一种n-甲基吗啉n-氧化物基色浆的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种N-甲基吗啉N-氧化物基色浆的制备方法，属于精细化工领域。
【背景技术】
[0002] 原液着色是指将着色剂添加到纤维纺丝液中，混合均匀后直接纺出有色纤维的色 丝生产技术。该技术省却了纤维的染色环节，降低了纤维素色丝的生产成本，减少了水和能 源的消耗，具有良好的发展前景。资料检索发现，目前关于纤维原液着色的专利较多，如专 利CN104831385A公开了一种原液着色棉短绒复合长丝制备方法;专利CN104264280A公开了 一种采用色淀染料对海藻纤维原液着色的方法;专利CN103726124A公开了一种对位芳纶原 液着色长丝的制备方法;专利CN1944721公开了一种制备有色甲壳素粘胶纤维纺丝原液的 制备方法；美国专利US5851239公开了一种粘胶纤维原液着色的方法。在这些公开的专利 中，他们所采用着色剂均是是以水为分散介质。
[0003] Lyocell纤维是一种新型的再生纤维素纤维，它是以N-甲基吗啉-N-氧化物(ΝΜΜ0) 和水混合溶剂制备纤维素纺丝液，将纺丝液经凝固浴和牵伸制备而成。当前Lyocell纤维着 色仍然以后染色为主，如专利CN102864665A公开了一种涤纶纤维和天丝纤维混纺织物进行 染色的方法；专利CN102312374A公开了一种铜氨纤维与天丝交织织物的染色方法；专利 CN1804206公开了一种大豆纤维与天丝混纺交织物同色染色方法;专利CN103541245A公开 了一种莫代尔与天丝混纺机织物的染色工艺；专利CN1423010公开了一种天丝棉混纺织物 一浴多活性基团染料混合碱染色方法。后染色着色织物的颜色选择灵活，但存在环境污染 重和能源消耗大等问题，原液着色恰好可解决此类问题。资料检索发现采用原液着色技术 对Lyocell纤维着色的报道较少，有研究者以水为溶剂，制备了 Lyocell纤维原液着色用颜 料色浆，然而水性色浆对Lyocell纤维原液着色易造成纤维纺丝液凝固和堵塞喷丝板等现 象。另外，Avinash P Manian等人研究了以还原染料对Lyocell纤维原液着色，其具体做法 是将还原染料在碱液中还原成隐色体，先对纤维素浆柏纺丝液进行染色，最后通过湿法纺 丝纺得到有色Lyocell纤维，但是此法工艺复杂，涉及到化学变化，会破坏原纤的结构。
[0004] 基于此，本发明以聚合物包覆处理的颜料粉体为着色剂，以ΝΜΜ0和少量的水为分 散介质，采用特殊结构的分散剂，通过研磨分散法制备了ΝΜΜ0基超细颜料色浆。经聚合物包 覆处理的颜料粉体可通过包覆层聚合物与Lyocell纤维之间发生粘结作用，从而将颜料锚 固到纤维内部，防止在凝固浴中发挥僧颜料从纤维内部渗出，达到提升原液着色Lyocell纤 维牢度的性能。此外，该法制备的超细颜料色浆的粒径小，粒度分布窄，稳定性高，与 Lyocel 1纤维纺丝液相容性好，制备出的着色Lyocel 1纤维表面光滑，光泽度高，色牢度优 良。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述问题，本发明目的是:提供一种ΝΜΜ0基超细颜料色浆的制备方法，即 以聚合物包覆颜料为着色剂，ΝΜΜ0和少量的水为分散介质，采用合适的分散剂，通过研磨分 散法制备了 NMMO基超细颜料色浆，该色浆主要用于Lyocell纤维的原液着色，解决水性色浆 对Lyocell纤维原液着色易造成纤维纺丝液凝固和堵塞喷丝板等现象。该法制备超细颜料 色衆的粒径小，粒度分布窄，稳定性高，与Lyocell纤维纺丝液相容性好，原液着色Lyocell 纤维表面光滑，光泽度高，色牢度优良。NMMO基超细颜料色浆的制备工艺简单，设备投资小。
[0006] 本发明的技术方案:将ΝΜΜ0和水按照一定的比例配制成混合溶剂，然后将分散剂 和润湿剂溶解到混合溶剂中，加入表面包覆处理的颜料粉体，搅拌均匀后置于研磨分散设 备上研磨分散一段时间，将分散液过滤制备ΝΜΜ0基超细颜料色浆。
[0007] 在本发明的一种实施方式中，具体工艺参数为:ΝΜΜ0与水的质量比20:3-1:1，颜料 对混合溶剂的质量比为10%-40%，分散剂对颜料的质量比为10%-40%，润湿剂对颜料的 质量比为0.5 % -5 %，研磨设备所用的锆珠粒径介于0.3-1.2mm之间(研磨l-5h)。
[0008] 在本发明的一种实施方式中，ΝΜΜ0与水的质量比为20: 3，颜料对混合溶剂的质量 比为10%，分散剂对颜料的质量比为20%，润湿剂对颜料的质量比为2%。
[0009] 在本发明的一种实施方式中，所述表面包覆处理颜料粉体，其制备方法为先将对 颜料重为10 % -50 %的聚合物溶解到溶剂中，然后加入对体系(颜料+聚合物+溶剂)质量比 为5 % -30 %的颜料，混合均匀后经高速分散机、砂磨机、高压微射流或超声波等手段将颜料 分散至纳米级，然后喷雾干燥，将干燥后的颜料粉体用胶体磨或粉碎机研磨粉碎，过滤（用 200目滤网），制备表面包覆处理颜料粉体。
[0010] 在本发明的一种实施方式中，所述表面包覆处理颜料粉体中所添加的聚合物为颜 料重的20%，颜料最佳用量为体系的10%。
