改性天然類糊料DM-8812在棉織物上的活性染料數(shù)碼印花性能研究

何陸春，石 月，蔣 亮，沈 麗，朱 泉

[1.明仁精細(xì)化工（嘉興）有限公司，浙江嘉興 314000；2.東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院，上海 201620]

近年來，紡織品數(shù)字噴墨印花技術(shù)飛速發(fā)展，噴墨印花機(jī)制造商的數(shù)量迅速增加，印花機(jī)性能不斷改善和提高，噴墨印花專用墨水的品種和質(zhì)量不斷增加和提高。目前噴墨印花方面的研究主要集中在噴墨印花機(jī)打印速度的提升、噴墨印花分色軟件的研發(fā)以及噴墨印花專用墨水的研制方面[1-4]，對(duì)噴墨印花使用的糊料研究報(bào)道較少。

活性染料噴墨印花過程中，不同的糊料配制得到的預(yù)處理液將直接影響圖案的表觀得色量、花紋輪廓清晰度、滲透效果、得色均勻度等質(zhì)量指標(biāo)，因此，織物預(yù)處理環(huán)節(jié)是數(shù)碼印花過程中非常重要的一環(huán)[5-9]。天然糊料給色量高、印制的花紋輪廓清晰度好、滲透性強(qiáng)，海藻酸鈉是最常用的一類天然糊料，但海藻酸鈉存在吸水性太強(qiáng)，圖案清晰度較差，得色量較低等缺點(diǎn)[10]。

通過前期的探索性實(shí)驗(yàn)，篩選出一種新的天然類糊料Ta，該糊料是通過研磨某豆科類植物的胚乳獲得，易溶于冷水、黏度高、成糊率高，可用于棉織物的活性染料數(shù)碼印花，有用量極低、增稠能力強(qiáng)等特點(diǎn)。根據(jù)其不足加以化學(xué)改性，制得DM-8812 糊料，用于棉織物活性染料數(shù)碼印花，并測試其性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

織物：規(guī)格為133×72純棉漂白府綢布。

試劑：DM-8812糊料（改性天然類糊料Ta，自制），DM-5310、DM-1522、CRD-40、DM-2588X（廣東德美精細(xì)化學(xué)品股份有限公司），DGT-6、DGT-7（杭州宏華數(shù)碼科技股份有限公司），SR-9000（浙江傳化股份有限公司），活性染料墨水（鄭州鴻盛數(shù)碼科技股份有限公司），其他試劑都為市售，分析純。

儀器：M-TENDER 臥式軋車、R-3 實(shí)驗(yàn)室定型烘干機(jī)（Rapid Labortex Co. Ltd.），HJ-8495 數(shù)碼印花機(jī)（鄭州鴻盛數(shù)碼科技股份有限公司），H-TS-3 蒸化機(jī)（瑞邦機(jī)電設(shè)備廠），UltraScan VIS 分光測色儀（美國HunterLab股份有限公司），RVDV-Ⅱ+Pro型旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)（Commerce Blvd. Middleboro. Co.），D6810 清華紫光Uniscan掃描儀（紫光股份有限公司）。

1.2 數(shù)碼印花工藝流程

配制預(yù)處理液→織物上漿二浸二軋→80 ℃烘干→數(shù)碼噴印→80 ℃烘干→120 ℃汽蒸3 min→冷水洗→皂洗（浴比1∶25，皂洗劑DM-1522 1 g/L，95 ℃，20 min）→烘干→測試。

1.3 測試

1.3.1 黏度

在4#轉(zhuǎn)子、6 r/min的條件下由旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)測定。

1.3.2 表觀得色量

使用分光測色儀測試印花后織物的K/S值。

1.3.3 輪廓清晰度

按面積法[11]通過下列公式計(jì)算得到滲化程度R：

式中：S為設(shè)計(jì)圓點(diǎn)的總面積；S'為印花最終得到圓點(diǎn)的總面積。

1.3.4 掃描電鏡

采用掃描電鏡對(duì)織物表面進(jìn)行掃描，觀察織物表面形態(tài)。

1.3.5 色牢度

耐摩擦色牢度：參考GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取窚y試。

耐皂洗色牢度：參考GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取窚y試。

2 結(jié)果與討論

2.1 天然類糊料Ta對(duì)數(shù)碼印花效果的影響

天然類糊料Ta 是通過研磨某豆科類植物胚乳得到的，其化學(xué)成分為多糖，即高分子半乳甘露聚糖；易溶于冷水，低用量下具有較高的黏度，無特殊氣味；在酸性條件和高溫?zé)崽幚項(xiàng)l件下，都具有良好的穩(wěn)定性，可作為活性染料數(shù)碼印花用糊料使用。選擇市場上常用的DGT-6、DGT-7、SR-9000、DM-5310、CRD-40 5種糊料與Ta糊料比較。

