分散染料染色分散染料是一類分子比較小，結構上不帶水溶性基團，幾乎不溶于水的非離子型染料，染色時依靠分散劑的作用以微小顆粒狀均勻地懸浮分散在染液中，所以稱分散染料。分散染料在染液中主要以微小顆粒狀態存在，其上染過程與其粒徑及其分布密切相關。

化學合成的分散染料原染料（俗稱：染料濾餅）不具備應用性能，需經適當商品化加工（見下圖）來提高染料的應用性能及標準化染料強度（力份）。分散染料的研磨過程是改善染料應用性能和標準化染料強度的基礎，潤濕分散劑和研磨設備是決定分散染料研磨效率的關鍵。就染料商品的物理形態而言，可分為粉狀、液狀及漿狀。液狀染料（水溶性液狀、分散體）是在漿狀染料（固／液混合體）的基礎上發展起來的一種較新的染料劑型，可適用于各種類別的染料或顏料。從染料商品化工序來看，粉狀染料比液狀染料制備方法類似，前者多一道氣流噴霧干燥工序。不過，液體染料對存儲性能和應用穩定性要求高，對分散助劑要求高。

粉狀及液體染料的商品化加工

參考來源：參考資料2

粉狀分散染料是目前滌綸纖維染色的常用染料，具有貯存穩定性好，易于運輸的優點，但該類染料在商品化過程中需要進行大量分散劑添加及染料漿液噴霧干燥工序，導致其在生產與應用階段一直存在能耗高、污染重和碳排放量大等問題。

液狀分散染料是難溶于水的分散染料顆粒借助潤濕分散劑作用穩定分散在水中的一種高濃度懸濁液，吸附在染料顆粒外側的分散劑通過靜電斥力及空間效應維持分散體系的穩定性，阻止染料出現團聚和分層等現象。與粉狀分散染料相比，其制備時無需噴霧干燥；應用時無需化料，沒有粉塵污染，便于調漿或配制染液；因助劑用量低，連續軋染時染料泳移現象輕，高溫浸染染色時表面浮色少、染色廢水色度輕；印花時可免水洗。液狀分散染料的出現為從源頭上減少分散染料染色帶來的環境問題提供了新的思路與方法。

粉體與液體狀分散染料的制備工序

來源：參考資料3

長期以來，分散染料以粉狀產品為主，液狀分散染料未能得到發展，這與粉狀產品的存儲性能和應用穩定性明顯優于液態有關。隨著分散劑的不斷創新，膜分離技術的推廣以及染料提純技術的提高，以及砂磨機、高壓勻質機等超細粉碎技術的應用，液體分散染料的應用性能也有所提升。

一、分散染料的細化分散及相關設備

基于分散染料粒徑對其染色性能的影響，各種物理和化學的染料細化分散方法得到了關注?；瘜W法包括微乳液聚合技術和溶劑法等，物理法包括機械研磨法、高壓均質法和超聲波法等。目前工業上以物理法為主。

①機械研磨法

機械研磨法是分散染料濾餅、分散劑和水的混合物借助研磨機的機械研磨作用，將染料粉碎細化的方法，是目前染料工業界普遍使用的方法之一?，F有機械研磨機規格較為齊全如釜式砂磨機、臥式連續砂磨機和立式連續砂磨機，可單獨或組合使用。

使用砂磨機進行物料的研磨分散應注意的工藝問題有以下幾個方面：

1）進人砂磨機前原染料必須分散均勻，必要時可采用高速渦輪式分散器或均化磨進行預分散；

2）研磨介質須采用化學穩定性好、耐磨、耐撞擊、耐腐蝕材質作砂磨珠，并根據染料商品的要求選擇合適的珠徑；

3）研磨過程中分散劑與原染料的比例以及物料的黏度直接影響研磨效率。一般控制分散液的固含量在25%-35%；

4）根據分散染料的性質控制砂磨過程的溫度；

5）嚴格控制物料的 pH 值；

6）為了使商品染料有較好的分散性，研磨結束后，噴霧干燥前要對物料進行“解凝”處理。

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②高壓均質化技術

高壓均質化技術是基于可承受350～400MPa壓力的新型均質閥的設計及其高壓技術的發展，高壓均質器運行過程中產生的層流或湍流、氣蝕、剪切力、撞擊力以及湍流渦漩等作用將液體混合物料加工成超細微粒。該設備在減小染料粒徑及其分布和提高染料穩定性等方面具有良好的分散細化效果，在染料的超細粉碎加工中已獲得大規模應用。

高壓均質機原理示意圖

1-閥座  2-撞擊環  3-閥芯 4-均質后物料

在分散染料的商品化制備生產中，亦有選用膠體磨機或砂磨機等設備與高壓均質機串聯的預磨細化工藝，可實現既節能又高效的綜合加工成效，如下圖。

超細粉碎工藝流程

③超聲－機械復合研磨法

大規模制備微細顆粒的傳統機械破碎法中，如球磨、攪拌磨等，由于微細顆粒結團的現象難以克服，致使顆粒的粒徑減小到一定程度后不再繼續減小，存在著粉磨極限。超聲波在液體中傳播時會產生劇烈的空化效應，利用這種空化效應所產生的局部高溫、高壓、爆炸及微射流等，能夠較大程度地削弱納米顆粒間的結合能，從而有效避免顆粒的團聚，使之充分分散。但在研磨時體系溫度不宜過高，因為隨著體系能量的增加，顆粒碰撞的概率增大，反而會促使納米顆粒的團聚。超聲波空化法與機械研磨法結合可以達到更好的分散效果且易實現工業化。

