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活性染料用印花糊料現(xiàn)狀
集萃印花網(wǎng)  2010-11-04 00:00:00
    【集萃網(wǎng)觀察】目前,紡織品活性染料印花大多采用傳統(tǒng)的篩網(wǎng)印花工藝 ,包括平網(wǎng)和圓網(wǎng)印花 。篩網(wǎng)印花色漿一般由染料(或顏料)、助劑與原糊組成。糊料在篩網(wǎng)印花色漿配方中起關(guān)鍵作用 ,它控制印花漿的流變性、滲透性和遷移性 ,除染料外 ,糊料是決定印花質(zhì)量的最主要因素 。自活性染料問世以來 ,國內(nèi)外一直以海藻酸鈉作為活性染料印花的糊料。隨著印花技術(shù)的發(fā)展、對(duì)糊料要求的提高和海藻酸鈉價(jià)格的上漲 ,近年來已研究開發(fā)出多種用于活性染料印花的糊料 ,現(xiàn)介紹主要的活性染料用印花糊料。

  1 海藻類

  1.1 海藻酸鈉

  淀粉、瓜耳豆膠等多糖類物質(zhì)用于活性染料印花時(shí) ,它們分子中的羥基易和活性染料發(fā)生反應(yīng) ,生成物或者沉積在纖維表面使織物發(fā)硬 ,或者溶于水使織物的得色量降低 。海藻酸鹽也是多糖類物質(zhì) ,但與其他天然糊料不同,海藻酸鈉分子中陰荷性的—COO-會(huì)阻止陰離子性活性染料與其反應(yīng) ,C2、C3 位上的羥基又由于空間位阻效應(yīng)而難與染料發(fā)生反應(yīng) ,因而得色率較高。但海藻酸鈉分子中大量的—COO-具有強(qiáng)水化作用 ,產(chǎn)生較高牛頓粘度 ;同時(shí)由于—COO-的靜電斥力 ,大分子鏈間不易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) ,結(jié)構(gòu)粘度較低 ,印花粘度指數(shù) PVI 值在 0.78 左右,流變性能接近于牛頓流體。海藻酸鈉糊料印花流變性差 ,圓(平)網(wǎng)印花特別是高目數(shù)網(wǎng)印、精細(xì)花型和大面積印花印制效果不理想。改進(jìn)方法 :(1)制成海藻酸酯 ,PVI 值可以下降到 0.6左右,改善了流變性;(2)拼混其他糊料。唐增榮研制出一種綜合性能較好的復(fù)合型糊料,具有良好的適應(yīng)性。

  該糊料為海藻酸鈉、聚丙烯酸糊料和油/水乳化糊的復(fù)配分散體 ,不僅保留了海藻酸鈉糊、聚丙烯酸糊料的原有特性 ,而且結(jié)構(gòu)粘度高于海藻酸鈉 ,流變性能適用于圓(平)網(wǎng)印花 ,尤其在高目數(shù)圓網(wǎng)印花中更為顯著?商岣呓o色量,還能獲得塊面均勻、輪廓清晰、線條清晰的印制效果。

  1.2 海藻酸酯

  海藻酸鈉在水中電離 ,形成負(fù)離子—COO-,遇酸和重金屬離子會(huì)凝膠化 ,流變性能迅速惡化 ,使用范圍受到限制 。通過部分酯化(控制適當(dāng)?shù)孽セ龋,可以得到水溶性和糊化能力良好、既耐堿又耐酸的海藻酸酯。王春蘭等將海藻酸部分酯化,制成海藻酸酯,其與海藻酸鈉相比優(yōu)點(diǎn)如下:(1)酯化將羧基封閉起來,提高了化學(xué)穩(wěn)定性,其耐酸、耐重金屬離子、耐還原劑和對(duì)不同染料的適應(yīng)性均優(yōu)于海藻酸鈉?捎糜诨钚、分散及快磺素、酸性、直接、分散、冰染料和陽離子染料印花中 ,用于活性染料與其他染料同漿印花 (如拉元/活性、分散/活性染料印花工藝)時(shí) ,印制效果和刮印性能良好 ,擴(kuò)大了使用范圍 ;(2)部分酯化以后 ,—COO-減少 ,代之以可形成氫鍵的酯鍵 ,水化能力減弱 ,大分子鏈間的靜電斥力減小 ,有利于形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) ,所以海藻酸酯糊料結(jié)構(gòu)粘度相對(duì)較高 。其 PVI 值在 0。6 左右,流變性能更接近于假塑性流體 ,有效地改善了圓 (平 )網(wǎng)印花的刮印性和透網(wǎng)性;(3)海藻酸酯比海藻酸鈉成糊率高,成本低。

