（纺织工程专业论文）超细包覆分散染料分散体的制备及性能研究.pdf

论文题目：超细包覆分散染料分散体的制备及性能研究 专业名称：纺织工程 硕士研究生姓名：丁磊 导师姓名：付少海 分散染料品种繁多，色谱齐全，颜色鲜艳，是聚酯纤维和醋酸纤维染色和印花用的 主要着色剂。传统分散染料粒径大，粒度分布宽，分散稳定性差，导致染色和印花品质 不高。尤其是随着超细旦纤维和海岛型涤纶纤维的发展，对分散染料的品质提出了更高 的要求。 分散染料的超细化是提高分散染料品质的主要手段。本课题采用相分离技术在分散 染料表面包覆苯乙烯马来酸共聚物制备超细包覆分散染料，研究了苯乙烯马来酸共聚 物的分子量及用量，相分离剂滴加速度，分散染料的含量，分散时间，小分子分散剂的 种类和用量等因素对超细包覆分散染料粒径和粒度分布的影响，优化了超细包覆分散染 料制备工艺条件，同时考察了金属盐，p h 值等对超细包覆分散染料分散体稳定性的影 响。研究结果表明超细包覆分散染料较佳的制备工艺条件是分散速度2 2 0 0 r m i n ，分散 时间2 h ，相分离剂的滴加速度7 m l m i n ，p o l y ( s t m a ) 与分散染料的质量之比为1 ：5 。粒 径及粒度分布测试结果表明超细包覆分散染料的粒径小，粒度分布均匀；z e t a 电位和比 吸光度测试结果表明超细包覆分散染料分散体稳定性高：红外光谱( f t i r ) 、透射电镜 ( t e m ) 、热重分析( t g a ) 和接触角表明苯乙烯马来酸共聚物成功地包覆在分散染料 表面。 以超细包覆分散染料为着色剂，通过添加多元醇、表面活性剂和消泡剂等物质，制 备喷墨印花用分散染料墨水，考察添加剂对墨水胶体性能和喷墨打印性能的影响。结果 表明甘油可以用于调节墨水粘度，改善墨水的稳定性和喷射性能；o p 1 0 可用作墨水的 表面张力调节剂，但大量使用不利于喷射打印的连续性；墨水中加入少量消泡剂可显著 提高气泡的破灭速度和改善喷射性能。较佳的分散染料墨水的制备工艺条件是超细包覆 分散染料2 0 ，甘油2 7 ，表面活性剂o p 1 0 1 1 ，消泡剂m f 0 2 5 。 关键词：相分离；超细：分散染料；墨水 a b s t 聪l c t a b s t i a c t t i t i e ： p r e p a r a t i o na n dp e i f b n n a n c es t u d yo fn a n o s c a l ee n c 印s u l a t e dd i s p e r s ed y e d i s p e r s i o n m a j o r ：t e x t i l ee n g m e 血g n a m e ：d i i l gl e i p m f e s s o r ：f us h a o h a i d i s p e r s ed y e 、析t l lm 曲p e r f o 啪a n c ei nh u e ，b r i l l i a n t 锄dc o l o rs t r e n g ：t l lw 嬲t l l em a i n c o l o r 觚t sf o rp o l y e s t e r 觚da c e t a t ef i b e r h o w e v e r ，t h et r a d i t i o n a jd i s p e r s ed y e sw e r ee 舔yt 0 c a u s e 孤啪e v 胁g t a i n i n go nt e x t i l e f o rt 1 1 e i r l a r g ep a n i c l es i z e 觚d 谢d ep 积i c l es i z e d i s t 曲u t i o n n 锄o s c a l ed i s p e r s ed y ew 怂n 鲫0 wp a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o nc o u l ds o l v em e s e d e f i c i e n c i e s ，w m c hw o u l db et l l em 旬o rd e v e l o p m e n tf o rp o l y e s t e rf i b e rc o l o r a n t si i lt l l e f i i t l l r e i nt h i sp 印e r ，p l 娜es e p a r a t i o n t e c h n i q u ew 弱a p p l i e dt op r e p a 陀t 1 1 en 觚o s c a l e e n c a p s u l