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木質(zhì)素分散劑在紡織助劑中的應(yīng)用

集萃印花網(wǎng) 2009-12-31 00:00:00

【集萃網(wǎng)觀察】隨著紡織染料后處理技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，以及歐盟REACH法規(guī)的正式頒布，選擇性能優(yōu)異且符合環(huán)保要求的染料和助劑越來越受到紡織行業(yè)的重視，同時紡織染料和助劑中選用安全有效的分散劑將變得尤為迫切．分散劑種類中以木質(zhì)素磺酸鹽類最為有效．美德維實偉克的木質(zhì)素磺酸鈉鹽等分散劑原料來源為天然松木，對疏水性物質(zhì)分散穩(wěn)定性卓越，在許多行業(yè)已逐漸取代或拼混傳統(tǒng)的萘磺酸鹽類分散劑，廣泛用于紡織染料，農(nóng)藥，建筑等行業(yè)的產(chǎn)品加工．

木質(zhì)素磺酸鹽屬于陰離子表面活性劑，是含有大量羧基，甲氧基和磺酸基的天然聚合物，不同產(chǎn)品的平均分子質(zhì)量分布在5 000～21 000范圍，磺酸鹽一般是鈉鹽、鈣鹽、也有銨鹽，是一種高分子電解質(zhì)．木質(zhì)紊分散劑由于其平均分子質(zhì)量和磺化度的不同，其最終用途也有很大的不同．例如美德維實偉克公司的木質(zhì)素磺酸銨鹽BorresperseAM一320，較其他磺酸鹽對提高酸性染料的冷水溶解度更為有效，被廣泛用于金屬絡(luò)合酸性染料和弱酸性染料的后加工過程中，用于生產(chǎn)高品質(zhì)的酸性印花染料．而高純度的木質(zhì)素磺酸銨鹽在國內(nèi)尚未生產(chǎn)．美德維實偉克公司的U1trazine NA高純度，極低沾色的木質(zhì)素磺酸鈉，被廣泛用于活性染料和酸性染料的后處理加工，可顯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點的產(chǎn)生．并對印花糊料的粘度無任何負(fù)面影響，被廣泛用于生產(chǎn)高品質(zhì)的活性和酸性印花染料．在紡織助劑行業(yè)中，Ultrazine NA也被用作活性染料染色分散勻染劑，用于改善活性翠蘭等易染花活性染料的勻染性，尤其適合于棉及滌棉筒子紗染色．還原染料連續(xù)染色時加人Uhrazine NA也可防止布面色斑的產(chǎn)生．美德維實偉克公司的REAX 85A在紡織助劑行業(yè)是多用途的染色分散劑，用于分散染料對滌綸和醋酸纖維的染色，能有效防止染料在高溫染色條件下產(chǎn)生凝聚，提高勻染性能，尤其適用于筒子染色機(jī)，卷染機(jī)，溢流染色機(jī)等低浴比染色條件．美德維實偉克公司的Kraftsperse 1251為超高純度的混合型木質(zhì)素分散劑，對多纖維沾色極低，可有效降低助劑體系的粘度，廣泛地應(yīng)用于顏料及染料噴墨印花墨水中，并且對提高碳素墨水的碳黑添加量和儲藏分散穩(wěn)定性非常有效．

木質(zhì)素磺酸鈉分散劑由于原料的差別及合成工藝水平的優(yōu)劣，最終產(chǎn)品質(zhì)量也有所差異．國內(nèi)某些木質(zhì)素磺酸鈉分散劑采用蘆葦、秸稈或雜木作為原料，由于采購的造紙廠黑液內(nèi)部組分的不穩(wěn)定，導(dǎo)致其應(yīng)用性能和最終用途受到限制．本文系統(tǒng)地采用不同的評價方法對用不同分散劑后處理的分散染料高溫分散性、擴(kuò)散性，筒子紗染色等物理性能進(jìn)行科學(xué)研究，并通過與國內(nèi)同類分散劑作對比，全面評價美德維實偉克的高性能木質(zhì)素磺酸鈉REAX 85分散劑在染色助劑行業(yè)中的應(yīng)用性能．

1 實驗

1．1材料及設(shè)備

材料：木質(zhì)素磺酸鈉REAX 85A(美國MeadWestyaCO公司)，分散藍(lán)79：1，滌綸紗線1／70／34，國產(chǎn)木質(zhì)素分散劑．

