用于颜料水性分散体系的高分子分散剂研究

用于颜料水性分散体系的高分子分散剂研究

葛媛[1]2010年在《涂料印花色浆的制备及其印花牢度性能的研究》文中进行了进一步梳理涂料印花是一种既古老又年轻的纺织品加工方法,具有工艺简单、图案轮廓清晰、纤维适用性广等优点,而且对生态环境的压力小,节能环保,因此涂料印花具有十分广阔的发展前景。但是,涂料印花也存在着诸多问题,尤其突出的是摩擦、水洗等牢度较低,远远达不到高质量的要求。本文首先选取国内外不同厂家生产的几支印花用颜料色浆和粘合剂,测试和分析了颜料色浆、粘合剂的各种基本性能指标,并在大量印花实验和牢度测试的基础上,分析了颜料色浆、粘合剂各基本性能指标与涂料印花产品牢度之间的相互关系,并对其影响程度进行比较,从而分析制约纺织品涂料印花牢度问题的原因及其相关机理,分析涂料印花牢度与其它印花性能如手感、鲜艳度之间的平衡关系。利用QM-1SP04型行星球磨机制备颜料色浆,以装球填充率、磨球大小和级配、球料比、转速为研究对象进行球磨工艺的研究,考察了各因素对颜料色浆的粒径及分布的影响,确定出最优工艺。选取国内外不同厂家生产的几支印花用水溶性高分子分散剂,通过最优球磨工艺对颜料红F4R-261进行超细化和分散处理,考察pH值、分散剂用量、球磨时间等因素对色浆分散性的影响;通过比较不同类型高分子分散剂的分散效率和印花效果,初步探索高分子分散剂的结构机理与性能之间的关系;并将其与常规阴离子型分散剂的分散效果和印花性能进行比较。针对水性体系高分子分散剂的结构要求,设计并合成了水性聚氨酯类嵌段共聚物—DZP系列,用作有机颜料的高分子分散剂。经上述研究表明,涂料印花的牢度与颜料色浆、粘合剂的性能有关。颜料色浆粒径大小对其贮存稳定性和印花牢度影响很大,粒径越小,贮存稳定性越好,印花生产的重现性和可靠性越高;而粒径对牢度的影响并不成简单的比例关系,当粒径小于100nm时,印花织物的干湿摩擦牢度显着提高,但是粒径为673.6nm时,同样具有优异的印花牢度,当粒径处于100~300nm时,印花牢度差异不明显。粘合剂的含固量和吸水性对干摩擦牢度的影响不大,但是湿摩擦牢度因吸水性的升高而降低。选用高分子分散剂制备颜料色浆需考虑分散剂用量、球磨时间、球料比、转速等因素的影响。与分散剂木质素磺酸盐相比,添加高分子分散剂的颜料色浆不但能够达到更高的印花牢度,还能够提高印花织物的颜色深度和鲜艳度,而且非离子高分子分散剂的效果要优于阴离子高分子分散剂。经测试证明,DZP系列水性聚氨酯用作颜料色浆的分散剂,能够对颜料色浆进行有效地分散,并且可以提高印花织物的深度和鲜艳度,得到较高的印花牢度。

