CN101760044B - 竹炭颜料浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种竹炭颜料浆，由竹炭颜料、功能助剂、PH值调节剂、分散润湿剂和去离子水组成，按原料总重量百分比计：竹炭颜料：21.0％～55.0％；功能助剂：2.0％～25.0％；PH值调节剂：0.2％～0.5％；分散润湿剂：2.0％～20.0％和余量为去离子水。各成份经混合和研磨后进行质量检测、真空脱泡和过滤包装，最终得到所需的竹炭颜料浆。本发明制备的竹炭颜料浆具有较高的颜料含量，生产成本低，水性环保，通用性强，颜料浆粒径D99≤1.0μm，储存稳定性好，且制备过程简单，易于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性颜料浆料化，特别涉及一种竹炭颜料浆及其制备方法。
背景技术
在现代生活中，竹炭材料在粘胶纤维、造纸和腈纶纤维原液着色中扮演着重要的角色。研究表明，竹炭材料具有良好的吸附性、发射远红外线、放出负离子、抗菌性和遮挡电磁波辐射等特性，利用这些特性在粘胶纤维、造纸、腈纶行业有着广阔的应用前景。
原液着色纤维是在纺丝原液中加入颜料浆进行纺丝制得的纤维。与普通的染色方式相比，基色牢度高，后处理也更简单，受到市场的欢迎。粘胶长短纤维生产厂家的纺丝工艺过程一般是色浆按一定比例用纺前静态混合注射机加入到纺丝原液中，通过喷丝头的孔道以一定的速度喷出，有色原液细流在凝固浴中与凝固浴发生凝固、分解、再生反应而生成初生纤维，通过牵伸、后处理、完成有色纤维的纺丝。而颜料颗粒大小直接影响颜色的色调，颜料的加工粒度应在1.0微米以下。颜料粒度越细粒径分布范围越小，颜色的亮度和纯度越高；而颜料的粒度越大，色光散射越明显，颜色均匀性和着色的牢度也越差。按颜料1.5％-3.0％的加入量，颜料粒度大于纤维直径的1/50时，就会出现色光散射。另外，如果颜料浆的颜料在粘胶中的分散均匀性差，颜料会被原液包裹团聚(吸附颜料浆中的水分，降低互溶性)，造成实际稳定状态下颜料的粒度增大且分布不匀，对纤维色泽均匀性的影响比颜料本身还重要。因此，浆体应当及时施以强力剪切塑化。通过相关人员进行试验表明，必须尽可能地稳定工艺过程，保证工艺参数在较小范围内波动，才能提高纤维染色均匀性。首先，应严格控制粘胶的熟成度和粘度，保证粘胶质量的稳定性和强化过滤效果，因为颜料浆会加速粘胶的熟成，表现为体系粘度增大，过滤困难和喷丝头堵塞，形成凝胶粒子尺寸增大和粒子数量增多，而影响染色均匀性。再者，要保证颜料浆加入的均匀性，换色时系统处理要彻底，严格控制凝固浴组成与温度，减小纺丝机台凝固浴浓度和温度的差异。
目前，国内外对合成的有机和无机颜料浆的生产厂家很多，但专门从事竹炭颜料浆制备的厂家未见报道。因为竹炭颜料是由竹子经蒸留炭化后粉碎，得到的竹炭颜料粉硬度高、密度大、表面多孔，从而不易进行浆料化、水性化处理。制备出的竹炭颜料浆浓度低，很难保持长期储存稳定性，容易分水、沉淀、竹炭颜料粒子易絮凝，并且竹炭颜料浆与纤维原液及纸张浆相容性差。制备竹炭颜料浆是所有色浆企业需要解决的一大难题。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种竹炭颜料浆及其制备方法，该竹炭颜料浆储存稳定性长、与纤维原液相容性好且适用于造纸。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种竹炭颜料浆，由竹炭颜料、功能助剂、pH值调节剂、分散润湿剂和去离子水组成，按原料总重量百分比计：
竹炭颜料：21.0％～55.0％；
功能助剂：2.0％～25.0％；
pH值调节剂：0.2％～0.5％；
分散润湿剂：2.0％～20.0％；
余量为去离子水；
竹炭颜料为表面积S≥900m2/g(表面积S≥每克900平方米)，由五年以上的青竹经800℃的高温炭化而得到的竹炭颜料粉；
分散润湿剂至少为聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、亚甲基双甲萘磺酸钠(MF)、苄基萘磺酸盐甲醛缩合物(CNF)、萘磺酸钠甲醛缩合物(NNO)、酚磺酸盐甲醛缩合物(分散剂S)、酚醛聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚、脂肪酸衍生物、聚丙烯酸酯、烷基硫酸盐和烷基磺酸盐化合物中的一种。
