮結(jié)構(gòu)分散染料而言，染料與滌綸纖維之間的溶解度參數(shù)差值(|δ-δ滌|)增大，染料擴(kuò)散固著到纖維上的層次相對較淺且與纖維的結(jié)合力相對較小，在拔染過程中易被二氧化硫脲還原消色，因而可以運(yùn)用溶解度參數(shù)理論預(yù)測并優(yōu)選偶氮型可拔分散染料。
　　4.基于對二氧化硫脲結(jié)構(gòu)和性能的理

7、論研究，設(shè)計和制備了以二氧化硫脲為主體、拔染促進(jìn)劑B為輔助的膏狀無甲醛滌綸拔染劑TN。該膏狀拔染劑TN中的二氧化硫脲組分因研磨改性而顯著減小了粒徑，而其中的油性拔染促進(jìn)劑B組分則與適量的水和乳化劑共同構(gòu)建了油包水型乳化體系，起到了隔絕空氣的氧化作用和隔離二氧化硫脲粒子的聚集作用，保證了二氧化硫脲的分散穩(wěn)定性和后續(xù)的還原拔白穩(wěn)定性。無甲醛拔染劑TN的優(yōu)化應(yīng)用工藝為:拔白漿或拔染漿中的拔染劑TN用量為10-12％，拔白汽蒸溫度和時間為102