a t e dd i s p e r s ed y ew h i c hp o l y ( s t - m a ) w 嬲u s e d 嬲w a l lm a t 鲥a l ，a i l d 缸t l l e rt i l e e f i e c to fp r d c e s sc o n d i t i o i l so np a r t i c l es i z ea n di t sd i s t r i b u t i o nw a si n v e s t i g a t e d t h er e s u l t s i l l u s t r a t e dt l l a tm o l e c u l a rw e i g l l t ，a l l l o u n to fp o l y ( s t - m a ) ，锄。岫to fd i s p e r s ed y e ，d r o p p i n g s p e e do fp h 勰e p 删i o na g e m ，d i s p e r s i n gt i m e 觚dd i s p e r s 锄th a dg r e a ti n f l u e n c eo nt l l e p 砒i c i es i z ea n di t s d i s t r i b u t i o no fp r p a r e dd i s p e r s ed y e t h eo p t i m a lp r o c e s sc o n d i t i o n s 、张r et h a tm em 嬲sr a t i oo fp o l y ( s t - m a ) t od i s p e r s ed y ew 雒l ：5 ，d r o p p i n gs p e e do fp h a 辩p 删i o na g e n tw 淞7 m l m i n ，d i s p e r s i n gt i m eo f2 h 7 n l ed i s p e r s i o n 棚c hp r e p a r e du n d e r t l l e c o n d i t i o i l sh a d 锄a 1 1p a n i c l es i z c ，n 醐的wp a n i c l es i z ed i s t r i b u t i o na n de x c e l l e n t s t _ a b i l i t ) r t 0m e t a ls a n 趾dp hv a l u e i n f r a r e ds p e c t 】r l l m ( f t i r ) ，位如s m i s s i o ne l e c t r o n m i c m s c o p e ( t e m ) ，t l l e 肌o g r a v i m e t r i c 趴a j y s i s ( t g a ) 锄dc o n t a c t 锄g l ed e m o n s n a t i 甜m a t p o l y ( s t - m a ) w 鹤s u c c e s s 如l l ye n c a p s u l a t e do n t ot l l es u r f k eo fd i s p e r s ed y e a tl a s t ，t l l en 粕o s c a l e 肌c 印s u l a t e dd i s p e r d y ew 觞f o m u l a t e di n t 0d i s p e r d y ei 1 1 l ( ， 觚dt 1 1 ee 脏c t so fa d d i t i v 髓o ni t sc o l l o i d a lp r 0 1 ) e r t i e s 锄dp r i n t i n gp r o p e r t i e sw 鹬a l s 0 i n v e s t i 韶t e d t h e 陀s u l t ss h o w e dt l l a tg l y c e m lc o u l db eu s e dt 0a d j u s tt i l ev i s c o s i t ) ro f t i l ei i l l 【， 锄dc 锄a l s 0i m p r o v e 血es t a _ b i l i t ) ，觚dp 血t i n gp e 雨肌锄c eo fi i l l 【o p - 1 0c o u l db ea p p l i e dt 0 川u c et l l es 耐a c et e i 岱i o n as m a j l 锄o u n to fd e