李伟[2]2002年在《用于颜料水性分散体系的高分子分散剂研究》文中研究表明应用溶液沉淀聚合法,以马来酸酐、苯乙烯为单体合成了一系列聚合物SMA,水解后得到水溶性高分子SMH。实验探讨了反应温度、引发剂用量等对聚合物分子量的影响。并用红外光谱法(FT-IR)、核磁共振(~(13)C NMR)、凝胶色谱(GPC)、粘度法等方法对聚合物进行了表征。结果表明随反应温度升高或引发剂用量增大,聚合物分子量降低。红外分析表明,所合成的水溶性高分子分散剂SMH是马来酸酐-苯乙烯共聚物的部分水解物。核磁共振~(13)C NMR谱表明,所合成的共聚物SMA的主要序列结构单元是叁元结构“苯乙烯-苯乙烯-马来酸酐(SSM)”。GPC测得共聚物的数均分子量为4934,多分散指数是1.978,具有较窄的分子量分布。 合成的SMH高分子分散剂应用于有机颜料在水中的分散,具有良好的润湿分散性能。分别用分光光度法、扫描电镜(SEM)等方法对分散液性能进行分析,探讨了高分子分散剂的结构、用量等与分散性能的关系。结果表明当共聚物中马来酸酐含量在32%左右时,分散效果最好,此时单体比例为苯乙烯/马来酸酐为1:1。分散剂的分散性能在某一分子量范围内最好,对应于这一分子量范围的聚合物特性粘度为24~33ml/g。分散性能随着分散剂用量的增加呈先增加后降低的趋势,当分散剂的用量在颜料/分散剂为2:1时,具有较好的分散效果。 将所合成的分散剂SMH与传统的分散剂应用效果进行了比较。SMH在对纯颜料和颜料预分散体的分散中,都具有良好的分散稳定性能。在研磨时间、分散剂用量和颜料浓度相同的分散液中,SMH对纯颜料的分散性DE达55.27%,与阴离子型表面活性剂相当,比非离子型表面活性剂TweenS0高出20%。分散液的扫描电镜图表明,加入SMH后使颜料在水中的分布更加均匀,分散颗粒变小。

朱洪敏[3]2004年在《阳离子高分子分散剂的合成及其在超细颜料水性分散体系中的应用》文中提出喷墨印花是一种新兴的纺织品加工技术,是未来印染业发展的方向。这一技术的关键在于墨水的研制,对于颜料型墨水来说,超细颜料的超细化和分散稳定是至关重要的因素。 本论文主要讨论了新型阳离子高分子分散剂SMD的合成,通过改变叁种单体的配比、引发剂用量等反应条件,详细研究了该高分子分散剂在超细颜料水性分散体系中的应用。通过对SMD的红外光谱等分析,证实了所得共聚物SMD是单体S、M、D的叁元共聚物;凝胶渗透色谱表明,SMD中主要产物的数均分子量为5943,分子量分布系数为1.32;滴定法测定SMD中亲水单体的质量百分比为71.83%。 通过改变叁种单体的配比、引发剂用量等反应条件,研究了该高分子分散剂在超细有机颜料水性体系中的作用。结果表明,随着共聚物中亲水单体的增加,所得到的高分子分散剂SMD的分散性能呈现先增大后减小的趋势,随着引发剂含量的增加,分散稳定性也呈现同样的趋势。 用SMD做分散剂时,随着粉碎次数的增加超细颜料分散体系的稳定性呈现先增加后减少的趋势,在粉碎次数为15次时,比吸光度出现极大值,体系的粘度和颜料粒径逐渐减少;随着SMD用量的增加体系的稳定性呈先增加后减少的趋势,用量为颜料量的四分之一时达到极大值,体系的粘度和颜料粒径逐渐减少;随着二甘醇用量的增加体系分散稳定性逐渐增加;体系的粘度和颜料粒径逐渐减少。 SEM分析表明SMD与普通分散剂相比用于有机颜料在水中的超细化加工,分散后体系的Zeta电位较高,具有较好的分散效果。

