β-环糊精与分散染料的包合及其对染色性能的影响
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摘要
本文通过β-环糊精对分散染料上染聚酯超细纤维染色性能的影响，来探讨β-环糊精作为分散染料上染聚酯超细纤维匀染剂的可行性。
我们采用了两种制备包合物的方法—水／溶剂共混法和改变pH值法，并对影响包结率的因素进行了探讨。通过正交实验，制定了最佳工艺方案，使用方差分析，讨论了各因素对包结率影响的显著性高低。通过包合物的外观、DSC曲线、紫外可见光谱、溶解度、稳定性、以及吸附百分率等多种手段对包合物进行了鉴定，结果都证明了包合物的存在。
通过测定吸附百分率曲线、移染率(界面迁移和高温移染)、染深性能和相容性来研究β-环糊精对分散染料上染聚酯超细纤维染色性能的影响，并研究了吸附等温线的变化。结果发现，对一些能够和β-环糊精形成包合物的染料，β-环糊精的加入可以改变其染色性能和低温吸附等温线。
在β-环糊精包合染料的基础上，探讨了环糊精包合客体分子的机理，认为包合物的形成主要取决于环糊精和客体分子的分子结构以及两者作用力的大小。我们采用了英国剑桥的CS-Chemoffice化学软件对染料分子的空间结构进行了模拟，测量了分子的空间尺寸。结果是：环糊精空腔大小与客体分子或其某些基团的大小越相近，越容易包合，且两者之间作用力的大小影响包合物的稳定性。在环糊精和客体分子之间的作用力中，疏水键是包合过程的主要作用力。
β-环糊精可以作为一些分散染料上染聚酯超细纤维的匀染剂，是一种新型的、价廉的、绿色匀染剂。
In the paper, the feasibility of β-cyclodextrin as level-dyeing agent in dyeing of PET microfiber with disperse dye was studied.
β-Cyclodextrin-C.I.Disperse Yellow 23 inclusion complex was obtained by blending water with acetone and changing pH value of working bath. During the preparation of inclusion complex, the factors affecting the ratio of encapsulation were studied. The optimum procedure was formulated by orthogonal experiment with four levels and four factors. We discussed the influence of different factors on the ratio of encapsulation by analysis of variables. The inclusion complex of β-cyclodextrin-C.I.Disperse Yellow 23 was identified by different ways such as its appearance, DSC, UV spectrum, solubility in water, and dyeing rate onto PET microfiber.
The influence of P-cyclodextrin on dyeing performance of PET microfiber with disperse dye was studied through the measure of absorption rate, migration percent, building-up and compatibility of dyes. The changing of absorption isotherm by adding P-cyclodextrin was also discussed. As a result, the addition of p-cyclodextrin could change dyeing performance and absorption isotherm of some dyes which could be included into p-cyclodextrin's hydrophobic core.
The inclusion mechanism of guest molecules into cyclodextrins was discussed based on the study of inclusion between P-cyclodextrin and dyes. The conclusion was that the form of inclusion complex was dependent on both molecular structures of cyclodextrins and guests and the strength between them. We simulated the spacial structure of dyes and β-cyclodextrin with CS-Chemoffice chemical software. Meanwhile, we measured the size of dye and P-cyclodextrin. The inclusion complex was formed easily when the sizes of guest molecule or its groups were similar with that of cyclodextrins' core. The stability of inclusion complex was influenced by the strength between cyclodextrins and guest molecule. Hydrophobic bond was main impetus of inclusion process.
β-Cyclodextrin which is an inexpensive, "green" and environmental friendly chemical, is an effective level-dyeing agent in dyeing of PET microfiber with some disperse dyes.
我们采用了两种制备包合物的方法—水／溶剂共混法和改变pH值法，并对影响包结率的因素进行了探讨。通过正交实验，制定了最佳工艺方案，使用方差分析，讨论了各因素对包结率影响的显著性高低。通过包合物的外观、DSC曲线、紫外可见光谱、溶解度、稳定性、以及吸附百分率等多种手段对包合物进行了鉴定，结果都证明了包合物的存在。
通过测定吸附百分率曲线、移染率(界面迁移和高温移染)、染深性能和相容性来研究β-环糊精对分散染料上染聚酯超细纤维染色性能的影响，并研究了吸附等温线的变化。结果发现，对一些能够和β-环糊精形成包合物的染料，β-环糊精的加入可以改变其染色性能和低温吸附等温线。
在β-环糊精包合染料的基础上，探讨了环糊精包合客体分子的机理，认为包合物的形成主要取决于环糊精和客体分子的分子结构以及两者作用力的大小。我们采用了英国剑桥的CS-Chemoffice化学软件对染料分子的空间结构进行了模拟，测量了分子的空间尺寸。结果是：环糊精空腔大小与客体分子或其某些基团的大小越相近，越容易包合，且两者之间作用力的大小影响包合物的稳定性。在环糊精和客体分子之间的作用力中，疏水键是包合过程的主要作用力。
β-环糊精可以作为一些分散染料上染聚酯超细纤维的匀染剂，是一种新型的、价廉的、绿色匀染剂。
In the paper, the feasibility of β-cyclodextrin as level-dyeing agent in dyeing of PET microfiber with disperse dye was studied.
