CN110499043B - 一种纳米分散染料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米分散染料的制备方法，包括如下步骤：将分散染料溶于有机溶剂并过滤除去杂质，得到含有分散染料的有机溶液，记为料液A；将分散剂溶于水中，得到含有分散剂的水溶液，记为料液B；将料液A和料液B采用超重力旋转填充床进行充分混合沉淀，得到纳米分散染料浆料；脱除有机溶剂，制备得到纳米分散染料。该方法采用超重力旋转填充床，制备出的纳米分散染料颗粒粒径≦280纳米；粒度分布均匀，分散性好，PDI值≦0.3；并且制备工艺简单、反应时间短；本方法很好的解决了分散染料纳米化工艺复杂、产品粒径大且粒度分布不均匀等问题，并且易于大规模化生产。

Description

一种纳米分散染料的制备方法

技术领域

本发明涉及染料制备技术领域，更具体地，涉及一种纳米分散染料的制备方法。

背景技术

分散染料是聚酯纤维的专用染料，是我国所有染料品种中产量最高、使用量最大的一种染料。分散染料是一类疏水性染料，在水中的溶解度很低，不能直接用来染色，因此，染料在出厂以前，通常要进行商品化处理。目前，染料的商品化加工主要是指将原染料滤饼经过混合、研磨，并加入一定量的填充剂和助剂进行染料纳米化的加工处理，使染料颗粒粒径减小到1μm左右甚至更小，成为标准化商品染料。

分散染料纳米化后，它的优势主要表现在以下几点：一是分散染料的颗粒粒径变小、比表面积增大，可以提高分散染料的溶解度和溶解速率，从而提高上染速率、提升力、移染性、高温分散性和染色牢度等性能；二是分散染料的粒度分布均匀、稳定性好，可以提高分散染料的匀染性，避免色斑、疵点等染色问题，使染色后织物的颜色更鲜艳；三是在染色过程中可以减小分散染料的用量，简化染色工艺，显著提高分散染料产品的质量及利用率，从而降低染色成本，提高染色质量。因此，将分散染料纳米化，减小染料颗粒的粒径，并提高其分散性和稳定性，对提高分散染料的染色性能有着重要的意义。

纳米分散染料的制备方法多种多样，主要分为物理法和化学法。其中，物理法包括机械研磨法、高压均质法、超声波制备法等；化学法包括乳液聚合法、超临界流体技术等。物理法工艺操作简单，且技术较为成熟，是目前被广泛使用的制备方法，但是，其存在能耗大，成本高，产品质量差等问题。而化学法的优势是生产成本低且产品质量好。

罗孝勇等人曾采用机械研磨法制备得到纳米分散染料(罗孝勇,付少海,王春霞,田安丽,张霞.超细分散染料的制备及影响转移印花效果的因素[J].纺织学报,2012,33(11):86-90.)。机械研磨法是利用外部机械的作用，即通过研磨介质、研磨罐和颗粒三者之间的频繁碰撞，颗粒在球磨过程中反复地受到剪切力、摩擦力和冲压力的作用，颗粒表面的缺陷密度增加，晶粒逐渐细化。该方法具有工艺简单的优点，但是还存在这样一些缺点：研磨时间长，能耗高，制备的颗粒尺寸不均匀，粒径分布较宽，还存在局部发热量过大会引起分散染料的变质，影响其染色性能。

沈卫庆等人曾采用高压均质法制备得到纳米分散染料(沈卫庆,项斌,高建荣,贾建洪,戈乔华.高压均质工艺制备超细分散染料的研究[J].染料与染色,2007,44(2):43-45.)。高压均质法是利用流体力学原理，依靠高压均质机产生60～120Mpa高压将具有一定粘度的液态物料细化及均匀混合的加工过程。若要把疏水性颗粒粉碎成纳米级粒子且均匀分散在水中，则同时需要加入分散剂防止小颗粒凝聚。但由于高压均质机需要均质循环的次数多且生产时间长，会造成生产过程能耗大，生产成本高等问题。