f o 锄i n ga g e n tc o u l di n c 陀弱et l l er a t eo f b r e a “n gb u b b l e 锄dc 锄a l s oi m p r o v et l l ep r i n t i n gp e r f o 咖锄t h eo p t i m mf 0 册u l a t i o no f i i l l 【w 嬲t l l a t ：n 觚o s c a l e 锄c 印s u l 舢e dd i s p e r d y ew 觞2 0 ，g l y c e r 0 1w 鹊2 7 ，o p - l 0 、 ，舔 1 1 锄dm fw 私0 2 5 。 k e y w o r d s ：p h a p 觚i t i o n ；s u p e r f m e ；d i s p e r s ed y e ；i i l l ( h 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章引言1 1 1 超细分散染料的应用l 1 2 超细包覆分散染料的分散稳定机理1 1 1 1 静电稳定机理2 1 1 2 空间位阻稳定机理3 1 3 分散染料超细化的国内外研究现状4 1 3 1 国内研究现状4 1 3 2 国外研究现状5 1 4 本课题的目的、意义和内容5 1 4 1 研究目的和意义5 1 4 2 研究思路和内容6 第二章实验部分9 2 1 实验药品与仪器：9 2 1 1 实验药品9 2 1 2 实验仪器9 2 2 超细包覆分散染料的制备1 0 2 3 超细包覆分散染料的性能测试1 0 2 3 1 粒径及粒度分布l o 2 3 2z e t a 电位1l 2 3 3 离心稳定性1 1 2 3 4 耐热稳定性1 1 2 3 5 金属盐稳定性1 1 2 3 6 酸、碱稳定性1 1 2 3 7f t - i r l l 2 3 8t e m 1 1 2 3 9t g a 1 1 2 3 1 0 润湿性能1 l 2 4 分散墨水的制备及其性质1l 2 4 1 分散墨水的制备1 1 2 4 2 表面张力l2 i i i 3 1 5 分散时间的影响1 8 3 1 6 分散速度的影响1 9 3 1 7 超声波处理的影响。2 0 3 1 8 小分子分散剂的影响。2 l 3 2 超细包覆分散染料的胶体性能2 2 3 2 1 粒径及其粒度分布2 2 3 2 2z e t a 电位。2 2 3 2 3 离心稳定性2 2 3 2 4 耐热稳定性2 3 3 2 5 金属盐稳定性2 3 3 2 6 酸碱的稳定性2 4 3 2 7t e m 一2 6 3 2 8f t - i r 2 7 3 2 9t g a 2 8 3 2 1 0 润湿性能2 8 3 3 超细包覆分散染料在喷墨印花墨水中的应用2 9 3 3 1 多元醇的用量的影响2 9 3 3 2 表面活性剂的用量的影响3 0 3 3 3 消泡剂的用量3 2 第四章结论3 4 至贮谢3 6 参考文献3 7 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文4 0 引言 第一章引言 分散染料分子结构简单，水溶性低，是一种在染浴中以微小颗粒呈分散状态存在的 非离子染料。为了赋予分散染料对织物的染着力，在其合成反应中，需要引入一定数量 的非离子极性基团，如o h ，n h 2 ，- n h r ，c n ，c o n h r 等。分散染料在商品化加工 过程中，需要加入分散剂以及抗氧化、防尘等特殊功能的助剂，以便提高分散染料的品 质和应用性能i ij 。 目前，市售的分散染料多以分散体和粉体两种状态存在。与粉体相比，分散体省略 了染料生产时的干燥环节，降低了染料生产能耗【2 3 1 ；在贮存和使用过程中，分散体不会 引起粉尘飞扬，能够有效减少染料浪费，改善劳动条件，减轻环境污染；更重要的是由 于使用时不需要化料环节，分散染料分散体在自动化程度较高的连续染色中，应用更加 方便快捷。当然分散染料分散体也存在一些局限性，如稳定性差，长时间储存容易发生 颗粒返粗，出现沉淀和絮凝等现象。因此研究粒径小，稳定性高的分散染料分散体的制 备具有重要的意义。 1 1 超细分散染料的应用 分散染料品种繁多，颜色鲜艳，是聚酯和醋酸纤维染色和印花用的主要着色剂。传 统分散染料粒径大，粒度分布宽，染色时耗能、耗水，且容易产生色点【4 5 】。粒径小，粒 度分布窄的超细分散染料，能够解决传统分散染料染色和印花存在的不足，是未来分散 染料发展的主要方向1 6 j 。 近年来，随着超细旦纤维和海岛型涤纶纤维的发展，对染色技术和着色剂的品质也 提出了更高的要求【7 ，8 l 。