專利名稱：一種納米炭黑的制備方法及其在織物染色中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米炭黑的制備方法及其在織物染色中的應(yīng)用，屬 于紡織化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈁織品黑色染色在染料色光控制、工藝條件等方面一直存在一些問 題，如纖維素纖維織物染黑色常采用硫化染料染色，雖然織物著色深， 烏黑度好，耐曬牢度高，但是硫化染料染色工藝流程長，污水排放量大， 對環(huán)境造成極大的危害?；钚匀玖虾谏旧味群谩⒐に嚤容^簡單，但 染深性較差，難以獲得烏黑的色澤，而且染料利用率低，環(huán)境污染嚴(yán)重。
如何提卨黑色染色織物的深度，得到色澤純正、烏黑度好的黑色織
物是印染行業(yè)--直關(guān)心的問題。在CN1436816中公開了--'種環(huán)保型黑色 中性金屬有機(jī)絡(luò)合染料的制備方法，該黑色染料是通過重氮化反應(yīng)、偶 合反應(yīng)及鐵、鋁混合金屬絡(luò)合反應(yīng)制得的，對羊毛織物和錦綸織物染色 后，織物具有良好的烏黑度和H曬牢度。CN1699685介紹了一種用于改 性滌綸、滌綸和腈綸混紡織物染色的陽離子黑色染料，解決了二浴法染 色及陽離子染料不耐高溫高壓的染色的問題。CN1120053公開了一種染 黑色的三偶氮黑色染料，可用于絲、毛、紙及皮革的染色，著色率高、 強(qiáng)度良好。CN101024731中，利用微膠囊分散黑對超細(xì)的合成纖維及其 織物進(jìn)行染色，得到了烏黑度好的黑色織物，但該方法僅適合于超細(xì)纖 維織物。CN1730565公開了一種由三原色組分組成的黑色復(fù)合活性染料， 適用于纖維素纖維、蛋白質(zhì)纖維和聚酰胺纖維及其混紡織物，染色織物 具有非常優(yōu)異的烏黑度，勻染性和提升力。這些專利主要針對染料制備 技術(shù)，但制備工藝比較復(fù)雜，難以全面解決染色工藝長、廢水排放量大、 污染嚴(yán)重等問題。
涂料染色是一種新型的環(huán)保染色技術(shù)，具有工藝簡單、節(jié)能省水、 適應(yīng)性強(qiáng)，色譜廣泛，環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但涂料染色中染深色還有難度，尤 其是黑色染色。
炭黑因具有優(yōu)異的著色性、耐候性、化學(xué)穩(wěn)定性而被廣泛應(yīng)用于橡 膠、塑料、涂料等多行業(yè)。但由于炭黑粒子比表面積大，極易團(tuán)聚或凝 集，很難在介質(zhì)中均勻且穩(wěn)定的分散，限制了其在涂料染色中的應(yīng)用。 炭黑的黑度、著色能力對炭黑的原粒徑的依賴性很大。粒徑越小，則黑
度越高。日本專利公開公報(bào)昭50-68992號揭示了黑度與原粒徑的關(guān)系。 如何制得粒徑小，分散性能好的炭黑顏料已受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。 納米技術(shù)的發(fā)展為提高涂料在介質(zhì)中的分散性能提供了又一有效途徑。 利用機(jī)械作用等手段制備得到納米級的顆粒，賦予納米材料尺寸小、比 表面大、著色力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好和無毒等多種優(yōu)點(diǎn)，為涂料上染纖維， 提供了新的條件。
本發(fā)明利用超聲波技術(shù)制備納米炭黑，并將其用于環(huán)保型的涂料染 色中，以提高涂料黒色染色深度，并改善織物手感，相關(guān)內(nèi)容未見文獻(xiàn) 報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供--種納米炭黑的制備方法，解決 目前涂料黑色染色的技術(shù)問題。這種納米炭黑的制備方法簡單，利用其 對織物進(jìn)行染色，染后織物色澤純正，烏黑度好。
