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染色助劑对分散染料高温分散稳定性的影响

生意社7月1日訊 

1. 材料和实验方法

  主要實驗設備和儀器爲723型分光光度計、RJ—180高溫高壓染色樣機。

  1.1 染料和药品

  染料:分散红FB(C.I.Disperse Red 60),氯苯(化学纯)。

  非离子助剂:JEC、平平加O、NP—10(壬基苯酚聚氧乙烯醚.10)、NP-15(壬基苯酚聚氧乙烯醚-15)、聚醚PE-6400、聚醚Forgl SF、聚乙二醇600、聚乙二醇6000。

  陰離子助劑:AES(烷基聚氧乙烯硫酸鈉)、LAS(十二烷基苯磺酸鈉)、K-12(十二烷基硫酸鈉)、木質素B、分散劑MF、Reax81A(高分子量木質素,低磺化度)、ReKx85A(低分子量木質素,高磺化度)。

  勻染劑:勻染劑A、勻染劑LB、勻染劑sL、勻染劑802、強力分散勻染劑(日本)。

  1.2 分散稳定性的测定

  (1)每次實驗時,首先配制一定濃度的分散染料染液A

  (2)移取50 mL的染液A加入100 mL的容量瓶中,加入1 g/L的染色助劑,用缓冲溶液调节至刻度,摇匀,得到染液B。

  (3)将染液B倒人染色管中.置于高温高压染色机中,自50%起以2℃/rain的升温速率分别于100%和130℃下处理30 min,然后冷却至50℃左右取出染色管,冷却到室温。

  (4)将冷却后的处理液全部移人到分液漏斗中,加10 mL氯苯,关瓶静置2 h。然后从125 mL分液漏斗下端取出氯苯层,尔后用分光光度法测定溶剂层中分散染料的浓度C。

  (5)用C來表征分散染料在一定條件下的高溫分散穩定性,C越小,說明高溫分散穩定性越好。

2. 实验结果与讨论

  2.1 分散染料在水溶液中的分散状态

  商品分散染料中含有大量分散劑等助劑。分散劑的作用主要表現在:(1)使分散染料以細小晶粒分散在染液中形成穩定的懸浮體;(2)當在溶液中超過臨界膠束濃度後,分散劑會形成微小的膠束將部分染料溶解在膠束中,此外有少數分散染料以分子形式溶解于染液中。染液中存在有被分散劑分散的染料晶粒、染料單分子以及膠束中的染料,這三者之間保持著動態平衡。與此同時,溶解狀的染料和被分散劑分散的懸浮體還會發生染料晶體增長以及晶粒的聚集。晶粒增長後,分散染料的高溫分散穩定性降低,從而導致染色疵病。加入合適的助劑可以防止或降低晶粒的增長和晶粒的聚集+提高染料的分散穩定性,有利于提高染色質量。

  当染色助劑加入到分散染料染浴中,助剂可能与染液中分散染料的三种状态中的一种或多种状态发生作用,包括:对分散染料晶粒的分散剂的影响;对染液中溶解状分散染料的分散作用;凝聚体结合染料的能力。同时,助荆中有的成分可能还对分散染料有一定的增溶能力。所以,染色助刺对分散染料分散稳定性的影响主要取决于其对分散染料三种状态的作用和其对分散染料增溶能力的综合结果。

  2.2 非离子助剂对分散染料分散稳定性的影响

  非离子助剂(浓度1 g/L)的影响见表1。表2为各种非离子助剂的浊点。

  非离子表面活性剂按亲水基分,有聚氧乙烯醚型(如JEC、平平加O、NP—15、NP—10)、多元醇型(如吐温—80)和聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚型(如聚醚PE~400、聚醚Forgl SF),对分散染料有一定的亲和力,因而使其有分散性。但困这些结合较疏松设有阴离子表面活性剂的高温分散稳定性好。分散染料高温高压染色所用的分散匀染剂不仅要有很高的低温分散稳定性,更要很好拘高温分散稳定性和匀染性。

  從表1和表2中可以看出,隨著非離子表面活性劑濁點的降低,分散染料的高溫分散性急劇降低。

  JEC和聚醚Forgl SF的浊点都很低,分别为25%和35%,此时分散染料的高温分散稳定性很差。浊点越低,非离子表面活性剂对分散染料高温分散稳定性的影响受温度的影响越明显。温度从100℃升高到130℃时,JEC和聚醚Forgl SF的C分别从20.83和1 8、63增加到106.6和221.5(染料浓度为2 g/L)。这主要是由于非离子表面活性剂在超过其浊点的温度时将会失水,自身聚集在一起,从而失去分散能力使分散染料发生凝聚现象,并且非离子表面涟性剂的浊点越低,这种现象越加明显。聚醚Forgl SF分子中含有较多的氧丙烯链段,不仅浊点低,而且疏水性强,在高于其浊点的温度下其凝聚体结合染料的能力较强.这两种非离子表面活性剂可能还与分散剂肢束以及染料晶粒周围的分散剂作用.但是与分散剂胶束形成混合胶束和晶体表面增加助剂的浓度的能力不强。