公开号为CN1593773A的中国发明专利申请文件中，公开了一种利用超声波法制备纳米分散染料的方法。超声波制备法是利用超声波的空化效应所产生的局部高温、高压、爆炸及微射流等，能够较大程度地削弱纳米颗粒间的结合能，从而有效地避免纳米颗粒团聚，使之充分分散在水中。但超声波空化一般需要与机械研磨结合才可以达到更好的分散效果，这样会导致制备工艺复杂，生产成本高，局部高温造成分散染料变质等问题。

Choi等人曾采用乳液聚合法制备得到纳米分散染料(Choi J H,Kang MJ.Preparation of nano disperse dyes from nanoemulsions and their dyeingproperties on ultramicrofiber polyester[J].Fibers&Polymers,2006,7(2):169-173.)。乳液聚合法是利用表面活性剂使两种互不相溶的液体形成热力学稳定、各向同性、外观透明或半透明的分散体系。该方法能制备出颗粒粒径小的分散染料，但是其缺陷在于：制备工艺复杂，工艺过程较难控制，难以实现大批量生产。

因此，针对现在有的不足，需要提供一种工艺简单、能耗低、反应时间短、粒径小且粒度分布窄的纳米分散染料的制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种纳米分散染料的制备方法。该方法采用超重力旋转填充床，制备出的纳米分散染料颗粒粒径≦280纳米；粒度分布均匀，分散性好，PDI值≦0.3；并且制备工艺简单、反应时间短；本方法很好的解决了分散染料纳米化工艺复杂、产品粒径大且粒度分布不均匀等问题，并且易于大规模化生产。

为解决上述技术问题，发明采用如下的技术方案：

一种纳米分散染料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将分散染料溶于有机溶剂并过滤去除杂质，得到含有分散染料的有机溶液，记为料液A；

S2、将分散剂溶于水中，得到含有分散剂的水溶液，记为料液B；

S3、将料液A和料液B通过进料口加入到超重力旋转填充床中，通过液体分布器将料液A和料液B在到达填料层前相遇并进入到填料层，在填料层内，转子的高速转动为分子混合过程提供强大的超重力环境，使料液A和料液B充分的混合沉淀后被甩出到转子与内壁的空腔内，然后从出料口排出，收集得到纳米分散染料浆料。

作为技术方案的进一步改进，还可以将保护剂加入到步骤S3得到的纳米分散染料浆料中搅拌使其混合均匀，再将纳米分散染料浆料采用喷雾干燥制备得到纳米分散染料粉体；将纳米分散染料粉体加入到去离子水中，制备得到纳米分散染料分散体；或采用减压蒸馏的方式将纳米分散染料浆料中有机溶剂脱除，制备得到纳米分散染料。

作为技术方案的进一步改进，步骤S1中，所述分散染料包括偶氮类分散染料、蒽醌类分散染料、杂环类分散染料中的一种。

优选地，步骤S1中，所述料液A的浓度为5-70mg/mL；更优选地，所述分散染料溶液的浓度为10-60mg/mL。

优选地，步骤S1中，所述有机溶剂包括乙腈、丙酮、吡啶、环丁砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种；更优选地，所述的有机溶剂选自丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、吡啶中的一种或几种。

优选地，步骤S1和S2中，所述料液A和料液B的体积比为1:1-1:40；更优选地，所述料液A和料液B的体积比为1:2.5-1:30。

作为技术方案的进一步改进，步骤S2中，所述分散剂包括亚甲基萘磺酸类、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、乙二醇、丙三醇、吐温20、吐温80、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、烷基聚氧乙烯硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚磺酸盐、分散剂木质素磺酸盐中的一种或多种。

优选地，步骤S3中，所述料液B中的分散剂:料液A中的分散染料的质量比为1:10-2:1。

作为技术方案的进一步改进，步骤S3中，超重力旋转填充床的转子转速为500-2500rpm，反应温度为5-60℃。

作为技术方案的进一步改进，步骤S4中，所述保护剂包括亚甲基萘磺酸类、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯硫酸钠、分散剂木质素磺酸盐中的一种或多种。