  2 淀粉和纖維素改性類

  淀粉和纖維素原料來源廣泛,成本低廉,但分子中均含有大量強(qiáng)還原性的伯羥基,與活性染料反應(yīng)后影響得色率,不宜直接作為活性染料印花糊料使用,經(jīng)過某些改性后可以作為活性染料印花的糊料:(1)將活性較高的伯羥基羧甲基化(醚化反應(yīng)),使其陰離子化 ,增加對(duì)染料分子的排斥作用;(2)通過化學(xué)交聯(lián)作用來增加糊料的結(jié)構(gòu)粘度 ,改善流變性能 。我國研究者在此方面進(jìn)行了大量研究。較為常用的印花糊料是羧甲基淀粉(CMS)和羧甲基纖維素(CMC)。羧甲基淀粉和羧甲基纖維素印花性能主要取決于取代度(醚化度),低醚化度或者醚化不均勻時(shí) ,耐酸堿、耐鹽性較差,在水中溶解度也低。調(diào)制印花原糊時(shí),未醚化的伯羥基會(huì)與活性染料反應(yīng) ,產(chǎn)物沉積在織物表面使手感發(fā)硬,原糊中含有不溶性懸浮物還會(huì)造成印花疵病 。如果將羧甲基淀粉的醚化度提高到 1.0 以上 ,原糊的化學(xué)穩(wěn)定性大為提高 ,流動(dòng)性和滲透性良好,從而改善印花性能。

  CMS 成糊率較低,是典型的高固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)低粘度糊料 ,原糊質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在 8%左右 ,造成糊料的浪費(fèi) 。CMS 是典型的非牛頓流體 ,結(jié)構(gòu)粘度較大 ,外觀很稠厚 ,PVI 值約為 0.4。但它不是分子間作用力造成 ,而是分子鏈團(tuán)在水中遷移困難引起的。CMS 沒有海藻酸鈉的粘彈性 ,所以抱水性不好 ,分子鏈團(tuán)之間的水分子幾乎是自由的。用這種漿印花的最大特點(diǎn)是滲化現(xiàn)象非常嚴(yán)重,如果通過提高漿料濃度來防止?jié)B化,則布上殘存漿料就會(huì)過多 ,影響織物手感 ,還會(huì)出現(xiàn)發(fā)花現(xiàn)象。

  CMC 成糊率較高,原糊質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在 4%~5%,抱水性好 ,不會(huì)發(fā)生滲化 。CMC 也是典型的非牛頓流體 ,結(jié)構(gòu)粘度大 ,PVI 值較低 ,僅為 0.3 左右 ,不適合圓(平)網(wǎng)印花。

  改善 CMS 和 CMC 印花性能的方法 :(1)使用高粘度、高取代度的產(chǎn)品 ,在生產(chǎn) CMS 和 CMC 的過程中 ,要達(dá)到高的取代度 ,就要增加堿用量 ,會(huì)使大分子鏈發(fā)生斷裂,又會(huì)造成粘度降低,從而成糊率較低。隨著CMS 和 CMC 生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了許多高粘度、高取代度的產(chǎn)品 ,這對(duì) CMS 和 CMC 在印花糊料中的發(fā)展有重要意義。河北紡織科學(xué)研究所研制的改性纖維素糊料 RPT,取代度達(dá)到 1.69,是目前用于活性染料印花取代度較高的纖維素改性產(chǎn)品;(2)將 CMS 和CMC與其他糊料拼混后印花 ,上海第二印染廠使用海藻酸鈉與羧甲基淀粉拼混用于棉織物的印花加工 ,應(yīng)用效果良好 ,與 CMS 相比 ,拼混海藻酸鈉后得到的混合糊料抱水性、曳絲性得到改善 ,且印花后得色量高 ,降低了糊料的成本 。李麗、范雪榮等采用高取代 CMC與海藻酸鈉混合制備糊料 ,PVI 值隨混合比例的不同變化很大,印制精細(xì)花紋時(shí)應(yīng)選用高取代度比例較大的原糊 ,而印制大塊面花紋時(shí)則宜選用海藻酸鈉比例較大的原糊。

