可水解染料聚醚衍生物在母体分散染料微粒界面吸附行为的研究

基于两嵌段聚醚吸附能不强的缺陷和常规分散染料应用中存在的生态问题，本课题提出采用分散染料分子接枝改性法来提高两嵌段聚醚的分散效率并用于母体分散染料的分散。前期工作表明两嵌段聚醚接枝改性是提高分散染料分散稳定性和降低染色废水排放负荷的一种有效方法。本项目旨在合成多种能在应用条件下水解的分散染料聚醚衍生物，从宏观和微观上研究其在母体染料微粒界面的吸附行为，分析多种因素对分散体系稳定性的影响，并结合计算机模拟吸附行为，构建可水解染料聚醚衍生物分子结构－吸附行为－分散稳定性能间的关系以达到染料分散体系稳定性优化与预测的目的。课题的研究对研究微纳米材料的分散提供新思路、新方法，也可为丰富聚合物吸附理论提供可靠的依据；同时对于开发新型分散染料和生态聚酯染色技术，实现纺织印染业的可持续发展具有重要的现实意义。

分散稳定性问题一直是微纳米材料制备和应用领域关注的热点问题。针对分散染料聚酯染色过程中分散剂耗用高、环境压力大这一问题，本项目采用分散染料分子接枝改性法来提高两嵌段聚醚的分散效率并用于母体分散染料的分散。围绕这一主题，合成了以脲基和均三嗪基为连接基的可水解类染料聚醚衍生物，研究了两嵌段聚醚和可水解染料聚醚衍生物的水解行为、表面活性、在水溶液中的聚集行为和在母体染料微粒界面的吸附行为，并采用理论分析和计算模拟的方法探讨了染料分子接枝改性法在提高两嵌段聚醚分散效率中的作用和机制，首次采用吸附行为的实验结果和理论分析相结合的方法建立了分子结构和分散稳定性能间的关系。本课题的创新点在于发现或揭示了：（1）证实分散染料分子接枝改性法可提高两嵌段聚醚的分散效率，在母体分散染料与染料聚醚衍生物质量比为10:1的条件下也能使染料分散体系获得良好的稳定性，将分散体系用于聚酯染色可使其染色废水COD和色度值远低于商品染料染色废水；（2）合成的以脲基、均三嗪基为连接基的染料聚醚衍生物能满足在室温下稳定和聚酯染色时可通过pH值的控制实现全部或大部分水解的本项目所设计超分散剂的两个必要条件；（3）染料聚醚衍生物在染料颗粒界面形成分子刷构象，其吸附层厚度较聚醚分子吸附层厚度大约2nm；（4）影响分散体系稳定性的微观因素主要包括吸附层厚度和链密度，这取决于染料聚醚衍生物的疏水性和分子量；染料聚醚衍生物能与晶面间形成较强的π-π堆叠，故大部分吸附于染料微粒界面，而聚醚分子则几乎不在染料界面吸附；（5）染料晶体的晶面性质是各向异性的，这与各晶面不同的原子排布有关。此研究将进一步揭示染料颗粒界面与表面活性剂的相互作用机制，为超分散剂的设计提供一个新思路。