优选地，步骤S4中，所述保护剂：分散染料的质量比为1:10-1:1。

优选地，步骤S4中，所述喷雾干燥参数为：进口温度为110-190℃，出口温度为50-100℃，进料速度为0.2-0.4L/h，压缩空气压力为0.1-0.4MPa；减压蒸馏参数：温度为35-70℃，真空度为0.02-0.1MPa。

本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

如无特殊说明，本发明中的各原料均可通过市售购买获得，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。

与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：

1.本发明利用超重力旋转填充床优异的分子混合能力，强化溶剂-反溶剂的传递与混合，使纳米分散染料的制备过程在浓度高度微观均匀地条件下进行，得到粒径≦280纳米；粒度分布均匀，PDI值≦0.3，分散性好的纳米分散染料颗粒。

2.本发明通过加入保护剂，在有机溶剂脱除的过程中避免纳米分散染料颗粒的团聚，使产物颗粒保持原有的形貌和大小。

3.本发明采用喷雾干燥或减压蒸馏的处理方法脱除有机溶剂，操作简单且有机溶剂的去除效果好。

4.本发明工艺过程简单，容易实现，能耗少，效率高，成本低，且非常容易放大，达到工业化生产的发明目标。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明

图1示出本发明实施例1制备得到的纳米分散染料的扫描电镜图及实物图。

图2示出本发明实施例1制备得到的纳米分散染料的红外光谱图。

图3示出本发明实施例1制备得到的纳米分散染料的X射线衍射图。

图4示出本发明实施例2制备得到的纳米分散染料的扫描电镜图。

图5示出本发明对比例1制备得到的纳米分散染料浆料的扫描电镜图。

图6示出本发明对比例2制备得到的纳米分散染料的扫描电镜图。

图7示出本发明对比例3制备得到的纳米分散染料浆料的扫描电镜图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

一种纳米分散染料的制备方法，该方法包括如下步骤：

S1、将分散染料溶于有机溶剂并过滤去除杂质，得到含有分散染料的有机溶液，记为料液A；

S2、将分散剂溶于水中，得到含有分散剂的水溶液，记为料液B；

S3、将料液A和料液B通过进料口加入到超重力旋转填充床中，通过液体分布器将料液A和料液B在到达填料层前相遇并进入到填料层，在填料层内，转子的高速转动为分子混合过程提供强大的超重力环境，使料液A和料液B充分的混合沉淀后被甩出到转子与内壁的空腔内，然后从出料口排出，收集得到纳米分散染料浆料；

在本发明的某些实施例中，还可以将保护剂加入到步骤S3得到的纳米分散染料浆料中搅拌使其混合均匀，再将纳米分散染料浆料采用喷雾干燥制备得到纳米分散染料粉体，将纳米分散染料粉体加入到去离子水中，制备得到纳米分散染料分散体；或采用减压蒸馏的方式进行有机溶剂脱除，制备得到纳米分散染料。

在本发明的某些实施例中，步骤S1中，所述分散染料包括偶氮类分散染料、蒽醌类分散染料、杂环类分散染料中的一种。

在本发明的某些优选实施例中，步骤S1中，所述料液A的浓度为5-70mg/mL；料液A的浓度过低时，纳米染料的生产成本会增高，大批量生产较为困难，而浓度过高时，所得分散染料浆料中纳米染料颗粒的碰撞加剧，颗粒团聚严重。更优选地，所述分散染料溶液的浓度为10-60mg/mL、或10-50mg/mL、或10-40mg/mL、或10-30mg/mL、或10-20mg/mL、或20-60mg/mL、或20-50mg/mL、或20-40mg/mL、或20-30mg/mL、或30-60mg/mL、或30-50mg/mL、或30-40mg/mL、或40-60mg/mL、或40-50mg/mL、或50-60mg/mL。

在本发明的某些优选实施例中，步骤S1中，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、吡啶、环丁砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。有机溶剂应选择能够大量溶解分散染料并且沸点较低的有机溶剂，这样有利于后续的有机溶剂脱除过程。更优选地，所述的有机溶剂选自丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、吡啶中的一种或几种。

