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
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摘要
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，通过改变三种单体的配比、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的三元共聚物；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％。
通过改变三种单体的配比、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。
Ink jet printing, a kind of burgeoning textile processing technique, presents the development direction of printing and dyeing industry. The key point of ink jet printing is preparation of ink. As for pigment ink, the preparation of ultra-fine partical and its dispersability are the most important factors in determining the properties of ink.
In this paper, a water-soluable quaternized polymeric dispersant was synthesized; and by varying the ratio of monomers and the amount of initiator, the effect of polymeric dispersant's structure on dispersability was systematically explored; also, the application conditions of polymeric dispersant in ultra-fine pigment aqueous system were investigated in details. By FT-IR and 13C NMR spectrum, the structure of SMD was confirmed to be a trimonomer ; Gel Penetration Chromometer indicates that the weight molecular of SMD is 5943, and the molecular weight distribution is 1.32; The weight percentage of hydrophilic monomer is about 71.83% as measured by Titration Method.
The result shows that as the percentage of hydrophilic monomer increases, the dispersability of SMD shows the trend of going first up and then down. So does the effect of initiator. The Scanning Electron Microscope pictures show that SMD exhibits better dispersability to low-polar organic pigment.
本论文主要讨论了新型阳离子高分子分散剂SMD的合成，通过改变三种单体的配比、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的三元共聚物；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％。
通过改变三种单体的配比、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。
Ink jet printing, a kind of burgeoning textile processing technique, presents the development direction of printing and dyeing industry. The key point of ink jet printing is preparation of ink. As for pigment ink, the preparation of ultra-fine partical and its dispersability are the most important factors in determining the properties of ink.
In this paper, a water-soluable quaternized polymeric dispersant was synthesized; and by varying the ratio of monomers and the amount of initiator, the effect of polymeric dispersant's structure on dispersability was systematically explored; also, the application conditions of polymeric dispersant in ultra-fine pigment aqueous system were investigated in details. By FT-IR and 13C NMR spectrum, the structure of SMD was confirmed to be a trimonomer ; Gel Penetration Chromometer indicates that the weight molecular of SMD is 5943, and the molecular weight distribution is 1.32; The weight percentage of hydrophilic monomer is about 71.83% as measured by Titration Method.
The result shows that as the percentage of hydrophilic monomer increases, the dispersability of SMD shows the trend of going first up and then down. So does the effect of initiator. The Scanning Electron Microscope pictures show that SMD exhibits better dispersability to low-polar organic pigment.
引文
1 陈荣圻．颜料表面的水溶性处理．印染，2004，30(8)：42-46
2 刘风山．喷墨用超微粒颜料墨，影像技术，2000(3)：1-8
3 陈荣圻．喷墨印花用印墨．印染，2001，27(12)：38-45
4 Xiaofei li, Wayne c. tincher .Textile Chemist and Colorist &American Dyestuff Reporter. 1999,1(3):37-42
5 USP 5,684,063
6 洪啸吟，冯汉保．涂料化学．北京．科学出版社．1997
7 张卫红，龙复．水性涂料用聚合物分散剂新进展．涂料工业1997(2)：37-39
8 周春隆，穆振义．有机颜料-结构、特性及应用．化学工业出版社
9 钱国坻，童克锦．表面活性剂的表面特性与颜料色浆的分散性研究．印染助剂，1998，15(5)：7-14
10 肖进新，赵振国．表面活性剂应用原理．化学工业出版社．2003
11 卢寿慈．工业悬浮液-性能、调制及加工．化学工业出版社
12 H. J.W. Van den Haak ,L.L.M. Krutzer. Design of pigment dispersants for high-solids paint systems,Progress in Organic Coating ,2001, (43):56-63
13 付胜．热力辅助水射流超细粉碎装置设计理论及实验研究：[硕士学位论文]．北京：中国矿业大学，2002
14 叶守富．改进分散及研磨效果的方法．上海涂料，1994(1)：55-60
15 姜英涛．颜料轧不细和反粗原因及改善方法．上海涂料，1994(3)：25-29
16 顾志明．超细粉碎及表面改性技术．新技术新工艺，2001(8)：46-48
17 郝龙云．分散剂对超细有机颜料水性分散体系稳定性的影响：[硕士学
位论文]．青岛：青岛大学化工学院，2003
18 李伟．用于颜料水性分散体系的高分子分散剂研究：[硕士学位论文]．青岛：青岛大学纺织服装学院，2002
19 朱金丽．超细颜料水性体系用高分子分散剂的合成与应用：[硕士学位论文]．青岛：青岛大学化工学院，2003
20 USP3401203
21 USP4248801
22 徐燕莉．表面活性剂的功能．化学工业出版社．2000
23 郭祥峰，贾丽华．阳离子表面活性剂及应用．化学工业出版社．2002
24 刘磊力，王正祥，等．阳离子表面活性剂发展概况．山东建材学院学报，1997，11(2)：144-149
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27 周向东，伍建国，等．反应性阳离于固色剂CS对棉织物染色增深作用初探．广西纺织科技，2002，(31)2：25-27
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74 刘斌辉．浅谈油墨粘度．印刷世界，2001，1：41
75 程世贤．对Einstein粘度公式-溶剂化效应的一点建议．广西中医学院学报，2001，4(2)：3-4
76 陈宗琪，戴闽光．胶体化学．北京．高等教育出版社．1984．366
77 郑树亮，黑恩成．应用胶体化学．上海．华东理工大学出版社．1994．48
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80 谢慕华，周丽华．分散剂对有色体系中颜料分散稳定性的影响．淮南工业学院学报，2002，22(2)：60-62
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71 梁文平，殷福珊．表面活性剂在分散体系中的应用．中国轻工业出版社
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73 周峰，刘淑娟．超分散剂对钛白颜料分散体系粘度的影响．中国印刷，2001(F10)：31-34
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75 程世贤．对Einstein粘度公式-溶剂化效应的一点建议．广西中医学院学报，2001，4(2)：3-4
76 陈宗琪，戴闽光．胶体化学．北京．高等教育出版社．1984．366
77 郑树亮，黑恩成．应用胶体化学．上海．华东理工大学出版社．1994．48
78 T．佐藤，R．J鲁赫．聚合物吸附对胶态分散体稳定性的影响．科学出版社
79 R.D. Athey. Modern Paint and Coating. 1984,74(1):31
80 谢慕华，周丽华．分散剂对有色体系中颜料分散稳定性的影响．淮南工业学院学报，2002，22(2)：60-62
81 Mauritiusstrasse. The Color of Finely Dispersed Nanoparticles. Applied Physics B,2001(73):317-326
82 奥．哈夫纳．不同参数对有机颜料在涂料中分散性的影响．涂料工业，1994(4)：42-47
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