納米SiO2在桑蠶絲綢涂料印花中的應用

高維全，陳麗華，杜彬彬

(1.重慶市纖維織品檢驗所，重慶 401121；2.重慶市出入境檢驗檢疫局，重慶 400020)

納米SiO2在桑蠶絲綢涂料印花中的應用

高維全1，陳麗華2，杜彬彬1

(1.重慶市纖維織品檢驗所，重慶 401121；2.重慶市出入境檢驗檢疫局，重慶 400020)

將納米SiO2添加在桑蠶絲綢涂料印花糊中，通過測試印花糊的PVI值和流變性，確定納米SiO2最佳添加量為0.3 %。并將此種印花糊應用于桑蠶絲綢印花，比較其耐摩擦、耐洗色牢度等參數(shù)，結果表明添加納米SiO2可有效提高涂料印花質(zhì)量。

納米SiO2；涂料印花；流變性能；桑蠶絲綢

涂料印花是借助黏合劑在織物上形成堅牢、透明、耐磨的樹脂薄膜，將涂料機械地固著在織物上的印花方法。涂料印花起源于20世紀30年代，由于其具有適用性強、工序短、廢水排放少、節(jié)約能源、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點而得到了迅速發(fā)展。據(jù)相關統(tǒng)計，目前全世界的涂料印花織物占印花織物總量的55 %以上。桑蠶絲綢被廣泛用于多種服裝產(chǎn)品，其涂料印花產(chǎn)品也深受消費者歡迎，但一直存在諸如色牢度低、清晰度不好、高目數(shù)篩網(wǎng)易堵網(wǎng)等缺點，影響其高檔印花產(chǎn)品的生產(chǎn)。

印花糊的黏度和流變性是涂料印花主要的質(zhì)量影響因素。本研究以期利用全新的超微固體SiO2納米材料的高比表面積、小尺寸效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等特性，改善印花糊的流變性能，提高涂料印花質(zhì)量。通過測試印花糊的流變性能，確定納米SiO2添加量，比較添加前后桑蠶絲綢的印花色牢度、印花清晰度和印花糊堵網(wǎng)現(xiàn)象等因素，考察納米SiO2的作用。

1 試 驗

1.1 材料與試劑

1.1.1 材 料

絲綢面料：市售純桑蠶斜紋絲織物。1.1.2 試 劑

合成增稠劑PTF(英國Allied colloid公司)，自交聯(lián)黏合劑(天津化學試劑四廠)，納米SiO2(長春工業(yè)大學生物學院，粒徑小于50 nm)，氨水(無錫陽山生化有限責任公司，化學純)，尿素(天津市化學試劑一廠)，涂料(紡織實驗室)，蒸餾水(自制)。

1.2 試驗方法

1.2.1 涂料印花配方與工藝流程

合成增稠劑PTF配制：合成增稠劑PTF 2 g，25 %氨水少量，加水配制成100 g。

涂料印花配方：涂料6 g，配制后的合成增稠劑PTF 20 g，黏合劑35 g，尿素4 g，納米SiO2x g；蒸餾水y g；總計100 g。

工藝流程：配制印花色漿→印花→預烘(80℃)→焙烘(130℃)。

1.2.2 流變性能測試

流變性能采用NDJ-1旋轉式黏度計(上海群旭科學儀器有限公司)的3號轉子進行測試。

1.2.3 摩擦色牢度的測定

參照GB/T 3920—1997《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》，用Y(B)571-2耐摩擦色牢度儀(溫州方圓儀器有限公司)進行測試。

1.2.4 耐洗色牢度的測定

參照GB/T 12490—2007《紡織品 耐家庭和商業(yè)洗滌 色牢度試驗方法》，用SW-12A耐洗色牢度機(溫州際高檢測儀器有限公司)進行測試。

1.2.5 耐光色牢度的測定

參照GB/T 8430—1998《紡織品 色牢度試驗 耐人造氣候色牢度 氙弧》，用CI3000＋日曬色牢度機(美國亞太拉斯材料測試技術公司)進行測試。

2 結果與分析

2.1 納米SiO2對PVI值的影響

印花黏度指數(shù)是指兩剪切速率相差10倍時所測定的印花糊表觀黏度之比，稱之為PVI值。PVI值是印花糊的重要參考指數(shù)，取值范圍在0.1～1.0。各種印花糊的流變性差異很大，不同的印花方式對印花糊的流變性有不同的要求，花型和圖案特征不同，對印花糊的流變性要求也不同。一般說來，印花糊的黏度高、PVI值低，適合于印制細線條、小花紋等精細花紋產(chǎn)品[1]。圖1為納米SiO2質(zhì)量分數(shù)-PVI值曲線圖。

圖1 納米SiO2質(zhì)量分數(shù)-PVI值曲線Fig.1 Curve of Nano SiO2 Mass Fraction and PVI Value

