腈綸纖維的原液著色是指在聚合加工過程中或過程后,在紡絲前加入著色劑,均勻分散在色漿體系中,制得有色纖維的生產方法.原液著色法具有效果優越、工藝簡單、對設備要求低、節約能源等優點,并且可制得色譜齊全、色澤均勻、色牢度指標高的有色纖維.隨著合成纖維市場的不斷擴大,原液著色纖維將得到進一步發展.[1]目前,采用原液著色法進行濕法有色纖維的生產,國內尚處于研究階段,其中原液著色劑的分散性及穩定性是決定紡絲原液可紡性及有色纖維質量的關鍵.本文通過熱力學方面的研究,進一步探討了原液著色劑的分散穩定過程.
1試驗
1.1材料及儀器
顏料:Degussa色素炭黑Printex誖alpha(上海潤方化工有限公司);超分散劑:AFCONA-PF502(上海嘉科化學有限公司);溶劑:N,N-二甲基乙酰胺(DMAc,化學純,上海文旻生化科技有限公司).
儀器:U400/80-220SF智能型分散砂磨機控制儀(上海索維機電設備有限公司),U-3310型紫外可見分光光度計(日本日立公司),AnkeTGL-16G型臺式高速離心機(上海安亭科學儀器廠),JSM-5600LV型掃描電子顯微鏡(日本Jeol公司),NicoletNEXUS-670傅里葉紅外光譜儀(美國Nicolet公司),H5K-S萬能材料試驗機(英國Hounsfield公司).
1.2色漿的制備
參照文獻[2],將一定量超分散劑加入到DMAc中,攪拌溶解,加入炭黑混合均勻,將其轉移到砂磨機中,砂磨鋯珠直徑約2mm,轉速2000r/min,砂磨一定時間,倒出色漿母液.
1.3標準曲線的繪制
利用紫外可見分光光度計測試DMAc溶液中超分散劑AFCONA-PF502的最大吸收波長,從圖1可以看出,它的最大吸收波長為266nm.在此吸收波長下,以吸光度對超分散劑的質量濃度作圖,得到標準曲線(如圖2所示),曲線呈現良好的線性關系,相關系數R2=0.9997.
.png)
1.4超分散劑AFCONA-PF502在炭黑上的吸附[3]
室溫下,制備不同質量濃度超分散劑AFCONA-PF502的炭黑色漿母液.根據炭黑色漿體系的吸附情況,分別研究吸附初始階段與吸附平衡階段的熱力學性質,選擇砂磨1min和3h,移取少量色漿母液高速離心,取上層清液,測其吸光度.根據圖2所示的標準曲線計算上層清液中超分散劑的質量濃度和炭黑顆粒上的超分散劑質量濃度,按兩者之間的關系作圖,得到對應的吸附等溫曲線.
1.5測試
紅外光譜:采用傅里葉紅外光譜儀,在4000~400cm-1波數進行掃描;掃描電鏡:采用掃描電子顯微鏡觀測色漿體系中炭黑粒子的分散情況;纖維性能:參照GB/T14335-1993測試纖維線密度,參照GB/T14337-1997測試纖維斷裂強力,參照GB/T3921-2008C(3)測試耐皂洗色牢度,參照GB/T3922-1995測試耐汗漬色牢度,參照GB/T8427-2008方法3測試耐光色牢度.
2結果與討論
2.1超分散劑AFCONA-PF502在不同炭黑色漿上的吸附熱力學模型
2.1.1砂磨時間為1min的炭黑色漿
由圖3可知,色漿體系經過1min的砂磨,超分散劑AFCONA-PF502在炭黑上的吸附等溫線屬于Nernst分配型,Cb/Ce(分配系數K)是常數(Cb為炭黑吸附量,Ce為上層清液中超分散劑AFCONA-PF502質量濃度).因為在開始砂磨的短時間內,由于炭黑顆粒表面受力不飽和,存在剩余力場,易與超分散劑產生吸附作用.這種吸附作用主要通過分子間的范德華引力進行,在極短的時間內即可完成;炭黑顆粒表面吸附一定的超分散劑后,顆粒表面上的剩余力場得到緩和,因此吸附作用逐漸變慢,并趨于平穩.但是體系之間的范德華力弱,會導致此時的分散體系極不穩定,易出現團聚、沉淀等現象.
.png)
2.1.2砂磨時間為3h的炭黑色漿
從表1及圖4、5可看出,吸附數據用Langmuir方程擬合所得的線性相關系數R12>0.99,擬合后試驗數據點基本分布在擬合直線上,而用Freundlich方程擬合所得的線性相關系數R22=0.9215,擬合后試驗數據點雜亂無章,說明炭黑與超分散劑AFCONA-PF502之間的吸附行為符合Langmuir模型,屬于單分子層化學吸附,原因是炭黑表面存在一定的官能團(如羥基、羧酸基、酚基、酯基或內酯基團等),砂磨分散過程中,這些官能團可以與超分散劑上的錨固基團形成多點氫鍵或化學鍵結合,以化學吸附的方式牢固吸附于炭黑表面,起到穩定的分散作用.
[1][2]下一頁>>
相關信息 
推薦企業 推薦企業
推薦企業
您所在的位置：