  NP—10和NP—15在100℃對分散染料的穩定性影響結果相近,而在130℃時兩者結果差異很大。這是由NP.15中氧乙烯鏈的枯^多,親水性強.濁點也高,有利于提高分散染料的高溫分散穩定性。平平加O和吐溫—80無論在100℃還是在130℃都對分散染料有較好的高溫分散穩定性。原因是這兩種非離子表面活性劑的濁點較高。同時可能還與其對分散染料的增溶作用有關。

  与聚醚Forgl SF相比.聚醚PE-6400对分散染料的稳定性影响较小。这可能是由于聚醚PE-6400分子中含有较多的氧乙烯链段,亲水性较强.浊点也高的缘故聚乙二醇分子中无疏水性长链,对分散染料高温分散稳定性影响较小,凝聚体吸附染料少。同时从表1中还可以看出在所加助剂浓度一定的情况下,分散染料的高温分散稳定性随着染料浓度的增加而下降。这是由于随着染料浓度的增加,分散稳定性越差,非离子表面活性剂失水后就越容易聚集。

  我們還可以從表1及表2中發現這樣一個看似矛盾的現象:NP—l0雖然濁點不低(60℃),但是在不同溫度下對分散染料的高溫分散穩定性影響變化很大。這可從其分子結構上加以解釋,NP—10在100℃時凝聚體結合染料能力較弱,與分散染料的結合力較強,但在130℃時其凝聚體結合染料的能力很強,因而分散染料的高溫分散穩定性急尉降低。

  2.3 阴离子助剂对染料高沮分散稳定性的影响

  将阴离子助剂(浓度为1 g/L)加入染浴中时其对分散染料高温分散稳定性的影响结果见表3。

  本研究采用的分散剂有甲基萘甲醛缩合物磺酸盐(如分散剂MF)、木质素磺酸盐(如木质素B、Reax 85A,Reax 8lA)、低分子量的阴离子表面活性剂(AES、LAS、K—12)

  從表3可見,與非離子助劑相比,總的說來,陰離子助劑能提高分散染料的高溫分散穩定性。分子量較大的分散劑比低分子量的陰離子表面活性劑對分散染料具有更強的高溫分散穩定性。如上所述,分散劑MF爲甲基萘甲醛縮合物磺酸鹽,對分散染料只有靠範德華力作用,結合力較弱。其加人到分散染料染裕中時提高分散染料穩定性效果不理想;而木質素磺酸鹽類分散劑分子中脒了含有酚羟基外,還含有醇羟基、甲氧基和羰基等,它們可與分散染料分子中的羟基、氨基等形成氫鍵,而且分子中的烴基可與分散染料的疏水基形成範得華力,同時還含有多個芳環,因而分散劑與分散染料之間的作用較強。

  在分散染料外層形成一層強的陰離子電荷層,使染料粒子在水中相互排斥,形成分散狀態。在低分子的陰離子表面活性劑中,AES對分散染料具有較好的高溫分散穩定性,原因是其分子中含有聚氧乙烯醚結構,同時還在分子末端含有磺酸基,即同時具備非離子和陰離子表面活性劑的特征。由聚氧乙烯醚鏈中醚鍵與分散染料的氨基、羟基等基團形成氫鍵,由分子中的烴基與分散染料的疏水基形成範德華力,與此同時又在分散染料分子外層形成一層強的陰離子電荷層,與分散染料的結合力更強,體系更穩定.因而對分散染料具有較高的高溫分散穩定性

  而LAs和K—12分子中沒有與分散染料發生氫鍵的結構,所以對分散染料的高溫分散穩定性較弱。

  2.4 匀染剂对分散染料分散稳定性的影响

  将匀染剂(浓度为1g/ L)加入到染裕中时,其对分散染料分散稳定性的影响见表4。

  這些勻染劑都由各種不同組分複配而成,所起作用是這些組分共同作用的結果。從表4中可見,各種勻染劑對分散染料的高溫分散穩定性均較好,其中以國産高溫勻染劑SL最好。

3. 结论

  3.1 非离子助剂对分散染料高温分散稳定性的影响与其对分散染料在染液中的三种状态的作用有关,同时还与非离子表面活性剂的浊点和结构有关。助剂对分散染料的增溶作用也是一个重要的因素,非离子助剂会降低分散染料的高温分散稳定性。平平加O和吐温—80无论在100℃还是在130℃都对分散染料有较好的高温分散稳定性。

  3.2 与非离子助剂相比,阴离子助剂能提高分散染料的高温分散稳定性,分子量较大的分散剂比低分子量的阴离子表面活性剂对分散染料具有更强的高温分散稳定性,如AES。

  3.3 所采用的各种匀染剂的高温分散稳定性均较好,其中国产高温匀染剂SL最好。