滌綸的改性葉綠素染料轉(zhuǎn)移印花工藝研究

閆俊杰，宋西宇，王 帥，邢 正，孫英杰，張曉慧

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 輕工與紡織學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010080）

轉(zhuǎn)移印花是一種操作流程簡短、無污染物產(chǎn)生的綠色印花方式，滌綸等合成纖維的印花主要采用熱轉(zhuǎn)移印花[1]。滌綸織物的熱轉(zhuǎn)移印花在使用過程中存在溶劑揮發(fā)污染嚴(yán)重、染料熱遷移及熱升華色牢度不穩(wěn)定等問題[2]。

葉綠素來源豐富，在光照和一定溫度條件下極易分解。通過對(duì)天然葉綠素及其衍生物中改性所得的葉綠素銅鈉鹽擁有極高的化學(xué)穩(wěn)定性且可以解決葉綠素的諸多問題[3]。目前，葉綠素銅鈉鹽在染整行業(yè)中主要用于蛋白質(zhì)纖維及化學(xué)纖維的染色，但對(duì)葉綠素銅鈉鹽的印花研究較少[4-8]。

為了將葉綠素銅鈉鹽更好地上染于滌綸纖維上，同時(shí)與織物牢固結(jié)合，本研究將酯作為滌綸轉(zhuǎn)移印花的染色促進(jìn)劑。乙酸芐酯能進(jìn)入滌綸纖維分子結(jié)構(gòu)中的無定形區(qū)域，與滌綸纖維之間以氫鍵、范德華力結(jié)合，對(duì)纖維起到膨化作用，能使葉綠素銅鈉鹽向纖維內(nèi)部擴(kuò)散，提高上染率與穩(wěn)定性[9-10]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料、試劑與儀器

材料：100%滌綸平紋織物。

試劑：葉綠素銅鈉鹽（98%，山東西亞化學(xué)科技有限公司）、乙酸芐酯（98%，上海展云化工有限公司）、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（99%，上海復(fù)捷化學(xué)有限公司）、轉(zhuǎn)移印花紙（義烏市銳捷數(shù)碼科技有限公司）。

儀器：磁棒小樣印花機(jī)（RC-MP2000型，南通三思機(jī)電科技有限公司）、全自動(dòng)氣動(dòng)雙工位燙畫機(jī)（JC-7C，廣州市江川印花設(shè)備有限公司）、分光測色儀（CM-3600A，柯尼卡美能達(dá)控股公司）、色牢度摩擦儀（571-111型，溫州市大榮紡織儀器有限公司）、全自動(dòng)縮水率試驗(yàn)機(jī)[Y（B）089E型，溫州市大榮紡織儀器有限公司]、全自動(dòng)織物硬挺度儀[YG（B）022E，溫州市大榮紡織儀器有限公司]、電子織物強(qiáng)力機(jī)[YG（B）026H型，溫州市大榮紡織儀器有限公司]。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

首先，將一定量葉綠素銅鈉鹽溶解于1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽中；其次，按不同比例加入乙酸芐酯制得色漿，使用磁棒印花機(jī)將色漿印制于轉(zhuǎn)移紙上；最后，控制熱轉(zhuǎn)印的溫度、時(shí)間、壓力，將圖案轉(zhuǎn)印到滌綸織物表面。轉(zhuǎn)印結(jié)束后，40 ℃皂洗30 min，80 ℃烘干后測試印花織物的K/S值。

1.3 測試與表征

1.3.1K/S值

通過CM-3600A分光測色儀（D65光源，10°測試角）測試織物表觀K/S值，每個(gè)試樣測量5次，取平均值。

1.3.2 耐皂洗色牢度

參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》測定。

1.3.3 耐摩擦色牢度

參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 印花溫度對(duì)K/S值的影響

當(dāng)壓強(qiáng)為0.5 MPa、時(shí)間為30 s時(shí)，分別在160、180、200、210、220、230、240 ℃條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)移印花，測得織物K/S值，如圖1所示。由圖1可知，隨著溫度升高，印花織物K/S值不斷提高，當(dāng)溫度達(dá)到200 ℃時(shí)，上升明顯；當(dāng)溫度達(dá)到220 ℃時(shí)，上升趨緩。滌綸是熱塑性纖維，當(dāng)其溫度高于玻璃化溫度時(shí)，纖維大分子鏈加劇運(yùn)動(dòng)，分子間空隙增大。當(dāng)溫度達(dá)到200 ℃左右，無定形區(qū)空隙增大，逐漸形成半熔融狀態(tài)，為升華的氣態(tài)染料進(jìn)入纖維提供條件，葉綠素銅鈉鹽在染料濃度梯度作用下擴(kuò)散進(jìn)入無定形區(qū)進(jìn)行著色。

