【集萃網(wǎng)觀察】噴墨印花技術(shù)是運用計算機數(shù)字分色系統(tǒng)發(fā)展起來的新型印花技術(shù)，其中如何使用顏料作為著色劑來制備穩(wěn)定的噴墨印花油墨是目前研究的熱點．在用顏料配制噴墨印花油墨時，通常需要將顏料研磨成細(xì)粉，再用表面活性劑或分散劑將其分散。穩(wěn)定懸浮于水中制成水基型墨水，充分發(fā)揮顏料特有的耐光牢度和耐水性優(yōu)點，提高印花質(zhì)量和效果．
人們以往大多數(shù)采用傳統(tǒng)的分散劑，如烷基磺酸鹽或硫酸鹽、烷基銨鹽等．這些分散劑對顏料的分散效果不夠理想．近年來，傳統(tǒng)的分散劑已越來越多地被高分子分散劑所替代．高分子分散劑可以通過空間位阻作用使顏料分散穩(wěn)定，它對顏料的潤濕性、穩(wěn)定性等方面有著相當(dāng)大的作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。
本試驗通過測定顏料黃14在不同類型高分子分散劑水溶液中的ξ電位和分散穩(wěn)定性，研究各種不同類型的高分子分散劑對顏料黃14的分散性能．同時驗證使用ξ電位來表征顏料粒子分散體系分散穩(wěn)定性的可靠性．
1 實驗部分
1．1 實驗原料
1．1．1 水溶性高分子分散劑
苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)的銨鹽，陰離子型高分子分散劑，特性粘度0．2438 L／g(溫度30℃，溶劑為0．3mol／L NaCl)，自制；聚丙烯酰胺-丙烯酸-二甲基二烯丙基氯化銨，兩性型高分子分散劑，特性粘度6．4916 L／g(溫度3O℃ ，溶劑為0．3mol／L NaCl)，自制：聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，非離子型高分子分散劑，分子量為10000左右，工業(yè)品．
1．1．2 顏料與其它化學(xué)品
顏料黃14為濾餅，實驗前用異丙醇浸漬過夜，以去除有機雜質(zhì)，并用蒸餾水重復(fù)洗滌．NaOH、NaCl和HCl為化學(xué)純，水為去離子水．
1．2 性能測定
1．2．1 ξ電位
在0．2g／L顏料黃14懸浮液中加入一定濃度的高分子分散劑，經(jīng)超聲波振蕩后等分為10份，分別用NaOH和HCl調(diào)節(jié)pH后，放入恒溫振蕩器中在30℃下振蕩20min，靜置取樣放入JS94F型微電泳儀中測試ξ電位．使用0．001mol／L的NaCl調(diào)節(jié)懸浮液的離子強度．
1．2．2 分散穩(wěn)定性
在0．2g／L顏料黃14懸浮液中加入一定濃度的高分子分散劑，經(jīng)超聲波振蕩后用NaOH或HCl調(diào)節(jié)pH，放入恒溫振蕩器中在30℃下振蕩20min，取1Oml放入試管中，靜置24h．距液面下方約1cm處吸取0．5ml加入3．5ml蒸餾水稀釋，用UV755B分光光度計(λ=425nm)測定透射率T，計算分散穩(wěn)定性D．E％ ．分散穩(wěn)定性D．E=(1-T)X 100％
2 結(jié)果與討論
2．1 顏料黃14懸浮液的表面化學(xué)特性 在去離子水的中性條件下，分別測定了0．2g／L的顏料黃14懸浮液在不同pH值的ξ電位，見圖1。 圖1 顏料黃l4懸浮液在不同pH值下的ξ電位 由圖1中可以看出：顏料黃14微粒在整個pH范圍內(nèi)都帶負(fù)電，并且隨著pH值升高，ξ電位降低，ξ電位在堿性條件下達(dá)到最低．但在堿性較強的條件下，電位曲線有向上翹的趨勢，這是因為此時溶液中OH-的濃度對離子強度的貢獻(xiàn)已不容忽略，從而壓縮了雙電層，使電位上升。
