超支化聚合物的概念首先由Flory〔1〕于1952年提出，1987年Kim〔2〕申請第一項關于超支化聚合物專利，從此超支化聚合物獨特的結構與性能引起各國科學家的興趣，成為研究熱點。超支化聚合物是具有高度支化度的聚合物，具有大量端基官能團，且種類繁多，易接枝改性而獲得多功能性；具有高溶解性和良好的流變性〔3，4〕。在涂料行業，超支化分散劑的研究和開發成為熱門課題。BASF公司使用超支化型多功能高分子分散劑（MFDA）配成Helizarin@EVOP-100顏料墨水〔5〕，可在低粘度水性介質中對涂料起分散和穩定作用，對噴印墨水還可提供附加功能；PirrungF.O.H等〔6〕以商品化的超支化聚酯、聚（酯-酰胺）、聚乙烯亞胺為骨架，加以改性開發出一系列核-殼型顏料錨固機制的分散劑。而國內對顏料用水性超支化分散劑鮮有報道。本實驗所用的超支化分散劑是以超支化聚（酰胺-酯）為疏水部分，作為顏料錨固基團，接枝聚乙二醇單甲醚為親水部分，作為溶劑化鏈，得到可應用于水性介質的非離子型顏料分散劑〔7〕，具有低粘度、無污染等特點，為開發新型水性高分子分散劑提供了一條新的思路。該分散劑具有超支化結構，帶有較多活性端基，既能穩定分散顏料，又使得每個顏料粒子均有粘合力，無需成膜即可提升色牢度，每個粒子自行粘合在纖維上，這樣可使印花織物手感柔軟，色牢度優良，是一種多功能的高分子分散劑。本實驗研究超支化分散劑制備超細涂料的工藝條件和所制備的超支化涂料的染色性能。
1·試驗
1.1材料與儀器
織物：漂白純棉平紋白布40×40（無錫紅豆印染有限公司），棉標準貼襯織物（GB7563，上海紡織工業監督所）。
藥品：超支化分散劑HPD、陰離子分散劑（實驗室自制），4708永固紅F5RK（常州北美化工集團）。儀器：AB204-N型精密天平（上海METTLERTOLEDO公司）、JY98－3D型超聲波細胞粉碎機（寧波新芝科器研究所）、DV-Ⅲ型流變儀（美國BROOKFIELD公司）、Nano-ZS90型納米粒度分析儀（英國MALVERN公司）、WFZUV－2100型可見光分光光度計（上海尤尼柯儀器有限公司）、5415D型高速離心機（德國EFFENDORF公司）、X-Rite8400型測色配色儀（美國愛色麗公司），EHP
1.2超細涂料制備工藝
稱取一定量HPD、顏料、去離子水，充分混合攪拌，用超聲波細胞粉碎機超聲分散一定時間。固定超聲粉碎時間、顏料質量分數，改變HPD對顏料用量，研究HPD用量對顏料粒徑、分散體系穩定性的影響。固定超聲分散時間、HPD相對顏料質量分數，改變顏料質量分數，研究顏料濃度與對顏料粒徑、分散體系穩定性的影響。固定顏料質量分數、HPD對顏料用量，改變超聲分散時間，研究分散時間對顏料粒徑、分散體系穩定性的影響。
1.3涂料染色
用超支化分散劑、陰離子分散劑以相同的分散工藝條件制備超細涂料，進行涂料染色。兩浸兩軋（顏料
1.4性能測試
將少量超細顏料分散體系稀釋2000倍后，裝入粒徑測定專用皿內，
取適量顏料分散體系放入離心管中，采用5415D型離心機，轉速2000r/min，離心10min，取上層液體1mL，稀釋2000倍后用WFZUV－2100型分光光度計測定吸光度，按式（1）計算比吸光度R10：
式中：A0是離心前試樣的吸光度；A10為離心10min后的吸光度。R10越接近于100%，表明分散體系的離心穩定性越好。
將20mL分散液注入到DV-Ⅲ型流變儀中，以50%的扭矩，平衡5min時間，測試分散體系在
采用X-Rite8400測色配色儀，測定染色織物的K/S值及各項色度值。
按照GB/3920-1997《紡織品色牢度試驗、耐摩擦色牢度》，采用摩擦牢度儀YB571、SW
2·結果與討論
2.1超細涂料的制備
超支化分散劑用量對顏料顆粒粒徑及其分布、體系粘度及體系穩定性有一定影響，結果如圖1~3所示。
如圖1所示，隨著分散劑用量的增加，顏料分散體系的粘度沒有明顯變化。作為一種特殊高分子分散劑，超支化分散劑具有低粘度的優點。因為超支化分散劑的分子結構與傳統意義上的線形聚合物的無規線團結構不同，其分子結構較為緊密，在空間具有三維立體結構，表現出牛頓流體行為，由于分子之間無支鏈的纏結，包覆顏料不會發生橋聯效應。因此，超支化分散劑制備的分散體系在外界剪切力作用下不會發生線性高分子的鏈纏繞現象，體系內摩擦不會隨著超支化分散劑用量的增加而變大，體系粘度沒有明顯變化。