功能助剂至少为丙二醇甲醚、乙二醇甲醚、二甲基亚砜、二甲基丙二醇、丙三醇、丙二醇、乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇、十二烷基二甲基苄基氯化铵、纤维素醚水溶液、异噻唑啉酮、波尔波多、咔松类防霉杀菌剂、矿物油消泡剂、磷酸酯消泡剂、脂肪烃类消泡剂和硅油类消泡剂中的一种。
pH值调节剂至少为NaOH、KOH、NH3·H2O、CH3COOH、Co(NH2)2、HCON(CH3)2(N，N-二甲基甲酰胺)、N-甲基吡咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮和三乙醇胺中的一种。
竹炭颜料浆的pH值为9.0～11.0。
一种竹炭颜料浆的制备方法，按如下步骤进行，所述百分比为重量百分比：
①.预留去离子水总量的10％，将去离子水总量的90％和2.0～20.0％分散润湿剂加入混合器中以500～700r/min(每分钟500～700转)速度分散15分钟，得到第一混合溶液；
②.将2.0～25.0％功能助剂加入步骤①中所得的第一混合溶液中混合均匀，得到第二混合溶液；
③.将21.0～55.0％竹炭颜料全部投入步骤②中所得的第二混合溶液，得到竹炭颜料预分散浆；
④.将步骤③中所得的竹炭颜料预分散浆以1500～3000r/min(每分钟1500～3000转)的速度分散不低于30分钟，并在分散过程中缓慢加入0.2～0.5％pH值调节剂和步骤①中预留的去离子水总量的10％，得到预混合竹炭颜料浆；
⑤.将步骤④所得的预混合竹炭颜料浆进行研磨，当其粒径达到D99≤1.0μm(99％颗粒的平均粒径≤1微米)时停止研磨，以1500r/min(每分钟1500转)的速度分散15分钟，得到初始竹炭颜料浆；
⑥.对步骤⑤所得的初始竹炭颜料浆进行质量检测、真空脱泡和过滤包装后，得到所需的竹炭颜料浆；
所述的竹炭颜料为表面积S≥900m2/g，由五年以上的青竹经800℃的高温炭化而得到的竹炭颜料粉；
所述的功能助剂至少为丙二醇甲醚、乙二醇甲醚、二甲基亚砜、二甲基丙二醇、丙三醇、丙二醇、乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇、十二烷基二甲基苄基氯化铵、纤维素醚水溶液、异噻唑啉酮、波尔波多、咔松类防霉杀菌剂、矿物油消泡剂、磷酸酯消泡剂、脂肪烃类消泡剂和硅油类消泡剂中的一种。
步骤⑤中所述的研磨所采用的方法至少为球磨、篮式研磨、均质微射粉碎和卧式研磨中的一种，且连续研磨1.0～1.5小时。
本发明的有益效果是：本发明各成份配比适当，且采用得当的制备方法，使所得的竹炭颜料浆与粘胶、腈纶纤维和纸浆有良好的相溶性；竹炭颜料浆粒径D99≤1.0μm，从而使竹炭颜料浆颜料粉含量高，从而降低了竹炭颜料浆的生产综合成本，节约能源，提高了产品的商业价值；添加适量的功能助剂和pH值调节剂可使所得的竹炭颜料浆放置六个月不絮凝、沉淀和分水，具有良好的储存稳定性。综上所述，本发明制备的竹炭颜料浆具有较高的颜料含量，生产成本低，水性环保，通用性强，颜料浆粒径D99≤1.0μm，储存稳定性好；制备过程简单，易于工业化生产。
具体实施方式
本发明实施例的配方参见表1：
表1：(单位：重量百分比)
按上述配方，制备方法按如下步骤进行：
①.预留去离子水总量的10％，将去离子水总量的90％和分散润湿剂加入混合器中以500～700r/min(每分钟500～700转)速度分散15分钟，得到第一混合溶液；
②.将功能助剂加入步骤①中所得的第一混合溶液中混合均匀，得到第二混合溶液；
③.将竹炭颜料全部投入步骤②中所得的第二混合溶液，得到竹炭颜料预分散浆；
④.将步骤③中所得的竹炭颜料预分散浆以1500～3000r/min(每分钟1500～3000转)的速度分散不低于30分钟，并在分散过程中缓慢加入pH值调节剂和步骤①中预留的去离子水总量的10％，得到预混合竹炭颜料浆；
⑤.将步骤④所得的预混合竹炭颜料浆进行研磨，当其粒径达到D99≤1.0μm(99％颗粒的平均粒径≤1微米)时停止研磨，以1500r/min(每分钟1500转)的速度分散15分钟，得到初始竹炭颜料浆；
⑥.对步骤⑤所得的初始竹炭颜料浆进行质量检测、真空脱泡和过滤包装后，得到所需的竹炭颜料浆。
所述的竹炭颜料为表面积S≥900m2/g，由五年以上的青竹经800℃的高温炭化而得到的竹炭颜料粉；
所述的功能助剂至少为丙二醇甲醚、乙二醇甲醚、二甲基亚砜、二甲基丙二醇、丙三醇、丙二醇、乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇、十二烷基二甲基苄基氯化铵、纤维素醚水溶液、异噻唑啉酮、波尔波多、咔松类防霉杀菌剂、矿物油消泡剂、磷酸酯消泡剂、脂肪烃类消泡剂和硅油类消泡剂中的一种。
