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染料用新型分散剂的初步研究

作者: shengbang 时间:2019-06-14 来源:未知
摘要:前言 分散剂是在染料加工中以及染料染色中使染料扩散在溶液中的助剂,主要用于分散染料、还原染料、颜料等水不溶性的物质,对于水溶性染料也有一定助溶及防止凝聚的作用。国内外目前染料用的分散剂多以阴离子型表面活性剂为主,以木质素磺酸盐类、亚甲基萘磺

前言

分散剂是在染料加工中以及染料染色中使染料扩散在溶液中的助剂,主要用于分散染料、还原染料、颜料等水不溶性的物质,对于水溶性染料也有一定助溶及防止凝聚的作用。国内外目前染料用的分散剂多以阴离子型表面活性剂为主,以木质素磺酸盐类、亚甲基萘磺酸类、酚醛缩合物磺酸盐类居多,非离子型表面活性剂也有一定应用。我国是分散染料生产、出口、使用的大国,在分散染料的生产加工过程中分散剂应用量十分巨大,长时期来一直大量使用以木质素类为主的染料分散剂,这类传统的染料分散剂存在着填加量大、耐热性差异较大、沾色性参差不齐、耐无机盐稳定性较低、染色时易发生泳移现象等弊病,因此国内许多研究单位正致力于新型分散剂的研制、开发,但在染料生产加工中已能实际应用的新型分散剂报道很少,这方面的科研工作仍属于技术含量较高的前沿开发领域。国外在这方面的科研工作也相当活跃,并有新型分散剂的许多实际应用成果,如新型分散剂应用于液体分散染料的制造、应用于涤纶超细纤维的染色等,但涉及新型分散剂的化学结构、化学组成等方面却鲜有报道。本课题旨在过去科研成果的基础上,将相关的新型表面活性剂用于新型分散剂的研制、开发,并期望所研制的新型分散剂能应用于国内水不溶性染料的后加工生产及染色过程当中,以逐渐提高分散剂在分散染料等水不溶性染料中的扩散效能,逐渐减少分散剂在染料生产加工中的填加量、从而有利于改善分散染料染色时易发生的“泳移”弊病并可降低染色后分散剂向周围环境的排放量,以不断促进我国染料生产加工的技术创新能力,促进商品染料的更新换代,为国产染料的生产、应用不断提升社会效益和经济效益。本课题以分散染料作为开发研究对象。

1、新型分散剂组分的选择分散剂一般是指在染料加工过程中帮助染料粒子进一步粉碎并能稳定悬浮分散在溶液中的助剂,它对于加工或使用分散染料、还原染料、颜料等水不溶性的物质尤其重要。染料加工用分散剂(也称扩散剂)是染料商品化加工过程中的主要助剂,许多分散剂除具有分散作用外,还兼有润湿、稀释、匀染以及为了调整染料强度作为填加剂等作用。分散剂基本上都是各种类型的表面活性剂,所以分散剂也具备表面活性剂的一切特性。按照表面活性剂的分类方法,分散剂也可分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型等。

目前染料生产加工和印染加工用的分散剂多以阴离子型表面活性剂为主,并以木质素类、亚甲基萘磺酸类、酚醛缩合物磺酸盐类居多。为了调整染料的加工性能和应用性能,在染料配方中常加入不同种类的分散剂,以寻求不同种类表面活性剂之间的协同效应,由于不同种类的分散剂之间能够相互取长补短,往往会产生比使用单一助剂更好的效果。本课题以阴离子——非离子型复合分散剂作为研究开发方向,经筛选试验主要选择了目前较为新型的三类表面活性剂作为复合分散剂的主要组分。

(1)高级脂肪醇系阴离子型表面活性剂产品外观:半透明流体;有效成分(%):50±2;

PH值:6~7;水溶性:完全互溶。

(2)高级脂肪酸系阴离子型表面活性剂产品外观:浅黄色半透明流体;有效成分(%):60±2;

PH值:6~7;水溶性:完全互溶。

(3)高级脂肪醇系非离子型表面活性剂产品外观:片状颗粒;有效成分(%):>95;

