Page 200 - 《精细化工》2022年第2期

·404· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

牛仔裤作为一种现代经典服饰，有着 100 多年 桂酸二丁基锡（DBTDL）、丙酮、1-苯基-1，2-乙
的历史，因其时尚的风格、个性的设计深受当今青 二醇(PHE)、三乙胺（TEA）、靛蓝染料、甲乙酮
少年的喜爱。靛蓝染料色泽艳丽、色牢度好，是牛 肟（MEKO），AR，国药集团化学试剂有限公司；
[1]
仔裤染色的常用染料 。中国大陆每年靛蓝产量高 2,2-二羟甲基丙酸（DMPA），AR，阿拉丁试剂有
达 8 万 t 且价格昂贵 [2-3] ，传统的粉状靛蓝在工厂大 限公司；分散剂 MF、木质素 85A，工业级，菲诺染
量称量使用及运输时不仅会造成粉尘污染、危害 料化工（无锡）有限公司；羧酸型水性聚氨酯分散
环境，同时也不宜精确控制计量和快速配料，而 剂 LS5104，昆山市洛丽斯高分子材料有限公司；磺
用分散剂经研磨分散制成的液状靛蓝染料运输过 酸型水性聚氨酯分散剂 HR-6325，东莞市鸿瑞化工
程环保，可通过管道运输，这样工厂使用时避免了 有限公司。
化料方面粉体结块、调浆或配液称量不准确的弊 Brookhaven 型 Zeta 电位与粒径分析仪，美国
端，大幅度改善了工厂的生产环境，有利于工人 Brookhaven 仪器公司；Datacolor 850 电脑测色配色
的身体健康，为未来车间生产自动化提供了前提 仪，美国 Datacolor 公司；UV-1800 型紫外-可见分
条件 [4-5] 。 光光度计，岛津仪器（苏州）有限公司；Waters 1525
目前，市场上的液状还原染料所用的分散剂大 型高效液相色谱仪，美国 Waters 公司；TG16-WS
多是木质素类及萘系磺酸类分散剂等，这些分散剂 型台式高速离心机，湖南湘仪离心机仪器有限公司；
本身带有一定颜色，液状还原染料的色相难免会受 Nicolet iS10 傅里叶变换红外光谱仪，美国赛默飞世
到影响，为后续的染色和印花带来一定的色差 [6-7] 。 尔公司；Q500 型热重分析仪，美国 TA 仪器沃特斯
水性聚氨酯是一种环境和人体友好型材料，具有优 公司；SU1510 型扫描电子显微镜，日本日立株式会
异的力学性能、耐磨性和良好的成膜性能 [8-9] ，聚 社；SFJ-400 型高速分散砂磨一体机，上海现代有限
氨酯分散剂研磨过程中锚固基团与染料颗粒以范 公司。
德华力或氢键结合，在固体颗粒表面形成吸附层， 1.2 方法
使颗粒表面电荷增加，其溶剂化部分有效地扩散到 1.2.1 水性聚氨酯乳液的制备
分散介质中，增加了固体粒子被溶剂润湿的程度， 向装有搅拌器、回流冷凝管的三口烧瓶中加入
使固体颗粒间因静电斥力的作用而远离，有效阻止 计量的单 体 PEG200 （或 PEG400 、 PEG600 、
了絮凝的发生 [10] 。水性聚氨酯分散剂种类很多，但 PEG800），将三口烧瓶固定于油浴锅中，升温至
靛蓝染料还原后隐色体钠盐带负电荷，阳离子型聚 120 ℃真空脱水 1 h，然后降温至 75 ℃，缓慢滴加
氨酯分散剂易与其发生吸附使还原后的染料难以 IPDI，45 min 滴加完毕后保温反应 2 h，形成聚氨酯
氧化，影响染色效果，而磺酸型阴离子聚氨酯缺乏 预聚体，称取 DMPA 加入三口烧瓶中，滴加 1~2 滴
易得且操作性好的磺酸型扩链剂，工艺方面不太成 催化剂 DBTDL，于 75 ℃扩链反应 2 h，反应完成后
熟 [11-12] 。 继续加入 PHE 于 75 ℃下扩链反应 2 h，反应过程中
为解决传统分散剂制备的液体靛蓝对织物沾色 加入适量的丙酮，扩链完成后，将预聚体降温至
的影响，本文通过结构设计合成了一种羧酸型水性 50 ℃，加入甲乙酮肟进行封端反应 1 h，最后于 50 ℃
聚氨酯，利用 FTIR、TG、GPC 表征了其相关性能， 加入 TEA 中和 1 h，最后加入 20 mL 去离子水高速
将其作为一种分散剂用于制备液体靛蓝，利用分散 搅拌乳化 20 min，采用减压蒸馏的方法在 45 ℃水浴
–
剂结构中的锚固基团—COO 与染料间的吸附作用、 中旋蒸去掉丙酮，得到阴离子型水性聚氨酯乳液
以及大分子链的 C==O、N—H 与靛蓝染料本身的 WPU1、WPU2、WPU3、WPU4。合成路线如下所
C==O、N—H 基团之间氢键作用来使靛蓝达到分散 示，各个产物的原料组成及用量见表 1。
效果，以粒径、稳定性、K/S 值作为指标表征了液
体靛蓝的各项性能。 表 1 实验原料用量
Table 1 Dosage of experimental raw materials
1 实验部分 样品 IPDI/ PEG/mmol DMPA/ PHE/ TEA/ MEKO/
mmol mmol mmol mmol mmol
WPU1 40 PEG200/10 16 12 16 4
1.1 试剂与仪器
异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚乙二醇 200 WPU2 40 PEG400/10 15 12 15 6
WPU3 40 PEG600/10 12 12 12 12
（PEG200）、聚乙二醇 400（PEG400）、聚乙二醇
WPU4 40 PEG800/10 12 12 12 12
600（PEG600）、聚乙二醇 800（PEG800）、二月