本發(fā)明的另--個(gè)目的是提供--種利用上述納米炭黑的染色方法，將 該納米炭黑染液對預(yù)先經(jīng)過陽離子處理的織物進(jìn)行染色，可提高黑色涂 料的上染率，減少粘合劑用量，解決涂料染色手感偏硬的問題。
本發(fā)明主要是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的-1納米炭黑的制備其配方比例按份數(shù)-
本發(fā)明取炭黑5 20份，分散劑1 10份，去離子水70 94份，將炭 黑、分散劑、去離子水加入反應(yīng)容器中攪拌，混合均勻后，在超聲波細(xì) 胞粉碎儀上500w 卯0w功率下粉碎0.5 2h,得到分散性好、穩(wěn)定性高 的納米炭黑顏料分散體系。
2納米炭黑涂料染色
將納米炭黑配制成染液對織物進(jìn)行染色，主要工藝步驟如下-
(1) 浸染織物預(yù)處理對織物進(jìn)行陽離子改性，改性工藝為陽 離子改性劑用量為2 40g/l， pH=10 12,溫度20 60°C,時(shí)間30 60min。炭黑染液配制炭黑用量為1 10% (o.m.f),浴比為l: 20 1: 30,調(diào)節(jié)染液pH為11 13?？椢锶旧殃栯x子改性后的織物放入納 米炭黑染液中，在恒溫水浴鍋中染色，溫度為60 卯'C,染色時(shí)間為20 30min,添加粘合劑2 15g/1,繼續(xù)染色10 20min,然后降至室溫，在 40 100。C烘干，然后在150 170-C條件下焙烘3 15min。
(2) 軋染織物預(yù)處理對織物進(jìn)行陽離子改性，改性工藝為陽 離子改性劑用量為2 40g/l， pH=10 12,將織物在改性液中浸漬5 15min，然后浸軋，壓力2 3kg/cm2,軋液率60 80%。炭黑染液配 制炭黑用量為10 50g/l,粘合劑2 15g/1,浴比為l: 20 h 30,調(diào) 節(jié)染液pH為11 13?？椢锶旧珜⒖椢镌谌疽褐薪n5 15min，浸軋， 壓力2 3kg/cm2，軋液率60 80%;染色后的織物在50 10(TC烘干, 然后在150 17(TC條件下焙烘3 15min。
3測試方法具體如下-(1)粒徑測試
取少量制備好的納米炭黑稀釋2500倍后，放入NaNo-ZS卯Zeta電
位和粒徑分析儀中測量粒徑。
(2) Zeta電位測試
取少量制備好的納米炭黑稀釋2500倍后，放入NaNo-ZS90Zeta電 位和粒徑分析儀中測量Zeta電位。
(3) K/S值測試
染色后織物用XRITE-8400測色儀在CIELab測色系統(tǒng)下，D65光源， 10。視角測試織物的K/S值，測量4個(gè)點(diǎn)取平均值。K/S值越大表示染色 織物的顏色深度越高。
(4) 干濕摩擦牢度測試
按照GB7565中規(guī)定釆用退漿、漂白、不含任何整理劑的棉織物， 剪成75cmx5cm正方形用于圓形摩擦頭。將干摩擦布固定在試驗(yàn)機(jī)的摩 擦頭上，使5cmx2(km摩擦布的方向與摩擦頭的運(yùn)行方向一致，在千摩 擦試樣的長度方向上，在10s內(nèi)摩擦10次，往復(fù)動(dòng)程為10cm，垂直壓 力為9N;濕摩擦布用三級水浸濕，并浸軋，方法同上，摩擦結(jié)束后，在 室溫下晾干。
(5) 水洗牢度測試-
按照GB/T3921.1-1997耐洗色牢度的測試方法，將試樣剪成 4cmxl0cm，正面與--塊4cmxl0cm標(biāo)準(zhǔn)棉襯織物相接觸，沿-'短邊縫合， 形成一個(gè)組合試樣。皂液濃度為5g/1,浴比為1: 50。將組合試樣在耐 洗色牢度儀中進(jìn)行水洗，在室溫下晾干。用XR1TE- 8400型測色儀測定 織物耐水洗色牢度。
適用于本發(fā)明的分散劑為陰離子分散劑，可以是烷基萘磺酸鹽，烷 基萘磺酸鹽甲醛縮合物，木質(zhì)素磺酸鹽，聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯酸， 聚丙烯酸鈉等。
