纤维原液着色用超细炭黑水性色浆制造技术

本发明专利技术涉及一种通用于腈纶、粘胶纤维原液着色的超细炭黑水性色浆及其制备方法，该色浆由改性炭黑、分散剂、有机溶剂和去离子水组成，其中改性炭黑占该色浆总质量的15.0～40.0%，分散剂与改性炭黑的质量比为0.15:1～0.3:1，有机溶剂占该色浆总质量的5.0～15.0%，余量为去离子水，其中改性炭黑由炭黑经4-苯胺磺酸、硬脂酰胺和二乙基丙二酰脲中的至少一种表面改性剂表面改性而得，表面改性剂的用量为炭黑质量的2.0～5.0%；分散剂为由N-十二烷基亚氨基二丙酸二钠和脂肪胺聚氧乙烯醚按质量比为1:2～1:5组成的混合物。本发明专利技术所揭示的纤维原液着色用超细炭黑水性色浆具有粒径小、与纺丝原液相容性好等优点，可以避免纺丝过程中出现堵塞喷丝孔、前后色差大等问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种通用于腈纶、粘胶纤维原液着色的超细炭黑水性色浆及其制备方法，该色浆由改性炭黑、分散剂、有机溶剂和去离子水组成，其中改性炭黑占该色浆总质量的15.0～40.0%，分散剂与改性炭黑的质量比为0.15:1～0.3:1，有机溶剂占该色浆总质量的5.0～15.0%，余量为去离子水，其中改性炭黑由炭黑经4-苯胺磺酸、硬脂酰胺和二乙基丙二酰脲中的至少一种表面改性剂表面改性而得，表面改性剂的用量为炭黑质量的2.0～5.0%；分散剂为由N-十二烷基亚氨基二丙酸二钠和脂肪胺聚氧乙烯醚按质量比为1:2～1:5组成的混合物。本专利技术所揭示的纤维原液着色用超细炭黑水性色浆具有粒径小、与纺丝原液相容性好等优点，可以避免纺丝过程中出现堵塞喷丝孔、前后色差大等问题。【专利说明】纤维原液着色用超细炭黑水性色浆
本专利技术涉及一种用于腈纶和粘胶原液着色的超细炭黑水性色浆的制备方法，属精细化工科学
。
技术介绍
目前，针对粘胶、腈纶等纤维着色仍采用有机染料对纤维或者织物进行染色的工艺为主，该工艺上染要求高、能耗大，日晒牢度较低，且染色过程会产生大量废水，十分不利于有色纤维行业节能减排工作的展开，在能源和水资源日益枯竭、环保压力日益增大的社会背景下，如何避免印染过程中的高能耗、高污染是关系到纺织行业生存的重要问题。原液着色是在化学纤维的纺丝原液中，加入着色剂进行纺丝直接制成有色化学纤维的工艺。该工艺制备的有色纤维颜色色差小、日晒牢度高，更重要的是省略了下游的化学纤维染色环节，对减少化学纤维染色成本和促进纤维制造行业的节能减排作用十分明显，是解决现有化学纤维着色工艺过程中能耗大、污染严重等问题的重要手段，具有良好的发展前景。商品化的炭黑颜料主要是以凝聚体或聚集体等状态存在，颗粒大且分布不匀，直接添加到纺丝液后，会对纺丝液的流变性能以及纤维的力学性能产生较大的影响，需要将颜料和润湿剂、分散剂、水等原料经混合、分散、研磨、过滤、消泡等工艺制备成颜料颗粒平均粒径在I微米以下的超细水性色浆，该工艺主要利用分散剂在炭黑颜料表面形成的空间位阻或者静电排斥作用实现炭黑在水相中的稳定分散。但是原液着色工艺对水性色浆与纺丝原液的相容性、稳定性要求极高，因为一旦色浆在纺丝溶液中分散不充分或出现絮凝，就会导致颜料颗粒团聚现象的发生，导致出现堵塞喷丝孔、颜色不一的情况；同时为了避免换色带来的设备清洗及过度颜色纤维浪费等问题，有色纤维的单批次产量往往以数百吨记，对于色浆与纺丝原液的长时间相容性要求十分苛刻。因此如何降低原液着色用水性色浆的颜料粒径、提高其稳定性、增强其与纺丝原液的相容性，进而减少其在纺丝原液中团聚、堵塞喷丝孔、前后色差大等问题就成了制备原液着色用水性色浆的关键性问题。为解决腈纶、粘胶等纤维原液着色用水性色浆的粒径控制、稳定性、与纺丝原液的相容性问题，相关领域的技术人员展开了大量的研究工作。申请号为CN02112308.X的中国专利揭示了使用萘磺酸盐甲醛缩合物、甲基萘磺酸盐甲醛缩合物或苄基萘磺酸盐甲醛缩合物中的至少一种作为分散剂，将炭黑、酞菁蓝、氧化铁或群青颜料稳定分散制备腈纶着色用水性色浆的方法，该色浆可以放置至少30天而没有明显分层和凝聚现象；申请号为CN200910263472.5的中国专利则揭示了一种使用分散剂、防沉降剂等助剂生产粘胶着色用黑色色浆的方法。用于腈纶、粘胶纤维纺丝的色浆有较高的要求，颜料颗粒的平均粒径必须小于I微米，对色浆的储存稳定性要求高，腈纶、粘胶纤维纺丝中组分复杂，含有大量电解质，并经历强酸强碱过程，纺丝时要求不会因色浆中颜料颗粒的团聚、粘附在管路或喷丝头等地方导致可纺性变差，纺出的色丝要求有较低的色差，不会因色浆与纺丝原液的相容性问题导致不同纺丝时间的色丝出现明显的前后色差。