马立治[4]2003年在《水性涂料高分子分散剂的合成与性能研究》文中研究说明本文采用水溶液自由基聚合的方法,合成了几种不同的丙烯酸系高分子分散剂。经过对反应工艺的优化调整,实现了对聚合产物分子量及分子量分布的控制,考察了引发剂、链转移剂、反应温度、反应时间等因素对产物的影响。结果表明通过调整链转移剂、引发剂的添加量、滴加速度和反应温度等方法可以得到不同分子量及分子量分布的产物。丙烯酸均聚反应在引发剂加入量约2%(占单体量),反应温度在68℃左右时可以得到适宜分子量的产物。鉴于国内普遍采用的链转移剂巯基乙酸的非环保性,共聚反应采用了异丙醇作为链转移剂,设计了利用水—低分子醇共沸体系控制反应温度,单体混合液与引发剂水溶液双滴加的方法,结果显示加入4%~12%(占单体量)引发剂,85℃左右(共沸点)反应,可以得到中低分子量的丙烯酸/丙烯酸甲酯共聚物,分散性能达到了国外同类产品的水平。选用钛白粉作为无机颜料,用高速混合机制备了一系列分散颜料浆。通过旋转粘度考察了不同分散剂对颜料浆的降粘分散作用,选用相差显微镜观察了颜料浆的微观分散状态,并利用分散度的概念对分散状态进行表征。选用氢氧化钠、乙醇胺、2-氨基丁醇和二乙醇胺作为聚丙烯酸的中和剂,研究了不同反离子对分散剂性能的影响。结果表明,使用二乙醇胺作为中和剂可以使聚丙烯酸与钛白粉粒子表面基团迅速牢固的结合,使颜料获得较好的分散。使用氢氧化钠对聚丙烯酸不同程度的中和,通过红外光谱分析了羧基的中和程度,考察了羧基中和程度对分散剂性能的影响。结果表明,聚丙烯酸中羧基的中和比例越大,分散性能越好。当pH≈9.0时,羧基达到最大中和,分散效果最好。研究了单体配比和分子量对丙烯酸/丙烯酸甲酯共聚物分散体系分散性和稳定性的影响。结果显示,随着共聚物中丙烯酸/丙烯酸甲酯比例的增加,颜料浆的分散性逐渐好转。当丙烯酸:丙烯酸甲酯≈5:1时,分散性能最好,比例的进一步加大分散性能变化不大;随着引发剂的增加共聚物的分子量呈减小的<WP=3>趋势,但当引发剂加入量大于8%后,继续添加引发剂对于产物的分子量影响已经不大;当共聚物分子量≈6200时,颜料浆的粘度、微观分散相、分散度和沉降时间表现的均较为出色。对比了均聚物与共聚物分散性能的差异。在中低含固量时(≤50%),均聚物分散剂与共聚物分散剂的性能几乎相同;但当含固量进一步增加时,共聚物分散剂可以取得比均聚物分散剂更为优秀的分散效果。将合成的共聚型高分子分散剂与一些国外产品在相同条件下配制成涂料,进行了分散性能的比较。结果表明,实验合成的分散剂在应用水平上已经达到了国外同类产品的水品。

刘斐[5]2007年在《新型颜料用分散剂的合成及应用》文中研究表明伴随着印刷工艺不断更新与发展以及高速印刷的出现,对其着色剂的应用性能提出相应的特定要求,如高的颜料浓度、良好的流变性、高的着色强度等。为获得符合要求的涂料、油墨产品,具有特定应用性能的多功能分散剂成为开发热点。本论文提出了脂肪胺类衍生物颜料分散剂和聚醚伯胺衍生物颜料分散剂的结构及其制备方法。曼尼希反应是本实验中用到的基本反应。对于脂肪伯胺衍生物分散剂而言,母体为2,3酸(2-羟基-3-萘甲酸),脂肪伯胺为含有8-20个碳原子的直链脂肪烷基,其制备过程包括脂肪烷基伯胺与多聚甲醛和2,3酸反应,从而制得相应的2,3酸胺甲基化产物。聚醚伯胺衍生物颜料分散剂的母体为DMSS(丁二酰丁二酸二烷基酯),聚醚伯胺长链是环氧乙烷/环氧丙烷共聚物,其制备过程包括:选择冰醋酸作为催化剂,聚醚伯胺与多聚甲醛以及DMSS反应,从而制得相应的DMSS胺甲基化产物。合成出的产物分别用红外光谱和核磁共振氢谱进行了表征。着色强度是一种表征油墨中颜料分散性能的指标,同等条件下,高的着色强度,表明颜料颗粒细小,分散性能优良。本实验进行了相关的应用测试。把制得的脂肪胺类衍生物分散剂应用到由颜料红57:1和颜料黄13调制成的平版油墨中,把聚醚伯胺衍生物颜料分散剂应用于颜料红57:1水性墨水中和由颜料黄83制备成的溶剂型油墨中,通过优化分散剂用量,实验结果表明:脂肪胺类衍生物颜料分散剂能够显着改善高松香含量的颜料在平版油墨体系中的分散性,从而大幅度地提高了颜料的着色强度,但油墨的粘度有所增加。测试数据表明,聚醚伯胺衍生物颜料分散剂可以通过聚醚链的选择,分别适用于水性体系和溶剂型体系油墨,能够明显提高颜料的着色强度,从而改善其分散性。市面上伯胺类的颜料衍生物(联苯胺类,酞菁类衍生物)都有颜色,并且只适用于结构相似的同类颜料,适用范围比较单一。而本论文中提出的分散剂在分散介质的冲淡下没有颜色,适用范围广泛。