糊料用量達(dá)到一定值后整個(gè)溶液會(huì)因糊料中大分子鏈的纏結(jié)和相互作用形成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的彈性凝膠，體系黏度迅速升高，同時(shí)，數(shù)碼印花的輪廓清晰度也會(huì)隨著體系黏度的增大而逐漸升高。但是體系黏度過大，會(huì)使織物在上漿中產(chǎn)生折皺，導(dǎo)致布面上漿不勻，影響噴印效果，另外，黏度的進(jìn)一步增加對(duì)K/S值以及圖案輪廓清晰度的進(jìn)一步提升也沒有明顯效果[10]，因此糊料的用量有一個(gè)最佳值。6 種糊料不同用量下的黏度變化如圖1所示。

圖1 各糊料不同用量下的黏度變化趨勢

相同用量下采用不同增稠能力的糊料配制預(yù)處理液，體系黏度差別很大，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)體系黏度在7 000 mPa·s 以下，不會(huì)對(duì)上漿過程造成太大影響。從圖1 可以看到，不同糊料的黏度都隨著用量的增加而增大。綜合黏度和經(jīng)濟(jì)性考慮，得到各糊料的最適用量為DGT-6 糊料3.0%，DGT-7 糊料3.0%，SR-9000 糊料 2.5%，DM-5310 糊料 2.5%，CRD-40 糊料4.0%，Ta 糊料0.7%，各用量下的黏度如表1 所示。

由表1可以發(fā)現(xiàn)，Ta糊料的用量遠(yuǎn)較其他糊料少，如果在印制效果方面與其他糊料相近，則投放市場后具有明顯的競爭優(yōu)勢。

表1 各糊料最佳用量下的黏度

5種對(duì)比糊料為分子質(zhì)量不同的瓜爾豆膠，由半乳糖和甘露糖（質(zhì)量比1∶2）組成的水解膠體多糖，天然類糊料Ta的化學(xué)成分主要是高分子半乳甘露聚糖，Ta的分子質(zhì)量較其他糊料高，因此用量較低的情況下就可以獲得較高的黏度。

2.2 DM-8812用量對(duì)數(shù)碼印花效果的影響

Ta 糊料的不足之處為經(jīng)其處理后的織物表觀得色量比DGT-6低，易洗脫性能稍差。針對(duì)Ta的不足，對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性，制得DM-8812應(yīng)用于活性染料的數(shù)碼印花，碳酸氫鈉用量2%、尿素用量6%、硫酸鈉用量8%，按照1.2 的工藝流程進(jìn)行操作，DM-8812 用量為0.3%～0.9%，印花后的表觀得色量和輪廓清晰度結(jié)果如圖2、3所示。

圖2 DM-8812用量對(duì)表觀得色量的影響

圖3 DM-8812用量對(duì)輪廓清晰度的影響

從圖2 可以看出，隨著DM-8812 糊料用量的增加，織物表面的K/S值先增大后減小。原因主要是織物纖維表面覆蓋了一層漿膜，這層漿膜能夠阻礙染料向周邊及纖維內(nèi)部擴(kuò)散，從而使得染料大部分在打印點(diǎn)與纖維固著。隨著糊料用量的增加，K/S值開始出現(xiàn)降低趨勢，其原因是隨著糊料用量的增加，織物表面分布的糊料密度增大，使得青色染料與DM-8812分子上未被封閉羥基的反應(yīng)概率大大增加，從而導(dǎo)致青色染料的K/S值降低。

適當(dāng)增加糊料的用量有利于棉織物的數(shù)碼印花，可以提高圖案的表觀得色量，從圖3可以看到，用量增加還可以降低邊緣滲化程度，保證圖案輪廓清晰度；用量過大則黏度迅速增大，清晰度下降。DM-8812用量以0.7%為佳。

2.3 SEM

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)化學(xué)改性后的Ta糊料DM-8812脫糊性能有很大的改善。通過掃描電鏡可以從微觀結(jié)構(gòu)上觀察織物水洗后纖維表面的脫糊情況。圖4為未經(jīng)糊料處理織物、DM-8812 糊料處理織物水洗前后、Ta糊料處理織物水洗前后、DGT-6糊料處理織物水洗前后在放大2 000倍下的微觀狀態(tài)。