  3 改性瓜耳豆膠類

  瓜耳豆產(chǎn)于印度和巴基斯坦的干燥地帶 ,瓜耳豆膠是由植物種籽中提取的多糖體 ,主要成分為半乳聚糖甘露聚糖。

  與其他天然糊料相比,瓜耳豆膠價(jià)格極為低廉,且粘度比較高 ,成糊率也比其他糊料高 。其 1%水溶液的粘度達(dá) 4 000~5 000 mPa·s,是天然聚合物中粘度最高者。它屬于假塑性流體,其滲透性、勻染性優(yōu)良,易洗滌性、抱水性良好,經(jīng)過變性處理后,適宜于各種印花。

  瓜耳豆膠本身不適合活性染料印花 ,將其進(jìn)行化學(xué)變性 (把分子中的羥基封閉 ,以阻礙其與活性染料反應(yīng))后 ,就能使它在活性染料印花中發(fā)揮作用 。瓜耳豆膠改性后用于印花糊料的研究國外較多 ,改性方法主要有氧化法和醚化法。

  3.1 氧化瓜耳豆膠

  用過氧化氫處理瓜耳豆膠,使其分子中羥基氧化成醛基或羧基,此法已用于工業(yè)上生產(chǎn)變性瓜耳豆膠。經(jīng)雙氧水氧化的瓜耳豆膠與海藻酸鈉用于活性染料印花時(shí),氧化瓜耳豆膠所得到的 K/S 值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于海藻酸鈉 ;干、濕摩擦牢度不低于海藻酸鈉 ;但印花織物的彎曲長(zhǎng)度比海藻酸鈉大 ,即手感較硬 。增加氧化時(shí)雙氧水用量,印花織物的各項(xiàng)指標(biāo)都有所改進(jìn)。

  3.2 醚化瓜耳豆膠

  醚化法是在有燒堿存在下用一氯醋酸對(duì)瓜耳豆膠中的羥基進(jìn)行羧甲基化 。研究羧甲基化方法 ,篩選出較為合適的方法 ,可以得到性能較好的產(chǎn)品 。用羧甲基瓜耳豆膠對(duì)幾種活性染料印花時(shí) ,印花織物的得色量與用海藻酸鈉印花織物相差不大 ,且各項(xiàng)牢度指標(biāo)均能達(dá)到海藻酸鈉的水平,代表產(chǎn)品有 Indalca PA-40(意大利醚化瓜耳豆膠 )和 Diagum C9(西德醚化瓜耳豆膠)。

  同 CMS、CMC 一樣 ,醚化度也是影響產(chǎn)品性能的主要指標(biāo)。用醚化度高的產(chǎn)品印花后 K/S 值高于海藻酸鈉,而且手感十分柔軟。

  近年來,國外研究者仍在進(jìn)行改性瓜耳豆膠作為活性染料印花糊料的研究。無論是氧化法還是醚化法,選擇合適的反應(yīng)方法以及條件都能改善瓜耳豆膠的印花性能,獲得與海藻酸鈉相同的印花效果。另外,Sonja!ostar Turk等人研究了高取代的羧甲基瓜耳豆膠與海藻酸鈉拼混用于活性染料印花 ,羧甲基瓜耳豆膠的加入改善了海藻酸鈉的假塑性和粘彈性 ,并且改善了滲透性,印花后得色量高,牢度好。

  4 合成增稠劑

  合成增稠劑是一類合成高分子物 ,其所用的單體主要是丙烯酸類、順丁烯二酸類以及少量的交聯(lián)單體。用作增稠劑,流變性好、成糊率高、色漿固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)低 。分子中不含羥基 ,而含大量羧基 ,使它們?cè)趬A性條件下有很高的負(fù)電荷密度,為用于活性染料印花提供了可能性。

