纳米涂料在棉织物上的印花效果

纳米涂料在棉织物上的印花效果

许益1,付少海2,房宽峻2
(1.青岛大学,山东青岛266071;2.江南大学,江苏无锡215021)

O 前言
涂料印花具有工艺简单、流程短、色谱齐全、拼色方便、污染小、成本低以及适合于各种纤维织物印花等优点;但也存在印花织物的手感粗硬,色泽鲜艳度、摩擦牢度和水洗牢度差等缺点。涂料色浆中颜料颗粒的细度及其分布,对织物印花质量有很大的影响。颗粒大,光散射减弱,着色力低,印花织物的摩擦牢度差;粒径分布宽,其反射光中自光的数量增大,饱和度下降,色泽萎暗。选用颗粒细、分布窄而匀和各项性能稳定的涂料,可以有效地解决上述问题H J。因此,降低颜料的粒径对提高涂料印花效果意义重大。近年来,国外对高细度的纳米涂料色浆进行了研究,如德国德司达公司推出的Imperonk印花涂料产品,粒径小于100 nm,粒度细而匀,质量稳定,印花效果较好 。目前,国内在这方面的研究尚属起步阶段。江南大学纳米色素与数字印花研究开发中心经过大量的研究,已成功地制备出粒径小于100 nm,并具有良好分散稳定性的纳米涂料。本试验分别采用粒径为90 nm纳米涂料和粒径为350 nm亚纳米涂料,对棉织物进行印花,探讨了涂料粒径与印花图案颜色性质的关系。

1 试验部分
1.1 材料及试剂
织物经退浆、精练、漂白的纯棉织物试剂涂料黄P350,粒径350 nm(亚纳米级);涂料黄P90,粒径90 nm(纳米级,江南大学纳米色素与数字印花研究开发中心,颜料结构和含固量相同);粘合剂,增稠剂(上海誉辉化工公司)。

1.2 试验方法
1.2.1 涂料印花工艺
色浆处方/g
涂料 7
增稠剂 1
粘合剂 Y
水        X
合成 50
工艺流程白布一印花一预烘一焙烘

1.2.2 摩擦牢度的测定
按标准GB/T 3920-1997用Y571L型摩擦牢度试验仪(莱州市电子仪器有限公司)测试;用X.Rite8400测色配色仪(美国爱色丽公司)进行沾色评级。
1.2.3 刷洗牢度的测定
按标准GB/T 420-1990用Y571C型刷洗色牢度试验仪(南通宏大实验仪器有限公司)测试;用X.Rite8400进行变色评级。
1.2.4 皂洗牢度的测定
按标准GB/T 3921.3一l997用SW.8型耐洗色牢度仪(宁波纺织仪器厂)测试;用X.Rite 8400进行评级。皂洗条件皂液(中性皂5 g/L,Na2CO3 2 g/L),浴比1:50,温度(60±2)ºC,时间30 min。
1.2.5 印花图案颜色深度及色度的测定
采用X.Rite 8400测定印花织物的K/S值、明度、色调n和b、彩度C,以及色相H 。

2 结果与讨论
2.1 无粘合剂的印花织物色牢度
为了考察涂料粒径减少至纳米级后,对织物色牢度的影响,用纳米涂料黄p90 印花后,在不同焙烘条件下进行处理,得到表1所示试验结果。
表1 焙烘条件对无粘合剂印花织物摩擦牢度的影响

注:不同焙烘温度的处理时间均为3 min;不同焙烘时间的焙烘温度均为150℃。
由表1知,即使不加粘合剂,纳米涂料印花织物也具有一定的耐摩擦牢度,这与纳米涂料效应,以及表面聚合物分散剂对涂料颗粒的粘着作用有关。涂料粒径达到纳米级时,比表面积增大,表面能较高,涂料粒子与织物结合力增强,提高了织物的色牢度。随焙烘温度的升高和焙烘时间的延长,涂料粒子更容易向纤维孔隙扩散,从而提高织物的色牢度。同时,涂料表面聚合物分散剂形成的膜,可能会将涂料粒子粘附在印花织物表面,这也会增加织物的色牢度。当温度超过150℃ 或焙烘时间超过3 rain后,摩擦牢度基本不再发生变化。

2.2 摩擦、皂洗和刷洗色牢度
分别采用相同用量的涂料黄P350、涂料黄P90对织物印花,所得印花织物的摩擦牢度、皂洗牢度和刷洗牢度见表2。
表2 不同粒径涂料印花织物的色牢度

注:焙烘温度为150℃ ,焙烘时间为3 min。
由表2知,在粘合剂用量相同的条件下,涂料黄P90的摩擦牢度明显高于涂料黄P350,但涂料黄P90的刷洗牢度和皂洗牢度不及涂料黄P350,并且粘合剂用量对涂料黄P90印花牢度的影响程度小于涂料黄P350。发生这种现象的原因需进一步探索。

2.3 印花织物的颜色深度
用涂料黄P90和涂料黄P350。对织物印花,然后150℃条件下焙烘3 min,结果如图1所示。

图1 粘合剂用量与织物K/S值的关系
图1表明,涂料黄P90的K/S值远远高于涂料黄P350,说明纳米级涂料的得色深度远大于亚纳米级涂料。经计算,相同重量的两种颜料,涂料黄P90所含颜料粒子的总表面积大约是涂料黄P350的四倍。因此,表面积更大的纳米涂料对纤维的吸附能力更强,能够覆盖更多的纤维表面积,产生更多对光吸收和散射的点,形成更深的颜色 ,这对于开发纳米印染涂料具有重大意义。此外,随粘合剂用量的增加,两种涂料的K/S值呈先增大后减小的趋势,存在最佳用量。

2.4 印花织物的色度值
表3是两种涂料印花后织物的L、a、b、C、H值。
表3 不同粒径涂料印花图案的色度值

注:焙烘温度为150℃ ,焙烘时间为3 min.
由表3看出,与涂料黄P350相比,涂料黄P90如印花所得的饱和度C值明显较高,明度£值稍低。产生这种现象的原因是纳米涂料的粒径分布均匀,与织物的接触面大,反射光的光谱带很窄,导致C值高。纳米涂料的粒径小,比表面积大,对可见光的吸收增强,从而对光的反射作用减弱,导致明度L略微下降。此外,对比色相H可知,当涂料粒径达到纳米范围时,黄光比例增大,色调更偏向黄光,说明纳米涂料的颜色更加鲜艳,色光更纯正。

3 结论
纳米涂料由于独特的小尺寸效应,对织物具有一定的结合力,印花后的织物在不用粘合剂的情况下表现出一定的色牢度。纳米涂料的摩擦牢度明显高于亚纳米涂料,但刷洗牢度和皂洗牢度不及亚纳米涂料;粘合剂用量对纳米涂料印花色牢度的影响程度小于亚纳米涂料。纳米涂料印花后织物的颜色深度远大于亚纳米涂料,具有更鲜艳的颜色和更纯正的色光。

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