β-Cyclodextrin-C.I.Disperse Yellow 23 inclusion complex was obtained by blending water with acetone and changing pH value of working bath. During the preparation of inclusion complex, the factors affecting the ratio of encapsulation were studied. The optimum procedure was formulated by orthogonal experiment with four levels and four factors. We discussed the influence of different factors on the ratio of encapsulation by analysis of variables. The inclusion complex of β-cyclodextrin-C.I.Disperse Yellow 23 was identified by different ways such as its appearance, DSC, UV spectrum, solubility in water, and dyeing rate onto PET microfiber.
The influence of P-cyclodextrin on dyeing performance of PET microfiber with disperse dye was studied through the measure of absorption rate, migration percent, building-up and compatibility of dyes. The changing of absorption isotherm by adding P-cyclodextrin was also discussed. As a result, the addition of p-cyclodextrin could change dyeing performance and absorption isotherm of some dyes which could be included into p-cyclodextrin's hydrophobic core.
The inclusion mechanism of guest molecules into cyclodextrins was discussed based on the study of inclusion between P-cyclodextrin and dyes. The conclusion was that the form of inclusion complex was dependent on both molecular structures of cyclodextrins and guests and the strength between them. We simulated the spacial structure of dyes and β-cyclodextrin with CS-Chemoffice chemical software. Meanwhile, we measured the size of dye and P-cyclodextrin. The inclusion complex was formed easily when the sizes of guest molecule or its groups were similar with that of cyclodextrins' core. The stability of inclusion complex was influenced by the strength between cyclodextrins and guest molecule. Hydrophobic bond was main impetus of inclusion process.
β-Cyclodextrin which is an inexpensive, "green" and environmental friendly chemical, is an effective level-dyeing agent in dyeing of PET microfiber with some disperse dyes.
引文
[1]童林荟，环糊精化学—基础与应用，北京，科学技术出版社，2001年；
[2]王朝霞译，环糊精对面料具有保护作用，国外纺织技术，2002(8)：25～28；
[3]刘创、王伟，环糊精的结构、性质及应用，日用化学工业，1997(5)：55～57；
[4]邱红娟等，β-环糊精对酸性染料染色性能的影响，北京纺织，2001(6)：47～50；
[5]邱红娟等，β-环糊精对阳离子染料染色性能的影响，丝绸，2001(10)；
[6]B.Hosargadi,S.Palekar, J.Inclusion Phenomena and Molecular Recognition in Chemistry,1989,7 (3): 321;
[7]陈水林译，贮香纺织品，国外纺织技术，2002(8)：23～24；
[8]A Hebeish and Z H El—Hilw chemical finishing of cotton using reactive cyclodextrin Color Technol 2001 (117): 104～110;
[9]Kotta et, Proceedings of the 1st International Symposium on Cyclodextrins,Budapest, 1981,Ed.J. Szejtli,Reidel,Dordrecht, 1982,357
[10]陈海相等，β-环糊精修饰纤维素纤维的制备，纺织学报，2003(5)：20～22；
[11]余艺华等，交联壳聚糖树脂的活化及其对β-环糊精的固载化研究，离子交换与吸附，1999(6)：531～537；
[12]未本美、李校远，环糊精在水处理中的应用，湖北化工，2000(6)；
[13]郝爱友等，环糊精在染色化学中的功能作用，化学试剂，2001(1)：24～25。
[14]新染色加工讲座第三册(日文)，1978年
[15]宋心远，印染，1984(1)：50
[16]杨新玮、张澎声，分散染料，北京，化学工业出版社；
[17]董振礼等，聚酯超细纤维碱性浴染色性能研究，印染，1998(12)：8-11；
[18]陈胜慧等，染整助剂新品种应用及开发，北京，中国纺织出版社，2001年；
[19]金咸穰，染整工艺实验，北京，中国纺织出版社，2000年；
[20]张敏，新可染聚丙烯纤维的染色性能研究，天津工业大学硕士论文，2002年；
[21]王菊生，染整工艺原理(第三册)，北京纺织工业出版社，1984年；
[22]H. J.Buschmann et al, The Use of Cyclodextrin in Textile Process—An Overview [J] Text. inst, 1998(3):554-560;
[23]王晶，聚酯超细纤维匀染性的研究，天津纺织工学院硕士论文，1998年；
[24]宋心远等，活性染料染色的理论和实践，北京，纺织工业出版社，1991年
[25]李瀚宇，聚酯超细纤维染色匀染性的研究，天津纺织工学院硕士论文，1998；
[26]董振礼等，测色及电子计算机配色，北京，中国纺织出版社，1996；
[27]陶树青、陶倩玮，浅谈β-环糊精在中药制剂中的应用及其作用机制，中医药学报，2002(3)：49；
[28]赵娥等，β-环糊精包合技术应用研究进展，山东医药工业，2002(1)：32～33；
[29]赵晓斌、何炳林，具有包络辨别特性的功能高分子进展，高分子通报，1993(6)：98～103：
[30]H.Ostertag, β-Cyclodextrins for finishing cotton fabrics, Textilveredlung, 2002(11-12): E 176～E178.
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