[发明专利]一种聚乙烯亚胺复合染料纳米球的制备方法

说明书

一种聚乙烯亚胺复合染料纳米球的制备方法包括下述步骤：将阳离子聚合物纳米球置于活性染料的水溶液中，得到染料纳米球溶液；将染料纳米球溶液滴加进入聚乙烯亚胺水溶液中，得到混合溶液；混合溶液的pH为3~9；在室温下搅拌；经过提纯，干燥即得到聚乙烯亚胺复合染料纳米球。本制备方法最后得到的聚乙烯亚胺复合染料纳米球单分散性性较好，粒径均一，呈现正的Zeta电位（20~60mV），表面具有不同厚度(0.5~10nm)的包覆层，可以直接用于棉织物的着色；本发明制备的聚乙烯亚胺复合染料纳米球与改性前的染料纳米球相比，具有较高的染料负载量以及染料牢固性，解决了后续使用过程中染料的泄露和浪费问题。

技术领域

本发明属于功能高分子材料领域，尤其是一种高稳定性和着色性聚乙烯亚胺复合染料纳米球的制备方法。

背景技术

近年来，染料/聚合物复合纳米球成为一种新型色素，是不同结构的染料和合适的聚合物纳米球结合在一起。染料/聚合物复合纳米球集成了染料优异的颜色性能，可加工性能，以及纳米球独特的光学性质，在涂料、油墨、食品、电子显示和生物医学等许多领域展现出广阔的应用前景。但是染料纳米球的染料负载量及其染料的稳定性直接影响后续喷墨打印、纺织印染的效果。因此制备出具有较高染料负载量和良好染料稳定性的复合染料纳米球是实现其应用的关键。

为了得到良好应用性能的染料聚合物纳米球，人们在不断开发新的制备和改性方法，相关的研究也取得了一定进展。到目前为止已有一些文献和专利采用如下的方法制备或改性染料聚合物纳米球：（1）赵晓在杂志《Dyes and Pigments》2014, 100:41- 49上报道了一种细乳液溶剂蒸发技术，可以将疏水性的染料包覆于聚合物中制得染料/聚合物复合色素粒子，但是这些粒子的颜色会因为染料从粒子中的泄漏而褪色，很难获得纯度较好的染料纳米球。（2）樊江莉在杂志《ACS Omega》 2018, 3, 7, 7380–7387上报道了一种通过细乳液聚合法可以制备封装的染料/聚合物纳米颗粒。但是微乳液聚合法耗时且复杂，需要控制许多参数，如单体组成、反应条件和乳化剂类型。（3）中国发明专利CN104313903A报道了一种用活性染料制备的彩色聚合物微球的方法，通过改变染料分子所带总负电荷量与微球所带总正电荷量之比，利用静电吸引力制得表面带正电荷或负电荷的彩色微球。（4）中国发明专利CN105944634A报道了一种高活性染料吸附量彩色复合微球的制备方法。利用活性染料分子与阳离子聚合物微球表面的静电作用力使染料吸附在聚合物微球的表面，后续又依靠染料分子间的作用力使染料进一步吸附在微球表面，制得高吸附量彩色聚合物复合微球。静电和疏水作用已被用于驱动带负电的活性染料吸附到带相反电荷的聚合物纳米表面，制备的染料复合纳米球具有较好的纯度及颜色性能。但是染料纳米球外层靠疏水作用力聚集的染料分子在使用过程中容易脱落，造成染料的浪费。

以上所列的制备方法，虽然可以制备出具有一定着色性能的染料聚合物纳米球，但是实验过程的繁琐，染料负载量的限制以及染料的浪费不能充分发挥出染料聚合物纳米球的固有优势，限制了它们的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚乙烯亚胺复合染料纳米球的制备方法，它能够解决现有技术的不足；本发明在保持染料纳米球颜色性能和较好单分散性的前提下，提供一种聚乙烯亚胺改性的方法，制备出具有较高染料吸附量，颜色耐久性及分散稳定性的聚乙烯亚胺复合染料纳米球，从而奠定了绿色环保染色和印花的基础。

本发明的技术方案：一种聚乙烯亚胺复合染料纳米球的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

（1）将阳离子聚合物纳米球置于活性染料的水溶液中, 阳离子纳米球的浓度范围在1~100 g/L，活性染料溶液中染料质量为纳米球质量的30%~80%；这样在20℃-50℃下搅拌反应2-4小时，搅拌速度为400-600rpm，得到染料纳米球溶液；

（2）将染料纳米球溶液滴加进入聚乙烯亚胺水溶液中，得到混合溶液；所述染料纳米球溶液和聚乙烯亚胺溶液的体积比为0.1~3:1；所述聚乙烯亚胺水溶液的浓度在1~100g/L；

（3）调节步骤（2）得到的混合溶液的pH为3~9；