2．2 高分子分散劑對顏料黃14ξ電位的影響
2．2．1 苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)
苯乙烯-馬來酸酐(SMA)共聚物分散劑是陰離子型水溶性聚合物，其疏水側(cè)鏈由苯乙烯提供，通過范德華力和強的平面π-π鍵穩(wěn)定地錨接在顏料粒子表面上．其親水側(cè)鏈由馬來酸酐構(gòu)成，馬來酸酐水解后以銨鹽形式存在，并使羧酸陰離子伸展在水中，提供靜電斥力，提高顏料粒子分散的穩(wěn)定性．在0．2g／L顏料黃14懸浮液中加入0．1g／L高分子分散劑，經(jīng)超聲波振蕩后，測試其不同pH值的ξ電位，如圖2所示． 圖2 SMA對顏料黃l4ξ電位的影響 由圖2可見，加入SMA的顏料黃14懸浮液在酸性條件下ξ電位較弱，分散性能較差，而在堿性條件下ξ電位較強，分散體系相對穩(wěn)定．這是由于苯乙烯-馬來酸酐、(SMA)共聚物分散劑在水中容易發(fā)生離解，產(chǎn)生陰離子吸附基團R-COO-，通過靜電作用和分子間力的作用吸附在顏料表面，使顏料表面電荷變得更負(fù)，從而引起ξ電位的變化．苯乙烯-馬來酸酐(SMA)共聚物銨鹽的離解為多級離解，在酸性介質(zhì)中，-COOH的離解被氫離子所抑制，只有少量離解，對ξ電位影響不大．在堿性介質(zhì)中，-COOH大量離解使大分子鏈上帶有大量的負(fù)電荷，增加了顆粒表面的負(fù)電荷，從而使電位下降．此外，由于酸性條件下-COOH離解很少，使得高分子鏈節(jié)間-COO-的電性排斥作用很小，長鏈呈卷曲狀．而在堿性條件下，電離出的大量-COO-基團因帶相同的電荷而互相排斥，從而使得長鏈?zhǔn)嬲归_來，平坦地覆蓋于顆粒表面 ．因此，SMA所引起的空間位阻效應(yīng)，堿性條件明顯強于酸性條件．加入SMA的顏料黃14懸浮液在堿性條件下穩(wěn)定，而在酸性條件下不穩(wěn)定．
2．2．2 聚丙烯酰胺-丙烯酸-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物(P(AA-AM-DMDACC))
以往多通過Mannich反應(yīng)來制備兩性丙烯酸類聚合物，但是由于Mannich改性反應(yīng)后生成的兩性高分子物中的-CH2-在酸堿條件下不穩(wěn)定，本試驗采用共聚法來制備兩性高分子物．單體丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化銨的量比為6：2：2，得到等電點為7的兩性高分子物．P(AA-AM-DMDACC)濃度為0．02g／L，測定了其在不同pH值對顏料黃14ξ電位的影響．見圖3 圖3 p(AA-AM-DMDACC)對顏料黃14ξ電位的影響 由圖3可知：由于兩性高分子在不同的pH條件下，分子上正負(fù)電荷基團的比例不斷發(fā)生變化，因此它在酸性條件下呈現(xiàn)陽離子聚電解質(zhì)性質(zhì)，在中性條件下呈現(xiàn)非離子聚電解質(zhì)性質(zhì)，而在堿性條件下呈現(xiàn)陰離子聚電解質(zhì)性質(zhì) ．在酸性介質(zhì)中，雖然高分子分散劑可以通過靜電吸引和分子間范德華力同顏料粒子表面形成穩(wěn)定結(jié)合，但由于其親水端的聚羧酸鹽不能充分離解，因而不能伸展在水中來提供位阻斥力和靜電斥力，使其 電位較弱，分散能力下降．
