纳米分散染料微乳液的制备及其应用性能研究

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近年来,研究制备液状纳米级分散染料体系作为液状染料或喷墨印花墨水已经成为该领域的研究热点,并引起了业界的广泛关注。目前常用机械法制备超细分散染料,但存在产品粒径大、稳定性差,生产效率低,能量损耗大,需要加入大量的助磨剂和分散剂,染料利用率低等缺点。本文采用乳液聚合法和有机硅乳化法两种非机械方法,制备了不含分散剂、粒径更小、稳定性更好的液状纳米分散染料微乳液,提高了生产效率,符合节能环保理念。采用预乳化半连续种子乳液聚合技术制备液状纳米分散染料微乳液。1、研究了乳化剂用量、乳化机转速、乳化时间、染料用量及玉米油用量对分散染料/单体预乳液稳定性的影响,优化了预乳化工艺。工艺如下:乳化剂(十二烷基硫酸钠(SDS)和吐温80质量比1:2)用量体系总量的2%,乳化机转速5000 r/min,乳化时间20 min,玉米油作为染料助溶剂,用量不超过体系总量的5%,染料用量不超过染料在聚合单体混合物中的溶解度。2、研究了反应温度、反应时间、搅拌速度、染料用量及玉米油用量对聚合反应单体转化率、微乳液粒径、Zeta电位、粒子形貌、粘度及表面张力的影响,优化了纳米分散染料微乳液的制备工艺。聚合工艺如下:反应温度85±2℃,反应时间4.5 h,搅拌速度200-300 r/min,共聚单体(甲基丙烯酸甲酯(MMA)与丙烯酸丁酯(BA)质量比为10:1)用量为总体系的24.5%,染料用量为共聚单体总量的8.5%,玉米油用量为总体系的1.7-2.4%。制备的液状纳米分散染料微乳液平均粒径小于100 nm,微乳液分散稳定性较好,粘度在2-3 m Pa.s之间。采用乳液聚合法制备了含分散橙BROB、分散红902、分散蓝825的三只液状纳米分散染料微乳液,通过红外光谱、X-射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)对纳米分散染料进行了表征,并与机械法制备的液状纳米分散染料性能进行比较。结果表明:乳液聚合法制备的液状纳米分散染料微乳液储存稳定性更好,体系接近牛顿型流体,染色和印花性能有所提高,对涤纶织物的上染率提高了近8%,对涤纶织物的印花转移率提高了近6%。采用有机硅乳化技术制备液状纳米分散染料微乳液,研究了有机硅种类、有机硅用量和染料用量对液状纳米分散染料微乳液粒径和分散稳定性的影响。结果表明:在乳化剂XL-70用量为8%的体系中,有机硅TY-938用量20%、分散染料用量为有机硅总量的8%,制备的液状纳米分散染料微乳液平均粒径小于50 nm,微乳液分散稳定性较好,粘度在2-3 m Pa.s之间。采用有机硅乳化法制备了含分散橙BROB、分散红902、分散蓝825的三只液状纳米分散染料微乳液,并与机械法制备的液状纳米分散染料性能进行比较。结果表明:有机硅乳化法制备的液状纳米分散染料微乳液具有更好的储存稳定,体系更接近牛顿型流体,染色和印花性能有所提高,对涤纶织物的上染率提高了近10%,对涤纶织物的印花转移率提高了近8%。
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