在本发明的某些优选实施例中，步骤S1和S2中，所述料液A和料液B的体积比为1:1-1:40。为了提高分散染料浆料中的固含量，缩减有机溶剂脱除的时间。更优选地，所述料液A和料液B的体积比为1:2.5-1:30、或1:5-1:30、或1:5-1:25、或1:5-1:20、或1:5-1:15、或1:5-1:10、或1:10-1:30、或1:10-1:25、或1:10-1:20、或1:10-1:15、或1:15-1:30、或1:15-1:20、或1:20-1:30、或1:20-1:25、或1:25-1:30。

在本发明的某些实施例中，步骤S2中，所述分散剂包括亚甲基萘磺酸类、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、乙二醇、丙三醇、吐温20、吐温80、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、烷基聚氧乙烯硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚磺酸盐、分散剂木质素磺酸盐中的一种或多种。

在本发明的某些实施例中，步骤S3中，所述料液B中的分散剂:料液A中的分散染料的质量比为1:10-2:1、或1:9-2:1、或1:8-2:1、或1:7-2:1、或1:6-2:1、或1:5-2:1、或1:4-2:1、或1:3-2:1、或1:2-2:1。

在本发明的某些实施例中，步骤S3中，超重力旋转填充床的转子转速为500-2500rpm、或500-2000rpm、或500-1500rpm、或500-1000rpm、或1000-2500rpm、或1000-2000rpm、或1000-1500rpm、或1500-2500rpm、或1500-2000rpm、或2000-2500rpm；反应温度为5-60℃、或10-60℃、或10-50℃、或10-40℃、或10-30℃、或10-20℃、或20-60℃、或20-50℃、或20-50℃、或20-40℃、或20-30℃、或30-60℃、或30-50℃、或30-40℃、或40-60℃、或40-50℃、或50-60℃。

在本发明的某些实施例中，步骤S4中，所述保护剂包括亚甲基萘磺酸类、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯硫酸钠、分散剂木质素磺酸盐中的一种或多种。

在本发明的某些实施例中，步骤S4中，所述保护剂：分散染料的质量比为1:10-1:1、或1:9-1:1、或1:8-1:1、或1:7-1:1、或1:6-1:1、或1:5-1:1、或1:4-1:1、或1:3-1:1、或1:2-1:1。

在本发明的某些实施例中，步骤S4中，所述喷雾干燥参数为：进口温度为110-160℃，出口温度为50-90℃，进料速度为0.2-0.4L/h，压缩空气压力为0.1-0.4MPa。减压蒸馏参数：温度为35-70℃，真空度为0.02-0.1MPa。

本发明的制备方法，包括超重力旋转填充床设备的选择，各参数的选择构成一个整体的技术方案，相互配合才可以得到本发明的纳米分散染料分散体。任何条件的逾越均会导致本发明的目的无法达成。

实施例1

一种纳米分散染料的制备方法，包括如下步骤：

将分散染料黄54溶于丙酮，配成浓度为10g/L的分散染料丙酮溶液200mL并过滤除去杂质；将分散剂MF与去离子水配成1g/L的分散剂水溶液1L；开启超重力旋转填充床，调节转速至1500rpm；开启进料泵，控制分散染料丙酮溶液进料速率为120mL/min、分散剂水溶液进料速率为600mL/min；将分散染料丙酮溶液和分散剂水溶液同时输送至超重力旋转填充床中进行混合沉淀反应，待分散染料丙酮溶液进料完毕后，关闭超重力旋转填充床，在所得浆料中加入1g分散剂MF，经过喷雾干燥后除去有机溶剂，得到干燥的纳米分散染料粉体；称取1g喷干粉体溶于9mL去离子水中，制备得到纳米分散染料黄54分散体。

图1示出本发明实施例1制备得到的纳米分散染料的扫描电镜图及实物图。从图中可以看出，该纳米分散染料颗粒的平均粒径为130nm。

图2示出本发明实施例1制备得到的纳米分散染料的红外光谱图，从图中可以看出与原料分散染料相比，纳米分散染料出现了3个新的吸收峰，说明分散剂MF成功改性到纳米分散染料的表面。