適用于本發(fā)明的織物包括天然纖維素纖維和再生纖維素纖維織物。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)-
1、 本發(fā)明納米炭黒的制備工藝簡單、成本低廉、無污染。
2、 本發(fā)明制備的納米炭黑粒徑小，分散穩(wěn)定性好。
3、 本發(fā)明的納米炭黑對織物進(jìn)行涂料染色后，織物色澤純正，烏黑 度好，色牢度較佳，染色工藝簡單、^*《,、污染小。
實(shí)施例一-
本發(fā)明制備-一種納米炭黑涂料及利用該納米炭黑涂料對棉針織物
(140g/m"進(jìn)行染色的方法。采用以下工藝歩驟-
1. 納米炭黑的制備
將10g炭黑，5g分散劑A(烷基萘磺酸鹽甲醛縮合物)和85g去離子 水，混合均勻后，在超聲波細(xì)胞粉碎儀上700W功率下超聲30min,可 得到納米炭黑顏料的水分散體系。
上述方法制備的納米炭黑的粒徑為134.7mn， Zeta電位為-52.4mV。
2. 納米炭黑的染色
(a) 織物預(yù)處理對織物迸行陽離子改性，改性工藝為陽離子改 性劑用量為20g/L pH為i2,溫度3(TC，時(shí)間50min。
(b) 炭黑染液配制將上述制備得到的納米炭黑配制7。/。(0.加.￡)的染 液，pH為12,浴比為1:30。
(c) 織物染色40^C起染，把陽離子改性后的棉針織物放入納米炭 黑染液中，l(todn以后以lC/min的速度升溫至80t:,持續(xù)染色20min, 加粘合劑8g/l,繼續(xù)染色15miri，然后降至室溫,7(TC烘干，然后在160'C 條件下焙烘5min。
染后織物的K/S值為14.64;干摩擦牢度為3 4級、濕摩擦牢度為 2 3級；褪色牢度為3級、沾色牢度為4 5級。
實(shí)施例二
本發(fā)明制備一種納米炭黑涂料及利用該納米炭黑涂料對棉機(jī)織物
(160g/m2)進(jìn)行^的方法。^!以下工繼驟
1. 納米炭黑的制備
將20g炭黑，8g分散劑C(堿性木質(zhì)素磺酸鈉)和72g去離子水，混 合均勻后，在超聲波細(xì)胞粉碎儀上800W功率下超聲80min,可得到納 米炭黑顏料的水分散體系。
上述方法制備的納米炭黑的粒徑為128.4nm， Zeta電位為-50.2mV。
2. 納米炭黑的染色
(a) 織物預(yù)處理對織物進(jìn)行陽離子改性，改性工藝為陽離子改 性劑用量為8g/1, pH為ll，溫度60C時(shí)間40min。
(b) 炭黑染液配制將上述制備得到的納米炭黑配制2%(0.!11丄)的染 液，pH為11,浴比為1:20。
(c) 織物染色4(TC起染，把陽離子改性后的棉機(jī)織物放入納米炭 黑染液中，10min后以rC/min的速度升溫至60'C,持續(xù)染色30min， 加粘合劑10g/l,繼續(xù)染色15min,然后降至室溫，80"烘千，然后在 15(rC條件下焙烘7min。
染后織物的K/S值為13.24;干摩擦牢度為3級、濕摩擦牢度為2 3級；褪色牢度為3 4級、沾色牢度為4 5級。 實(shí)施例三
本發(fā)明制備--種納米炭黑涂料及利用該納米炭黑涂料對粘膠機(jī)織物 (210g/m"進(jìn)行染色的方法。采用以下工藝步驟 l.納米炭黑的制備
將12g炭黑，3g分散劑PVP(聚乙烯吡咯烷酮)和85g去離子水，混 合均勻后，在超聲波細(xì)胞粉碎儀上600W功率下超聲100min,可得到納
米炭黑顏料的水分散體系。
上述方法制備的納米炭黑的粒徑為135.6nm, Zeta電位為-54.1mV。 2.納米炭黑的染色
(a) 織物預(yù)處理對織物進(jìn)行陽離子改性，改性工藝為陽離子改 性劑用量為12g/l, pH=10,將織物在改性液中浸漬10mm，然后浸軋， 壓力2.6kg/cm2,軋液率67%。
(b) 炭黑染液配制將上述制備得到的納米炭黑配制10%(0識.￡)的 染液，pH=12,浴比為1:30。