設(shè)備:砂磨機(jī)Eurosta power(德國IKA公司);噴霧干燥器B-191(瑞士BUCHI公司);筒子紗染色機(jī)Cs-2-496(瑞士Mathis公司);激光粒徑儀(美國Microtrac公司);紅外線高溫染樣機(jī)(上海一派印染技術(shù)有限公司)．

1．2粉末商品染料的制備

按一定比例稱取染料濾餅和分散劑，分散劑質(zhì)量約占濾餅量的1／4(折干計算)，加水，漿料含固量控制在40％左右；在均質(zhì)機(jī)上預(yù)分散20 min后移至砂磨機(jī)，攪拌狀態(tài)下倒入漿料3倍重的玻璃珠(Φ0．75 mm)，砂磨機(jī)轉(zhuǎn)速1 300 r／min,pH調(diào)至7．0～8．0；砂磨過程中采用激光粒徑儀監(jiān)測染料粒徑大小及分布情況，當(dāng)90％的顆粒小于1μm時，終止砂磨，另加分散劑溶液調(diào)節(jié)染料強(qiáng)度．分離玻璃珠和漿料，漿料攪拌后放置；噴干漿料，噴霧干燥器的進(jìn)El溫度設(shè)定在110～150℃，粉末樣品備用后續(xù)各種測試．

2結(jié)果與討論

2．1國內(nèi)常用染料性能測試方法的評價

2，1．1擴(kuò)散性能HG／T 3399—2001

室溫下用刻度吸管吸取0.2mL濃度為0．5 g／100 mL的染料懸浮液，逐滴垂直地將染液滴于定性快速濾紙上，使其自然擴(kuò)散，待干后評級．

擴(kuò)散法是目前檢測染料分散性最簡便快捷的方法，但有其局限性，無法與實際染色條件相對應(yīng)，因此只能將其作為初步檢測手段．圖1中REAX 85A及國產(chǎn)木質(zhì)素在不同噴霧干燥溫度下，擴(kuò)散性都可滿足要求.

圖1分散藍(lán)79：1 200％擴(kuò)散性能

2．1．2 AATCC TM 146分散穩(wěn)定性測試(71℃)

稱取染料(2.0±0.1)g(以染色強(qiáng)度100分計)置于400 mL燒杯中，加入200mL 0.25 g／L EDTA溶液，在磁力攪拌器上攪拌3～5 min后用醋酸溶液調(diào)pH值至4．5～5.0，然后將燒杯放人恒溫水浴中，在不斷攪拌下，于5—10 min內(nèi)使溫度達(dá)到71℃．用同樣溫度的水預(yù)熱漏斗，經(jīng)雙層Whatman濾紙(2#上4#下)過濾，評級．

2．1.3高溫分散穩(wěn)定性測試(130℃)

將染液置于紅外高溫染樣機(jī)中，45～60 min內(nèi)升溫至130℃，保溫30min，再將染液降溫至80～90℃，準(zhǔn)備過濾(染液制備和過濾方法同上述AATCC TM 146)．

圖2分散藍(lán)79：1 200％高低溫分散性

由于對試驗室設(shè)備的性能要求不高，高低溫分散穩(wěn)定性測試是目前國內(nèi)外染料行業(yè)及印染廠普遍采用的方法.從圖2中看出,用REAX 85A后處理的所有樣品,高溫分散穩(wěn)定性測試(130℃和71℃)時抽濾時間短且濾紙表面殘余物少;而國產(chǎn)木質(zhì)素后處理的樣品隨著噴霧干燥溫度的升高，抽濾時間明顯加長，其中150℃噴霧干燥的樣品在2 min之內(nèi)無法全部通過濾紙，且濾紙表面積聚較厚染料層．表明此時分散染料在生產(chǎn)過程中國產(chǎn)分散劑無法起到耐熱保護(hù)作用，印染廠使用該分散染料再采用130℃對滌綸紗線染色，容易出現(xiàn)色點和色斑等問題．由此可見，REAX 85A在保護(hù)分散染料耐熱穩(wěn)定性方面具有非常卓越的性能．