图3示出本发明实施例1制备得到的纳米分散染料的X射线衍射图，从图中可以看出分散染料经过纳米化后晶型变弱，并出现了分散剂MF的宽峰，这也说明分散剂MF成功改性到纳米分散染料的表面。

对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.16，展现出良好的分散性。

实施例2

一种纳米分散染料的制备方法，包括如下步骤：

将分散染料红60溶于丙酮，配成浓度为10g/L的分散染料丙酮溶液50mL并过滤除去杂质；将350mg分散剂MF、25mg羟丙基甲基纤维素溶于1L去离子水中配成分散剂水溶液；开启超重力旋转填充床，调节转速至2000rpm；开启进料泵，控制分散染料丙酮溶液进料速率为30mL/min、分散剂水溶液进料速率为600mL/min；将分散染料丙酮溶液和分散剂水溶液同时输送至超重力旋转填充床中进行混合沉淀反应，待分散染料丙酮溶液进料完毕后，关闭超重力旋转填充床，将所得的浆料进行减压蒸馏脱除有机溶剂，制备得到纳米分散染料分散体。

图4示出本发明实施例2制备得到的纳米分散染料分散体的扫描电镜图。从图中可以看出，该纳米分散染料颗粒的平均粒径为130nm；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.12，展现出良好的分散性。

实施例3

一种纳米分散染料的制备方法，包括如下步骤：

将分散染料蓝56溶于吡啶，配成浓度为40g/L的分散染料吡啶溶液100mL并过滤除去杂质；将木质素M-9与去离子水配成2g/L的分散剂水溶液1L；开启超重力旋转填充床，调节转速至2000rpm；开启进料泵，控制分散染料吡啶溶液进料速率为60mL/min、分散剂水溶液进料速率为600mL/min；将分散染料吡啶溶液和分散剂水溶液同时输送至超重力旋转填充床中进行混合沉淀反应，待分散染料吡啶溶液进料完毕后，关闭超重力旋转填充床，在所得浆料中加入1g木质素M-9，经过喷雾干燥后除去有机溶剂，得到干燥的纳米分散染料粉体。经检测，该纳米分散染料颗粒的平均粒径为180nm；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.19，展现出良好的分散性。

实施例4

一种纳米分散染料的制备方法，包括如下步骤：

将分散染料蓝60溶于二甲基亚砜，配成浓度为16g/L的分散染料二甲基亚砜溶液50mL并过滤除去杂质；将56mg木质素磺酸钠SL、40mg吐温20溶于1L去离子水中配成分散剂水溶液；开启超重力旋转填充床，调节转速至1000rpm；开启进料泵，控制分散染料二甲基亚砜溶液进料速率为30mL/min、分散剂水溶液进料速率为600mL/min；将分散染料二甲基亚砜溶液和分散剂水溶液同时输送至超重力旋转填充床中进行混合沉淀反应，待分散染料二甲基亚砜溶液进料完毕后，关闭超重力旋转填充床，在所得浆料中加入0.4g木质素S-25，经过喷雾干燥后除去有机溶剂，得到干燥的纳米分散染料粉体；称取300mg喷干粉体溶于9mL去离子水中，制备得到纳米分散染料蓝60分散体。经检测，该纳米分散染料颗粒的平均粒径为280nm；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.23，展现出良好的分散性。

实施例5

一种纳米分散染料的制备方法，包括如下步骤：

将分散染料黄RGFL溶于N,N-二甲基甲酰胺，配成浓度为20g/L的分散染料N,N-二甲基甲酰胺溶液200mL并过滤除去杂质；将2g木质素85-A、200mg脂肪醇聚氧乙烯醚溶于1L去离子水中配成分散剂水溶液；开启超重力旋转填充床，调节转速至1500rpm；开启进料泵，控制分散染料N,N-二甲基甲酰胺溶液进料速率为120mL/min、分散剂水溶液进料速率为600mL/min；将分散染料N,N-二甲基甲酰胺溶液和分散剂水溶液同时输送至超重力旋转填充床中进行混合沉淀反应，待分散染料N,N-二甲基甲酰胺溶液进料完毕后，关闭超重力旋转填充床，在所得浆料中加入1g木质素85-A，经过喷雾干燥后除去有机溶剂，得到干燥的纳米分散染料粉体。经检测，该纳米分散染料颗粒的平均粒径为230nm；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.20，展现出良好的分散性。