[0011] 在本发明的一种实施方式中，用于颜料表面改性处理的聚合物是自由基聚合制备 的共聚物，其分子链中含有软单体和硬单体，分子量介于3000-50000之间，玻璃化温度小于 40 〇C〇
[0012] 在本发明的一种实施方式中，所述聚合物有甲基丙烯酸十二烷酯-苯乙烯-甲基丙 烯酸正丁酯聚合制备。
[0013] 在本发明的一种实施方式中，所采用的颜料可以是碳黑、偶氮类颜料、三芳甲烷类 颜料、酞菁类颜料、二噁嗪类颜料、喹酞酮类颜料、氮次甲基类颜料、硝基及亚硝基类颜料、 稠环酮类颜料、吡唑并喹啉酮类颜料、吡咯类颜料、吲哚啉类颜料、喹吖丁酮类颜料中的一 种；
[0014] 在本发明的一种实施方式中，所选用的用于颜料包覆处理的聚合物含有的软单体 是丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸 十二烷酯等中的一种或两种;所含有的硬单体是苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲 基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、醋酸乙烯酯等其中的一种或两种。
[0015] 在本发明的一种实施方式中，制备表面包覆处理颜料粉体时所选用的溶剂为甲 醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、环己烷、乙醚、二丙醚、甲基环己烷、四氢呋喃、丙 酮、丁酮、甲丁酮、二甲基亚砜、环丁砜、2-甲基吡咯烷酮中的一种或几种混合溶剂。
[0016] 在本发明的一种实施方式中，所述的分散剂是阴离子型分散剂，如羧酸盐类:N-酰 基氨基酸盐、雷米邦-A或醇醚羧酸盐，磺酸盐类:十二烷基苯磺酸钠、分散剂CNF、a_烯烃磺 酸盐A0S，硫酸酯盐类:醇醚硫酸盐(AES)、仲烷基硫酸盐(TeepOl)或月桂基硫酸钠，木质素 磺酸钠的一种或几种。
[0017] 在本发明的一种实施方式中，所述的润湿剂为非离子型表面活性剂，如0P-7、0P-10或0P-15;聚氧乙烯脂肪醇缩合物:平平加 0-10、平平加 0-20、平平加 0-25或平平加 A-20; 聚氧乙稀多元醇醚脂肪酸酯：如Tween40、Tween60、Tween65、Tween80;脂肪酸的聚氧乙稀酯 类:如SG-10、SE-10、0E-15;反应型表面活性剂l-烯丙氧基-3-(4-壬基苯酚)-2-丙醇聚氧乙 烯（10)醚硫酸铵DNS-86。
[0018] 本发明还提供所述N-甲基吗啉-N-氧化物基色浆在Lyocell纤维着色方面的应用。
[0019] 在本发明的一种实施方式中，所述应用是将纤维素溶解于N-甲基吗啉-N-氧化物 与水的比例为20:3的溶液中，制得Lyocell纤维纺丝液，再将适量N-甲基吗啉-N-氧化物基 色浆均匀混合于Lyocell纤维纺丝液中，经过纺丝制得原液着色Lyocell纤维。
[0020] 本发明的有益效果:本发明制备的ΝΜΜ0基超细颜料色浆主要应用于Lyocell纤维 的原液着色，该技术制备的超细颜料色浆分散效果好，稳定性高，色浆与Lyocell纤维纺丝 液相容性好，可纺性高;使用本发明制备的超细颜料色浆制备的Lyocell纤维着色丝着色均 匀，色光纯正，色牢度优良，解决了着色纤维干湿摩擦牢度低和渗色等问题，省去了后续染 色加工，具有显著节能减排效果。
【附图说明】
[0021] 图1:纺丝原液(a)与添加超细炭黑色浆的纺丝液(b)。
【具体实施方式】
[0022] 下面通过几个实施实例及其数据突出本发明的优点，但是本发明绝不仅限于实 例，不能理解为对本发明实施范围的任何限定。
[0023] 实施例1
[0024]称取质量为颜料10%的丙烯酸丁酯-苯乙烯共聚物溶解到5kg的乙醇中，用搅拌器 搅拌均匀，待共聚物完全溶解后，加入lkg C.I.颜料黄74,置于高速分散机上分散至纳米 级。用喷雾干燥器将分散后的悬浮液喷雾干燥，将干燥后的颜料粉体用胶体磨或粉碎机研 磨粉碎，并用200目滤网过滤，即可得到表面改性颜料粉体。将ΝΜΜ0和水按照质量比20: 3的 比例配制成混合溶剂，然后将质量比为颜料的10%的十二烷基苯磺酸钠和质量比为颜料的 0.5 %的0P-10充分分散到混合溶剂中，加入混合溶剂总质量10 %的表面改性处理的颜料粉 体，搅拌均匀后置于研磨分散设备上(锆珠粒径为〇.3mm)研磨分散lh，将分散液过滤制备 ΝΜΜ0基超细颜料色浆。
[0025] 实施例2
[0026]称取质量为颜料50%的丙烯酸乙酯-丙烯酸甲酯共聚物溶解到20kg的丁酮中，用 搅拌器搅拌均匀，待共聚物完全溶解后，加入lkgC. I.颜料蓝15: 3，置于高速分散机上分散 至纳米级。用喷雾干燥器将分散后的悬浮液喷雾干燥，将干燥后的颜料粉体用胶体磨或粉 碎机研磨粉碎，并用200目滤网过滤，即可得到表面改性颜料粉体。将ΝΜΜ0和水按照质量比 10:3的比例配制成混合溶剂，然后将质量比为颜料的40 %的分散剂CNF和质量比为颜料的 5 %的平平加0-20充分分散到混合溶剂中，加入混合溶