PH值:6~7;水溶性:良好。

2原染料液状分散样品的制备

2.1原料与设备

2.1.1原染料原染料是经有机合成反应而得到的纯染料,再添加各种辅助助剂并经一系列后处理加工而制得商品染料,是商品染料的主要成分。本实验所采用的两种颜色的原染料由浙江龙盛集团染料研究中心提供。

(1)分散蓝183又名分散蓝SE-2R、分散蓝M-2R等。分子式:C19H19BrN603。相对分子质量:459.2。结构式:

(2)分散黄54又名分散黄E-3G、分散蓝3GE等。分子式:C18HllN03。相对分子质量:289.3。结构式:

 

2.1.2主要设备

IKA AI 1.5分析用研磨机,

KF3102电子天平,各种烧杯、容量瓶等。

2.2原染料的液状分散

2.2.1分散方法在研磨杯中称取原染料12g,将已预先混匀的几种分散剂2.5—3g(按含固量100%计)加入研磨杯中,再加入软化水补足总水量约15g,用小搅拌棒将杯内物料混合均匀后,将研磨杯与剪切分散机密封连接,开启剪切分散机实施液状分散染料的剪切分散,每次运转15s后间歇2min再重新启动剪切分散机,如此反复操作6次,剪切分散过程结束,得到30g分散染料液状样品,含固量约50%。

2.2.2新型分散剂选择及复合配比试验采取上述试验方法对分散蓝183原染料进行了6次分散试验,新型分散剂品种选择及复合配比试验情况见表I。

表1分散剂品种选择及复合配比试验注:(1)A为高级脂肪醇系阴离子型表面活性剂;

B为高级脂肪酸系阴离子型表面活性剂;

C为高级脂肪醇系非离子型表面活性剂;

D为聚醚类非离子型表面活性剂。

(2)分散稳定性:取分散后样品分别配制成5%、0.5%、0.05%、0.005%的水溶液后目测观察。根据上述分散过程和分散试验效果并考虑其它综合因素,确定A、B、c三种表面活性剂作为复合分散剂的主要组分以进一步开发实验。

2.2.3进一步复合配比试验在基本确定三种分散剂类型的基础上,对A、B、c三种表面活性剂复合配比作适当调整后,用于分散蓝183、分散黄54两种颜色的原染料作进一步分散试验,试验情况如下。

两种颜色原染料分散试验注:(1)样品183—07、54—01的分散稳定性同183—06。

(2)染料相对强度:按色深、色光比对法测定。通过上述试验,基本确定了本三元复合分散剂的三种分散剂类型、品种及它们的较佳复合配比:A:50%,B:30%,C:20%;分散剂用量占原染料用量的20~25%较为适宜。传统的分散染料中分散剂占原染料的用量多在50~80%之间,两厢比较,本课题研制样品中的分散剂占原染料用量比商品染料减少约一半。

3、分散染料液状样品的染色实验采用自制的分散蓝183、分散黄54部分液状分散样品与分散蓝183、分散黄54商品染料进行平行染色对比试验,以考察本课题研制的三元复合分散剂在分散染料上的初步应用效果。

 

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3.1染色方法

3.11染料与药品商品染料:分散蓝183(分散蓝SE-2R)、分散黄54(分散黄E-3G)、分散红153(分散大红G-S),均为粉状。自制液相样品:分散蓝183—01、02、03、04、06、07,分散黄54-01,均为浆状。

36%乙酸。

3.1.2设备

YMS 3-12-140电脑全自动高温小样染色机,

Y571L摩擦色牢度计,

KF3102电子天平,

HHS一24恒温水浴,各种烧杯、容量瓶等。

3.1.3染色方法

(1)染液配制量取一定量染液,先用温水调匀,再加水稀释至规定量。

(2)染色过程向不锈钢杯中加入染液、布样,用36%乙酸调好PH值,封紧杯盖,并装入高温高压染色机油浴中60℃起染,以2℃/min的速度升温至90℃,再以1℃/min的速度升温至130℃,保温染色30min,然后以3℃/min的速度降温至70℃,开机,取出染后布样水洗、烘干。若水洗不净,可采取皂洗或还原清洗。