從圖4 可以發(fā)現(xiàn)，使用Ta、DM-8812 糊料配制的預(yù)處理液處理織物后，這2 類糊料會(huì)在纖維表面以及纖維與纖維之間形成蜘蛛網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；而DGT-6糊料則會(huì)在纖維表面形成一層厚厚的覆蓋層。這可能是3種糊料用量不同導(dǎo)致的，Ta 與DM-8812 的用量不足1.0%，而DGT-6 的用量則高達(dá)3.0%。這些糊料高分子覆蓋在纖維表面形成一層膜，在汽蒸固色時(shí)這層漿膜能夠阻礙織物表面的染料向織物內(nèi)層潤濕，并且糊料本身的水合能力能夠減少織物表面游離水的存在，使得墨點(diǎn)不易向周圍擴(kuò)散，墨滴大部分集中在打印點(diǎn)與纖維上固著。

固色完成后這些覆蓋在纖維表面的糊料必須能夠通過水洗去除，否則殘留在纖維表面會(huì)影響織物整體的手感。從圖4 中可以清楚地看到，DGT-6 糊料能夠通過水洗而去除；然而Ta 糊料在水洗之后仍然會(huì)有部分殘余附著在纖維表面；由Ta 糊料經(jīng)化學(xué)改性得到的DM-8812 水洗后不但纖維表面光滑，而且纖維與纖維之間也沒有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)纏結(jié)。相對(duì)于Ta，DM-8812 的脫糊率得到了很大提升，與 DGT-6 脫糊性能相當(dāng)。

2.4 數(shù)碼印花制品的色牢度

測試印花產(chǎn)品的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度，結(jié)果如表2 所示。實(shí)驗(yàn)配方組成：DM-8812 0.7%、尿素6%、硫酸鈉6%、碳酸氫鈉2%。

表2 數(shù)碼印花產(chǎn)品耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度

印花制品的耐皂洗色牢度均較好。其中紅色與青色的耐皂洗色牢度為3～4級(jí)以上，黃色與黑色的耐皂洗色牢度可達(dá)4 級(jí)以上。使用DM-8812 糊料印制圖案的耐摩擦色牢度較差，經(jīng)過耐濕摩擦色牢度提升劑2588X 處理后，各組耐摩擦色牢度均有所提升，符合數(shù)碼印花要求。

2.5 DM-8812糊料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性

實(shí)際生產(chǎn)中，大多數(shù)碼印花廠使用的預(yù)處理液往往不是現(xiàn)配現(xiàn)用的。某些情況下可能會(huì)提前準(zhǔn)備好上漿液，待訂單達(dá)到一定數(shù)量后再統(tǒng)一生產(chǎn)。因此，要求上漿液具有一定的耐儲(chǔ)存性。現(xiàn)使用DM-8812配制一定量的上漿液，在室溫（20 ℃）下連續(xù)儲(chǔ)存一個(gè)月，每隔一段時(shí)間從中取出部分進(jìn)行數(shù)碼印花實(shí)驗(yàn)，觀察其印制效果，結(jié)果如圖5所示。

從圖5 可以看出，剛配制好的上漿液與存放一段時(shí)間后再使用的上漿液印制圖案的表觀得色量并未有較大差異；從K/S值總變化趨勢來看，前期得色量一直很穩(wěn)定，直到第29 天才開始出現(xiàn)下降趨勢。使用DM-8812 糊料配制的上漿液在室溫下至少能穩(wěn)定儲(chǔ)存20 天以上，并能保證其印制效果不變，方便工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用。

圖5 儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)表觀得色量的影響

3 結(jié)論

通過研磨某豆科類植物的胚乳獲得的天然類糊料Ta 具有用量低、增稠性能好等特點(diǎn)，適合用于棉織物的活性染料數(shù)碼印花，但其總得色量和脫糊率較低。對(duì)Ta 進(jìn)行化學(xué)改性獲得改性天然類糊料DM-8812，應(yīng)用于活性染料數(shù)碼印花中。隨著DM-8812糊料用量的增加，織物表面的K/S值先增大后減小，花紋輪廓逐漸清晰，DM-8812用量為0.7%時(shí)即可達(dá)到良好的效果。

從SEM可以看到，DM-8812水洗后不但纖維表面光滑，而且纖維與纖維之間也沒有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)纏結(jié)。相對(duì)于Ta，DM-8812的脫糊率得到很大提升。

經(jīng)DM-8812 處理織物數(shù)碼印花圖案的耐摩擦色牢度可達(dá)3～4級(jí)，耐皂洗色牢度4～5級(jí)，符合數(shù)碼印花要求，在20 ℃左右的室溫下配制好的預(yù)處理液能穩(wěn)定儲(chǔ)存20天以上，方便工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用。