《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》：Interfacial Engineering of Quaternized PDMAEMA for Enhanced Reactive Dye Fixation on Cotton Fabrics
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•通过自由基聚合合成了无甲醛固色剂。•QPDMAEMA形成阳离子涂层，同时保持纤维素结晶度。•处理后的织物表现出增强的颜色深度和显著的抗菌活性。•建立了阳离子固色剂清晰的构效关系。引言活性染料是棉纺织品中使用最广泛的着色剂之一，因为它们在碱性染色条件下容易与纤维素形成共价键，提供
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通过自由基聚合合成了无甲醛固色剂。
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QPDMAEMA形成阳离子涂层，同时保持纤维素结晶度。
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处理后的织物表现出增强的颜色深度和显著的抗菌活性。
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建立了阳离子固色剂清晰的构效关系。
引言
活性染料是棉纺织品中使用最广泛的着色剂之一，因为它们在碱性染色条件下容易与纤维素形成共价键，提供优异的颜色亮度、宽广的色域和出色的工艺适应性[1]、[2]、[3]。然而，相当一部分活性染料分子在染色过程中不可避免地发生水解，生成不能再与纤维素反应的染料[4]、[5]。这些未固定的染料主要通过弱物理吸附保留在纤维表面，因此在反复洗涤时容易去除，导致湿摩擦色牢度和耐洗牢度差、褪色以及废水污染增加[6]、[7]。因此，提高水解活性染料的固色效率已成为纺织工业和可持续纺织品加工的重要课题[8]、[9]。
为了减少染料迁移和提高色牢度，过去几十年开发了各种阳离子固色剂[10]、[11]、[12]、[13]、[14]。传统的多胺和聚酰胺类固色剂主要通过带正电荷的氨基与活性染料的带负电荷磺酸基团之间的静电相互作用来增强染料固定。然而，许多早期固色剂含有甲醛，或表现出有限的固色效率、较差的耐洗牢度或不良的泛黄现象，这限制了它们的实际应用[15]、[16]。近年来，环保型固色剂，包括反应性聚合物、水性聚氨酯和多功能阳离子聚合物，因其低毒性和改善的环境兼容性而受到越来越多的关注[17]、[18]、[19]。尽管取得了这些进展，同时实现高固色效率、低色差、抗菌功能和令人满意的耐洗牢度仍然具有挑战性，主要是因为这些性质受固色剂、染料和纤维素纤维之间不同的界面相互作用所控制。
在各种阳离子聚合物中，聚季铵盐化合物因其永久带电荷的季铵基团、优异的水溶性和成膜能力，已成为多功能纺织品整理的有前途候选材料[20]、[21]、[22]。与电荷密度强烈依赖于pH值的质子化胺不同，季铵基团在宽pH范围内保持正电荷，从而能够与阴离子活性染料产生更强的静电吸引[23]。此外，聚合季铵盐链可以在纤维表面形成连续涂层，从而减少洗涤期间的染料迁移，同时通过破坏细菌细胞膜赋予抗菌活性[24]、[25]、[26]、[27]、[28]。聚(2-(二甲氨基)乙基甲基丙烯酸酯) (PDMAEMA)是一种众所周知的官能性甲基丙烯酸酯聚合物，提供了一个有吸引力的分子平台，因为其叔氨基可以通过季铵化反应容易地转化为季铵基团，从而产生具有高阳离子电荷密度和优异加工性的聚合物[29]、[30]。DMAEMA作为此目的的单体特别有利，因为其叔胺侧链在自由基聚合过程中保持不带电，从而避免增长链之间的静电排斥，促进具有高分子量和可调分子量的PDMAEMA的合成[31]。已显示DMAEMA的受控自由基聚合随单体转化率线性增加分子量，产生分子量分布窄的聚合物[32]。此外，DMAEMA是一种市售单体，具有良好的可获得性和相对较低的成本，其聚合可以在温和条件下进行，无需贵金属催化剂或苛刻的反应条件[33]、[34]。然而，季铵化PDMAEMA固色剂与其在棉织物上染料固定性能之间的构效关系尚未被系统阐明。
为解决这些挑战，合理设计并合成了一种基于季铵化PDMAEMA的聚合物固色剂(QPDMAEMA)。预计丰富的季铵基团与聚合物的成膜能力的协同组合将增强对水解染料的静电吸附，抑制洗涤期间的染料迁移，同时赋予棉织物抗菌功能，同时保持纤维素纤维的内在结构。为此，优化了QPDMAEMA的合成条件，并系统表征了其化学结构和热稳定性。然后通过光谱和表面表征技术研究了QPDMAEMA与棉纤维之间的相互作用，并全面评估了固色性能、色牢度、抗菌活性和耐洗牢度。这项工作不仅展示了一种用于棉纺织品的无醛多功能固色剂，而且为基于构效关系的下一代阳离子固色剂提供了分子设计策略，有助于可持续纺织品整理。
章节片段
QPDMAEMA的制备
将DMAEMA (15.72?g)和去离子水 (25?g)依次加入装有温度计的四口烧瓶中。在空气气氛下，搅拌并加热混合物至50 °C。随后，通过注射器在30?min内将过硫酸铵(APS, 0.15?g溶于5?mL去离子水)水溶液逐滴加入体系中。添加完成后，
QPDMAEMA的合理合成与优化
QPDMAEMA的合成策略旨在将高密度的永久带电荷季铵基团与聚合物主链的固有成膜能力相结合。如图1(a)所示，首先通过DMAEMA的自由基聚合合成PDMAEMA，然后使用3-氯-2-甲基丙烯将叔氨基季铵化，生成阳离子聚合物QPDMAEMA。在这种分子设计中，聚合步骤建立了
结论
在本工作中，合理开发了一种基于季铵化PDMAEMA的固色剂(QPDMAEMA)，用于活性染色的棉织物。优化后的聚合物表现出设计的季铵盐结构，具有令人满意的热稳定性，并能有效沉积在棉纤维上，而不会显著破坏纤维素的晶体结构。QPDMAEMA处理产生了连续的阳离子聚合物层，导致表面形貌和润湿性的显著变化。该
CRediT作者贡献声明
Yubin Hong: 写作 – 审阅与编辑、写作 – 原稿、数据管理。Zixin Huang: 写作 – 原稿、数据管理。Ming Sun: 写作 – 审阅与编辑、写作 – 原稿、监督、方法学。Lin Yu: 写作 – 审阅与编辑、监督、资源、概念化。Wenjing Cheng: 验证、方法学。
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的竞争经济利益或个人关系，可能影响本论文所报告的工作。
致谢
我们感谢清远市清新区科技计划项目(2023QJ01002)提供的财务支持。
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