3.2分散蓝183商品与分散蓝183自制样品单色染色实验注:(1)染色织物为纯涤纶粘合衬。

 

(2)浴比1:100,染色温度130℃,染色时间30 min,调PH值5~6。表4两种染料自制样品在超细纤维织物上的单色对比染色实验注:(1)染色织物为麂皮绒。

(2)浴比1:50,染色温度130℃,染色时间30 min,调PH值5~6。由上述的单色染色实验可见,自制液相样品与分散染料商品相比,两者在匀染性、染色牢度上相当,而在染料用量增加后染后残液的比较上,自制液相样品的染料吸尽率略好于染料商品。

3.3拼色实验对两种涤纶织物的拼色染色实验情况和效果见表5、表6。表5对纯涤纶粘合衬的三拼和二拼染色实验注:(1)染色织物为纯涤纶粘合衬。

(2)浴比1:100,染色温度130℃,染色时间30 min,调PH值5~6。

(3)分散蓝183—07的染料相对强度以90%计,分散黄54-0l的染料相对强度以35%计。表6对麂皮绒的三拼和二拼染色实验注:(1)染色织物为麂皮绒。

(2)浴比1:50,染色温度130℃,染色时间30 min,调PH值5~6。

(3)分散蓝183—07的染料相对强度以90%计,分散黄54-01的染料相对强度以35%计。由上述在两种织物上的拼色染色实验可见,自制液相样品与分散染料商品相比,两者在匀染性、染色牢度方面基本相当,而在染后残液的比较上,自制液相样品的染料吸尽率略好于染料商品。

3.5不同织物的染色实验染色实验选择纯涤纶织物(粘合衬)和涤纶超细纤维织物(麂皮绒)两种布料进行,自制液相样品与分散染料商品的染色效果相当,而在染料吸尽率上略好于染料商品(见上述各项试验)。

4、讨论与结论

4.1本三元复合分散剂的特点及分散机制探讨

4.1.1本课题选择的三元复合分散剂以阴离子型表面活性剂为主(占80%),阴离子型表面活性剂容易在染料颗粒表面形成亲水性良好的定向胶束结构,从而使染料颗粒在水中得以均匀分散。又由于阴离子型表面活性剂在水中解离后呈阴电性,可在染料颗粒表面形成一层紧密定向排列的带电保护层,使染料颗粒间产生相互排斥力,能更加有效地防止染料颗料的凝聚。

4.1.2本三元复合分散剂中复配了一定量的非离子型表面活性剂,该非离子型表面活性剂既可以与染料颗粒紧密吸附、又能插入阴离子型表面活性剂之间形成柔韧性优异的复合型胶束结构,进一步增加了分散体系的稳定性。

4.1.3采用本三元复合分散剂制备而成的液状染料样品,由于尚缺少正规的研磨、晶型转化等后加工环节,同时也缺少正常染料加工中某些专门辅助助剂的少量添加,因此本文研制的液状染料样品与真正的粉状染料或液状染料在商品标准上仍存在较大差距。

4.2结论

4.2.1本课题选择三种表面活性剂组成新型三元复合分散剂,分别与分散蓝183原染料、分散黄54原染料制备成液状染料样品,选择纯涤纶织物(粘合衬)和涤纶超细纤维织物(麂皮绒)两种布料进行了染色实验,考察了该复合分散剂的分散性能与应用效果。

4.2.2本三元复合新型分散剂的用量比传统分散剂的用量明显减少,仅占原染料用量的20—25%,这有利于减少分散染料染色时易发生的“泳移”弊病,并可降低染色后分散剂向周围环境的排放量,有利于染厂逐步实现绿色化文明生产。

4.2.3通过小样染色对比试验,初步结果表明,试制样品与染料商品的一般染色性能基本相当,而在染料吸尽率上还比染料商品略强,有希望作为一类新型分散剂进一步开发应用。

4.2.4由于染料后加工方面的实验条件所限,本课题仅对三元复合新型分散剂的应用效果作了初步试验研究,进一步的分散性能和应用性能研究,需与有关染料生产加工企业及染料科研单位共同协作、深入开展。

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