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粘胶着色用水性颜料色浆的开发
来源: | 作者:pmtce820c | 发布时间: 2020-10-30 | 662 次浏览 | 分享到:
(1)粘胶原液含量不能太低。如果太低,则会导致因过多混入水分,使粘度急剧降低,从而导致无法纺丝。
​(2)由于喷丝孔的直径以微米为单位计算,故颜料粒子的直径必须小于喷丝孔直径,通常控制在0.5/xm以下。
(3)分散体系的均匀性。如果颜料粒子在载体内分布不匀,则会导致粘胶纤维颜色的波动,从而影响产品质量。
0 引 言
粘胶纤维原液主要是水体系下的高粘度溶液。着色粘胶纤维可以通过采用颜料粒子混入的方式进行生产,而将颜料粒子携带进原液体系的载体只能是水。由于采用这种上色方式无外排污水,因此粘胶着色应用领域的水性颜料色浆开发将成为发展趋势。
1 色浆的考察指标
粘胶行业对水性颜料的要求主要有以下5点:
(1)粘胶原液含量不能太低。如果太低,则会导致因过多混入水分,使粘度急剧降低,从而导致无法纺丝。
(2)由于喷丝孔的直径以微米为单位计算,故颜料粒子的直径必须小于喷丝孔直径,通常控制在0.5/xm以下。
(3)分散体系的均匀性。如果颜料粒子在载体内分布不匀,则会导致粘胶纤维颜色的波动,从而影响产品质量。
(4)水性色浆不能为酸性。如为酸性,则因其容易和粘胶原液反应,导致纤维素析出。
(5)水性色浆的粘度应该控制在40 MPa/S以下,否则影响纤维纺丝成型。颜料粒径本身尺寸一般在O.1~0.2/.tm,但出厂后大多以聚集态形式存在,所以水性颜料色浆开发最主要的就是使颜料在水中分散到一定尺寸,并且要长久地保持稳定状态。
水性色浆的分散包括以下2点:
(1)均匀分散。
(2)保持分散稳定。
首先在预混料阶段,在渗透剂的作用下分散质润湿颜料粒子,包覆在其周围,然后在强大的外力作用下互相之间打散,同时由于分散剂的存在,粒子之间形成空间隔阂或者电斥力,保持稳定下来。颜料的润湿计算式如下:
CO89= (6 s ),轧 (1)式中: 为润湿角;6 为固一气表面张力; 为液一固表面张力; m为液一气表面张力。角越小,则越易润湿,6 主要由固体性质决定,随着颜料的确定而确定,减小 岱和 可以改善颜料在水中润湿的难易,这个过程与选择何种润湿剂有很大关系。
颜料粒子在水陛介质中的润湿过程可以看作是固一气界面消失和固一液界面形成的2个过程,取决于粒子表面及水性介质的极性差异情况。由于纳米颗粒和水性介质都具有一定的极性,固一液界面很容易代替固一气界面。当颗粒不被完全润湿时,颗粒有强弱不等的逃离出水的趋势,或者在水中抱团,不能稳定分散。颜料粒子被润湿后主要以2种状态存在:
(1)颗粒间发生团聚行为互相粘连形成大的团聚体,成长为二次颗粒。
(2)颗粒间互相排斥在水性介质中自由布朗运动,形成稳定悬浮液。2种状态同时存在且在一定条件下互相转化。颜料分散体系不稳定计算式如下:
Vs=2a2(p一8)g,9 (2)式中: s为沉降速率;o为粒子半径;P为分散相密度; 为分散介质密度;g为重力加速度; 为分散介质粘度。
从上式可以看出a的作用非常明显,粒子半径越大,沉降速率越快。当 s低到一定程度时,分子的布朗运动会抵消 s的影响,使体系成为稳定的悬浮体。
2 润湿分散原理
颜料通常被认为是不溶解于水的,但颜料粒子通常有着极度轻微的溶解,因此当粒子分散不均,粒径分布不均匀时,由于大粒径粒子的溶解度远远小于小粒子的溶解度,故体系中产生了溶解度差,小粒子周围分子析出,向大粒子靠拢,从而造成大粒子越来越大,小粒子越来越小,最终破坏体系分散稳定性。所以色浆使用的颜料粒子的粒径应尽量集中分布在一个较窄的范围内,以有利于保持体系稳定。
颜料稳定悬浮于水体系中主要有3种机理:
(1)静电稳定机理,即通过调节pH使得颗
粒表面产生一定量的表面电荷形成双电层。由于双电层的存在使粒子间的吸引力大大降低,从而实现颜料分散。
(2)空间位阻稳定机制,即在悬浮液中加入一定量不带电的高分子化合物,使其分子链吸附在颗粒周围,呈卧式、环式、尾式3种形态,从而使颗粒之间产生排斥作用力,达到分散目的。
(3)静电空间稳定机制,即在悬浮液中加入一定量的聚电解质,同时调节pH值,促使聚电解质的离解度达到最大,粒子表面对聚电解质达到饱和吸附,二者的共同作用使颗粒均匀分散。