实施例6

一种纳米分散染料的制备方法，包括如下步骤：

将分散染料紫93溶于丙酮，配成浓度为10g/L的分散染料紫丙酮溶液200mL并过滤除去杂质；将1g分散剂MF、100mg烷基聚氧乙烯硫酸钠溶于1L去离子水中配成分散剂水溶液；开启超重力旋转填充床，调节转速至1500rpm；开启进料泵，控制分散染料丙酮溶液进料速率为120mL/min、分散剂水溶液进料速率为600mL/min；将分散染料丙酮溶液和分散剂水溶液同时输送至超重力旋转填充床中进行混合沉淀反应，待分散染料丙酮溶液进料完毕后，关闭超重力旋转填充床，在所得浆料中加入1g木质素85-A，经过喷雾干燥后除去有机溶剂，得到干燥的纳米分散染料粉体。称取500mg喷干粉体溶于9mL去离子水中，制备得到纳米分散染料紫93分散体。经检测，该纳米分散染料颗粒的平均粒径为210nm；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.25，展现出良好的分散性。

实施例7

一种纳米分散染料的制备方法，包括如下步骤：

将分散染料红60溶于四氢呋喃，配成浓度为60g/L的分散染料四氢呋喃溶液50mL并过滤除去杂质；将2g分散剂NNO、150mg羟丙基甲基纤维素溶于1L去离子水中配成分散剂水溶液；开启超重力旋转填充床，调节转速至1500rpm；开启进料泵，控制分散染料四氢呋喃溶液进料速率为30mL/min、分散剂水溶液进料速率为600mL/min；将分散染料四氢呋喃溶液和分散剂水溶液同时输送至超重力旋转填充床中进行混合沉淀反应，待分散染料四氢呋喃溶液进料完毕后，关闭超重力旋转填充床，将所得的浆料进行减压蒸馏脱除有机溶剂，制备得到纳米分散染料分散体。经检测，该纳米分散染料颗粒的平均粒径为160nm；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.13，展现出良好的分散性。

实施例8

一种纳米分散染料的制备方法，包括如下步骤：

将分散染料黄54溶于环丁砜，配成浓度为50g/L的分散染料环丁砜溶液50mL并过滤除去杂质；将分散剂MF与去离子水配成1g/L的分散剂水溶液1.5L；开启超重力旋转填充床，调节转速至1000rpm；开启进料泵，控制分散染料环丁砜溶液进料速率为20mL/min、分散剂水溶液进料速率为600mL/min；将分散染料环丁砜溶液和分散剂水溶液同时输送至超重力旋转填充床中进行混合沉淀反应，待分散染料环丁砜溶液进料完毕后，关闭超重力旋转填充床，在所得浆料中加入1g分散剂MF，经过喷雾干燥后除去有机溶剂，得到干燥的纳米分散染料粉体。经检测，该纳米分散染料颗粒的平均粒径为160nm；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.24，展现出良好的分散性。

实施例9

一种纳米分散染料的制备方法，包括如下步骤：

将分散染料黄54溶于N,N-二甲基甲酰胺，配成浓度为15g/L的分散染料N,N-二甲基甲酰胺溶液100mL并过滤除去杂质；将750mg木质素M-9、75mg十二烷基硫酸钠溶于1L去离子水中配成分散剂水溶液；开启超重力旋转填充床，调节转速至1500rpm；开启进料泵，控制分散染料N,N-二甲基甲酰胺溶液进料速率为60mL/min、分散剂水溶液进料速率为600mL/min；将分散染料N,N-二甲基甲酰胺溶液和分散剂水溶液同时输送至超重力旋转填充床中进行混合沉淀反应，待分散染料N,N-二甲基甲酰胺溶液进料完毕后，关闭超重力旋转填充床，在所得浆料中加入0.75g木质素M-9，经过喷雾干燥后除去有机溶剂，得到干燥的纳米分散染料粉体；称取1g喷干粉体溶于9mL去离子水中，制备得到纳米分散染料黄54分散体。经检测，该纳米分散染料颗粒的平均粒径为160nm；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.21，展现出良好的分散性。