侯其超[6]2017年在《有机颜料分散及稳定性研究》文中认为水基型颜料墨水是一种环保无污染的印刷耗材,市场前景十分广阔。有机颜料在水性体系中的分散稳定是水基型颜料墨水研制的关键所在,本课题以可食性有机颜料(C.I.颜料蓝78)为主要研究对象,探讨了研磨工艺条件对颜料分散性的影响以及分散剂种类及用量、增稠剂的用量、体系p H值和温度的变化等因素对颜料分散稳定性的影响,制备出了平均粒径在300nm左右的色浆,并对色浆配制成墨水后的性能进行了研究。我硕士期间的研究工作可简要概括如下:首先,对颜料的研磨工艺进行了研究。当转速为4000-4100r/min,研磨时间为60min,研磨介质与色浆的质量比为2时,颜料的分散效果最好,颜料平均粒径可以研磨到296nm。其次,对颜料的分散稳定性进行了探讨。对于阴离子分散剂,当颜料与分散剂的质量比在5-7.5时,色浆的比吸光度最大,分散稳定性最好,其中KD24的分散稳定性最高,比吸光度为79.6%;对于高分子分散剂,当颜料与分散剂的质量比在1.5时,分散稳定性达到最佳状态,其中KD6的分散稳定性最好,比吸光度为83.9%。增稠剂PVP-K30在含量为颜料的1/10~1/12时,颜料有最佳的分散稳定性。体系p H值对颜料分散稳定性也有一定的影响,对于阴离子分散剂KD24,在p H值为9左右时,色浆的分散稳定效果是最好的。高分子分散剂的耐温性整体好于阴离子分散剂,高分子分散剂KD6的耐温性最好,经老化试验后,粒径变化最小,仅增大了9.2nm;阴离子分散剂SDS的耐温性最差,粒径变化最大,为30.3nm。最后,讨论了树脂、甘油以及二甘醇对油墨粘度和表面张力性能的影响。随着用量的增加,叁者使油墨的粘度都有所增加,其中甘油使油墨粘度增加得最为显着;叁者都能使油墨的表面张力略有降低,但幅度都不大。

方淼[7]2014年在《苯马树脂及其改性物的合成与颜料分散性能研究》文中认为苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)作为一类重要的树脂,近年来一直深受科学工作者的关注。目前国内生产的SMA树脂产品存在颜色较深、气味重、溶解能力差等问题。本论文对SMA树脂进行基础研究后,探究开发出自己的新产品,同时通过对酞菁蓝颜料的分散实验研究,考察新合成产品的使用性能。首先,本文以苯乙烯(St)、马来酸酐(MA)为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,“特殊结构的氯代烃R”为链转移剂,乙酸乙酯为溶剂,采用自由基溶液聚合方法合成SMA树脂(产品号:SMA1000)。通过单因素及正交试验研究,考察不同用量的引发剂、链转移剂、溶剂以及不同温度等因素对SMA树脂相对分子质量(Mw)及其分布(MWD)的影响,得出各因素主次影响大小。同时得到最优工艺条件为:引发剂为单体总质量的2%,链转移剂为单体总质量的1%,反应温度为70℃,溶剂是单体总量的3倍。将自制的SMA1000树脂与美国沙多玛公司SMA1000树脂相比,产品在气味、玻璃化温度、碱溶性等指标上基本一致。其次,本文采取以苯乙烯(St)、马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)单体叁元共聚,再经部分酯化,制得St-MA-AA部分酯化物。随后通过单因素及正交试验,研究不同用量的引发剂、链转移剂、溶剂以及不同反应温度等因素对St-MA-AA部分酯化物树脂相对分子质量及其分布的影响,得出合成最佳工艺条件为:引发剂为单体总质量的1%,链转移剂为单体总质量的1%,反应温度为70℃,溶剂为单体总质量的2倍。将其与沙多玛公司SMA1440相比较,产品在外观、碱溶性等指标上很接近。最后,将自制St-MA-AA部分酯化物作为一种高分子分散剂,应用到酞菁蓝颜料分散试验研究中。⑴考察不同分子量及分布的树脂对颜料表面处理后颜料平均粒径、Zeta电位、离心稳定性、相对着色力的影响。结果显示:自制St-MA-AA部分酯化物在相对分子质量(Mw)为7224、分子量分布为1.46时,分散性能最好。⑵研究自制St-MA-AA部分酯化物作为高分子分散剂时的用量对分散体系平均粒径、黏度、离心稳定性的影响,同时以沙多玛SMA1440作对照实验。结果显示自制St-MA-AA部分酯化物分散能力更好,同时得出其最佳添加量为10~15%。通过上述试验说明自制St-MA-AA部分酯化物可作为一种性能优良的高分子分散剂。