步骤⑤中所述的研磨所采用的方法至少为球磨、篮式研磨、均质微射粉碎和卧式研磨中的一种，且连续研磨1.0～1.5小时。
综上所述，按以上配方及步骤制备出的竹炭颜料浆，竹炭颜料含量高，60℃储存六个月无分水和沉淀，竹炭颜料浆的粒径D99≤1.0μm，pH值为9.0～11.0，与腈纶、粘胶纤维原液和纸浆有良好的混溶性，并且可用于水性涂料、乳胶和海绵着色，应用领域广泛，成本低廉，生产流程简单，易于工业化生产。
本发明所得的竹炭颜料浆特别适用于粘胶、腈纶纤维和纸浆着色，也同样适用于乳胶、海绵和水性涂料着色。
Claims (6)
1.一种竹炭颜料浆，其特征是：由竹炭颜料、功能助剂、pH值调节剂、分散润湿剂和去离子水组成，按原料总重量百分比计：
竹炭颜料：21.0％～55.0％；
功能助剂：2.0％～25.0％；
pH值调节剂：0.2％～0.5％；
分散润湿剂：2.0％～20.0％；
余量为去离子水；
所述的竹炭颜料为表面积S≥900m2/g，由五年以上的青竹经800℃的高温炭化而得到的竹炭颜料粉；
所述的分散润湿剂至少为聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、亚甲基双甲萘磺酸钠、苄基萘磺酸盐甲醛缩合物、萘磺酸钠甲醛缩合物、酚磺酸盐甲醛缩合物、酚醛聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚、脂肪酸衍生物、聚丙烯酸酯、烷基硫酸盐和烷基磺酸盐化合物中的一种。
2.根据权利要求1所述的竹炭颜料浆，其特征是：所述的功能助剂至少为丙二醇甲醚、乙二醇甲醚、二甲基亚砜、二甲基丙二醇、丙三醇、丙二醇、乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇、十二烷基二甲基苄基氯化铵、纤维素醚水溶液、异噻唑啉酮、波尔波多、咔松类防霉杀菌剂、矿物油消泡剂、磷酸酯消泡剂、脂肪烃类消泡剂和硅油类消泡剂中的一种。
3.根据权利要求1所述的竹炭颜料浆，其特征是：所述的pH值调节剂至少为NaOH、KOH、NH3·H2O、CH3COOH、Co(NH2)2、HCON(CH3)2、N-甲基吡咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮和三乙醇胺中的一种。
4.根据权利要求1、2或3所述的竹炭颜料浆，其特征是：所述竹炭颜料浆的pH值为9.0～11.0。
5.一种竹炭颜料浆的制备方法，其特征是：按如下步骤进行，所述百分比为重量百分比：
①.预留去离子水总量的10％，将去离子水总量的90％和2.0～20.0％分散润湿剂加入混合器中以500～700r/min速度分散15分钟，得到第一混合溶液；
②.将2.0～25.0％功能助剂加入步骤①中所得的第一混合溶液中混合均匀，得到第二混合溶液；
③.将21.0～55.0％竹炭颜料全部投入步骤②中所得的第二混合溶液，得到竹炭颜料预分散浆；
④.将步骤③中所得的竹炭颜料预分散浆以1500～3000r/min的速度分散不低于30分钟，并在分散过程中缓慢加入0.2～0.5％pH值调节剂和步骤①中预留的去离子水总量的10％，得到预混合竹炭颜料浆；
⑤.将步骤④所得的预混合竹炭颜料浆进行研磨，当其粒径达到D99≤1.0μm时停止研磨，以1500r/min的速度分散15分钟，得到初始竹炭颜料浆；
⑥.对步骤⑤所得的初始竹炭颜料浆进行质量检测、真空脱泡和过滤包装后，得到所需的竹炭颜料浆；
所述的竹炭颜料为表面积S≥900m2/g，由五年以上的青竹经800℃的高温炭化而得到的竹炭颜料粉；
所述的功能助剂至少为丙二醇甲醚、乙二醇甲醚、二甲基亚砜、二甲基丙二醇、丙三醇、丙二醇、乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇、十二烷基二甲基苄基氯化铵、纤维素醚水溶液、异噻唑啉酮、波尔波多、咔松类防霉杀菌剂、矿物油消泡剂、磷酸酯消泡剂、脂肪烃类消泡剂和硅油类消泡剂中的一种。
6.根据权利要求5所述的竹炭颜料浆的制备方法，其特征是：步骤⑤中所述的研磨所采用的方法至少为球磨、篮式研磨、均质微射粉碎和卧式研磨中的一种，且连续研磨1.0～1.5小时。
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