圖1 溫度對(duì)印花滌綸織物K/S值的影響

2.2 印花時(shí)間對(duì)K/S值的影響

當(dāng)溫度為220 ℃、壓強(qiáng)為0.5 MPa時(shí)，控制時(shí)間為10、20、30、40、50 s進(jìn)行轉(zhuǎn)移印花，測得織物K/S值，如圖2所示。由圖2可知，當(dāng)印花時(shí)間小于30 s時(shí)，纖維無定形區(qū)沒有完全打開，轉(zhuǎn)移至纖維的染料較少；當(dāng)時(shí)間大于30 s時(shí)，纖維因受熱時(shí)間過長進(jìn)入熔融狀態(tài)，與轉(zhuǎn)移紙發(fā)生粘連，造成染色效果不良，因此，印花時(shí)間控制在30 s時(shí)，印花效果較好。

圖2 時(shí)間對(duì)印花滌綸織物K/S值的影響

2.3 葉綠素銅鈉鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)K/S值的影響

當(dāng)乙酸芐酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí)，控制葉綠素銅鈉鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、15%、25%、35%、45%，在溫度為220 ℃、時(shí)間為30 s、壓強(qiáng)為0.5 MPa的條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)移印花，測得織物K/S值，如圖3所示。由圖3可知，隨著葉綠素銅鈉鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，K/S值逐漸增大，當(dāng)葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%時(shí)，印花質(zhì)量最好。當(dāng)葉綠素銅鈉鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)，印花糊料黏度較低，易發(fā)生滲化現(xiàn)象，并且織物得色量較少。當(dāng)葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于35%時(shí)，黏度過高，部分葉綠素銅鈉鹽無法溶解，糊料中有葉綠素銅鈉鹽顆粒，造成轉(zhuǎn)移印花后織物出現(xiàn)同色性差、疵點(diǎn)等問題。

圖3 葉綠素銅鈉鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)印花滌綸織物K/S值的影響

2.4 乙酸芐酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)K/S值的影響

當(dāng)葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%時(shí)，分別調(diào)整乙酸芐酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%、1%、5%、15%、25%。在溫度為220 ℃、時(shí)間為30 s、壓強(qiáng)為0.5 MPa的條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)移印花，測得織物K/S值，如圖4所示。由圖4可知，加入乙酸芐酯對(duì)葉綠素銅鈉鹽上染滌綸有促進(jìn)作用，當(dāng)乙酸芐酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到1%，可達(dá)到良好的促進(jìn)效果；當(dāng)乙酸芐酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1%時(shí)，纖維的膨化程度過高，染料返回色漿中，導(dǎo)致上染率降低。乙酸芐酯主要進(jìn)入聚酯纖維的內(nèi)部，將纖維內(nèi)部鄰近的化學(xué)鍵打開，使聚酯纖維內(nèi)部的無定形區(qū)失去作用力，纖維的空隙增大，葉綠素銅鈉能進(jìn)入纖維。與此同時(shí)，乙酸芐酯能在滌綸表面形成一層液體膜，液體膜對(duì)染料的親和力較強(qiáng)，能將染料充分溶解在液體膜中。液體膜因含有大量染料，使染料在聚酯纖維內(nèi)外的濃度差加大，印花染料更容易進(jìn)入纖維中。

圖4 乙酸芐酯用量對(duì)印花滌綸織物K/S值的影響

2.5 印花壓強(qiáng)對(duì)K/S值的影響

當(dāng)葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%、乙酸芐酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí)，在印花溫度為220 ℃、印花時(shí)間為30 s的條件下，分別調(diào)整壓強(qiáng)為0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 MPa進(jìn)行印花，測得織物K/S值，如圖5所示。

圖5 印花壓強(qiáng)對(duì)印花滌綸織物K/S值的影響

由圖5可知，當(dāng)印花壓強(qiáng)小于0.5 MPa時(shí)，K/S值隨印花壓強(qiáng)增大而增大；當(dāng)印花壓強(qiáng)大于0.5 MPa時(shí)，K/S值隨壓強(qiáng)增大而減小。當(dāng)印花壓強(qiáng)較大時(shí)，轉(zhuǎn)印紙與滌綸織物發(fā)生粘連，導(dǎo)致K/S值減小。

2.6 印花織物色牢度測試

使用35%葉綠素銅鈉鹽、1%乙酸芐酯、64%離子液體，在溫度為220 ℃、時(shí)間為30 s、壓強(qiáng)為0.5 MPa的條件下，印花織物的色牢度如表1所示。由表1可知，織物的耐皂洗色牢度達(dá)到4級(jí)，耐干摩擦色牢度為3~4級(jí)。

表1 印花滌綸織物的色牢度測試

3 結(jié)語

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，乙酸芐酯對(duì)葉綠素銅鈉鹽上染有促進(jìn)作用。葉綠素銅鈉鹽轉(zhuǎn)移印花最佳工藝如下：溫度為220 ℃、時(shí)間為30 s、壓強(qiáng)為0.5 MPa、葉綠素銅鈉鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%、乙酸芐酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、離子液體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%。印花后織物具有良好的耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度。