郝龙云[8]2003年在《分散剂对超细有机颜料水性分散体系稳定性的影响》文中提出使用不同类型分散剂对有机颜料进行表面改性,并应用一种新型粉碎设备(美国产M-110EHI型高压高剪切微射流粉碎机)制备出平均粒径在数百纳米的超细颜料水性分散体系,着重对影响体系分散稳定性的各种因素进行了研究。 实验中采用分光光度法测得比吸光度,以比吸光度的大小表征体系的沉降稳定性能。采用激光粒径仪测定分散后体系中颜料粒子的平均粒径及其分布,并使用扫描电镜观察颗粒形态。采用Zeta电位仪测定一定浓度梯度下颜料粒子表面的ζ电位。体系的粘度则使用NDJ-1型旋转粘度计,在25℃恒温下测定。 研究发现,在恒定压力(22,000psi)下,体系经25次分散后有最佳的沉降稳定性,且分散次数超过25次后,对于减小颜料粒径的作用已不明显。欲使颜料分散体系有最好的稳定性,对分散剂的HLB值有一定的要求。实验发现,对于颜料红22(C.I.pigment 22),当分散剂的HLB值在13~15时,体系表现出最佳的稳定性及流动性能。分散剂的浓度对稳定性也有明显影响,不同种类分散剂的最佳用量各不相同。对于阴离子分散剂,最佳用量为颜料量的八分之一到十二分之一。对于非离子分散剂,当分散剂用量与颜料用量相同时,方能达到最佳稳定效果。对于高分子分散剂,最佳用量一般为颜料质量的四分之一。另外,体系的pH值对非离子分散剂的影响不明显,对离子型分散剂则有显着影响,一般在pH值为7~9时,离子型分散剂能发挥最大的分散稳定作用。共溶剂二甘醇的存在严重影响体系的分散稳定性,随着二甘醇用量的增加,体系的粘度逐渐增加,粉碎后体系中颜料粒子的平均粒径变大。体系的沉降稳定性在二甘醇达到某一比例时有最大值。当二甘醇在醇/水体系中所占比例为0.3时,对于各种分散剂,体系有最佳的耐温度变化稳定性能。

