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印染中平平加与其他助剂的对比

来源: 雅博体育市海森化工有限公司  日期:2016-10-19 09:00:00  属于:产物技术
标签:平平加
文章摘要:选择3种助剂为助染剂别离添加到浓度必然的酸性大红3R染液中,别离对杨木单板及其综纤维素、木素进行染色处理,测定各助剂对染色单板的耐水色牢度不变效果,并用红外光谱法对杨木综纤维素、木素各染色试样及3种助及齄染试样进行阐发。成果注解,3种助剂均能不同程度地提高染色单板的耐水色牢度,其中以双氰胺的效果最好,其次是平平加O—15,最后是纯碱;从FTIR阐发可以看出,双氰胺的助染是通过其与染料分子间发生化学结合来实现,而平平加O—20、纯碱则与染料或木材纤维间以物理作用为主。
染色是增记逵哪装饰效果、提高木材附加值的主要手段,近十几年来,木材染色技术倍受重视,国表里开展了较多的有关木材染色理论及工艺方面的研究。染色时可供选择的染料种类很多,酸性染料因色谱齐全、色泽鲜艳、渗透性好、价格低而成为木材染色的首选染料。由Flory于1952年提出,1987年Kim申请第一项关于超支化聚合物的专利,之后其独特的布局与性能引起各国科学家的爱好,成为研究热点.超支化聚合物是具有高度支化度的聚合物:分子链中存在大量端基官能团,且种类繁多,易接枝改性而获得多功能性;有高溶解性和良好的流变性.在涂料行业,超支化分散剂的研究和开发成为热门课题.已有的研究成果注解,通过在染色前后用助剂固色或在染色过程中插手各种助剂均可提高染色木材的颜色不变性。因双氰胺分子中也存在—NH2,故文中测验考试用双氰胺代替壳聚糖作为研究对象之一,与别的2种助剂(纯碱、平平加O—20别离添加到浓度必然的酸性大红3R染液中,脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加O-20),采用表面单分子膜铺展技术,研究其单分子膜的表面压与时间关系,阐发并得到单分子膜中模型分子的解吸扩散系数。在必然条件下别离对杨木单板及其综纤维素、木素进行染色处理,以探讨其对染色单板耐水色牢度的影响,同时用傅立叶变换红外光谱(fouriertransforminfraredspectrometry,FTIR)法对各染色综纤维素、木素试样及染料与各助及齄染试样进行阐发,以期进一步了解各助剂对木材染色耐水色牢度的不变作用,为选择合适的染色助剂提供理论依据。
 
