1. 研究目的与意义
(1)分散剂是染料加工过程中的主要助剂,不仅在商品染料中高达70%左右,而且极大地影响着染料的加工过程、商品染料的性质和染色织物的质量。除分散作用外,许多分散剂还兼有润湿、稀释、匀染以及调整染料强度的作用。我国染料分散剂主要以萘系分散剂为主,其次是木质素分散剂,具有品种单一的缺陷,且萘系分散剂的制备面临着石油原料短缺的困境。因此,新型高效染料分散剂的研究与开发迫在眉睫。
了解实验用原材料及产品的物化性质、毒性及消防知识,掌握基本的实验技能及安全、卫生防护知识,遵守实验室规则及有关生产的安全规定,确保实验安全。
2. 国内外研究现状分析
分散剂的作用机理主要是改变染料与分散剂界面性质,促使染料颗粒在水中分散,使浆体具有良好的流变性。分散剂加到染料中,在固液界面产生润湿、吸附作用,形成吸附层或双电层,对体系产生分散作用。染色理论的研究和染料商品化理论的研究对科学使用分散剂有重大指导作用。分散染料是水不溶性染料,加入分散剂并进行砂磨,就可以使染料在水中处于良好的分散状态,并在染色过程中保持稳定而不凝聚。在这个过程中,分散剂向染料深处渗透,在砂磨作用力作用下将染料分散开,分散成微粒的染料和分散剂通过疏水键和氢键结合在一起,使染料微粒表面结合了一层分散剂。分散剂的亲水基团排在外与水结合形成一层保护层。因同种电荷的斥力,而使染料处于分散状态,而且不凝聚。研究分散有助于了解分散剂在染料颗粒界面的吸附形态、分散剂的结构对染料颗粒流变性的影响,对分散剂的研制起理论指导作用。
目前染料分散剂主要以离子型分散剂为主,阴离子表面活性剂以亚甲基萘磺酸类酚醛缩合物磺酸盐类、木质素磺酸盐类、亚甲基萘磺酸类为主。实践证明,性能优良的染料分散剂必须具备下列条件:具有良好的助磨性、起泡量少、颜色浅、良好的耐热性能、对偶氮染料还原性低、纤维沾色轻微,但是单一的分散剂难以在各方面同时具备良好的性能。
国外主要染料分散剂有elvancite系列(dupont)、disperbyk系列(德国bykchemie)、dispersant-ayd系列(美国meadwestvaco、daniel)、hypersol系列(丹麦kvk)以及solspersehyperdispersants(英国ici公司)等。我国的分散剂主产品为(甲基)萘磺酸/甲醛缩合物即nno、mf以及木质素磺酸钠m-9、m-10等。与国外相比,在品种和质量上都有较大的差距,如品种少、适用范围窄、成本较高、分散性能等级低、耐高温性能低,对分散剂结构特点以及分散剂促进分散体系稳定的原理研究不够深入。
3. 研究的基本内容与计划
(1)环氧化物开环加成反应
环氧化物优选在一个反应步骤中与相应的胺或胺混合物反应,此反应可以在溶剂存在下或不存在下进行,该溶剂在反应条件下是惰性或至少具有可忽略的反应性,包括烃,特别是芳族烃例如甲苯,或乙二醇醚例如乙二醇单甲醚,反应可在0-200℃,优选40-160℃下进行。合适的是要在排除氧气的条件下进行。用于环氧化物开环的特别合适的催化剂是酸性催化剂例如氯化铝或酚。
开环加成反应以仲胺与邻甲酚醛环氧树脂为原料,在苯酚催化下进行常压反应,考察反应温度,催化剂量,原料配比,反应时间等因素,通过产物粘度、颜色、转化率进行单因素的筛选研究。
4. 研究创新点
(1)不同反应物、反应物配比、反应温度、反应时间的情况下,制出性能不同的分散剂。通过对这类分散剂的粘度、转化率、分散级别、水溶性、红外谱图等选择的研究,从而讨论出较好的合成工艺条件,制得性能较好的染料分散剂;
(2)通过接不同比例的聚氧乙烯、聚氧丙烯嵌段共聚物,;获得性能更加优越的染料分散剂;
(4)合成方案先进,合成路线短、工艺简单,不存在苛刻的技术条件和工艺要求,降低了染料分散剂生产成本。