二、分散染料潤濕分散劑的選擇

潤濕分散劑是影響液體分散染料細化分散效率及儲存穩定性的關鍵。粉狀分散染料的分散劑含量較高，占染料總量的60%左右，大多采用陰離子型；而液體分散染料的分散劑含量較低，占染料總量的20%左右，可用的分散劑類型較多，有非離子型、陰離子型和超分散劑等。相比粉狀分散染料，液體分散染料分散劑含量大幅度減少，盡管給印染帶來了上染率提高和印染廢水污染物減少等優勢，但也會降低染料研磨效率和液體染料穩定性等。因此，選擇合適的分散劑對液體分散染料制備很關鍵。評價分散劑的指標主要有潤濕性、分散性、懸浮性、熱穩定性和起泡性。

分散的三個過程（潤濕、粉碎、穩定化）

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1、陰離子分散劑

分散染料中使用的陰離子型分散劑，是一類分子中帶有磺酸基的表面活性劑，是目前粉狀分散染料和常規液體分散染料中普遍使用的分散劑，以萘系磺酸鹽和木質素磺酸鹽為主。

作用機理：當染料顆粒表面電勢不強時，陰離子型分散劑可以通過范德華力克服靜電斥力或通過嵌入的方式吸附于染料顆粒表面，從而使染料顆粒表面因帶同種電荷而排斥力增強。在水滲透壓共同作用下，陰離子型分散劑可降低染料微粒間的黏結強度，減少染料顆粒碎裂所需的機械能，使其破碎成更小的粒子，并穩定分散在水中。

陰離子分散劑其主要分散作用是分子靜電斥力，分散能力相對較弱，但它們的極性部分（如磺酸基）能夠與水分子發生強烈的相互作用，從而顯著降低表面張力，有利于粒子的潤濕，從而提高粒子的分散效率，提升研磨效率。

2、非離子分散劑

非離子型分散劑溶于水時不發生離解，分子中疏水性基團與離子型分散劑中的大致相同，而親水性基團主要是由一定數量的含氧基團（羥基、聚氧乙烯鏈）構成，與其他表面活性劑具有較好的相容性。常見的非離子型分散劑有烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸多元醇酯聚氧乙烯醚等，結構如下表所示。

作用機理：非離子型分散劑的疏水性基團可以吸附在分散染料顆粒表面，親水性基團則伸入水相，從而產生較大的空間斥力。

總體而言，非離子型分散劑的分散效率高于陰離子型分散劑，在液體分散染料中，其用量可以適當降低。但多數非離子型分散劑的耐熱穩定性不佳，導致液體分散染料的穩定性不好，容易產生沉淀，在印染過程中容易出現色點、粘缸等問題。

3、超分散劑

超分散劑又稱聚合物類分散劑目前主要用于顏料分散。相對分子質量為1000~10000，按其性質和功能可分為兩個特征段：錨固段和溶劑化段。

錨固段：單個或多個錨固基團。如-NR₂、NR³⁺、-COOH、-COO-、-SO₃H、-SO^3-、PO₄^2-、多元胺、多元醇及聚醚等，錨固基團與顏料產生多種作用力（如疏水力、離子鍵、氫鍵及范德華力），防止超分散劑在顆粒表面脫落。錨固段可以根據粉體的表面性質（如分子結構大小、極性基團含量等）進行選擇或設計，以保證超分散劑在顆粒表面的牢固吸附，錨固段在超分散劑結構中一般占比僅為10%~20%。超分散劑與固體顆粒的吸附為不可逆吸附，很難解吸，這對穩定分散極為有利。

溶劑化段：具有良好的親水性或溶解性，主要有聚乙二醇和聚丙烯酸鹽等，其在顏料顆粒與水界面通過空間位阻效應或靜電斥力，實現顏料水分散體的分散穩定?，F有水性顏料工藝中所用超分散劑大多是聚羧酸類分散劑，非離子型分散劑（如聚氧乙烯類衍生物、聚乙烯吡咯烷酮等）應用與研究較少。

目前有研究人員嘗試將聚羧酸類分散劑應用于液體分散染料的制備，胡會娜等以端羥基超支化聚酯、中等聚合度苯乙烯丙烯酸共聚物、低聚合度苯乙烯丙烯酸共聚物和端羧基超支化聚酯為超分散劑，研究了超分散劑對高力份分散橙288液體分散染料穩定性的影響，結果表明，端羥基超支化聚酯能明顯提高分散橙液體分散染料的穩定性，能制備出力份達340%的分散橙288液體染料^[4]。

4、復合分散劑

分散劑的選擇是液體分散染料制備的關鍵。一般來說，單一的分散劑難以在各方面同時具備良好的性能。因此，人們將不同類型的分散劑進行復配以期獲得應用性能優異的新型高效分散劑。各類分散劑的結構不同，其分散作用機理也不盡相同。分散染料的分子結構雖然較為近似，但也存在一定的差異。在選擇液體分散染料的分散劑時，不能一概而論，需要針對具體染料的分子結構，結合助劑的分散作用機理和性能進行篩選，多數時候需要進行多種助劑的復配，篩選出優良的分散體系。只有分散體系與染料的分子特性相匹配，才能制備出高性能的液體分散染料。

參考資料：

[1]錢春霞,何權輝,趙朋,等.液體分散染料的制備及分散劑的選擇[J].染料與染色,2021,

[2]白孟仙,秦延林,楊東杰.木質素系染料分散劑的研究和應用綜述[J].生物質化學工程,2012

[3][1]邱靖斯,劉越.分散染料的細化分散及其對粒徑影響研究進展[J].紡織學報,2021

[4]胡會娜,石瑜博,朱亞偉,等.高力份分散橙288液體染料制備、穩定性及染色性能[J].絲綢,2021

[5]袁秋曉.液體分散染料染色工藝及機理研究[D].浙江理工大學,2022

粉體圈Alpha