木质素分散剂在纺织助剂中的应用-印花材料-集萃印花网

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木质素分散剂在纺织助剂中的应用

集萃印花网 2009-12-31 00:00:00

【集萃网观察】随着纺织染料后处理技术的不断进步和发展，以及欧盟REACH法规的正式颁布，选择性能优异且符合环保要求的染料和助剂越来越受到纺织行业的重视，同时纺织染料和助剂中选用安全有效的分散剂将变得尤为迫切．分散剂种类中以木质素磺酸盐类最为有效．美德维实伟克的木质素磺酸钠盐等分散剂原料来源为天然松木，对疏水性物质分散稳定性卓越，在许多行业已逐渐取代或拼混传统的萘磺酸盐类分散剂，广泛用于纺织染料，农药，建筑等行业的产品加工．

木质素磺酸盐属于阴离子表面活性剂，是含有大量羧基，甲氧基和磺酸基的天然聚合物，不同产品的平均分子质量分布在5 000～21 000范围，磺酸盐一般是钠盐、钙盐、也有铵盐，是一种高分子电解质．木质紊分散剂由于其平均分子质量和磺化度的不同，其最终用途也有很大的不同．例如美德维实伟克公司的木质素磺酸铵盐BorresperseAM一320，较其他磺酸盐对提高酸性染料的冷水溶解度更为有效，被广泛用于金属络合酸性染料和弱酸性染料的后加工过程中，用于生产高品质的酸性印花染料．而高纯度的木质素磺酸铵盐在国内尚未生产．美德维实伟克公司的U1trazine NA高纯度，极低沾色的木质素磺酸钠，被广泛用于活性染料和酸性染料的后处理加工，可显著提高活性染料和酸性染料的冷水溶解度，降低染料印花布面上色点的产生．并对印花糊料的粘度无任何负面影响，被广泛用于生产高品质的活性和酸性印花染料．在纺织助剂行业中，Ultrazine NA也被用作活性染料染色分散匀染剂，用于改善活性翠兰等易染花活性染料的匀染性，尤其适合于棉及涤棉筒子纱染色．还原染料连续染色时加人Uhrazine NA也可防止布面色斑的产生．美德维实伟克公司的REAX 85A在纺织助剂行业是多用途的染色分散剂，用于分散染料对涤纶和醋酸纤维的染色，能有效防止染料在高温染色条件下产生凝聚，提高匀染性能，尤其适用于筒子染色机，卷染机，溢流染色机等低浴比染色条件．美德维实伟克公司的Kraftsperse 1251为超高纯度的混合型木质素分散剂，对多纤维沾色极低，可有效降低助剂体系的粘度，广泛地应用于颜料及染料喷墨印花墨水中，并且对提高碳素墨水的碳黑添加量和储藏分散稳定性非常有效．

木质素磺酸钠分散剂由于原料的差别及合成工艺水平的优劣，最终产品质量也有所差异．国内某些木质素磺酸钠分散剂采用芦苇、秸秆或杂木作为原料，由于采购的造纸厂黑液内部组分的不稳定，导致其应用性能和最终用途受到限制．本文系统地采用不同的评价方法对用不同分散剂后处理的分散染料高温分散性、扩散性，筒子纱染色等物理性能进行科学研究，并通过与国内同类分散剂作对比，全面评价美德维实伟克的高性能木质素磺酸钠REAX 85分散剂在染色助剂行业中的应用性能．

1 实验

1．1材料及设备

材料：木质素磺酸钠REAX 85A(美国MeadWestyaCO公司)，分散蓝79：1，涤纶纱线1／70／34，国产木质素分散剂．

设备:砂磨机Eurosta power(德国IKA公司);喷雾干燥器B-191(瑞士BUCHI公司);筒子纱染色机Cs-2-496(瑞士Mathis公司);激光粒径仪(美国Microtrac公司);红外线高温染样机(上海一派印染技术有限公司)．

1．2粉末商品染料的制备

按一定比例称取染料滤饼和分散剂，分散剂质量约占滤饼量的1／4(折干计算)，加水，浆料含固量控制在40％左右；在均质机上预分散20 min后移至砂磨机，搅拌状态下倒入浆料3倍重的玻璃珠(Φ0．75 mm)，砂磨机转速1 300 r／min,pH调至7．0～8．0；砂磨过程中采用激光粒径仪监测染料粒径大小及分布情况，当90％的颗粒小于1μm时，终止砂磨，另加分散剂溶液调节染料强度．分离玻璃珠和浆料，浆料搅拌后放置；喷干浆料，喷雾干燥器的进El温度设定在110～150℃，粉末样品备用后续各种测试．

2结果与讨论

2．1国内常用染料性能测试方法的评价

2，1．1扩散性能HG／T 3399—2001

室温下用刻度吸管吸取0.2mL浓度为0．5 g／100 mL的染料悬浮液，逐滴垂直地将染液滴于定性快速滤纸上，使其自然扩散，待干后评级．

扩散法是目前检测染料分散性最简便快捷的方法，但有其局限性，无法与实际染色条件相对应，因此只能将其作为初步检测手段．图1中REAX 85A及国产木质素在不同喷雾干燥温度下，扩散性都可满足要求.