從圖1的試驗結果看，隨著納米SiO2質(zhì)量分數(shù)的升高，PVI值迅速降低，這可能是納米材料的小尺寸效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應使得印花糊中加入納米SiO2后各種成分分散得更加均勻；但當其超過一定值(0.3 %)后變化不明顯且有稍稍上升趨勢，原因分析為分子間存在氫鍵和范德華力使印花糊的結構黏度增大，產(chǎn)生一些聚集。根據(jù)PVI值低，適合于印制細線條、小花紋等精細花紋產(chǎn)品的特點，所以選用0.3 %的添加量為最佳。

2.2 納米SiO2對流變性能的影響

流變性是指流體在剪切應力作用下的流動和變形的性能。印花糊是高分子膠體溶液，屬于假塑型流體，在剪切應力作用下流體開始流動，剪切速率隨著剪切應力的增加而增加，而黏度隨著剪切應力的增加而降低。在印花時，印花糊通過刮、壓移轉到承印物上，且花紋處的印花糊不能滲開，這就要求印花糊應具有一定的流變性和輪廓保形性。圖2為SiO2質(zhì)量分數(shù)為0.3 %時和未添加印花糊的剪切應力-黏度曲線。

圖2 印花糊的剪切應力-黏度曲線Fig.2 Shear Stress and Viscosity Curve of Printing Paste

從圖2中的曲線可以看出，2種印花糊的黏度都隨著剪切應力的增加而降低，符合假塑型流體的特征，但是添加了納米材料的印花糊的黏度下降幅度遠大于未添加的，特別是在較小的剪切應力作用下，黏度的下降趨勢幾乎呈直線。產(chǎn)生此種現(xiàn)象的原因，是由于納米材料的許多特性使物質(zhì)的很多性能發(fā)生質(zhì)變化，呈現(xiàn)出許多不同于宏觀物體的性質(zhì)，納米材料的小尺寸效應和宏觀量子隧道效應使其產(chǎn)生淤滲作用，可以滲透至高分子材料的不飽和鍵并結合形成立體網(wǎng)狀[2]。由此可見，添加了納米材料的印花糊更適宜篩網(wǎng)印花，在較小的作用力下，能夠很好地透網(wǎng)移轉到織物上。

2.3 桑蠶絲綢的印花應用

采用1.2.1中的配方，納米SiO2質(zhì)量分數(shù)為0.3 %配制印花糊，對桑蠶真絲面料進行印花試驗，比較添加和未添加納米SiO2的印花質(zhì)量差異，主要實驗參數(shù)見表1。

從表1數(shù)據(jù)可以看出，添加SiO2的印花質(zhì)量較未添加的在摩擦色牢度、耐洗色牢度、耐光色牢度上均有提高，幅度為0.5～1.5級；在圖案清晰度和柔軟度上也有較大的改善。特別是在高目數(shù)的篩網(wǎng)印花上，色牢度提高幅度較大，圖案清晰度和柔軟度好。原因是添加了納米材料的色漿流變性能得到有效改善，涂料在印花糊中分布更加均勻，提高了透網(wǎng)性和輪廓保形性。

表1 納米SiO2桑蠶絲綢涂料印花Tab.1 Nano SiO2 Pigment Printing of Silkworm Silk

3 結 論

1)納米SiO2印花糊屬于假塑型流體，適合在涂料印花中使用。

2)根據(jù)試驗結果，納米SiO2質(zhì)量分數(shù)為0.3 %時，可明顯改善印花糊的流變性能。

3)根據(jù)PVI值和實際印花效果，納米SiO2質(zhì)量分數(shù)為0.3 %時更適合印制精細花紋，且印花效果較好。

[1]王菊生.染整工藝原理：第四冊[M].北京：紡織工業(yè)出版社，1987：117-121.

[2]余一鶚.涂料印染技術[M].北京：中國紡織出版社，2003：178-185.

Application of Nano-SiO2 in Pigment Printing of Silkworm Silk

GAO Wei-quan1, CHEN Li-hua2, DU Bin-bin1

(1.Chongqing Institute of Fiber and Fabric Inspection, Chongqing 401121, China; 2. Chongqing Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Chongqing 400020, China)

Nano-SiO2was added into silkworm silk pigment printing paste. By means of testing PVI value and rheological behavior of printing paste, the adding amount of 0.3 % nano-SiO2is very good. The printing paste was applied in silkworm silk printing, with comparing their rubbing, washing fastness and other parameters.Test report showed that adding nano-SiO2could improve the quality of pigment printing.

Nano-SiO2; Pigment printing; Rheological properties; Silkworm silk

TS190.644

A

1001-7003(2010)07-0005-02

2009-12-24

高維全(1982－ )，男，工程師，主要從事紡織新材料與新工藝的研究。