与传统纤维不同，超细纤维结晶度高，纤维细，刚度小，比表面 积大，纤维截面不规则，折射率和表面反射率大，导致分散染料对其染色时，染色织物 的匀染性差、表观得色量少、摩擦牢度低。分散染料超细化后，颗粒变小，比表面积增 加，在染浴中的“溶解度”变大，能够使更多的分散染料进入超细纤维内部，从而解决超 细纤维用传统分散染料染色存在的问题们。 此外，超细分散染料还可以用于制备涤纶织物的数字喷墨印花墨水【8 1 1 1 ，数字喷墨 印花被誉为2 1 世纪具有发展潜力的印花新技术，喷墨印花墨水作为喷墨印花技术中的 主要耗材，引起了人们的广泛关注。目前，分散染料墨水主要依赖于国外进口，国产分 散染料墨水的相关文献报道比较少，其原因主要是分散染料细化加工和分散稳定处理困 难，成本高【l2 1 。由此可见研究分散染料的超细化，是制备喷墨印花分散染料墨水的前提。 1 2 超细包覆分散染料的分散稳定机理 在分散染料分散体中，分散相和分散介质间有较大的界面，存在着很大的界面能， 染料颗粒有自动聚集成大粒子，以减少界面能的倾向。相关资料表明颗粒在分散介质中 表现出的分散和团聚行为，其根源是颗粒之间的相互作用力【1 3 1 4 l 。目前关于颗粒在分散 液中稳定机理主要有静电稳定机理，空间位阻稳定机理等。 江南大学硕士学位论文 1 1 1 静电稳定机理 分散染料颗粒在分散介质中的作用力主要有两种，一是范德华力，它是物体间相互 作用一直存在的吸引力；另一种是分散染料颗粒相互接近，颗粒间同种电荷相互作用产 生的静电排斥力。 所谓分散染料颗粒间的静电排斥力，即分散染料颗粒的表面由于某种原因带上电 荷，带相反电荷的离子就会被吸引到该分散染料颗粒的表面，相同符号的离子会被排斥 而远离该表面，与此同时，布朗运动使离子无规则的运动。当两种作用力达到平衡后， 一部分反离子相对稳定地吸附在带电表面上，形成吸附层；另一部分则呈扩散状态分布 在外面，形成扩散层。如图1 1 所示，假设粒子表面吸附负离子，则电量相等的正离子 扩散分布，靠近界面处正离子的浓度大，形成吸附层，随着与界面距离的增大，正离子 的数量减小，形成扩散层【1 5 j 。吸附层和扩散层构成双电层。 、 吸附层 滑动面 图l l 双电层示意图 f i g 1 一li u s l r a t i o no f d o u b i el a y e r 在静电稳定机理中，普遍接受的是d l v o 理论。粒子在分散介质中是分散还是聚沉， 取决于相互吸引力和静电排斥力两者之间的竞争i l 引。斥力大于引力，则稳定，反之不稳 定。粒子间的相互吸引力本质上是范德华力，当颗粒相距较远时，范德华力占优势。随 着颗粒间距的缩小，范德华引力和静电斥力都增大，而在一定距离范围内，静电斥力增 大的更快，此时，颗粒间作用力表现为斥力，出现了总势能的最大值，即阻止粒子聚集 的位垒。当粒子无限接近时，粒子间原子中的电子云相互重叠产生较大的b o m 斥力， 使势能曲线急剧上升，因此在势能曲线中有两个最小值，势能达到第一最小值时，粒子 间产生永久性聚沉，势能达到第二最小值，粒子间产生临时性聚沉，粒子之间的稳定程 度取决于位垒的高低，位垒越高，越稳定。当破碎的粒子再团聚时，其能量需要超过位 垒，如果位垒很小或者没有，粒子热运动很容易克服位垒发生团聚【l5 1 。如果在分散介质 中加入适当的电解质，会对原生粒子产生选择性吸附，使得粒子带上正电荷和负电荷， 2 引言 在布朗运动中，粒子碰撞时产生排斥作用，可以提高这个位垒值，使粒子难以发生团聚 【1 6 17 1 。并且加入电解质使颗粒表面带有电荷后，带有电荷的颗粒表面可对附近的溶剂分 子产生极化作用，在颗粒最外面形成溶剂膜，这层膜有很强大的排斥力，可以进一步阻 碍粒子的团聚。因此加入合适的电解质或调节p h 值，可以使分散的颗粒更为稳定【1 引。 斥 力 引 力 滚 v ， 距离 图l - 2 势能随粒子距离的变化 f i g 1 2c h 锄g e so fe n e r g yp o t e n t i a lw i t ht h ed i s t a l l c e 锄o n gp r t i c l e r 一斥力势能e a 一引力势能e 一总势能e 廊i 一势能第一最小值e 枷一势能第二最小值 1 1 2 空间位阻稳定机理 非离子或高分子分散剂吸附在分散染料颗粒表面上，一端伸向液体介质中，另一端 吸附在同一个分散相粒子的表面上，形成具有一定厚度的吸附层，当染料颗粒在相互接 近时，由于体积效应，吸附层会阻止颗粒相互聚集，如图1 3 所示。 h 一一一高分子链 。一粒子 图1 3 空间位阻稳定机理 f i g 1 - 3m e c h 锄i s mo fs t e r i ch i n d 瑚c es t a b i l i z a t i o n 吸附层中聚合物链长度过短时，立体效应不明显，不能产生足够的空间位阻；如果 过长，将对介质亲和力过高，不仅会导致高分子分散剂从粒子表面解吸，过长的链在粒 子表面而且还会发生反折叠现象，最终发生粒子的再聚集或絮凝【1 8 。