实施例10

一种纳米分散染料的制备方法，包括如下步骤：

将分散染料黄54溶于丙酮，配成浓度为15g/L的分散染料丙酮溶液200mL并过滤除去杂质；将1.5g分散剂MF、150mg丙三醇溶于500mL去离子水中配成分散剂水溶液；开启超重力旋转填充床，调节转速至1500rpm；开启进料泵，控制分散染料丙酮溶液进料速率为240mL/min、分散剂水溶液进料速率为600mL/min；将分散染料丙酮溶液和分散剂水溶液同时输送至超重力旋转填充床中进行混合沉淀反应，待分散染料丙酮溶液进料完毕后，关闭超重力旋转填充床，在所得浆料中加入0.3g分散剂MF，经过喷雾干燥后除去有机溶剂，得到干燥的纳米分散染料粉体。经检测，该纳米分散染料颗粒的平均粒径为180nm；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.15，展现出良好的分散性。

实施例11

一种纳米分散染料的制备方法，包括如下步骤：

将分散染料蓝56溶于丙酮，配成浓度为20g/L的分散染料丙酮溶液200mL并过滤除去杂质；将2g分散剂CNF、200mg蓖麻油聚氧乙烯醚溶于1L去离子水中配成分散剂水溶液；开启超重力旋转填充床，调节转速至1500rpm；开启进料泵，控制分散染料丙酮溶液进料速率为120mL/min、分散剂水溶液进料速率为600mL/min；将分散染料丙酮溶液和分散剂水溶液同时输送至超重力旋转填充床中进行混合沉淀反应，待分散染料丙酮溶液进料完毕后，关闭超重力旋转填充床，在所得浆料中加入1g木质素85-A，经过喷雾干燥后除去有机溶剂，得到干燥的纳米分散染料粉体。称取600mg喷干粉体溶于9mL去离子水中，制备得到纳米分散染料蓝56分散体。经检测，该纳米分散染料颗粒的平均粒径为200nm；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.27，展现出良好的分散性。

实施例12

一种纳米分散染料的制备方法，包括如下步骤：

将分散染料蓝60溶于N-甲基吡咯烷酮，配成浓度为30g/L的分散染料N-甲基吡咯烷酮溶液50mL并过滤除去杂质；将1g木质素S-25、150mg聚乙二醇600溶于1L去离子水中配成分散剂水溶液；开启超重力旋转填充床，调节转速至2000rpm；开启进料泵，控制分散染料N-甲基吡咯烷酮溶液进料速率为30mL/min、分散剂水溶液进料速率为600mL/min；将分散染料N-甲基吡咯烷酮溶液和分散剂水溶液同时输送至超重力旋转填充床中进行混合沉淀反应，待分散染料N-甲基吡咯烷酮溶液进料完毕后，关闭超重力旋转填充床，在所得浆料中加入0.25g木质素S-25，经过喷雾干燥后除去有机溶剂，得到干燥的纳米分散染料粉体。经检测，该纳米分散染料颗粒的平均粒径为260nm；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.28，展现出良好的分散性。

实施例13

一种纳米分散染料的制备方法，包括如下步骤：

将分散染料黄RGFL溶于丙酮，配成浓度为20g/L的分散染料丙酮溶液100mL并过滤除去杂质；将分散剂MF与去离子水配成1g/L的分散剂水溶液1L；开启超重力旋转填充床，调节转速至1000rpm；开启进料泵，控制分散染料丙酮溶液进料速率为60mL/min、分散剂水溶液进料速率为600mL/min；将分散染料丙酮溶液和分散剂水溶液同时输送至超重力旋转填充床中进行混合沉淀反应，待分散染料丙酮溶液进料完毕后，关闭超重力旋转填充床，在所得浆料中加入1g分散剂MF，经过喷雾干燥后除去有机溶剂，得到干燥的纳米分散染料粉体。经检测，该纳米分散染料颗粒的平均粒径为210nm；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.22，展现出良好的分散性。

