全  站关键词

中图分类号：190.2文献标识码：A文章编号：1005-9350（2009）04-0036-05

超支化聚合物的概念首先由Flory〔1〕于1952年提出，1987年Kim〔2〕申请第一项关于超支化聚合物专利，从此超支化聚合物独特的结构与性能引起各国科学家的兴趣，成为研究热点。超支化聚合物是具有高度支化度的聚合物，具有大量端基官能团，且种类繁多，易接枝改性而获得多功能性；具有高溶解性和良好的流变性〔3，4〕。在涂料行业，超支化分散剂的研究和开发成为热门课题。BASF公司使用超支化型多功能高分子分散剂（MFDA）配成Helizarin@EVOP-100颜料墨水〔5〕，可在低粘度水性介质中对涂料起分散和稳定作用，对喷印墨水还可提供附加功能；PirrungF.O.H等〔6〕以商品化的超支化聚酯、聚（酯-酰胺）、聚乙烯亚胺为骨架，加以改性开发出一系列核-壳型颜料锚固机制的分散剂。而国内对颜料用水性超支化分散剂鲜有报道。本实验所用的超支化分散剂是以超支化聚（酰胺-酯）为疏水部分，作为颜料锚固基团，接枝聚乙二醇单甲醚为亲水部分，作为溶剂化链，得到可应用于水性介质的非离子型颜料分散剂〔7〕，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的思路。该分散剂具有超支化结构，带有较多活性端基，既能稳定分散颜料，又使得每个颜料粒子均有粘合力，无需成膜即可提升色牢度，每个粒子自行粘合在纤维上，这样可使印花织物手感柔软，色牢度优良，是一种多功能的高分子分散剂。本实验研究超支化分散剂制备超细涂料的工艺条件和所制备的超支化涂料的染色性能。

1·试验

1.1材料与仪器

织物：漂白纯棉平纹白布40×40（无锡红豆印染有限公司），棉标准贴衬织物（GB7563，上海纺织工业监督所）。

药品：超支化分散剂HPD、阴离子分散剂（实验室自制），4708永固红F5RK（常州北美化工集团）。仪器：AB204-N型精密天平（上海METTLERTOLEDO公司）、JY98－3D型超声波细胞粉碎机（宁波新芝科器研究所）、DV-Ⅲ型流变仪（美国BROOKFIELD公司）、Nano-ZS90型纳米粒度分析仪（英国MALVERN公司）、WFZUV－2100型可见光分光光度计（上海尤尼柯仪器有限公司）、5415D型高速离心机（德国EFFENDORF公司）、X-Rite8400型测色配色仪（美国爱色丽公司），EHP350MM型微调水平轧车（英国ROACHES公司），Minnithermo-350型焙烘箱（英国ROACHES公司），Y571L型摩擦牢度试验仪（莱州市电子仪器有限公司）、SW12A-Ⅱ型耐洗色牢度试验机（温州大荣纺织标准仪器厂）。

1.2超细涂料制备工艺

称取一定量HPD、颜料、去离子水，充分混合搅拌，用超声波细胞粉碎机超声分散一定时间。固定超声粉碎时间、颜料质量分数，改变HPD对颜料用量，研究HPD用量对颜料粒径、分散体系稳定性的影响。固定超声分散时间、HPD相对颜料质量分数，改变颜料质量分数，研究颜料浓度与对颜料粒径、分散体系稳定性的影响。固定颜料质量分数、HPD对颜料用量，改变超声分散时间，研究分散时间对颜料粒径、分散体系稳定性的影响。

1.3涂料染色

用超支化分散剂、阴离子分散剂以相同的分散工艺条件制备超细涂料，进行涂料染色。两浸两轧（颜料10g/L，轧余率55%~60%）→焙烘（140℃，3min）。

1.4性能测试

1.4.1颜料粒径及其分布指数PDI测定

将少量超细颜料分散体系稀释2000倍后，装入粒径测定专用皿内，25℃下平衡2min，采用ZS-90型纳米粒度分析仪测定分散体系中颜料粒径及其分布指数PDI。

1.4.2分散体系稳定性测定

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，按式（1）计算比吸光度R10：

 

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%，表明分散体系的离心稳定性越好。

1.4.3分散体系粘度测定

将20mL分散液注入到DV-Ⅲ型流变仪中，以50%的扭矩，平衡5min时间，测试分散体系在25℃的表观粘度。

1.4.4染色织物K/S值及色度值测定

采用X-Rite8400测色配色仪，测定染色织物的K/S值及各项色度值。

1.4.5色牢度测定

按照GB/3920-1997《纺织品色牢度试验、耐摩擦色牢度》，采用摩擦牢度仪YB571、SW-12A型耐洗色牢度试验机测定染色织物的干、湿摩擦牢度和皂洗牢度。

2·结果与讨论

2.1超细涂料的制备

2.1.1超支化分散剂用量的影响

超支化分散剂用量对颜料颗粒粒径及其分布、体系粘度及体系稳定性有一定影响，结果如图1~3所示。

 

 

如图1所示，随着分散剂用量的增加，颜料分散体系的粘度没有明显变化。作为一种特殊高分子分散剂，超支化分散剂具有低粘度的优点。因为超支化分散剂的分子结构与传统意义上的线形聚合物的无规线团结构不同，其分子结构较为紧密，在空间具有三维立体结构，表现出牛顿流体行为，由于分子之间无支链的缠结，包覆颜料不会发生桥联效应。因此，超支化分散剂制备的分散体系在外界剪切力作用下不会发生线性高分子的链缠绕现象，体系内摩擦不会随着超支化分散剂用量的增加而变大，体系粘度没有明显变化。
 

超支化分散剂对分散体系颜料粒径及其分布和体系稳定性影响比较大，如图2、3所示，随着HPD用量增加，颜料粒子的平均粒径及其分布逐渐减小，最后趋于平衡，略有上升。体系的稳定性先增加后趋于稳定，最后呈减小趋势。这是因为，分散剂用量过少时，分散剂不足以在颜料表面形成稳定的包覆层，未覆盖的的粒子之间易聚集而使颜料的平均粒径较大、稳定性较差。分散剂用量增大，能在更多颜料粒子包面形成吸附层，且由于对颜料的润湿性好，也有利于颜料的粉碎。当两个吸附有高分子分散剂的颜料粒子相互靠近时，在颜料表面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相互作用，使较小粒径的颜料粒子能稳定存在。同时由于颜料粒子表面的吸附层包覆完整，产生有效屏蔽可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，具有较高稳定性。但是分散剂用量过大时，颗粒表面吸附量已达饱和状态，颜料表面的吸附层不牢固，容易脱吸，颜料颗粒也会发生凝聚，导致无效分散，粒径与稳定性不再有较大变化，因此超分散剂用量应以形成致密单分子吸附层为标准。本实验中，超支化分散剂对颜料重15%为较佳量。