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炭黑分散体系的热力学研究及应用

来源:印染在线 发布时间:2012年05月29日

2.2表征

2.2.1红外光谱[4-5]

由图6可知,超分散剂AFCONA-PF502在1733cm-1处是羰基的伸缩振动吸收峰.改性炭黑出现了几个新的吸收峰(如1728、1562cm-1等),分别对应着超分散剂AFCONA-PF502的吸收峰(如1733、1595cm-1等),证实了炭黑表面上超分散剂AFCONA-PF502的存在.

 

改性炭黑即为超分散剂AFCONA-PF502质量浓度9.4g/L,炭黑质量分数2%的色浆体系经过3h砂磨,色浆母液离心后移取的沉淀物,改性炭黑测试前需用DMAc进行多次冲洗,离心,以除表面上未吸附的超分散剂,最后低压干燥。

另外,与超分散剂AFCONA-PF502的羰基峰(1 733cm-1)比较,改性炭黑上的超分散剂AFCONA-PF502羰基峰(1 728 cm-1)向低波数方向移动,原因是超分散剂的羰基官能团与炭黑表面上的羟基形成氢键,导致羰基的键力常数降低,吸收频率移向低波数方向.通过化学吸附结合,超分散剂能够牢固吸附于炭黑表面上,防止助剂脱附,因此色浆体系的分散稳定性能较好.羰基峰(1733cm-1)比较,改性炭黑上的超分散剂AFCONA-PF502羰基峰(1728cm-1)向低波数方向移动,原因是超分散剂的羰基官能团与炭黑表面上的羟基形成氢键,导致羰基的键力常数降低,吸收频率移向低波数方向.通过化学吸附结合,超分散剂能够牢固吸附于炭黑表面上,防止助剂脱附,因此色浆体系的分散稳定性能较好.

2.2.2扫描电镜(SEM)[6-8]

由图7可以看出,经过1min砂磨的色浆体系中炭黑粒子之间形成团聚,产生严重的絮凝现象,颜料粒子粒径很大,分散稳定性能差;而经过3h砂磨的色浆体系中炭黑粒子可以很好地分散,未出现团聚及絮凝现象,并且粒子粒径达到纳米级(约500nm),表现出良好的分散稳定性能.由此可知,砂磨时间对炭黑的分散起到重要的作用.

2.3原液着色剂的应用效果

纤维原液着色生产工艺的基本流程:原液着色剂的调配→原液着色剂与纺丝液的混合→有色混合液的脱泡→过滤→纺丝→颜料着色纤维,其中颜料着色纤维中的颜料含量约占纤维干基质量的3%.按照上述工艺对腈纶纤维进行着色,测试纤维各项性能.

2.3.1物理机械性能

由表2可以看出,炭黑原液着色的腈纶纤维断裂强度比未着色纤维大,可能是经过砂磨粉碎后的炭黑粒子粒径小,可以很好地与纺丝液混合均匀,连续存在于纤维体系中,对纤维体系起到良好的增强作用,这种作用可能类似于炭黑对橡胶体系等的补强作用.

2.3.2色牢度

从表3可以看出,炭黑原液着色的腈纶纤维各项牢度均可达4级以上,说明其具有优异的耐皂洗、耐汗渍及耐光色牢度.主要因为:(1)颜料存在于纤维内部,不易脱落造成纤维褪色;(2)颜料颗粒对贴衬织物的亲和力低,不易吸附于贴衬织物上造成沾色;(3)炭黑具有良好的耐光性能,因此,原液着色的腈纶纤维耐光色牢度可达7级.

表3炭黑着色纤维色牢度测试结果

3结论

(1)砂磨时间为1min的炭黑色浆体系的吸附等线属于Nernst分配模型;砂磨时间为3h的炭黑色浆体系的吸附等温线符合Langmuir模型,属于单分子层化学吸附.

(2)炭黑原液着色的腈纶纤维比未着色腈纶纤维具有更大的断裂强度,同时具有优异的耐皂洗、耐汗渍及耐光色牢度.

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