对比例1

重复实施例1，不同之处仅在于：水溶液中不添加分散剂MF。图5示出对比例1制备的纳米分散染料浆料的扫描电镜图。从图中可以看出，所得浆料中分散染料颗粒尺寸分布较宽，长径为100-800nm，短径为40-250nm；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.45，分散性较差。

对比例2

重复实施例1，不同之处仅在于：制备得到的浆料不添加保护剂(分散剂MF)进行喷雾干燥。图6示出对比例2制备的纳米分散染料的扫描电镜图。从图中可以看出，该纳米分散染料颗粒尺寸明显变大；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.36，分散性较差。

对比例3

重复实施例2，不同之处仅在于：水溶液中不添加分散剂MF和羟丙基甲基纤维素。图7示出对比例3制备的纳米分散染料浆料的扫描电镜图。从图中可以看出，所得浆料中分散染料颗粒尺寸大于1μm；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.75，分散性较差。

对比例4

重复实施例7，不同之处仅在于：将分散染料红60溶于四氢呋喃，配成浓度为90g/L的分散染料四氢呋喃溶液。所得浆料中分散染料颗粒团聚严重；对其进行粒径分布测试，结果显示其PDI值为0.52，分散性较差。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种纳米分散染料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将分散染料溶于有机溶剂并过滤去除杂质，得到含有分散染料的有机溶液，记为料液A；

S2、将分散剂溶于水中，得到含有分散剂的水溶液，记为料液B；

S3、将料液A和料液B通过进料口加入到超重力旋转填充床中，通过液体分布器将料液A和料液B在到达填料层前相遇并进入到填料层，在填料层内，转子的高速转动为分子混合过程提供强大的超重力环境，使料液A和料液B充分的混合沉淀后被甩出到转子与内壁的空腔内，然后从出料口排出，收集得到纳米分散染料浆料；

S4、将保护剂加入到步骤S3得到的纳米分散染料浆料中搅拌使其混合均匀，再将纳米分散染料浆料采用喷雾干燥制备得到纳米分散染料粉体；再将纳米分散染料粉体加入到去离子水中，制备得到纳米分散染料分散体；或采用减压蒸馏的方式将纳米分散染料浆料中有机溶剂脱除，制备得到纳米分散染料；

步骤S1中，所述分散染料包括偶氮类分散染料、蒽醌类分散染料、杂环类分散染料中的一种；

步骤S1中，所述料液A的浓度为5-70mg/mL；所述分散染料溶液的浓度为10-60mg/mL；

步骤S2中，所述分散剂选自亚甲基萘磺酸类、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、乙二醇、丙三醇、吐温20、吐温80、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、烷基聚氧乙烯硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚磺酸盐、分散剂木质素磺酸盐中的一种或多种；

步骤S4中，所述保护剂选自亚甲基萘磺酸类、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯硫酸钠、分散剂木质素磺酸盐中的一种或多种；

步骤S4中，所述保护剂：分散染料的质量比为1:10-1:1；

步骤S4中，所述喷雾干燥参数为：进口温度为110-190℃，出口温度为50-100℃，进料速度为0.2-0.4L/h，压缩空气压力为0.1-0.4MPa；减压蒸馏参数：温度为35-70℃，真空度为0.02-0.1MPa。

2.根据权利要求1所述纳米分散染料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述有机溶剂包括乙腈、丙酮、吡啶、环丁砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述纳米分散染料的制备方法，其特征在于：步骤S1和S2中，所述料液A和料液B的体积比为1:1-1:40。

4.根据权利要求1或2所述纳米分散染料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述料液B中的分散剂:料液A中的分散染料的质量比为1:10-2:1。

5.根据权利要求1或2所述纳米分散染料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，超重力旋转填充床的转子转速为500-2500rpm，反应温度为5-60℃。

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