此外，這類兩性高分子分散劑主要是通過帶正電荷的銨基與帶負(fù)電荷的顏料黃14粒子的靜電吸引和通過分子間范德華力同顏料粒子表面形成穩(wěn)定的結(jié)合．這兩種錨接方式的強度都明顯低于平面分子間的π-π作用，因此，盡管兩性高分子分散劑的親水端提供了有效的靜電斥力，但其分散能力仍然明顯不如陰離子的SMA共聚物．從ξ電位方面來分析，在堿性條件下，兩性高分子分散劑處理的顏料黃14粒子的ξ電位只能下降到-30mV左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如用SMA共聚物處理過的顏料黃14粒子，其電位可達(dá)-45mY左右．
2．2．3 聚乙烯吡咯烷酮對顏料黃14ξ電位的影響 圖4 PVP對顏料黃14ξ電位的影響 聚乙烯吡咯烷酮是常用的非離子型高分子分散劑，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于涂料、油墨行業(yè)．在不同pH值測定聚乙烯吡咯烷酮0．02g／L對顏料黃14ξ電位的影響，如圖4所示．
從圖4中可以看出：吸附了聚乙烯吡咯烷酮的顏料黃14粒子在整個pH范圍之內(nèi) 電位變化不大，只從-16mV下降到-21mV，這說明非離子型高分子分散劑在顏料表面的吸附不是靠靜電引力，而是由范德華力起主導(dǎo)作用，顏料粒子的穩(wěn)定主要是空間位阻起作用，因此，ξ電位絕對值較低．
總的來說，由于陰離子型和兩性高分子分散劑在堿性條件下聚羧酸鹽都發(fā)生了電離，伸展在水中的羧酸陰離子提供了靜電斥力，因此，ξ電位絕對值相對較高；而非離子型高分子分散劑聚乙烯吡咯烷酮則是依靠疏水基與顏料表面的錨接，親水基自由舒展在水中，ξ電位絕對值相對較低且受pH的影響很�。�
2．3 高分子分散劑對顏料黃14的分散穩(wěn)定性
使用沉降實驗測定不同類型高分子分散劑對顏料黃14的分散穩(wěn)定性，結(jié)果見表1．
表1 不同類型高分子分散劑對顏料黃14的分散穩(wěn)定性D．E 由表1可以看出：D．E值越大表明懸浮液光密度越大，顏料粒子自由沉降越少，顏料黃14分散體系越穩(wěn)定．陰離子型高分子分散劑SMA對顏料黃14的分散穩(wěn)定性最好，非離子型高分子分散劑PVP次之，兩性型高分子分散劑最差．各種高分子分散劑在堿性條件下都具有良好的分散穩(wěn)定性，在酸性條件下分散穩(wěn)定性差，顏料黃14的懸浮液隨著pH值上升而趨于穩(wěn)定．此外，對非離子型高分子分散劑PVP來說，分散穩(wěn)定性數(shù)據(jù)也說明了PVP在顏料表面的吸附不是靠靜電引力，而是由范德華力起主導(dǎo)作用，顏料粒子的穩(wěn)定主要是空間位阻起作用．因此，對于非離子型高分子分散劑來說，ξ電位并不能說明其分散能力，需要其它的測試方法加以驗證；對于陰離子和兩性型高分子分散劑來說，可以用ξ電位來表征其分散能力。 3 結(jié)論
3．1 陰離子和兩性高分子分散劑在堿性條件下，羧酸陰離子伸展在水中提供了靜電斥力，ξ電位絕對值相對較高，而非離子型高分子分散劑ξ電位絕對值較低且受pH的影響很�。�
3．2 對于非離子型高分子分散劑來說，ξ電位并不能說明其分散能力，使用ξ電位來表征顏料粒子分散體系分散穩(wěn)定性并不可靠。需要其它的測試方法加以驗證；對于陰離子和兩性型高分子分散劑來說，電位可以用來表征其分散能力．
3．3 陰離子型高分子分散劑SMA對顏料黃14的分散穩(wěn)定性最好，非離子型高分子分散劑PVP次之，兩性型高分子分散劑分散性能較差．
3．4 各種高分子分散劑在堿性條件下都具有良好的分散穩(wěn)定性，顏料黃14懸浮液的穩(wěn)定性隨著pH的上升而趨于穩(wěn)定． 來源:印染在線 作者：周煜， 俞丹， 唐善發(fā)， 陳水林
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