  近年來,國內(nèi)外各公司相繼開發(fā)出活性染料印花用合成增稠劑,但僅為產(chǎn)品應(yīng)用性能的測(cè)試報(bào)告,趙軍子根據(jù)增稠劑原漿[w(增稠劑)=3%]粘度和其抗電解質(zhì)性能的強(qiáng)弱,粗略地將用于活性染料印花的合成增稠劑分為 3 大類 :(1)常規(guī)丙烯酸類增稠劑 ,原漿粘度很高 ,但耐電解質(zhì)性能較差 ,代表產(chǎn)品有中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)開發(fā)的 KG- 401、英國聯(lián)合膠體公司的 RTA等;(2)以英國聯(lián)合膠體公司的 PEH、7860 為代表 ,其原漿的粘度較小 ,在 20 000 mPa·s 左右 ,但耐電解質(zhì)性能較好;(3)代表產(chǎn)品有英國聯(lián)合膠體公司的 RND 和美國古立德公司的 Carbopol 2491 WCS 系列產(chǎn)品。原漿粘度最低 ,只有 3 000~5 000 mPa·s,但耐電解質(zhì)性能相對(duì)最強(qiáng)。

  合成增稠劑為化學(xué)交聯(lián)型聚合物 ,具有顯著的假塑性和觸變性 ,其 PVI 值在 0.25 左右 。相對(duì)于海藻酸鈉 ,合成增稠劑流變性好 ,更適合于高目數(shù)的圓網(wǎng)印花、復(fù)雜花型的印制、大面積印花和質(zhì)地緊密織物的印花 。另外 ,聚丙烯酸類增稠劑的固色率比海藻酸鈉高,這是因?yàn)楹铣稍龀韯┐蠓肿渔溕系呢?fù)電荷密度較大 ,對(duì)染料分子的排斥力較大 ,有利于染料分子向織物擴(kuò)散而固色,所以合成增稠劑的色光也比海藻酸鈉鮮艷。

  但合成增稠劑耐電解質(zhì)性能較差、織物印制手感較硬,這也影響了合成增稠劑在活性染料印花工藝中的普遍應(yīng)用 ,仍需進(jìn)一步改善 。改善方法 :(1)從合成增稠劑的分子結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改善 ,趙軍子采用丙烯酸和非離子表面活性劑(脂肪醇聚氧乙烯醚)反應(yīng) ,合成親水性帶疏水長(zhǎng)支鏈的締合增稠功能單體 ,此單體和丙烯酸均溶于水,采用反相乳液聚合合成活性染料印花糊料 ,工藝流程簡(jiǎn)單 ,可有效地改善耐電解質(zhì)性能 ,且印制織物手感柔軟 ,得色量高 ,在較高粘度下印花時(shí)布面均勻性和海藻酸鈉相近,在國內(nèi)居于領(lǐng)先水平;(2)拼混其他糊料 ,蔡蘇英研究了合成增稠劑 KG- 401與植物醚化淀粉拼混用于活性染料印花 。兩者以合適的比例混合 ,粘度出現(xiàn)相加性 ,節(jié)約了成本 ,混合糊料綜合了合成增稠劑和植物醚化類糊料的優(yōu)點(diǎn) ,在一定程度上彌補(bǔ)了各自的缺點(diǎn) ,其印制效果可以達(dá)到海藻酸鈉的印制水平。

  5 礦物增稠劑

  目前報(bào)道的能用于活性染料印花的礦物增稠劑有膨潤土、累托石粘土和凹凸棒石粘土 ,以膨潤土的應(yīng)用最為廣泛。

  膨潤土是一種以含蒙脫石為主的粘土礦產(chǎn) ,價(jià)格低廉 ,遇水膨化 。蒙脫石是含水的鋁鎂硅酸鹽 ,結(jié)構(gòu)單元層之間結(jié)合比較松弛,同時(shí)含有一定量的層間水。它在水中具有較高的分散性、膨脹性 ,膠體穩(wěn)定性好 ,經(jīng)改型、改性、增稠處理后形成的溶膠 (礦物糊料 )具有印花糊料的一般特性(增稠性、流變性),適用于織物印花,因此,可作為海藻酸鈉等有機(jī)糊料的部分代用品。

