不同结构分散染料微胶囊染色性能研究

论文摘要

商品分散染料对PET等疏水织物的染色,鉴于大量助剂增溶,其染色废水污染程度大,处理成本高。若对分散染料进行微胶囊化,利用微胶囊的有效隔离和控制释放替代分散染料染色中必不可少的助剂,可消除由助剂导致的COD、BOD负荷和因助剂增溶引起的严重色度污染。本篇论文以不旦芯壁比、不同壁材、不同分子结构的分散染料为芯材,部分醚化的蜜胺树脂预聚体为壁材,采用原位聚合法制备分散染料微胶囊。借助扫描电镜（SEM）、粒径分布仪观测并表征分散染料微胶囊的形貌结构、平均粒径及粒径分布;通过分光光度法对分散染料微胶囊的包覆率和释放性能进行研究;采用微胶囊技术对涤纶超细纤维进行清洁染色,探讨不同分子结构分散染料微胶囊对染色性能的影响并与常规商品分散染料进行对比;此外,对所制备的分散染料微胶囊也进行了染色动力学方面的研究。结果如下:（1）分散染料在微胶囊化时,壁材投料不同,染料分子结构不同,其微胶囊化分散染料的粒径、表面形态及包覆率亦随之改变:相同芯壁比时以Q3为壁材的分散染料微胶囊粒径较大,表面较致密,而以Q6为壁材的分散染料微胶囊的包覆率较大;微胶囊的平均粒径随芯壁比的减小而增大,包覆率随着芯壁比的减小而减小;亲水性较差,IOB值较低的分散染料微胶囊具有较大的平均粒径和较高的包覆率。（2）分散染料微胶囊的释放基本分为三个阶段:第一阶段为快速释放阶段,主要受分散染料微胶囊中染料含量的影响;第二阶段,保持匀速释放过程,基本符合一级释放动力学方程;第三阶段,释放平衡阶段。（3）不同芯壁比的分散染料微胶囊的缓释效果随着芯壁比的减小而增强,释放速率常数逐渐减小;不同壁材的分散染料微胶囊的释放,以Q6为壁材的微胶囊具有较高的释放速率常数;用于染色时,芯壁比为1:2的分散染料微胶囊由于具备较好缓释性能,较为适用。（4）分散染料微胶囊不仅可以提高涤纶超细纤维的高温匀染性、移染性,且染色无需添加助剂,染色后废水状况大为改善,可免除水洗而达到良好的染色牢度。鉴于偶氮、蒽醌、杂环三类不同分子结构间一定的差异,使用时须合理选择,以便得到较好的染色品质。（5）将偶氮、蒽醌、杂环三种不同分子结构类型的微胶囊分散染料对涤纶超细纤维织物进行无助剂高温高压染色,结合IOB值探讨扩散系数Dt、半染时间t1/2、速率常数k等相关染色动力学参数。结果表明:具有与织物相近或较大IOB值的微胶囊分散染料具有较高的Dt;Dt越大,平衡吸附量越高,t1/2越短,k越大。（6）通过研究C.I.分散红60、C.I.分散黄211、C.I.分散蓝183微胶囊上染涤纶超细纤维的吸附等温线,并与传统商品分散染料对比发现:不同结构分散染料微胶囊吸附等温线由于其微胶囊囊壁的存在,使其吸附等温线发生一定程度的改变;葸醌结构的纯C.I.分散红60的吸附等温线表现出Langmuir型定位吸附等温线的特征;而偶氮结构的纯C.I.分散蓝183和杂环结构的纯C.I.分散黄211表现出Nernst型吸附。此外,蒽醌结构的C.I.分散红60微胶囊和偶氮结构的C.I.分散蓝183微胶囊上染涤纶超细纤维时表现为Langmuir型吸附,杂环结构的C.I.分散黄211微胶囊的吸附类型较复杂,非单一的Langmuir型吸附,而呈混合型。分散染料微胶囊对涤纶超细纤维进行无助剂染色研究表明:分散染料微胶囊理论上可以替代商品分散染料对涤纶超细纤维进行高温高压染色,且无需添加助剂,其染色后废水经简单处理,即可直接排放或回用,具有环境和经济效益的双重效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 涤纶超细纤维
• 1.1.1 涤纶超细纤维的结构及服用特性
• 1.1.2 涤纶超细纤维的染色特征及存在问题
• 1.1.3 涤纶超细纤维的发展现状
• 1.2 超细涤纶纤维用分散染料
• 1.2.1 分散染料结构
• 1.2.2 分散染料染色现状
• 1.3 分散染料微胶囊
• 1.3.1 分散染料微胶囊研究现状
• 1.3.2 分散染料微胶囊染色
• 1.4 微胶囊缓释性能研究
• 1.4.1 微胶囊缓释性能研究现状
• 1.4.2 囊心释放的理想化模式
• 1.4.3 囊心的物理特性对释放速率的影响
• 1.4.4 囊心释放速率影响因素
• 1.5 分散染料染色动力学
• 1.5.1 分散染料上染涤纶纤维
• 1.5.2 分散染料在PET薄膜上的扩散
• 1.5.3 扩散系数
• 1.6 本课题的设计思路和研究内容
• 1.6.1 设计思路
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 不同分子结构分散染料微胶囊的制备
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验步骤
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 分散染料微胶囊表观形貌
• 2.3.2 分散染料微胶囊粒径及分布
• 2.3.3 分散染料微胶囊包覆率
• 2.4 结论
• 第三章 不同结构分散染料微胶囊释放性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 分散染料微胶囊释放性能测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 不同芯壁比对分散染料微胶囊释放性能的影响
• 3.3.2 不同壁材对分散染料微胶囊释放性能的影响
• 3.3.3 不同染料分子结构对分散染料微胶囊释放性能的影响
• 3.4 结论
• 第四章 不同结构分散染料微胶囊涤纶超细纤维染色性能
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验内容
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 上染曲线
• 4.3.2 提升力曲线
• 4.3.3 移染性
• 4.3.4 匀染性
• 4.3.5 色牢度
• Cr值'>4.3.6 染色废水COD_Cr值
• 4.4 结论
• 第五章 不同结构分散染料微胶囊染色动力学研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 实验内容
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 不同分子结构分散染料标准曲线
• 5.3.2 扩散系数
• 5.3.3 平衡吸附量、染色速率常数及半染时间
• 5.3.4 吸附等温线
• 5.4 结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