1试验
1.1材料与仪器
药品:超支化分散剂HPD(试验室便宜),4708永固红F5RK、2746耐晒艳黄5GX、炭黑,平平加O-20.仪器:DV-Ⅲ型流变仪,AB204-N型周详天平,JY98-3D型超声波细胞粉碎机,Nano-ZS90型纳米粒度阐发仪,T18型高速分散机,WFZUV-2100型可见光分光光度计,5415D型高速离心机.
1.2颜料分散体系制备
称取必然量颜料、HPD、去离子水,混合,搅拌均匀,用JY98-3D型超声波细胞粉碎机以800W功率超声粉碎一按时间,得到颜料分散体系.
1.3性能测试
颜料粒径及其分布指数PDI:将少量超细颜料分散体系稀释2000倍,装入ZS-90型纳米粒度阐发仪内,25℃下平衡2min后测定.不变性:取适量颜料分散体系放入离心管中,采用5415D型离心机(转速2000r/min)离心10min,取上层液体1mL,稀释2000倍后用WFZUV-2100型分光光度计测定吸光度,计算比吸光度R10=(A10/A0)×100%,式中,A0是离心前试样的吸光度,A10为离心10min后的吸光度.R10越接近于100%,注解分散体系的离心不变性越好.粘度:将20mL分散液注入到DV-Ⅲ型流变仪中,以50%的扭矩平衡5min,测试分散体系在25℃的表不雅观粘度.
2成果与讨论
2.1分散组分用量对体系性能的影响
2.1.1粘度
用HPD制得的分散体系粘度均较小,如图1所示,分散剂用量增加对颜料分散体系粘度没有明显影响.流体粘度来源于聚合物的流体力学体积和分子间的内摩擦,HPD的分子布局与传统意义上的线形聚合物无规线团布局不同,其球形分子的流体力学体积较线形聚合物小,分子布局较紧密,在空间上具有三维立体布局,分子间无支链的缠结,不易发生桥联效应.因此,HPD制备的分散体系在外界剪切力作用下不会发生线形高分子的链缠绕现象,体系内摩擦不会随HPD用量的增加而变大,具有低粘度的长处.
图2显示,颜料用量对体系粘度有必然影响,在6%之内,粘度变化不大,维持在较低粘度状况;超过6%以后,粘度增加较大,原因是体系中颜料量增多,在受到外界剪切力作用时,颜料颗粒的接触机会增多,颗粒间摩擦增加,导致体系内摩擦系数增加.
2.1.2粒径及其分布
分散剂用量对分散体系颜料粒径及其分布影响较大,由图3可以看出,随着分散剂用量的增加,颜料粒子的平均粒径及其分布逐渐减小,最后趋于平衡并略有上升.因为分散剂用量过少时,不足以在颜料表面形成不变的包覆层,未覆盖的粒子之间易聚集而使颜料的平均粒径较大.用量增大,能在更多颜料粒子表面形成吸附层,且利于颜料的润湿和粉碎.按照空间位阻不变机理,当两个吸附有HPD的颜料粒子彼此靠近时,在颜料颗粒间距小于两倍吸附层厚度的情况下,两个吸附层之间就产生彼此排斥作用,使粒径较小的颜料粒子能不变存在.同时颜料粒子表面的吸附层包覆完整,产生有效屏蔽,防止粉碎的粒子发生再次聚集或凝聚,使分散体系保持较小的粒径.但分散剂过量时,颗粒表面吸附量已达饱和状况,过量的超分散剂分子游离于水中,在颗粒间架桥而导致颗粒间聚集,使颜料粒径增大.因此,HPD用量应以形成致密单分子吸附层为尺度.
从图4可以看出,颜料用量对其粒径影响不大,而PDI在颜料用量6%处有一最低值,因为随着颜料用量的增加,在超声处理过程中,颜料颗粒碰撞、摩擦的机会增多,除了超声波对颜料的作用力以外,还有颜料颗粒间的剪切力,使颜料颗粒能获得更充实的粉碎分散,获得更小的粒径.但在颜料用量高的体系中,不免有部门颜料颗粒没有得到充实粉碎,使体系中同时存在过大和过小颗粒,造成粒径分布不均匀,PDI增大.
 
2.1.3不变性
由图5可以看出,当分散剂用量增加时,体系的不变性先增加后趋于不变,最后呈减小趋势.因为分散剂用量较小时,分散剂量少,粒子表面仍有部门面积未被分散剂覆盖,而未被覆盖部门彼此作用,为减少表面能量而聚集,降低了体系的不变性.用量过大时,溶解在介质中的部门粒子彼此缠结,同样会造成絮凝,不变性变差.只有当分散剂在颜料粒子表面形成致密的单分子吸附层,分散剂用量才最合适.
如图6所示,颜料用量较低时,由于颜料颗粒较少,碰撞、团聚机会较少,体系具有较高不变性.在高用量区间,体系不变性较差,但随着颜料用量的增加,体系粘度增加,不变性随之增加.对于在重力场中的颜料颗粒,可由沉降公式暗示:V=[r2(ρ-ρ0)g]/(18η),式中,V为颜料颗粒沉降速度,ρ为颜料密度,ρ0为分散介质密度,r为颜料半径,g为重力加速度,η为分散介质粘度.从沉降公式可以看出,颗粒沉降速度与体系粘度成反比,因此体系中颗粒沉降速度随粘度增加而减小,即体系不变性随粘度增加而增加.
2.2分散条件对粒径及分布的影响
2.2.1分散方法
不同分散方法对颜料的作用力及分散效果不同.将颜料体系用3种方法(高速分散机分散、超声波粉碎分散、先机械分散然后超声波粉碎分散)进行分散.试验成果见表1.
从表1可知,机械分散的颜料颗粒粒径>超声波粉碎分散的颜料颗粒粒径>先机械分散后超声波分散的颜料颗粒粒径.原因是分散机的机械力较小,无法将颜料颗粒打坏,只能将颜料水性体系乳化成乳液;超声波细胞粉碎机对颜料作用剧烈,能将颜料粉碎.颜料分散体系先经分散机机械分散,使颜料颗粒分散较均匀,在超声过程中,颗粒受到的超声作用更均匀,能获得更小的粒径.
2.2.2超声时间
超声波细胞粉碎机的超声时间对颜料分散体系的粒径及其分布影响较大,由图7可知,在功率必然的情况下,颜料颗粒最大程度的粉碎分散主要依靠延长超声时间来实现.超声时间增加,能对颜料颗粒进行充实研磨、剪切,使其充实细化并均匀分散在介质中,成为不重新聚集、不絮凝、不沉淀的不变分散体系.超声40min后,粒径及PDI基本不变,趋于平衡,此时体系离心不变性为83.4%,粘度为1.88mPa·s.
 