超支化分散劑對分散體系顏料粒徑及其分布和體系穩定性影響比較大，如圖2、3所示，隨著HPD用量增加，顏料粒子的平均粒徑及其分布逐漸減小，最后趨于平衡，略有上升。體系的穩定性先增加后趨于穩定，最后呈減小趨勢。這是因為，分散劑用量過少時，分散劑不足以在顏料表面形成穩定的包覆層，未覆蓋的的粒子之間易聚集而使顏料的平均粒徑較大、穩定性較差。分散劑用量增大，能在更多顏料粒子包面形成吸附層，且由于對顏料的潤濕性好，也有利于顏料的粉碎。當兩個吸附有高分子分散劑的顏料粒子相互靠近時，在顏料表面間距小于兩倍吸附層厚度的情況下，兩個吸附層之間就產生相互作用，使較小粒徑的顏料粒子能穩定存在。同時由于顏料粒子表面的吸附層包覆完整，產生有效屏蔽可防止粉碎的粒子發生再次聚集或凝聚，使分散體系保持較小的粒徑，具有較高穩定性。但是分散劑用量過大時，顆粒表面吸附量已達飽和狀態，顏料表面的吸附層不牢固，容易脫吸，顏料顆粒也會發生凝聚，導致無效分散，粒徑與穩定性不再有較大變化，因此超分散劑用量應以形成致密單分子吸附層為標準。本實驗中，超支化分散劑對顏料重15%為較佳量。
由圖4所示，顏料用量對體系粘度有明顯影響，顏料用量在3%之內時，粘度變化不大，維持在較低粘度的狀態，當增加到4%時，粘度急劇增加。隨著體系中顏料量增多，在受到外界剪切力作用時，顏料顆粒表面的接觸機會增多，顆粒間摩擦增加，導致體系內摩擦系數增加。
圖5數據顯示，隨著顏料用量的增加，粒徑緩慢變小，粒度分布緩慢變大，顏料質量分數在3%處有一較佳值。這是因為隨著顏料用量增加，在超聲處理過程中，顏料顆粒碰撞、摩擦的機會增多，除了超聲波對顏料的作用力以外，還有顏料顆粒間的剪切力，這使得顏料顆粒能獲得更充分的粉碎分散，獲得更小的粒徑。但是，高顏料濃度的體系中，難免有部分顏料顆粒沒有得到充分的粉碎，這使得體系中有過大和過小顆粒存在，粒徑分布不均勻，PDI增大。體系穩定性先變小后增大，結果如圖6所示，在低質量分數區間，由于顏料顆粒較少，碰撞、團聚機會較少，體系具有較高穩定性。在高質量分數區間，體系穩定性較差，但隨著顏料質量分數的增加，體系粘度增加，根據沉降公式，顆粒沉降速度與粘度成反比，因此體系中顆粒沉降速度隨粘度增加而減小，即體系穩定性隨粘度增加而增加。
本實驗將超聲波粉碎機功率設為800W，研究超聲時間對分散體系性能的影響。
由圖7可以看出，分散時間對粒徑的影響明顯。5min時，顏料的粒徑為279.2nm，到40min時，粒徑己降為217.0nm；顏料的粒度分布變化也較大。隨著時間的增加，顏料粒子的粒徑及粒度分布進一步降低，最終趨于穩定。由于在功率一定的情況下，超聲波粉碎顏料粒子主要依靠時間來實現。因此，延長超聲時間可以有效地降低顏料粒徑，這在開始的時候尤為明顯。此后，超聲時間雖然增加，但由于受機械本身及顏料分散體系的限制，顏料粒子很難被進一步粉碎，且顏料粒子粒徑變小，其表面能會相應變大，體系不穩定，顏料粒子重新聚集，粒徑變大。因此，超聲時間不宜過長。本實驗條件下，超聲時間40min為較佳條件。
2.2超細涂料染色性能
用超支化分散劑和陰離子分散劑制備得到顏料粒徑分別為290和330nm的分散體系，并配成染液對棉織物進行軋染，測試K/S值及各色度值，結果見表1，干、濕摩擦牢度及皂洗牢度結果見表2。
在相同顏料濃度下，超支化分散劑體系染得的織物較淺，這是因為超支化分散劑的水溶性不如陰離子分散劑，與織物親和力不夠，超支化分散劑攜帶顏料顆粒較難與織物表面相作用并緊密結合，因此得色不深。明度隨著K/S值增加而減小，飽和度即彩度隨之增加。
表2數據顯示隨著顏料質量分數的增加，K/S增加，各種牢度下降，超支化分散劑色漿染得的織物皂洗牢度優于陰離子的，而摩擦牢度較差。這是因為作為顏料載體的超支化分散劑，與織物之間既沒有化學鍵作用力也沒有靜電引力，外界也沒有提供粘合劑之類的添加劑，因此顏料與織物不能很好的結合，在受到外界機械力的作用下，極易從織物上脫落，造成摩擦牢度較低。由于超支化分散劑親水性較陰離子分散劑差，因此在皂洗過程中，被分散劑包覆的顏料不易從織物向皂液中移動，因此其皂洗牢度較好。
3·結語
超支化分散劑HPD對顏料有較好的分散效果，在HPD為15%（對顏料重），顏料質量分數2%，超聲時間40min條件下，可制得顏料顆粒粒徑為210nm，離心穩定性為83.4%，體系粘度為1.88mPa·s的超細涂料。用該涂料配成染液進行涂料染色，染得的織物較淺，織物皂洗牢度較好，摩擦牢度較不理想。超支化分散劑作為一種新型的具有潛力的分散劑，其應用、工藝、性能仍需要進一步摸索。