图1分散蓝79：1 200％扩散性能

2．1．2 AATCC TM 146分散稳定性测试(71℃)

称取染料(2.0±0.1)g(以染色强度100分计)置于400 mL烧杯中，加入200mL 0.25 g／L EDTA溶液，在磁力搅拌器上搅拌3～5 min后用醋酸溶液调pH值至4．5～5.0，然后将烧杯放人恒温水浴中，在不断搅拌下，于5—10 min内使温度达到71℃．用同样温度的水预热漏斗，经双层Whatman滤纸(2#上4#下)过滤，评级．

2．1.3高温分散稳定性测试(130℃)

将染液置于红外高温染样机中，45～60 min内升温至130℃，保温30min，再将染液降温至80～90℃，准备过滤(染液制备和过滤方法同上述AATCC TM 146)．

图2分散蓝79：1 200％高低温分散性

由于对试验室设备的性能要求不高，高低温分散稳定性测试是目前国内外染料行业及印染厂普遍采用的方法.从图2中看出,用REAX 85A后处理的所有样品,高温分散稳定性测试(130℃和71℃)时抽滤时间短且滤纸表面残余物少;而国产木质素后处理的样品随着喷雾干燥温度的升高，抽滤时间明显加长，其中150℃喷雾干燥的样品在2 min之内无法全部通过滤纸，且滤纸表面积聚较厚染料层．表明此时分散染料在生产过程中国产分散剂无法起到耐热保护作用，印染厂使用该分散染料再采用130℃对涤纶纱线染色，容易出现色点和色斑等问题．由此可见，REAX 85A在保护分散染料耐热稳定性方面具有非常卓越的性能．

2．2其他分析法

2．2．1 比较喷雾干燥前后染料粒径变化

当分散染料砂磨至一定粒径后，分散剂包裹在染料颗粒周围并防止其受热再次团聚导致染料粒径增大。通常常温下大多数分散剂都可以起到较好的保护作用，但随着染色温度或喷雾干燥温度的升高，分散剂的耐热稳定性会逐渐降低，且温度越高，对分散剂的高温分散稳定性要求就越高．这里我们引入染料喷雾干燥前后粒径衰减率的概念来评价不同分散剂的优劣，此方法精确度高而且操作方便．

当分析染料粒径时，90％粒子的粒径和染料的比表面积往往会被同时考虑，也就是说90％粒子磨到所需要求(小于1μm)的同时，比表面积越小越好，这意味着直接包裹于染料表面的分散剂用量越少，其余分散剂可作为加强保护之用．

计算公式：90％粒子衰减率=-(PD喷干后-PD喷干前浆料)／PD喷干前浆料x 100％

CS衰减率=-(cs喷干前浆料-CS喷干后)／cs喷干前浆料×100％

式中，PD为染料粒子的粒径，单位μm，CS为比表面积，与粒径成反比例关系．

图3 分散蓝79：1 200％喷雾干燥前后的粒径衰减情况

REAX 85A后处理的样品即使在150 ℃喷雾干燥前后粒径几乎也没有什么变化，耐热稳定性优异；而国产木质素处理的样品随着喷干温度升高，粒径分布明显变宽，衰减率也随之上升；150℃时粒径分布图上出现了一条长长的“尾巴”(见图4画圈部分)，表明此时分散染料的耐热分散稳定性变差，染料颗粒受热再次团聚导致染料粒径增大，该分散染料用于涤棉连续染色中布面容易产生斑点疵病．

图4 分散蓝79：1 200％喷雾干燥前后的粒径分布

2．2．2筒子纱染色性能的评价

与其他染料或助剂的各种评价方法相比，筒子纱染色条件相对较苛刻，通常能够真实准确反映染色过程中染料在纤维中的聚集程度，及对织物染色最终效果的影响，国外知名染料和纺织助剂公司常采用此法作为染料或助剂质量评价的最可靠方法．本实验中采用Mathis公司生产的小型实验室用染色机模拟实际染色大生产过程，分别添加不同的染色助剂，并用微机同步监测记录不同时间染液在筒子纱内外层的压力差，以此评价染料染色性能．压力差越高，表明分散染料在染色过程中发生聚集，染液在筒子纱内外层的流动变得困难从而证明该助剂在染色过程中改善耐热分散性能不够，易产生色点等疵病．

由图5可知，添加REAX 85A作染色分散剂时，分散染料的压差在整个染色温度范围内均保持一条直线，意味着染料颗粒随着温度的升高没有团聚，内外层压力差无变化，染液可以非常顺畅地穿梭于涤纶纱线之间；而采用国产木质素作为染色分散剂时，染料颗粒在高温发生聚集，染液无法顺利地在筒纱由内向外流动，内外层压力差变大，那么在保证流速不变的情况下，染色机流量泵需要加压确保染液通过，这就是压差变大的原因；压差开始变大的起始温度越低、峰值越大且压差曲线分布越宽，说明染色助剂对分散染料的耐热稳定性保护越差。