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活性染料印花糊料NDY的印花性能
集萃印花網(wǎng)  2011-7-9

    【集萃網(wǎng)觀察】糊料是一種在印花色漿中起增稠、傳遞染料作用的高分子化合物,是印花色漿中必不可少的重要組分,其流變性能、抱水性、與活性染料的反應(yīng)性及洗除難易程度等理化性質(zhì)會(huì)直接影響織物的印花效果。目前,海藻酸鈉是應(yīng)用最為廣泛的一種印花糊料,但由于其在流變性方面的局限,在應(yīng)用于精細(xì)花型和大面積印花時(shí)效果不理想。近年來(lái),隨著海藻酸鈉在其他領(lǐng)域上的應(yīng)用,價(jià)格逐年提高,致使印花生產(chǎn)成本上升,為此,國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者在淀粉糊料的改性、不同糊料的復(fù)合等領(lǐng)域做了大量的研究工作。

  NDY糊料是一種以多糖類化合物為主要原料的復(fù)合改性糊料,分別對(duì)木漿進(jìn)行堿化和微細(xì)化處理后,經(jīng)醚化、羧化制成組分A,土豆淀粉經(jīng)交聯(lián)、接枝、醚化后再引入磺乙基團(tuán)得組分B,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等化學(xué)品為組分c,利用多元復(fù)合化學(xué)工藝技術(shù)復(fù)配而成,價(jià)格方面較之海藻酸鈉有很大的優(yōu)勢(shì)。本文對(duì)NDY糊料與海藻酸鈉在原糊性能和印花效果方面進(jìn)行分析和比較,以期找到能夠彌補(bǔ)海藻酸鈉的缺陷,進(jìn)而替代海藻酸鈉作為活性染料印花的糊料。

  1 實(shí)驗(yàn)部分

  1.1 材料與儀器

  織物:純棉漂白平紋布,經(jīng)緯紗線密度為14.7 tex × 14.7 tex,經(jīng)緯密為287 根/10 cm×287根/10 cm。

  藥品:印花糊料NDY,湖北達(dá)雅化工有限公司提供;丁醇(分析純)、吡啶(分析純)、海藻酸鈉 (SA)、碳酸氫鈉、防染鹽S、尿素;活性紅B.3BF,活性黃M-4GL,均為工業(yè)品,市購(gòu)。

  儀器:NDJ-8S型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì),上海精密科學(xué)儀器有限公司;SF-600電腦測(cè)色配色儀,美國(guó)Datacolor 公司;JJ-1型精密增力電動(dòng)攪拌器,常州國(guó)華電器有限公司;B220型恒溫水浴鍋,上海亞榮生化儀器廠; 101AS型電熱鼓風(fēng)干燥箱,上海索譜儀器有限公司; Y571B型摩擦牢度測(cè)試儀,溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠。

  1.2 原糊和色漿的制備

  原糊制備:將NDY印花糊料和海藻酸鈉(SA) 分別與去離子水混合,用電動(dòng)攪拌機(jī)攪拌約30 min,使其呈均勻透明狀,靜置過(guò)夜使糊料充分膨化。

  色漿制備:具體方法見文獻(xiàn)[3]。色漿處方為:活性染料2%,尿素10%,防染鹽S 1%,碳酸氫鈉 2%,原糊50%,加去離子水至100%。

  1.3 印花工藝

  調(diào)漿一印花(手工)一烘干(60℃ )一汽蒸 (100~102℃ ,8 min)一冷水洗一熱水洗一皂煮(肥皂5 g/L,沸煮10 min)一熱水洗一冷水洗一烘干 (60℃ )。

  1.4 測(cè) 試

  1.4.1 基本性能測(cè)試

  成糊率:分別配制不同濃度的原糊,采用NDJ. 8S型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)在15℃ 下測(cè)其黏度(轉(zhuǎn)速為 6 r/min,4號(hào)轉(zhuǎn)子),并繪制出糊料的成糊率曲線。黏度和印花黏度指數(shù)(PVI值)測(cè)試:分別在15℃ 下測(cè)定3% 的原糊在不同轉(zhuǎn)速下的黏度。

