[发明专利]一种使用丁二酸制备高羧基含量改性棉织物的方法

说明书

本发明涉及一种使用丁二酸制备高羧基含量改性棉织物的方法，其特征在于所述方法制备的改性棉织物外观呈棕黄色织物形状，其中羧基含量为0.4毫摩尔每克至1.0毫摩尔每克。丁二酸更易于与棉纤维大分子链中的羟基发生酯化反应，可以更有效地在棉纤维表面引入羧基，达到在棉纤维羧酸改性整理工艺中减少羧酸用量的目的，这种制备方法简化了棉纤维羧酸改性整理工艺过程，降低了加工成本，减少了环境污染，到达了节能减排的目的，显示出光明的工业化前景。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体为一种使用丁二酸制备高羧基含量改性棉织物的方法。

背景技术

棉纤维是我国纺织工业的主要原料。在棉纺织品的生产和加工过程中，经常会产生大量的短纤、废纱、落棉以及边角废料。如果不进行一定的处理直接丢弃这些废料，会给环境带来巨大的负担，同时也造成了很大程度的资源浪费。我国生产和消费巨大数量的纺织品，导致每年国内产生百亿吨的纺织品废料。所以，将这些纺织废料尽可能地转化为可用的资源，变废为宝，目前已经成为纺织行业直面的一个严峻的问题。值得说明的是，为了更好地利用废旧棉织物，对其羧酸化改性是一个重要基础工作，这是因为羧酸化改性不仅可以使棉织物对重金属离子和有机染料具有较高吸附性，而且还可以进一步与铁离子等进行配位反应制备改性棉纤维金属配合物催化剂，能够促进水中有机污染物的氧化降解，对于控制水环境污染具有重要意义。在棉织物羧酸化改性技术中多使用酒石酸和柠檬酸等有机羧酸对其表面进行酯化处理以在其表面引入羧基[参见Liu G，Dong Y，Wang P，etal.Activation of Na₂S₂O₈for dye degradation by Fe complexes fixed onpolycarboxylic acids modified waste cotton[J].Carbohydr Polym，2018：103-110.]，但是酒石酸和柠檬酸在棉纤维表面引入羧基效率不高，即需要使用高浓度的酒石酸和柠檬酸才能提高棉纤维表面的羧基含量，在反应过程中不仅造成酒石酸和柠檬酸的严重浪费，而且也会带来一定的环境污染问题。本发明使用丁二酸代替酒石酸和柠檬酸对棉纤维进行表面改性引入羧基，不仅能够使改性棉纤维具有更高的羧酸含量，而且能够显著减少了有机羧酸的用量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：提供了一种使用丁二酸制备高羧基含量的改性棉纤维的方法。本发明所述改性棉纤维可以提高棉纤维表面羧基引入的效率，避免在改性过程中有机酸的浪费，减少环境污染。这使得棉纤维羧酸改性反应过程简单化，成本降低，容易操作，有利于工业化推广。

本发明解决所述棉纤维羧酸改性问题的技术方案是：一种使用丁二酸制备高羧基含量的改性棉纤维的方法，其特征在于丁二酸更易于与棉纤维大分子链中的羟基发生酯化反应，比酒石酸与柠檬酸更有效地在棉纤维表面引入羧基，即使用少量的丁二酸就可以在棉纤维表面引入更多的羧基，达到在棉纤维羧酸改性反应过程中显著减少羧酸用量的目的，简化了棉纤维羧酸改性工艺过程，降低了加工成本，减少了环境污染，到达了节能减排的目的。在棉纤维羧酸改性反应中，当丁二酸用量达到0.17摩尔每升时所得到的改性棉纤维的羧基含量为0.50毫摩尔每克。而欲使改性棉纤维的羧基含量到达0.50毫摩尔每克，就必须使用超过0.70摩尔每升的酒石酸，因此能够减少五分之四的有机羧酸用量。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是：设计一种使用丁二酸制备高羧基含量的改性棉纤维的方法，其采用下述工艺：

1.棉织物的预处理：在室温和搅拌条件下，将棉织物放置于一个含有5克每升阴离子洗涤剂和2克每升碳酸钠的水溶液中，并在煮沸的条件下处理30分钟，然后将织物取出并水洗3次，最后将其在100℃烘干即可；

2.改性液的配制：分别将规定重量的丁二酸和磷酸二氢钠放入蒸馏水中，搅拌使其完全溶解，配制含有浓度为20.08克每升至80.30克每升的丁二酸和50克每升磷酸二氢钠的水溶液，最后将所得混合水溶液静置2至5小时；