2 1 1 。 江南大学硕十学位论文 图l 一4 溶剂化链相互作用( a ) 溶剂化链相互压缩( b ) 溶剂化链相互缠结 g 1 - 4i n t e r t i o 吣o fs 0 l v e n tc h a i n s ( a ) c o m p r e s s i o no fs o l v e n tc h a i l l s ；( b ) e n t a n g l e m e n to fs o l v e n tc h a i 璐 如图1 _ 4 所示，当两颗粒距离较近，特别是颗粒表面距离小于吸附层厚度时，则主 发生吸附层的压缩，吸附层分子的活动空间相应减少，此时产生“体积限制效应”斥力 能。而当两颗粒距离较远，吸附层刚发生重叠时，则主要发生吸附层的相互渗透，导 渗透区链节密度增大，链节之间的相互作用力增大，产生“混合效应”斥力自由能【l 副。 吸附了高聚物的颗粒之间总的相互作用能g ，可以表示用式1 1 表示，总的相互作用能 越是表现为斥力自由能，体系的稳定性就会越高。 g t = g r + g a + g s ( 1 1 ) 式( 1 1 ) 中： g r 一双电层重叠时产生的斥力自由能； g 一范德华引力自由能： g 。一空间斥力自由能，包括“体积限制效应”斥力位能和“混合效应”斥力自由能。 1 3 分散染料超细化的国内外研究现状 1 3 1 国内研究现状 目前，国内关于分散染料超细化已经有大量专利报道，如专利c n l 5 9 3 7 7 3 a 公开了 一种用超声波处理制备粒径为1 0 1 0 0 n m 超细分散染料的制备方法1 2 2 】；专利c n l 6 0 5 6 0 5 a 公开的方法中，先将分散染料分散到有机溶剂中进行机械处理一定时间后，将有机溶剂 从分散液分离出去，得到的染料颗粒的粒径在1 0 1 0 0 衄之间1 2 3 1 ；专利c n l 6 0 7 2 2 1 a 公 开了一种溶剂置换法，制备了粒径为1 0 1 0 0 衄分散染料【2 4 】；专利c n l 8 4 4 2 6 2 a 公开了 再沉淀均质法制备纳米级分散蓝2 b l n 染料的方法，得到了粒径为7 0 胁的分散染料1 2 5 1 。 赵国生等人将分散染料先用球磨机高度分散后，再经高压均质机均质分散处理，得 到了超细分散染料【2 6 j ；沈卫庆等人先将分散染料滤饼，分散剂和溶剂在球磨机中球磨一 定时间后，再用高压均质机进行均质处理，最终得到了粒径大小为1 2 呲0 0 衄，粒度分 布均匀的油性分散染料分散体1 2 7 1 ；张署光等人采用高压微射流粉碎机制备了粒径为 1 2 5 3 砌分散染料红分散体系【_ 7 】；杨君浩等人指出采用高速胶体磨和高压均质机对部分 分散染料进行处理，时间短，效果好田l ；朱慧心等人通过添加分散剂，助剂等在研磨机 中直接研磨分散染料，得到的分散染料墨水幽删。 采用聚合物对分散染料包覆，是对分散染料改性的另一个重要方法。如陈水林，纪 4 引言 俊玲等人采用原位聚合法，以密胺树脂预聚体以及乙烯类单体作为微胶囊的壁材，以分 散染料为芯材，制备了微胶囊化分散染料【3 1 3 7 】；李立等人以尿素和甲醛为壁材，分散染 料酸性红g p ( c i 2 6 6 ) 为囊芯，采用原位聚合的方法制备了分散染料微胶囊【3 8 】；卢荣等 人采用溶剂蒸发法，制备了分散染料聚酰胺微胶囊，并研究了其缓释性能【3 9 】；董朝红等 人以甲苯二异氰酸酯( t d i ) 、乙二胺( e d a ) 和分散大红s b w f l 为原料，采用界面聚合法 制备分散染料微胶囊【4 引。 1 3 2 国外研究现状 在国外，制备超细分散染料的研究较早，归纳相关文献发现，其对分散染料超细化 的方法主要有几种。 直接研磨法，是分散染料超细化加工过程中最常见，最直接的方法，即选择合适的 分散剂，与染料混合均匀，在合适的研磨设备中对分散染料细化加工。与分散染料一起 研磨的常用的添加剂有苯乙烯马来酸共聚物，d e m o r n ，萘磺酸甲醛缩合物，以及助溶 剂二乙二醇，甘油等。如日本专利j p 9 l l1 1 7 4 a 公开了制备超细分散染料墨水的方法， 将水溶性聚氨酯，分散染料和水的混合物进行分散处理，得到粒径小，粘度低，能够长 时间稳定存在的分散染料墨水【4 1 】；美国专利5 6 3 1 3 0 9 、4 6 8 9 0 7 8 和6 0 3 6 3 0 7 分别采用球 磨机研磨、铝质研磨机研磨和砂磨机研磨的方法，得到了分散染料墨水；m a t s u i i l o t o ， k a w 硒m m a 等人均采用直接处理法得到的分散染料墨水【4 2 4 3 】：日本的小松工艺公司采用 磨细机纳米加工技术和分散剂的混配技术，成功开发超细纳米级分散蓝葸醌染料，平均 粒径小于1 0 0 n m 。 