[发明专利]一种炭黑分散体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种炭黑分散体及其制备方法，该炭黑分散体按照质量份数包含如下组分：10～40份改性炭黑、2～5份表面活性剂A、2～5份表面活性剂B、40～90份液体分散介质、0～0.1份添加剂；其中的改性炭黑是利用改性物质C与表面含有羟基的炭黑发生酯化反应制得。本发明还提供了炭黑分散体在聚酯纤维原液着色中的应用，具体为：将炭黑分散体预热至170～180℃，在聚酯纤维生产过程中的酯化反应后且缩聚反应前加入到聚酯低聚物中。该炭黑分散体与聚酯相容性好，能够稳定分散在聚酯中，且可提高着色后的聚酯纤维的可纺性，并保证聚酯纤维具有较高的断裂伸长率和断裂强度以及较高的耐皂洗色牢度和干/湿摩擦牢度。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种炭黑分散体及其制备方法，以及该炭黑分散体在聚酯纤维原液着色中的应用。

背景技术

化学纤维是指以天然或人工合成的高分子化合物为原料，经纺丝原液制备、纺丝和后处理等工序制得的具有纺织性能的纤维，被广泛应用于人们衣食住行各个方面。按照原材料的不同，化学纤维分为人造纤维和合成纤维。根据中国化纤工业协会统计，2019年我国化学纤维产量为5827万吨，其中合成纤维产量为5279万吨，合成纤维中聚酯纤维产量为4781万吨，聚酯纤维占合成纤维产量的90％，因聚酯纤维具有强度高、抗皱性好、易洗快干等特点，广泛应用在服装、家纺及工业等领域。

采用染料染色的方式对聚酯纤维着色时，由于聚酯纤维中分子排列呈线状直链、结晶度高、取向性好、分子间空隙小，大分子链上没有羟基、氨基等极性官能团，只有极性较小的酯基，染料不易渗入，具有较差的染色性。染料分子只有在高温高压条件下才能进入纤维内部进行染色。这种传统的采用染料染色的工艺存在设备要求高、能耗和废水排放量大等问题。原液着色是在纤维纺丝前加入着色剂直接纺出有色纤维的工艺；原液着色工艺省去了后续染色工序，减少了因染色、清洗等工艺而产生的“三废”污染和巨大能耗，有利于推进纤维生产过程中的节能减排，具有良好的发展前景。

采用色母粒着色是最为常见的聚酯纤维原液着色方式，相较于色母粒，采用液态着色剂对聚酯纤维进行原液着色，具有纤维中颜料颗粒粒径分布更小、着色力更高等优势。聚酯纤维原液着色用液态着色剂的制备和应用研究，一直是聚酯纤维着色的研究热点之一。纤维原液着色要求颜料能够均匀、稳定、高度分散在分散载体内，并要求颜料分散体具有良好的分散性、着色强度、耐化学和物理性、牢度强等性能。如果颜料的分散性不好，在纺丝过程中，则容易出现堵塞喷丝孔、造成断头疵点等问题，并影响纤维的力学强度；另一方面，大量添加颜料会影响纤维的机械物理性能，因此为了保持纤维原有的优良性能，要求加入的颜料越少越好，这就需要颜料具有较高的着色强度，只需少量添加就能满足颜色要求；此外，颜料分散体的各组分还需满足在聚酯反应阶段不发生化学变化、并且在缩聚温度下物理性能不发生变化的要求；对于有色聚酯纤维，还要求颜料具有良好的耐光性、耐摩擦性、耐洗涤性等性能。

现有技术公开了多种聚酯纤维原液着色用着色剂，如公开号为US5106905的美国专利公开了一种聚酯纤维着色剂，该着色剂将颜料/染料分散在液体脂肪族聚酯中，直接用于聚酯纤维的原液着色；公开号为CN103031755A的中国专利公开了一种用于涤纶原液着色的乙二醇基颜料分散体及其制备方法，乙二醇基颜料分散体由颜料、润湿剂、分散剂和乙二醇组成；公开号为CN106978639A的中国专利公开了一种聚酯纤维原液着色用液态着色剂及其制备方法，液态着色剂由液态分散介质、着色剂和分散剂等组成，其中所述液态分散介质是矿物油和脂肪族聚酯的两类物质的混合物。

聚酯纤维按照颜色可分为黑色、白色和彩色；近年来黑色聚酯纤维需求量越来越大，聚酯纤维用黑色着色剂已经成为聚酯纤维原液着色产业化研究的重点领域；如公开号为CN110903611A的中国专利公开了一种直纺细旦丝专用超黑大熔指高分散性黑色母粒，是由25～30份特黑炭黑、74～67份聚酯载体、1～3份分散剂组成，其中分散剂为熔点低、渗透性强且流动性好的复合型脂肪族极性助剂；公开号为CN101338067A的中国专利公开了一种黑色聚酯切片和黑色聚酯切片的制备方法，炭黑色浆在酯化反应或者酯交换反应前添加，其中炭黑色浆包括炭黑、乙二醇、助溶剂(乙醇和或水)、壬基苯酚聚乙二醇醚类分散剂。