  PVI值=η6/ηo.6,其中η6和η0.6分別是轉(zhuǎn)速為6 r/min和0.6 r/min時(shí)的原糊黏度。

  化學(xué)品對(duì)原糊黏度的影響:在50 g原糊中加入 25 mL去離子水,調(diào)勻后用數(shù)顯旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)其黏度,作為參比的原始黏度。各另取50 g原糊,分別加入已配制好的一定濃度的化學(xué)助劑溶液,調(diào)勻并測(cè)其黏度(轉(zhuǎn)速為30 r/min,4號(hào)轉(zhuǎn)子),繪制出原糊黏度隨化學(xué)助劑濃度的增大而變化的曲線。

  抱水性測(cè)試:稱取原糊25 g,加入25 mL去離子水,攪拌均勻后將尺寸為10 cm×2 cm的劃有插入線標(biāo)記的定量濾紙插入糊1 cm處,使糊面與刻度線一致。記錄30 min后水上升的高度。

  與活性染料的反應(yīng)性:測(cè)試方法見文獻(xiàn)[5]中的印花實(shí)驗(yàn)方法,分別對(duì)此糊料與活性紅B一3BF、活性黃M-4GL 2種活性染料的反應(yīng)性進(jìn)行測(cè)試。

  1.4.2 印花性能測(cè)試

  K/S值:分別用活性紅B.3BF、活性黃M.4GL與 2種糊料配制色漿,印花洗凈、烘干后用電子測(cè)色配色儀在D65光源、10。視場(chǎng)下測(cè)定印花織物正面的 K/S值。K/S值越大,得色越深。

  滲透率:由印花織物反面與正面的K/S值之比表示,如式(1)所示。其值越高,滲透性越好。

  

  式中:W 1為印花并烘干后織物的質(zhì)量;W2為洗凈后印花織物的質(zhì)量;W0為未印花織物的質(zhì)量。

  印花織物色牢度:耐洗色牢度按GB/T 3921.3—1997《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)拖瓷味龋涸囼?yàn)3》制樣;耐摩擦牢度按GB/T 3920-1997《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ晾味取分茦,采用SF-600電腦測(cè)色配色儀進(jìn)行褪色牢度儀器評(píng)級(jí)。

  2 結(jié)果與討論

  2.1 原糊性能

  2.1.1 原糊的成糊率曲線

  圖1示出NDY和SA的成糊率曲線?梢钥闯觯2種糊料的黏度都隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大。在同樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下,NDY復(fù)合印花糊料的黏度幾乎是海藻酸鈉的3—1O倍,說(shuō)明NDY復(fù)合印花糊料的成糊率高于海藻酸鈉。NDY糊料中的組分A是由高黏度、高取代度的天然改性高分子組成,部分組分經(jīng)過(guò)化學(xué)交聯(lián),由于分子間引力更易形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);PVP同時(shí)是良好的增稠劑,在加入后由于其與一COO一基團(tuán)的親和力,造成高分子之間的相互纏結(jié),產(chǎn)生較高的黏度。SA糊料中的-COO-之間的相互排斥,使得大分子鏈之間不易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),因此其成糊率比NDY要低。

  

  2.1.2 流變性(PVI值)

  印花原糊流變性的好壞對(duì)印花效果有很大的影響。PVI值是反映原糊流變性的重要指標(biāo)之一。

  表1示出不同轉(zhuǎn)速下的黏度值及PVI值。

  