2.3添加剂平平加O的影响
有机颜料的表面极性较低,在水性介质中不易被润湿,使颜料的粉碎分散过程耗时、耗能,使用合适的添加剂,可以有效地降低体系的界面张力,提高颜料的可润湿性,使分散剂易在颜料表面铺展而与颜料结合.本文选用平平加O-20作为添加剂.
2.3.1粘度
如图8所示,未加平平加O-20的炭黑颜料体系,其粘度明显高于其他体系.因为炭黑的晶体布局是片层状的,在没有平平加O的情况下,炭黑不能被很好地润湿分散,颗粒间摩擦较大,体系粘度较大.在插手平平加O后,各颜料分散体系粘度相差不大,均维持在较低粘度,这与HPD具有低粘度的特点有关.
2.3.2粒径及其分布
图9、图10显示,平平加O对永固朱颜料的粒径和PDI没有太大影响,说明HPD与红色颜料的配伍性较高,在没有其他表面活性剂的情况下,已经能较好地阐扬分散作用.对于耐晒黄颜料,插手必然量平平加O能降低其粒径及PDI,10%的平平加O能将黄色颜料粒径降至300nm以下,PDI降至0.3以下,说明此时HPD与平平加O产生了协同效应,阐扬了较好的分散作用.因为红色颜料的分子布局中含有羟基,有利于与HPD结合,两者配伍性较好.对于炭黑颜料,极少量的平平加O就能有效地降低颜料粒径和PDI,原因是炭黑的原生粒子很小,一般在10~100nm(由出产工艺决定),极易聚集成较大的颗粒;同时炭黑表面的极性官能团、非极性官能团含量很低,与其他物质的作用较弱.在没有平平加O的情况下,HPD不能均匀地吸附在颜料表面将其分散,使炭黑颗粒间易聚集,分散体系的平均粒径较大.总之,平平加O能起到润湿颜料表面的作用,使分散剂更好地阐扬分散作用,但用量不宜过多,以不超过10%为宜.
2.3.3不变性
从图11可以看出,插手少量平平加O能有效提高体系不变性,但随着用量的增加,不变性下降.因为必然量的平平加O能润湿颜料表面,HPD能够很好地吸附在颜料表面,阻止颜料颗粒聚集絮凝.但过量后,平平加O会在颜料表面产生密集吸附,使HPD很难再在颜料表面产生吸附作用,与颜料颗粒间的作用力减小,使分散后的颜料颗粒较易碰撞、团聚,体系不变性下降.因此,HPD和少量平平加O能产生协同效应,提高体系分散不变性,但过多的平平加O会破环不变体系,平平加O用量应控制在5%以内.
3结论
(1)采用表面单分子膜铺展技术, 研究脂肪醇聚氧乙烯醚单分子膜的表面压 —时间曲线 , 通过简单的数学处理, 得到一种对单分子膜中模型分子解吸的初始扩散系数的尝试测定方法 。用此法测得了样品的初始扩散系数。成果注解,采用表面单分子膜铺展技术,研究脂肪醇聚氧乙烯醚单分子膜的表面压—时间曲线,通过简单的数学处理,得到一种对单分子膜中模型分子解吸的初始扩散系数的尝试测定方法。用此方法测得了样品的初始扩散系数。初始表面浓度是影响初始解吸扩散系数的主要因素,随着初始表面浓度增加,解吸扩散系数增加。
(2)超支化分散剂HPD对颜料有较好的分散效果,在HPD用量为15%(对颜料质量),颜料用量2%,超声40min的条件下,可制得颜料颗粒粒径为217nm、离心不变性为83.4%、体系粘度为1.88mPa·s的超细颜料分散体系.HPD与永固朱颜料配伍性较耐晒黄颜料好,插手少量平平加O能提高颜料的润湿性,有利于HPD在颜料表面的吸附,获得更好的分散不变性,用量应在5%以内.HPD具有低粘度、无污染等特点,为开发新型水性高分子分散剂提供了一条新思路.


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