  作為印花糊料的膨潤土對(duì)原礦的技術(shù)要求高,膨潤土中蒙脫石質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為 70%,只有主體礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高時(shí),才能保證礦物增稠劑的成糊率高;外觀盡可能為白色或淺色 ;應(yīng)盡可能除去石英、長(zhǎng)石等堅(jiān)硬雜質(zhì) ,避免磨損印花網(wǎng)版的絲網(wǎng)和花筒 ;粒徑應(yīng)較細(xì) ,避免塞網(wǎng)。

  膨潤土作為印花糊料最顯著的優(yōu)點(diǎn)是與染料和纖維均無結(jié)合力 ,印花后得色量高 ,糊料易于洗除 ,而且廢水對(duì)環(huán)境無污染 。不足之處 :(1)滲透性差 ;(2)粘著力低;(3)抱水性不佳 ,抗稀釋力低 。因此 ,單獨(dú)使用膨潤土難以獲得好的印花效果,必須與其他糊料拼混,制成復(fù)合糊料 。通過復(fù)配能克服上述缺陷 ,還能對(duì)膨潤土起保護(hù)作用 ,提高其對(duì)電解質(zhì)的穩(wěn)定性 。惲建榮、鄭林偉等研究了膨潤土與海藻酸鈉混合后用于棉織物活性染料印花。膨潤土與海藻酸鈉以合適比例拼混后印花 ,產(chǎn)品得色濃艷 ,滲透性、色牢度指標(biāo)均達(dá)到海藻酸鈉水平 ;混合漿印花可以降低成本 ,減輕污水處理負(fù)擔(dān) ;且存放穩(wěn)定性好 ,不易變質(zhì) 。但是混合漿如果調(diào)漿不當(dāng),可能產(chǎn)生壓糊破網(wǎng)現(xiàn)象,尚需進(jìn)一步摸索。

  6 發(fā)展前景

  活性染料印花糊料的發(fā)展前景:(1)合成糊料將成為主要的印花糊料 。石油(合成糊料的原料)雖然將會(huì)長(zhǎng)期短缺 ,并存在價(jià)格上漲問題 ,但用作糊料原料的石油只占極小的比例,所以原料供應(yīng)還是比較穩(wěn)定。另外 ,合成糊料品質(zhì)容易控制 ,可以通過改變分子結(jié)構(gòu),改善聚合物性能 。今后 ,糊料領(lǐng)域中將進(jìn)一步發(fā)展新的和改良的合成聚合物,以解決目前合成糊料耐電解質(zhì)穩(wěn)定性和手感差的缺點(diǎn);(2)天然糊料將在印花糊料中占相當(dāng)?shù)匚徊㈤L(zhǎng)期使用下去 ,雖然目前出現(xiàn)短缺現(xiàn)象 ,但隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展 ,通過應(yīng)用先進(jìn)的種植方法 ,可大大增加天然產(chǎn)物的產(chǎn)量 ,所以在合成糊料發(fā)展的同時(shí),天然糊料將在印花糊料中占相當(dāng)?shù)匚弧?/FONT>

  隨著印花技術(shù)的不斷發(fā)展,印花設(shè)備(平網(wǎng)、圓網(wǎng))、刮印系統(tǒng)(鋼刮刀、橡膠刮刀)和網(wǎng)目種類不斷擴(kuò)大等,對(duì)印花色漿的性能提出了更高要求 ,單一海藻酸鈉糊已不能滿足要求 。而變性海藻酸鈉糊、合成糊料或變性淀粉糊等雖單項(xiàng)性能優(yōu)于海藻酸鈉 ,但還不能滿足活性染料印花色漿的綜合性能要求 。因此 ,近年來開發(fā)了復(fù)合類糊料 ,顯示出優(yōu)異的綜合性能 ,是目前活性染料印花用較理想的糊料。

  可以認(rèn)為,在合成糊料和天然糊料各自發(fā)展的同時(shí) ,混合糊料將會(huì)得到進(jìn)一步的推廣。

來源:印染在線

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