2．2其他分析法

2．2．1 比較噴霧干燥前后染料粒徑變化

當(dāng)分散染料砂磨至一定粒徑后，分散劑包裹在染料顆粒周圍并防止其受熱再次團(tuán)聚導(dǎo)致染料粒徑增大。通常常溫下大多數(shù)分散劑都可以起到較好的保護(hù)作用，但隨著染色溫度或噴霧干燥溫度的升高，分散劑的耐熱穩(wěn)定性會逐漸降低，且溫度越高，對分散劑的高溫分散穩(wěn)定性要求就越高．這里我們引入染料噴霧干燥前后粒徑衰減率的概念來評價不同分散劑的優(yōu)劣，此方法精確度高而且操作方便．

當(dāng)分析染料粒徑時，90％粒子的粒徑和染料的比表面積往往會被同時考慮，也就是說90％粒子磨到所需要求(小于1μm)的同時，比表面積越小越好，這意味著直接包裹于染料表面的分散劑用量越少，其余分散劑可作為加強(qiáng)保護(hù)之用．

計算公式：90％粒子衰減率=-(PD噴干后-PD噴干前漿料)／PD噴干前漿料x 100％

CS衰減率=-(cs噴干前漿料-CS噴干后)／cs噴干前漿料×100％

式中，PD為染料粒子的粒徑，單位μm，CS為比表面積，與粒徑成反比例關(guān)系．

圖3 分散藍(lán)79：1 200％噴霧干燥前后的粒徑衰減情況

REAX 85A后處理的樣品即使在150 ℃噴霧干燥前后粒徑幾乎也沒有什么變化，耐熱穩(wěn)定性優(yōu)異；而國產(chǎn)木質(zhì)素處理的樣品隨著噴干溫度升高，粒徑分布明顯變寬，衰減率也隨之上升；150℃時粒徑分布圖上出現(xiàn)了一條長長的“尾巴”(見圖4畫圈部分)，表明此時分散染料的耐熱分散穩(wěn)定性變差，染料顆粒受熱再次團(tuán)聚導(dǎo)致染料粒徑增大，該分散染料用于滌棉連續(xù)染色中布面容易產(chǎn)生斑點疵�。�

圖4 分散藍(lán)79：1 200％噴霧干燥前后的粒徑分布

2．2．2筒子紗染色性能的評價

與其他染料或助劑的各種評價方法相比，筒子紗染色條件相對較苛刻，通常能夠真實準(zhǔn)確反映染色過程中染料在纖維中的聚集程度，及對織物染色最終效果的影響，國外知名染料和紡織助劑公司常采用此法作為染料或助劑質(zhì)量評價的最可靠方法．本實驗中采用Mathis公司生產(chǎn)的小型實驗室用染色機(jī)模擬實際染色大生產(chǎn)過程，分別添加不同的染色助劑，并用微機(jī)同步監(jiān)測記錄不同時間染液在筒子紗內(nèi)外層的壓力差，以此評價染料染色性能．壓力差越高，表明分散染料在染色過程中發(fā)生聚集，染液在筒子紗內(nèi)外層的流動變得困難從而證明該助劑在染色過程中改善耐熱分散性能不夠，易產(chǎn)生色點等疵�。�

由圖5可知，添加REAX 85A作染色分散劑時，分散染料的壓差在整個染色溫度范圍內(nèi)均保持一條直線，意味著染料顆粒隨著溫度的升高沒有團(tuán)聚，內(nèi)外層壓力差無變化，染液可以非常順暢地穿梭于滌綸紗線之間；而采用國產(chǎn)木質(zhì)素作為染色分散劑時，染料顆粒在高溫發(fā)生聚集，染液無法順利地在筒紗由內(nèi)向外流動，內(nèi)外層壓力差變大，那么在保證流速不變的情況下，染色機(jī)流量泵需要加壓確保染液通過，這就是壓差變大的原因；壓差開始變大的起始溫度越低、峰值越大且壓差曲線分布越寬，說明染色助劑對分散染料的耐熱穩(wěn)定性保護(hù)越差。

圖5分散藍(lán)79：1 200％的筒子紗染色曲線

為了進(jìn)一步評估分散劑對最終紗線勻染性能的影響，本實驗中分別將內(nèi)、中、外層紗線織成襪片繞在紙板上并測試表觀深度，評估其內(nèi)外層色差．從圖6可以看出，REAX 85A可保證筒子紗內(nèi)中外層色澤深淺一致，體現(xiàn)出較好的勻染性；國產(chǎn)木質(zhì)素添加后對分散染料染色的勻染性無明顯改善．