三苯乙烯基型阴离子分散剂的制备及在液体分散染料中的应用

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液体分散染料因符合印染配料系统自动化和生产节能降耗的要求而成为近年来的研究热点。然而,当前低分散剂用量下的液体分散染料贮存时存在颗粒易返粗,甚至凝聚、沉淀等现象;浸染染色时,高温分散稳定性差,染料析出,导致染色不匀、重现性差等问题。分散剂是制备高性能液体分散染料的关键,本文以三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚(TSPOE-n,n=13、16、20、29)为原料,通过酯化反应制备了两类阴离子型分散剂:三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐(TSPOEP-n,n=13、16、20、29)、三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚硫酸酯盐(TSPOES-n,n=13、16、20、29),测试了分散剂的基本性能,研究了分散剂对液体染料性能的影响。优选性能优异的分散剂制备了红橙蓝三种液体分散染料,并与粉体染料染色性能进行了对比。主要结论如下:(1)分散剂TSPOEP-n(n=13、16、20、29)的优化合成工艺为:TSPOE-n和P2O5的摩尔比为1.8:1,反应温度80℃,反应时间4 h,水用量为3%(相对于TSPOE-n和P2O5总质量),反应后单酯含量达到67%。随着分散剂TSPOEP-n中环氧乙烷(EO)数的增加,亲疏平衡值(HLB)、临界胶束浓度(CMC)以及表面张力(γcmc)增大,而气液界面的饱和吸附量(Гmax)和CMC/C20比值降低,对疏水石蜡膜的润湿性能力变弱。TSPOEP-n(n=13、16、20、29)制备的液体分散染料(C.I.分散蓝79)的粒径分别为175.1 nm、180.6 nm、181.7 nm、215.0 nm,多分散指数(PDI)分别为0.201、0.162、0.199、0.203;随着EO数的增大,分散效率略有下降,但制备染料的稳定性各有不同,稳定性由高到低依次为:TSPOEP-16、TSPOEP-20、TSPOEP-13、TSPOEP-29,其中,TSPOEP-16制备的液体染料在室温和60℃下贮存120 d染料粒径仅增加20.2 nm、49.6 nm;分散剂TSPOEP-n制备的液体分散染料扩散性能、高温分散稳定性基本无差异,其中扩散性能为4~5级,高温分散稳定性中残留物评级为3级。(2)分散剂TSPOES-n(n=13、16、20、29)的优化合成工艺为:TSPOE-n、NH2SO3H、CO(NH2)2三者的摩尔比为1:1.6:1.6,反应温度120℃,反应时间3 h,反应物产率达到85%以上。随着分散剂TSPOES-n中EO数的增加,HLB值、CMC以及γcmc均增大,而Гmax先增大后降低,CMC/C20比值降低,对疏水石蜡膜的润湿性能力先增强后减弱,其中TSPOES-20对石蜡膜的润湿能力最强。TSPOES-n(n=13、16、20、29)制备的液体分散染料(C.I.分散蓝79)的粒径分别为202.6 nm、185.3 nm、165.9 nm、239.1 nm,PDI分别为0.235、0.22、0.195、0.212;随着EO数的增大,分散效率先增大后降低,分散剂TSPOES-20的分散效率最高,制备染料的稳定性由高到低依次为:TSPOES-20、TSPOES-16、TSPOES-13、TSPOES-29,其中TSPOES-20制备的液体分散染料在室温和60℃下贮存120 d的粒径仅增加35.3 nm、44.9 nm;分散剂TSPOES-n制备的液体分散染料的扩散性、高温分散稳定性无显著差异,扩散性能为4~5级,高温分散稳定性中残留物评级均为3~4级。(3)基于液体分散染料贮存性能和高温分散稳定性能的评价,优选分散剂TSPOES-20制备了三原色液体染料:液体分散蓝79、液体分散红167、液体分散橙30,粒径分别为165.9 nm、188.7 nm、229.9 nm,PDI分别为0.195、0.213、0.248。液体分散染料染色织物色光和粉体染料相差较小,3%(o.w.f)染色后不经还原清洗,耐摩擦色牢度仍达4~5级,较粉体高0.5级,染色后残液的化学需氧量(COD)较粉体大幅降低,液体分散蓝79和分散红167降幅分别为48.2%和42.3%,液体分散橙30降幅为30.5%。
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