现有方法制备的粘胶、腈纶原液着色用炭黑水性色浆主要专注于色浆配方的改进，这些色浆只能分别用于腈纶或粘胶原液着色，不具通用性，而且因为炭黑粒子和纺丝原液的相容性、生产设备对颜料颗粒的吸附性等问题，仍存在粒径偏大、易堵塞喷丝头、纺丝前后色差大等现象，其与腈纶、粘胶等纤维的纺丝原液的长时间相容性仍有待提高。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术从炭黑表面改性入手，通过表面改性改变颜料表面性能，并筛选合适的分散体系，揭示了一种粘胶、腈纶纤维原液着色通用的、具有极高可纺性的超细炭黑水性色浆的制备方法，可以有效降低原液着色用炭黑水性色浆的粒径、提升加入色浆后纤维原液的可纺性。本专利技术揭示的纤维原液着色用超细炭黑水性色浆由改性炭黑、分散剂、有机溶剂和去离子水组成，其中所述改性炭黑占该纤维原液着色用超细炭黑水性色浆总质量的15.0?40.0%，所述分散剂与改性炭黑的质量比为0.15:1?0.3: 1，所述有机溶剂占该纤维原液着色用超细炭黑水性色浆总质量的5.0?15.0%，余量为去离子水。本专利技术所用的改性炭黑由炭黑经表面改性剂表面改性而得，该表面改性剂为4-苯胺磺酸、硬脂酰胺和二乙基丙二酰脲中的至少一种，其用量占炭黑质量的2.0?5.0%，该炭黑表面改性工艺利用上述表面改性剂在炭黑表面吸附来改变炭黑表面性能。在上述3种表面改性剂中，4-苯胺磺酸微溶于冷水，溶于热水；硬脂酰胺不溶于水，常温下微溶于有机溶剂，溶于热乙醇、氯仿；二乙基丙二酰脲溶于热水和乙醇。利用上述表面改性剂在不同溶剂中的溶解性能，可以分别选用两种不同的工艺:将表面改性剂溶于有机溶剂后，加入炭黑经分散机以300?1000r/min分散至少20min后,再经三棍研磨机研磨,最后通过过滤和真空干燥得到改性后的炭黑，该工艺优选乙醇作为有机溶剂，为有效溶解相关表面改性剂，可以适当加热有机溶剂至40?55°C;也可以将表面改性剂溶于80?100°C的热水，加入炭黑，经分散机以300?1000r/min分散至少20min后，再经三棍研磨机研磨，降至室温后进行过滤，滤饼经真空干燥得到改性后的炭黑。该表面改性工艺中，真空干燥一般选择工业上常用的真空干燥工艺，控制温度在30?80°C，控制压力在0.02?0.08MPa。本专利技术以N-十二烷基亚氨基二丙酸二钠和脂肪胺聚氧乙烯醚作为分散剂，其质量比为1:2?1: 5，特别需要指出的是，N-十二烷基亚氨基二丙酸二钠不仅能够起到分散作用，还是一种很好的杀菌剂，该助剂的使用可以避免在色浆中额外使用专门的杀菌剂；本专利技术所揭示的纤维原液着色用超细炭黑水性色浆选用占该纤维原液着色用超细炭黑水性色浆总质量5.0?15.0%的有机溶剂来提高色浆的保湿性和抗冻性，优选乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇中的至少一种。本专利技术所揭示的纤维原液着色用超细炭黑水性色浆的制备方法包括如下步骤:a)预留去尚子水总质量的10?20%,将其余去尚子水和分散剂、有机溶剂使用分散机以500?800r/min转速分散15?20min，得到预混合液；b)将分散机转速调至300?500r/min，将改性炭黑加入步骤a)所得预混合液中，在1000?2000r/min的转速下进行分散不低于20min，并于分散过程中加入步骤a)中预留的去离子水，得到预混合水性炭黑浆；c)将步骤b)所得预混合水性炭黑浆在卧式研磨机中进行研磨，连续研磨5?10遍，再经过脱泡、过滤，得到纤维原液着本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维原液着色用超细炭黑水性色浆，其特征在于：由改性炭黑、分散剂、有机溶剂和去离子水组成，其中所述改性炭黑占该纤维原液着色用超细炭黑水性色浆总质量的15.0～40.0%，所述分散剂与改性炭黑的质量比为0.15:1～0.3:1，所述有机溶剂占该纤维原液着色用超细炭黑水性色浆总质量的5.0～15.0%，余量为去离子水；其中所述改性炭黑由炭黑经表面改性剂表面改性而得，所述表面改性剂为4?苯胺磺酸、硬脂酰胺和二乙基丙二酰脲中的至少一种，其用量为炭黑质量的2.0～5.0%；所述分散剂为由N?十二烷基亚氨基二丙酸二钠和脂肪胺聚氧乙烯醚按质量比为1:2～1:5组成的混合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕仕铭，杜长森，宋文强，梅成国，周华，罗春林，
申请(专利权)人：苏州世名科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：