王培壮[9]2008年在《阳离子高分子分散剂的合成》文中认为阳离子型高分子分散剂由于具有特殊的应用性能,已经越来越被重视,这种分散剂由于带有正电荷,能吸附在表面具有负电荷的纤维表面或者其它基质上,起到杀菌、抗静电、柔软的作用。本文用苯乙烯、4-乙烯基吡啶、丙烯酰胺、DMC为单体,采用不同的组合,通过溶液自由基引发聚合反应,合成了叁种具有不同亲油基、相同亲水基的阳离子高分子分散剂:PVAD((4-乙烯基吡啶)-丙烯酰胺-DMC共聚物);PSAD(苯乙烯-丙烯酰胺-DMC共聚物);PSVD(苯乙烯-(4-乙烯基吡啶)-DMC共聚物)。通过FT-IR、13C-NMR、表征共聚物的结构,并测定了共聚物的特性粘数与阳离子单体含量。通过对颜料橙34(CIPO34)以及颜料红245(CIPR245)的分散体系各种性能指标的测试,表明了分散剂的亲油基结构对不同类型的颜料具有不同的分散效果。由于PVAD具有很强化的亲水性对两种颜料不具有分散效果;PSAD对CIPO34的分散效果好于对CIPR245的分散效果;PSVD对CIPR245的分散效果好于对CIPO34的分散效果。这是由于从结构上来看,苯环上一个C原子被N原子取代形成了吡啶环的结构,在吡啶环中N原子有两个孤对电子没有与其它原子共轭,因此这两个孤对电子可以与一些具有空轨道原子的颜料相结合,如颜料红245。以增强对颜料的附着力。在共聚物PSAD中只有苯环起到锚固作用,这种分散剂针对非极性的颜料的分散效果比较好。而对于具有弱极性的颜料而言,需要选用具有多点锚固端的高分子分散剂,以增强对颜料的吸附强度。

李宏颖[10]2013年在《聚甲基丙烯酸盐分散剂的合成及其性能研究》文中认为随着人们对健康环保要求的提高,水性环保涂料成为建筑装饰领域的新宠。但水的表面张力要比有机溶剂大很多,就需要添加一些助剂降低水的表面张力,增强对颜料颗粒的润湿作用,使颜料颗粒在液相中稳定的分散。而高分子分散剂既能够降低这种表面张力,又能够牢固的吸附在颜料粒子表面,使颜料粒子稳定的悬浮在水溶剂中,达到最佳的分散效果。高分子分散剂凭借独特的性能,被广泛用于水性涂料中。本论文以水溶液自由基聚合法制备聚甲基丙烯酸盐高分子分散剂,并利用端基法测定聚合物分子量。通过对链转移剂、引发剂、单体浓度的优化调整,有效控制了聚合产物分子量大小。通过二氧化钛悬浮颗粒沉降稳定性评价最终确定了最佳的合成工艺条件。结果表明:在聚合反应温度为70℃,链转移剂浓度为2%,引发剂浓度为0.05%,单体浓度为10%的条件下合成了适宜分子量为1000左右的分散剂,分散力约为94%;当分散剂浓度为0.2%时,分散效果最佳。研究了氢氧化钠、乙醇胺、二乙醇胺叁种中和剂中和后的分散剂对二氧化钛、铁红、炭黑颜料进行分散稳定性。结果表明,分散剂对叁种颜料的吸附作用不只是简单的物理吸附,还发生了化学吸附。探索了分散剂中和程度对分散性能的影响,并通过红外及SEM分析结果,揭示了分散体系的结构与分散性的关系。分散剂在乳胶漆中的应用结果表明:在色浆沉降稳定60天后仍无明显沉降现象,表明本文所制备的分散剂在颜料色浆中具有极佳的分散稳定性。

参考文献:

[1]. 涂料印花色浆的制备及其印花牢度性能的研究[D]. 葛媛. 东华大学. 2010

[2]. 用于颜料水性分散体系的高分子分散剂研究[D]. 李伟. 青岛大学. 2002

[3]. 阳离子高分子分散剂的合成及其在超细颜料水性分散体系中的应用[D]. 朱洪敏. 青岛大学. 2004

[4]. 水性涂料高分子分散剂的合成与性能研究[D]. 马立治. 北京化工大学. 2003

[5]. 新型颜料用分散剂的合成及应用[D]. 刘斐. 东华大学. 2007

[6]. 有机颜料分散及稳定性研究[D]. 侯其超. 北京印刷学院. 2017

[7]. 苯马树脂及其改性物的合成与颜料分散性能研究[D]. 方淼. 湖北工业大学. 2014

[8]. 分散剂对超细有机颜料水性分散体系稳定性的影响[D]. 郝龙云. 青岛大学. 2003

[9]. 阳离子高分子分散剂的合成[D]. 王培壮. 江南大学. 2008

[10]. 聚甲基丙烯酸盐分散剂的合成及其性能研究[D]. 李宏颖. 大连海事大学. 2013

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用于颜料水性分散体系的高分子分散剂研究
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