表面改性法，是以分散染料为芯材，在其表面包覆一层聚合物进行改性的方法。如 s 踟彻o iy 等人制备了分散染料微胶囊并研究了其对涤纶织物的染色性能m 1 ； s a p l l i a i l l l j k o v am 等人采用微胶囊技术制备了分散红微胶囊【4 5 1 ，h o n gk 等人制备了分散 染料聚酰胺微胶囊i 钏。 另外，r e v e r c h o n 等人采用超临界流体技术将分散染料微粉化【4 7 1 ，日本专利 1 1 2 1 7 7 2 2 a 公开了一种采用乳液聚合制备超细分散染料的方法【4 8 】；c h o i ，j 神- h 彻g 等人 用纳米乳液法，制备了纳米分散染料，应用于超细涤纶的染色【4 9 1 ；美国专利4 2 1 3 9 0 0 a 公开了一种喷雾干燥的方法制备超细分散染料【5 0 】；m a r i n ei g 等人用溶胶凝胶的方法将 分散染料细化【5 l 】；s 0 0y o u n g 等人采用纳米自组装技术将分散染料超细化处理【5 2 1 。 1 4 本课题的目的、意义和内容 1 4 1 研究目的和意义 分散染料是聚酯、醋酯等纤维染色和印花主要的着色剂，品质较好的分散染料颗粒 粒径小，粒子大小相近，品质差的染料粒度分布宽，带有大小不等的粗粒，且分散稳定 性差。我国分散染料虽然发展迅速，但染料品质差，主要表现在粒径大，粒径分布范围 宽，粒子形状不规则，染料的晶型不稳定和分散稳定性差等。 本课题研究的目的是制备一种具有较高稳定性的超细分散染料，以达到提高分散染 料品质的目的。即通过相分离的技术对分散染料进行超细包覆，使高分子聚合物吸附在 分散染料的表面，一方面改变分散染料表面的性质，使其具有良好的润湿性能，在二次 l 阻碍染 度均匀 解在有 染料表 二次处 图1 - 5 实验流程图 f i g 1 5e x p e r i m e n t a lf l o wc h a r t 研究内容包括如下几个方面： ( 1 ) 改变p o l y ( s t m a ) 的用量，相分离剂的滴加速度，分散处理时间和分散处理 强度，小分子分散剂的种类和用量等条件，考察制备工艺条件对超细分散染 料粒径的影响； ( 2 ) 固定部分制备工艺条件，改变单一影响因素，寻求较佳的超细包覆分散染料 的制备工艺； ( 3 ) 通过测试粒径，粒度分布，z e t a 电位，离心稳定性，耐热稳定性，金属盐稳 定性，酸碱稳定性，丌瓜，t e m ，t g a ，接触角等，表征制备的超细包覆 6 引言 分散染料的胶体性能； ( 4 ) 通过添加保湿剂，表面活性剂，消泡剂等助剂，将超细包覆分散染料分散 制成数字喷墨印花用分散染料墨水，并考察添加剂对墨水胶体性能和喷墨 印性能的影响。 7 江南大学硕十学位论文 8 第二章实验部分 。一 2 1 实验药品与仪器 2 1 1 实验药品 第二章实验部分 表2 1 实验药品 t a b 2 1m a t e r i a i s 2 1 2 实验仪器 9 江南大学硕十学位论文 表2 2 实验仪器 t a b 2 - 2e q u i p m e n t s 仪器名称型号产地 纳米粒度及z e t a 电位分析仪 n 锄。一z s 9 0 英国m a l v e m 公司 傅立叶变换红外光谱仪 n i c o l e tn e x u s 4美国n t c o l e t 仪器公司 紫外可见分光光度计u v - 2 1 0 0上海尤尼柯仪器有限公司 e p s o n 喷墨打印机 m e l + 爱普生( 中国) 有限公司 e p p e n d o r f 离心机 5 4 1 5 d 德国e p p e n d o r f 公司 摩擦牢度试验仪 y 5 7 1 l 莱州市电子仪器有限公司 超声细胞粉碎机 吖9 8 3 d 宁波新芝科器研究所 电脑测色配色仪 x - r i t ep 陀m i e r 8 4 0 0 英国m a l v e l 公司 透射电镜( t e m ) h 一7 0 0 0 日立株式会社 电子精密天平 a r c l 2 0 奥豪斯国际贸易上海有限公司 红外线试色机l a 2 0 0 2 - a瑞士染色有限公司 d v m 型流变仪 d v 二 美国b r o o k f i e l d 公司 热分析仪( t g a ) t g s d l a 8 5 1 e 瑞士梅特勒- 托多利仪器有限公司 电动搅拌器r w 2 0 d z m n广州l k a 实验室设备公司 液滴分析仪 d s a - 1 0 0 德国k m s s 公司 p h 计 奥立龙8 6 3美国奥立龙仪器公司 2 2 超细包覆分散染料的制备 称取一定量p o l y ( s t - m a ) 溶解于丙酮中，加入相应量的分散染料搅拌均匀，然后转 移到高速分散机中高速分散一定时间，滴加相分离剂，结束后继续分散l o m i i l ，取出混 合液，高速离心得到固体混合物，将混合物用甲醇洗涤三次，烘干，得到超细包覆分散 染料粉体。 