Page 215 - 《精细化工》2021年第4期

第 4 期 庄思杰，等: 没食子酸/乙二胺共沉积聚酯纤维的制备及其成纸性能 ·849·

1.3.6 纸页孔径分布测试 特征吸收峰，分别对应 GA 与 EDA 反应后产生的
在改性前后 PET 纤维成纸上裁取 3 cm×3 cm 的 C==N 的伸缩振动峰和 N—H 的弯曲振动峰。GA 中
样品，使用多孔材料孔径分析仪检测纤维纸页的孔 的邻苯三酚基团可与各种基材相互作用形成“锚
径分布状况。 点”，同时自身可通过氧化偶联反应形成共价键，分
1.3.7 纸张性能测试 子间也可通过氢键与 π-π 堆砌形成非共价的交联结
抗张指数按照 GB/T453—2002 测量 [12] ；纸页透 构 [17] 。一方面氧化后的醌式结构所含的羰基能与
气度按照 GB/T 458—2008 测量 [13] ；耐破指数按照 EDA 中的伯胺进行亲核加成反应，伯胺化合物结构
GB/T 454—2002 测量 [14] 。 中带有孤电子对的氮原子进攻羰基基团上带有正电
荷的碳原子，形成中间物 α-羟基胺类化合物，进一
2 结果与讨论
步脱水形成 C==N 键，说明发生了席夫碱反应；另
一方面，羰基是强吸电子基团，可致使亚甲基中的
2.1 GA/EDA 共沉积 PET 短切纤维工艺优化
3
GA/EDA 共沉积 PET 短切纤维的 L9（3 ）正交 碳原子的电子云密度降低，在碱性 Tris 缓冲溶液下，
EDA 容易失去质子形成比较稳定的碳负离子，作为
实验结果如表 3 所示。
亲核基团与醌基、苯环等亲电的共轭体系加成反应
–1
表 3 正交实验结果 形成 N—H 键，同时在 3351 cm 出现很宽的特征吸
3
Table 3 Orthogonal experiment L 9 ( 3 ) 收峰，即 GA 分子链上—OH 的伸缩振动，也侧面说
接触角/
样品 GA 质量浓度/(g/L) t/h GA/EDA 质量比 明了碳链的增长，这是迈克尔加成反应最大的特点，
（°） 证明发生了迈克尔加成反应。以 上 初步证明了
PET-0 — — — 119.3
GA/EDA 共沉积在 PET 纤维表面。
PET-1 0.8 6 1∶1 75.8

PET-2 0.8 12 2∶1 63.6
PET-3 0.8 24 4∶1 68.4
PET-4 1.0 6 2∶1 62.1
PET-5 1.0 12 4∶1 71.4
PET-6 1.0 24 1∶1 75.9
PET-7 1.2 6 4∶1 65.3
PET-8 1.2 12 1∶1 78.7
PET-9 1.2 24 2∶1 85.2
Ⅰ 207.8 203.2 230.4 接触角
Ⅱ 209.4 213.7 210.9 最大
Ⅲ 229.2 205.1 205.1 可降低
R 21.4 10.5 25.3 57.2°

从 R 值看出，各因素对接触角影响程度的排序
为 GA/EDA 质量比>GA 质量浓度>反应时间。过量
的 EDA 不仅抑制芳环间共价键的形成而且降低了
邻苯三酚聚合物分子间的 π-π 堆叠作用 [15] ，最终使
得沉积颗粒瓦解。由接触角数据得到的最佳条件为
GA 质量浓度 1.0 g/L、GA/EDA 质量比 2∶1、反应
时间 6 h，此时改性后 PET 纤维对去离子水的接触
角最大降低了 57.2°。后续性能测试采用 PET-4 进行。
图 2 改性前后 PET 纤维的全红外光谱图（a）和局部红
2.2 纤维表面元素及官能团变化 外光谱图（b）
图 2 是 GA 和 EDA 共沉积改性前后 PET 纤维的 Fig. 2 Full (a) and local (b) FTIR spectra of PET fibers
红外光谱图。从图 2a 可看出，改性前后 PET 纤维在 before and after modification

–1
1711、1242、1091、722 cm 处都有强吸收峰，分别 图 3a 是共沉积处理前后纤维的 XPS 全扫描图，
对应 C==O 的伸缩振动、C—O—C 的不对称伸缩振动 可知，处理前的 PET 纤维具有 C 1s 和 O 1s 峰，不
和对称伸缩振动、亚甲基—CH 2 —的弯曲振动峰 [16] 。 具有 N 1s 峰，但经处理后的 PET 纤维出现了 N 1s
从图 2b 可看出，经过共沉积后，PET 纤维的红 峰，且 O 1s 峰较处理前显著增强，C 1s 峰强度下降，
–1
外光谱发生变化，在 1654 和 1566 cm 处出现新的 这与红外谱图的结果相对应。