(c) 織物染色將織物在染液中浸漬10min,浸軋，壓力2.6kg/cm2, 軋液率67%;染色后的織物在鼓風(fēng)烘箱內(nèi)8(TC烘干，然后在150'C條 件下焙烘3min。
染后織物的K/S值為12.39;千摩擦牢度為3 4級、濕摩擦牢度為 2 3級；褪色牢度為3級、沾色牢度為4 5級。
權(quán)利要求
1.一種納米炭黑的制備方法。其特征是采用如下方法制備取炭黑5～20份，分散劑1～10份，去離子水70～94份，將炭黑、分散劑、去離子水加入反應(yīng)容器中攪拌，混合均勻后，在超聲波細(xì)胞粉碎儀上500w～900w功率下粉碎0.5～2h，得到分散性好、穩(wěn)定性高的納米炭黑顏料分散體系。
2. 如權(quán)利要求1所述的納米炭黑的制備方法，其特征是所述的分 散劑為陰離子分散劑，可以是烷基萘磺酸鹽，烷基萘磺酸鹽甲醛縮合物， 木質(zhì)素磺酸鹽，聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯酸，聚丙烯酸鈉等。
3. 如權(quán)利要求1所述的納米炭黑的染色方法，其特征是利用權(quán)利要 求1所制備的納米炭黑顏料分散體系對陽離子改性織物進(jìn)行染色，染色 工藝簡單，污染小。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種利用納米炭黑進(jìn)行染色的方法，采用浸 染工藝(a) 織物預(yù)處理對織物進(jìn)行陽離子改性，改性工藝為陽離子改 性劑用量為2 40g/l,調(diào)節(jié)染液pH為10 12,溫度20 60°C ，時(shí)間30 60miru(b) 炭黑染液配制-炭黑用量為卜腿(o且f),浴比為1: 20 1: 30，調(diào)節(jié)染液pH為11 13。(c) 織物染色把陽離子改性后的織物放入納米炭黑染液中，在恒 溫水浴鍋中染色，溫度為60 卯'C,染色時(shí)間為20 30min,添加粘合 劑2 15g/1,繼續(xù)染色10 20min,然后降至室溫，在40 100t:烘千， 然后在150 170'C條件下焙烘3 15min。
5. 如權(quán)利要求3所述的--種利用納米炭黒進(jìn)行染色的方法，釆用 軋染工藝(a)織物預(yù)處理對織物進(jìn)行陽離子改性，改性工藝為陽離子改 性劑用量為2 40g/l, pH=10 12,將織物在改性液中浸漬5 15min, 然后浸軋，壓力2 3kg/cm2，軋液率60 80%。(b) 炭黑染液配制炭黑用量為10 50g/i，粘合劑2 15g/1,浴比 為i: 20 1: 30,調(diào)節(jié)染液pH為11 13。(c) 織物染色將織物在染液中浸漬5 15min,浸軋，壓力2 3kg/cm2,軋液率60 80%;染色后的織物在50 10(TC烘千，然后在 150 170。C條件下焙烘3 15min。
6.如權(quán)利要求3所述的納米炭黑用于織物的染色方法,其特征是適 用于陽離子改性后的織物，包括天然纖維素纖維和再生纖維素纖維織物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米炭黑的制備方法及其在織物染色中的應(yīng)用，屬于紡織化工技術(shù)領(lǐng)域。特征是利用超聲波技術(shù)制備納米炭黑，得到分散性好、穩(wěn)定性高的納米炭黑顏料分散體系，所制備的納米炭黑顏料分散體系可用于天然纖維素纖維和再生纖維素纖維織物的染色，染色后織物的色澤純正、烏黑度好，色牢度佳。該方法工藝簡單、成本低廉、污染小。
文檔編號C09C1/48GK101348618SQ20071013400
公開日2009年1月21日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者付少海, 房寬峻, 王潮霞, 霞 袁, 賈瑞靜 申請人:江南大學(xué)