图3中,2.64处(12H,单峰,归为一CH2CH2一),2.26处(9H,单峰,归为一CH3一)。由此可以确定合成的产物即为1,4,7一三甲基一1,4,7一三氮杂环壬烷。
2.2双核锰配合物的结构表征
2.2.1红外光谱分析
双核锰配合物[Mn2IV(μ–O)3(Mc3TACN)2][PF6]2·
H2O的红外光谱图见图4。
由图4可知,2988cm-1、2935cm-1和1456cm-1处的吸收峰为甲基和亚甲基的特征吸收峰;841cm-1和556cm-1处的吸收峰可归属为PF6的伸缩振动吸收峰;664cm-1处的吸收峰归属为Mn—O—Mn的伸缩振动吸收峰[13]。由此可断定,锰已成功与配体配位。
2.2.2元素分析
双核锰配合物[Mn2IV (μ—O)3(Me3TACN)2][PF6]2·H2O的元素分析结果见表l。
表1中,合成的配合物中碳、氢和氮含量测试值与理论值相符。由此推测,合成的锰配合物确实为[Mn7(一O)3(Me3TACN)2][PF6]·H2O。后续TG测试,将进一步检测配合物中结晶水含量。
2.2.3热重分析
配合物[Mn2IV(μ-O)3(Me3TACN)2][PF6]·H2O的热重分析结果见图5。
由图5可知,配合物的热稳定性很好。在212℃之前的失重为2.25%,212℃时才开始出现明显的分解。经分析,该失重可归结为结构中结晶水的失去。配合物[Mn2IV(μ-O)3(Me3TACN)2][PF6]·H2O的理论结晶水失重为2.23%,实际失重与其相吻合。升温至212℃以上,配合物分解速率加快。图5中失重l1.13%可能是配合物中的六个甲基裂解所致,因为六个甲基占失去结晶水的配合物相对分子质量的l1.39%。随着温度升高,配合物失重加剧,大约在380℃时,配和物失重趋势减缓,再继续升高温度,失重非常小,因此在380cc左右,配合物中的配体已基本裂解完毕。
综上所述,红外光谱、元素分析及热重分析的结果表明,合成的配合物即为目标产物。
2.3双核锰配合物在双氧水低温漂白中的应用
2.3.1温度对织物白度的影响
在常规双氧水漂白工艺中,为达到理想白度,处理温度需在90℃以上,织物经过长时间高温处理,强力损伤明显。为此,本项目设计如下试验,以探讨温度对织物白度的影响规律:30%H2O2l0g/L、配合物10μmol/L、渗透剂1g/L、稳定剂DTA1g/L、浴比1:20、pH值10,60—80℃下浸渍漂白60min,热水洗两次,冷水充分洗涤,烘干得到漂白布样,测试结果见表2。
表2中,织物60℃漂白,白度可达到73.37%。随温度上升,漂白织物白度逐渐上升,并在70℃时达到最大白度75.3%;继续升高温度,织物的白度有所下降。这可能是由于温度偏高,双氧水分解速率过快,致使无效分解增多,因此白度有所下降。由试验结果可知,织物60℃漂白,白度即可达73.37%,继续升高温度对白度的贡献并不大,故取后续漂白试验温度为选60℃。
2.3.2配合物浓度对织物白度的影响
在温度为60℃的条件下,采用不同浓度的配合物进行双氧水催化漂白,试验结果如图6所示。
由图6可知,当配合物浓度在2.5~12.5μmol/L,漂白织物的白度随配合物浓度的增加而显著提高,并在I2.5μmol/L时达到最高值74.56%。此后,织物白度变化不大。这可能是由于配合物浓度过高,导致双氧水快速分解,有效漂白成分在短时间内无法充分发挥漂白作用。综合考虑,后续试验取配合物浓度为10μmol/L。
2.3.3双氧水质量浓度对织物白度的影响
图7为H2O2质量浓度对漂白后织物白度的影响。
双氧水质量浓度/(g·L-1)
由图7可知,漂液中H2O2质量浓度从2g/L增加到8g/L时,织物白度提高显著;当H2O2质量浓度为8g/L时,织物白度达到最大值72.47%;此后,随着H2O2质量浓度的进一步提高,织物白度反而逐渐降低。这可能是由于H2O2质量浓度过高,配合物与H2O2生成漂白活性物质的速率大于漂白反应的速率,使过量的漂白活性物质无效损失,因而织物白度不再随H2O2质量浓度的增加而提高。此外,由于体系中其它成分含量(如配合物的浓度)的限制,致使生成的有效漂白成分含量不再随H2O2质量浓度的增加而提高,因而织物的白度趋于稳定。综合白度及经济效益,漂白时H2O2质量浓度优选8g/L。
2.3.4稳定剂DTA质量浓度对织物白度的影响
双氧水漂白时,为了控制双氧水的分解和防止产生破洞,通常在漂液中加人稳定剂,以有效地螯合Cu2+、Fe3+、Mn2+和Ni2+等金属离子。图8为稳定剂用量对织物白度的影响。
稳定剂DTA质量浓度/(g·L-1)
由图8可以看出,稳定剂质量浓度为1.0g/L时,漂白织物白度达最大值73.34%。之后,随着稳定剂质量浓度的增加,织物白度反而下降,这可能是由于稳定剂用量过大会抑制双氧水的分解,使白度下降;此外,由于大量稳定剂的存在,会竞争配合物中的金属离子,削弱配合物催化双氧水漂白的能力。
2.3.5pH值对织物白度的影响
不同pH值(8~12)条件下处理织物的结果见图9。
由图9可知,织物白度在pH值为l0.5时达到白度最大值70.8%,此后继续提高pH值,织物的白度反而有所降低。增大pH值,有利于H2O2分解生成HOO一,进而有利于催化剂与HOO一作用生成具有高度活性的Mnv=O漂白活性物质,从而使得织物的白度明显提高。但pH值过高,一方面会破坏催化剂的结构,使之不能生成漂白活性物质,反而会削弱其促漂作用;另一方面,pH值过高,造成H2O2分解过快,无效分解增多,漂白作用变弱,漂白织物白度反而下降。由此可知,该催化剂较适宜的漂白pH值为10~11。
2.3.6优选工艺漂白效果
根据上述单因素试验结果,优化的漂白工艺条件中的活化作用是:3O%H2028g/L、配合物10~mol/L、渗透剂1g/L、稳定剂DTA1.0g/L、pH值为1O,织物在6O℃下浸渍漂白60min;热水洗两次,冷水充分洗涤,烘干。漂白布样的白度、毛效、顶破强力见表2。
由表2可知,织物白度提高显著,毛效也稍有提高,强力下降少,强力保留率达93.7%。
3结论
本试验成功合成了1,4,7.三甲基.1,4,7一三氮环壬烷(Me3TACN)及其双核锰配合物[Mn2IV(μ-O)3(Me3TACN)2][PF6]·H2O后者对双氧水浸渍漂白棉针织物具有优异的催化作用,优化的漂白工艺为:30%H2O28g/L、配合物10p.mol/L、渗透剂1g/L、稳定剂DTAlL、pH值10,织物在60℃下浸渍漂白60min。处理后的织物白度达73.13%,顶破强力损伤小,强力保留率达93.7%。
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