称取1 0 9 超细包覆分散染料粉体，加入9 0 9 去离子水和定量的表面活性剂，并用 n a o h 溶液( o 1 m o ，) 调节体系的p h ，超声分散处理1 0 m i n ，得到超细包覆分散染料分 散体。 2 3 超细包覆分散染料的性能测试 2 3 1 粒径及粒度分布 将超细包覆分散染料分散体用去离子水稀释1 0 0 0 倍，在2 5 条件下用纳米粒度分 l o 第二章实验部分 析仪测定其粒径大小和粒度分布。 2 3 2z e t a 电位 将超细包覆分散染料分散体用去离子水稀释1 0 0 0 倍，在2 5 条件下用z e t a 电位分 析仪测定其z e t a 电位。 2 3 3 离心稳定性 取适量超细包覆分散染料分散体装入离心管中，在离心机中以3 0 0 0 r m i n 的转速离 心3 0 m i n 后，分别取离心管中上层液体和未离心的样品，稀释相同的倍数，测定离心前 后的吸光度，计算比吸光度，表征产品的离心稳定性。比吸光度越接近于1 0 0 ，超细 包覆分散染料分散体的稳定性越高。 2 3 4 耐热稳定性 取少量超细包覆分散染料分散体密封静置于8 0 烘箱中恒温2 4 h 后，取出，静置于 室温条件下，待其恢复到室温，稀释一定倍数，测试高温处理前后粒径大小及粒度分布。 2 3 5 金属盐稳定性 取少量超细包覆分散染料分散体多份，分别加入不同用量的n a c l ( 0 1 m o l l ) 、 m g c l 2 ( 0 1 m o j 、a l c l 3 ( 0 1 m o l l ) 水溶液，搅拌3 0 m i n ，分别测定分散体的粒径和z e t a 电位。 2 3 6 酸、碱稳定性 取少量超细包覆分散染料分散体多份，分别用h c l ( 0 1 m o l i 。) 和n a o h ( 0 1 m o 。) 调 节p h ，测定不同p h 条件下分散体系中染料颗粒的粒径和z e t a 电位。 ， 2 3 7l h - i r 采用k b r 压片法，对原始分散染料、p o l y ( s t m a ) 和超细包覆分散染料进行红外光 谱实验，扫描次数3 2 次分辨率4 c m - 1 。 2 3 8 t e m 取超细包覆分散染料分散体用去离子水稀释一定倍数，用吸管吸取少许，滴加到铜 网上，经自然干燥后，在透射电镜上观察。 2 3 9 t g a 采用热重分析仪在氮气气氛中，对超细包覆分散染料及原始分散染料的进行测试， 扫描速率为2 0 m i n 。扫描范围5 0 6 0 0 。 2 3 1 0 润湿性能 将原始分散染料和超细包覆分散染料分散体烘干得到固体粉末，分别进行压片，得 到表面平整的染料薄片，采用d s a 1 0 0 型液滴分析仪分别测其与水的接触角。 2 4 分散墨水的制备及其性质 2 4 1 分散墨水的制备 墨水配方： 超细包覆分散染料：2 0 甘油： x o p - 1 0 ： y 江南大学硕士学位论文 m：z 防腐剂 0 1 金属络合剂0 5 p h 调节剂 1 0 加去离子水补满： 1 0 0 按墨水配方将各组分混合，搅拌均匀后，用5 0 0 i l i n 孔径滤纸过滤，得到分散墨水。 2 4 2 表面张力 用微量给液注射器吸取待测试样1 2 m l ，采用液滴形状分析仪测定不同表面活性剂 用量所制备墨水的表面张力。 2 4 3 流变性 用注射器取约2 0 m l 待测试样注入粘度仪的盛液杯中，2 5 恒温1 0 分钟，调节粘 度计转数使扭矩达到5 0 ，此时仪器所显示的粘度即为待测试样的粘度。 2 4 4 消泡性 取出5 m l 待测试样倒入具塞砂芯层析柱中，通入氮气产生高度为2 0 c m 的气泡，记 录气泡完全消掉所需要的时间，即为消泡时间，用消泡时间来表示消泡性能的好坏，消 泡时间越少则表示消泡性能越好。 2 4 5 打印性能 将分散染料墨水装入打印机，打印到织物上，打印长度为3 m ，记录每隔o 5 m 喷头 堵塞数，打印结束后，数出打印三米时和打印开始时喷头堵塞的根数，用两者之差表示 打印流畅性能的好坏。根据喷墨打印前后堵塞的喷头数，按式( 2 3 ) 计算断线率b ，以 检测墨水的喷射性能： 召：塑1 0 0 ( 2 - 1 ) 式中：附打印前未堵塞的喷头总数； n l 打印后未堵塞的喷头数； n o n l 打印过程中堵塞的喷头数。 