  由表1可知,在相同的轉(zhuǎn)速下,NDY原糊的黏度比SA大很多。由PVI值可知,2種原糊均屬假塑性流體。NDY的PVI值比海藻酸鈉的要小,結(jié)構(gòu)黏度大,假塑性更明顯;NDY屬于部分組分化學(xué)交聯(lián)的混合物,而SA屬于非化學(xué)交聯(lián)型結(jié)構(gòu),同時(shí)由于分子上的陰離子基團(tuán)間的斥力,結(jié)構(gòu)黏度低。流變性能比NDY更接近牛頓流體。從理論止說(shuō);在相同的印花條件下,NDY比SA更適合印制線條、小花等精致花紋。

  2.1.3 化學(xué)品對(duì)原糊黏度的影響

  圖2示出3種化學(xué)品對(duì)原糊黏度的影響O可以看出,在加入相同的化學(xué)品時(shí),NDY糊料黏度的變化幅度較大,NDY原糊隨防染鹽S、碳酸氫鈉、染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,黏度均呈現(xiàn)不同程度的下降。特別是剛加入電解質(zhì)后,黏度變化很大,其后隨著用量的增加,黏度下降比較緩和,而海藻酸鈉隨用量的增加沒有明顯變化。這是因?yàn)?種化學(xué)品均為電解質(zhì),NDY是復(fù)合改性淀粉糊料,改性后含有大量的親水性基團(tuán),而PVP也是水溶性很強(qiáng)的高分子,加入電解質(zhì)后,分子問的結(jié)合水被其奪取,減弱了糊料各組分與水分子之間的相互作用,引起黏度的變化;SA中雖有親水性基團(tuán),但是其親水性比NDY 要差,分子間網(wǎng)裹的水分也少。在一定范圍內(nèi),電解質(zhì)的量不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大影響,因此,NDY糊料對(duì)電解質(zhì)較敏感,在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中要注意各種電解質(zhì)化學(xué)品的用量。

  

  圖3示出尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)與原糊黏度關(guān)系曲線。由圖可知,隨著尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,NDY糊料和海藻酸鈉的黏度均沒有什么變化,即2種糊料對(duì)尿素的穩(wěn)定性好。尿素是非電解質(zhì)類的有機(jī)化合物,不會(huì)大量奪取水分子,不會(huì)引起二者原糊黏度產(chǎn)生較大的波動(dòng)。

  2.1.4 抱水性

  對(duì)NDY和SA糊料的抱水性分別測(cè)試1O次,取平均值。NDY原糊中水上升的高度為0.25 cm,SA 原糊中水上升的高度為0.31 cm。NDY糊料的上升高度明顯低于海藻酸鈉糊料。這是因?yàn)楦叻肿又g形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包裹了大量的水分形成了膠狀物,糊料A組分和B組分在改性中引入了大量親水的羧基和磺乙基基團(tuán),并配入了具有很好水合能力的 PVP,較牢地網(wǎng)裹了大量水分,使其具備很好的抱水性能,SA的結(jié)構(gòu)黏度低,分子間包裹水分子的能力較差,所以NDY的抱水性要好于海藻酸鈉。

  

  2.1.5 與活性染料的反應(yīng)性

  NDY印花糊料分別與2種活性染料進(jìn)行反應(yīng)性測(cè)試,經(jīng)多次重復(fù)測(cè)試比較,脫糊率、手感均很好。說(shuō)明NDY糊料、SA糊料分別與活性紅B-3BF、活性黃M-4GL 2種活性染料基本不反應(yīng)。NDY糊料雖然以多糖類化合物為主要成分,但是通過(guò)醚化改性反應(yīng)將活性較高的伯羥基陰離子化,加大了大分子鏈上的負(fù)電荷密度,很大程度上降低了糊料與活性染料反應(yīng)的可能性,這一點(diǎn)從最終印花的K/S值和滲透效果也可得到佐證;而SA分子中有大量的--CO0-阻止活性染料(陰離子型)與其反應(yīng),其中雖含有羥基,但c2、c3位羥基上的空間位阻效應(yīng),使之難與染料發(fā)生反應(yīng) ,所以二者均不與活性染料發(fā)生反應(yīng)。