1 2 第二章实验部分 1 3 江南大学硕士学位论文 第三章结果与讨论 3 1 超细包覆分散染料的制备 3 1 1p o 妙( s t m a ) 分子量的影响 固定p o l y ( s t m a ) 合成过程中其它试验条件，改变引发剂用量，制备不同分子量的 p o l y ( s t m a ) ，将其应用于超细包覆分散染料制备中，结果见图3 - 1 。 表3 - l 引发荆用量对p o i y ( s t - m a ) 特性粘度的影响 t l b 3 - 1e f r e c t so fa m o u n to fi n i t i a t o ro nt h ev i s c o s i t ) ，o fp o l y ( s t - m a ) 特性粘度m l g 图3 一l 特性粘度对粒径的影响 f i g 3 le 晌c t so f 锄。岫to fi n i t i 咖r 鲫龇s i z eo f t l l ep 陀p 删d i s p c 体ed y e 图3 1 说明随着引发剂用量的增加，超细包覆分散染料的粒径及其粒度分布先减小 后增大，当引发剂用量为单体总质量的5 时，粒径及其粒度分布指数最小。如表3 1 所示，p o l y ( s t m a ) 对染料的分散作用与分子量有关，分子量过高时，容易发生同一个 p 0 l y ( s t - m a ) 吸附在不同染料粒子表面的“架桥 效应，使染料絮凝，降低染料的分散性 能，增大染料的粒径。但若p o l y ( s t m a ) 的特性粘度减小，分子量降低，分子链变短， 其空间位阻较小，不能有效地阻止染料粒子再次聚集絮凝，同时由于分子量较小，锚固 基团数目较少，对染料粒子的吸附力较弱，容易发生解吸附现象，而导致染料粒子重新 聚集，同样会产生较大的染料粒子，使粒度分布不均匀1 5 引。 1 4 第三章结果与讨论 目 趔 脚 帕 u q ) n 特性粘度m l g 图3 2 特性粘度对z e t a 电位的影响 f i g 3 - 2e 恐c t so f 锄o m to fi n i t i a t o ro nz e 诅p o t e n t i a l 引发剂用量对体系融a 电位的影响如图3 - 2 所示。p o l y ( s t m a ) 包覆在分散染料颗 粒的表面，降低了染料颗粒表面的自由能，同时由于体积效应，阻碍了染料颗粒间的聚 集。p o l y ( s t - m a ) 对染料颗粒的弱极性表面具有一定的亲和力，即非极性的苯环和烃链锚 固基吸附在染料粒子弱极性的表面，高能量，极性强的端基覆盖在染料表面，增强了染 料粒子的表面极性，使其容易在水中分散。p o l y ( s t m a ) 在后处理的过程中，以羧酸盐的 形式存在，电离会产生负电荷，增大了z e t a 电位的绝对值，静电斥力作用使染料在体系 中更稳定，但是当引发剂用量太多，分子量减小，会因为p o l y ( s t m a ) 对染料粒子的吸 附作用小，容易解吸附而导致z e t a 电位的绝对值减小【5 4 】。 引发剂的用量对聚合物的分子量影响较大，p o l y ( s t m a ) 合适的分子量，可以保证体 系良好的分散性和分散稳定性。研究中确定引发剂的用量为单体总质量的5 ，特性粘 度为2 2 9 5 m l 隽。 3 1 2p o l y ( s t m a ) 用量的影响 固定超细包覆分散染料制备的其它条件，改变p o i y ( s t m a ) 的用量，考察p o l y ( s t m a ) 用量对超细分散染料粒径和粒度分布的影响，结果见图3 3 。 1 5 江南人学硕十学位论文 分散染料与p o l y ( s t m a ) 质量比 图3 3p o l y ( s t - m a ) 用量对分散染料粒径的影响 f i g 3 3e f 五号c t so f 锄o u n to fp o l y ( s t m a ) o nt h es i z eo fp r e p a r e dd i s p e i s ed y e 图3 3 表明超细包覆分散染料的粒径和粒度分布指数随着p o l y ( s t - m a ) 用量的增加 呈现先降低后增加的趋势，当p o l y ( s t m a ) 与分散染料的质量比为l ：5 时，粒径和粒度 分布指数达到最小。分散染料颗粒越小，比表面积就会越大，包覆时需要的聚合物越多。 因此当p o l y ( s t m a ) 用量较少时，不足以在分散染料表面形成均匀完整的吸附层，得到 包覆分散染料的粒径较大。当p o l y ( s t m a ) 用量过多时，一部分p o l y ( s t m a )