  2.2 印花性能

  2.2.1 KIS值和滲透率

  織物正面的K/S值越大,上色效果越好;滲透率越高,說(shuō)明色漿的印透性能越好。分別用活性紅 B一3BF、活性黃M-4GL 2種染料與NDY和SA配成色漿,然后印花,測(cè)得印花織物圖案處的K/S值和滲透率,如表2所示。

  

  由表2可知,NDY色漿印花的K/S值與海藻酸鈉相近,而滲透率明顯高于海藻酸鈉。NDY的PVI 值約為0.28,而sA的PVI值約為0.59,前者假塑性更為明顯,觸變性大。在剪切應(yīng)力的作用下,黏度迅速降低,能更好地透過(guò)篩網(wǎng)向織物內(nèi)部滲透;而且 NDY中對(duì)主要成分的醚化增加了糊料對(duì)染料分子的排斥作用。此外,PVP分子中的內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)能與羥基、氨基、羧基形成結(jié)合,因此其與有機(jī)染料有很好的親和力,也可以與纖維結(jié)合,提高其染色的深度。

  2.2.2 脫糊率與主觀評(píng)價(jià)

  織物經(jīng)印花后,原糊作為印花色漿的增稠劑和傳遞染料的作用已經(jīng)完成,必須洗除附著在織物表面或內(nèi)部的糊料,否則會(huì)嚴(yán)重影響印花織物的手感。脫糊率越高,織物越柔軟,手感也就越好。表3示出糊料的脫糊率、印花后織物手感及輪廓清晰度的比較。

  

  由表3可知,2種糊料的脫糊率均達(dá)到88% 以上,NDY糊料的脫糊率要低于海藻酸鈉糊料印花織物,主要是因?yàn)槠渲械腜VP與織物、糊料二者的親和力較強(qiáng),致使脫除略難,所以手感方面海藻酸鈉也略好于NDY糊料;但印紋都很清晰,無(wú)滲化現(xiàn)象。這與NDY糊料的抱水性好有很大關(guān)系。

  2.2.3 印花織物褪色色牢度

  表4示出NDY和海藻酸鈉2種糊料配制的色漿印花后織物的耐摩擦牢度和耐皂洗牢度等級(jí)。由表可知,2種糊料配制的不同色漿印花的褪色色牢度相差不大,均達(dá)到4級(jí)以上,都有很好的褪色色牢度。2種染料均為活性染料,與纖維素上的官能團(tuán)具有很好的結(jié)合能力。另外,PVP與染料的絡(luò)合能力和成膜性能優(yōu)異,對(duì)染料也起到了很好的保護(hù)作用。

  

  3 結(jié) 論

  1)NDY印花糊料成糊率高,原糊抱水性好,流變性能優(yōu)異,不與活性染料發(fā)生反應(yīng),具有明顯的假塑性特征,符合印花糊料的要求。

  2)以3%的活性染料印花糊料NDY制備的色漿印花得色量高,印紋清晰,滲透性好,手感好,色牢度好,實(shí)際印花效果與海藻酸鈉相當(dāng)。

  3)NDY糊料與SA糊料印花織物的色牢度相差不大,均達(dá)到4級(jí)以上。

  通過(guò)天然高分子材料的改性復(fù)合制備的印花糊料,擁有良好的印花效果,部分性能甚至超過(guò)海藻酸鈉,只是在耐電解質(zhì)方面,SA要略好于NDY印花糊料,因此下一步的工作是調(diào)整復(fù)合物中各組分的配比,以及天然高分子材料的改性程度,使之具有較好的耐電解質(zhì)性能。

  來(lái)源 王小奇 ,易長(zhǎng)海 ,鄒漢濤 ,王羅新 ,徐振明 ,陳學(xué)俊

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