CN103396698B - 一种蓝光固化配方及利用其进行的纺织品数码功能整理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纺织品光固化技术，尤其是一种蓝光固化配方及利用其进行的纺织品数码功能整理方法。蓝光固化配方包含以下以重量份计的组分：光引发剂樟脑醌0.25-0.5份，助引发剂4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯0.25-0.5份，低聚物60-80份，所述的低聚物为丙烯酸酯类低聚物，单体20-40份；其中低聚物和单体的总和为100份。蓝光固化配方进行的纺织品数码功能整理方法，主要是采用蓝光固化配方混合后制成反应液，用丙酮稀释，再加入苯并三唑抗紫外整理剂，得到整理液，将整理液加到点胶控制系统的针筒中，在待整理的纺织品表面绘制图案。本发明以蓝光固化方式取代传统的热固化方式，符合可持续发展的要求，并且反应速度快（几秒到几百秒），生产效率高，无臭氧排放。

Description

一种蓝光固化配方及利用其进行的纺织品数码功能整理方法

技术领域

本发明涉及一种纺织品光固化技术，尤其是一种蓝光固化配方及利用其进行的纺织品数码功能整理方法。

背景技术

光固化技术是20世纪60年代发展起来的一项绿色环保技术，能在光或高能射线的作用下，使得液态反应物(包括低聚物和单体)快速聚合形成固态产物，具有反应速度快、污染少、节能等优势。但是最常用的紫外光固化技术存在辐射危害及产生臭氧，而可见光成本低、操作方便且穿透能力比紫外光强，已在牙科修复领域成功应用，其将成为光固化技术发展的趋势之一。

纺织品功能整理能够赋予纺织品所需的特定功能，是提高纺织品附加值的重要途径，但是传统的“浸轧-烘干-焙烘”工艺存在无选择性施加、耗水耗能、原料利用率低且排污严重等缺点。为此，国内外学者从不同角度进行研究，试图革新传统的整理方法。

J.Branquinho等人发表了一篇题为《UV固化纺织品整理：服装用棉、居家用棉、技术用棉和体育用棉，超疏水和疏油、侧面功能的双重整理》，报道了他们在棉花表面上完成一项UV光接枝/光交联并形成网络结构的成功开发，该整理方法利用超声喷射技术雾化液体光反应物，达到织物单面的超疏水和疏油的理想整理效果。该方法使用的UV固化设备虽然是目前较为成熟的，但是存在对操作人员的辐射危害且成本较高，此外，超声喷射的施加范围依然较广，无法实现纺织品按需可控功能整理的的效果。广东溢达纺织有限公司申请的中国发明专利200410027297.7中公开了一种双层异性的棉织物整理方法，具体操作方法是：先对表层纯棉棉纱进行亲水整理，得到表层亲水整理纱线，再对内层纯棉棉纱进行疏水整理，得到内层疏水整理纱线，然后采用特定织法，得到双层异性织物。该方法存在的缺陷是工艺复杂，且只实现了单面整理，对于需要局部甚至更精细部位整理的织物依然无法满足。

发明内容

本发明提供一种蓝光固化配方，能在蓝光辐照下原位聚合固化，且具有适当的流动性可用于数码整理，固化后在织物上形成的薄膜具有优良的强力、柔韧性且无毒低味。

本发明还提供一种利用所述蓝光固化配方进行的纺织品数码功能整理方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种蓝光固化配方，包含以下以重量份计的组分：光引发剂樟脑醌0.25-0.5份，助引发剂4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯0.25-0.5份，低聚物60-80份，单体20-40份；其中低聚物和单体均为丙烯酸酯类化合物，其总和为100份。

作为优选，所述的低聚物包括改性聚酯二丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯或超支化聚氨酯六丙烯酸酯中的一种或两种以上的组合。

作为优选，所述的单体包括甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯或三丙二醇二丙烯酸酯中的一种或两种以上的组合。

作为优选，所述的蓝光固化配方含有以下以重量份计的组分：樟脑醌0.5份、4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯0.5份、脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯80份、三丙二醇二丙烯酸酯20份。

作为优选，所述的蓝光固化配方含有以下以重量份计的组分：樟脑醌0.5份、4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯0.5份、改性聚酯二丙烯酸酯60份、甲基丙烯酸异冰片酯40份。

作为优选，所述的蓝光固化配方含有以下以重量份计的组分：樟脑醌0.5份、4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯0.5份、超支化聚氨酯六丙烯酸酯80份、三丙二醇二丙烯酸酯20份。

一种所述的蓝光固化配方进行的纺织品数码功能整理方法，包括如下步骤：采用蓝光固化配方混合后制成蓝光固化反应液，用丙酮稀释，再加入适当的整理剂，得到蓝光固化整理液，将蓝光固化整理液加到模拟数码喷射系统的针筒中，由该系统来控制喷射液滴的大小和喷射位置，在待整理的纺织品表面绘制图案；待丙酮挥发完成后，将绘制完图案的纺织品放入通氮气的密闭匣子中，顶部放置蓝色LED灯，蓝光照射原位聚合固化成膜。

作为优选，反应液的制备过程如下：按照配比准确称取光引发剂和助引发剂，加入单体后超声分散，待固体充分溶解后加入所需量的低聚物，继续超声分散，待混合体系充分分散均匀后得到透明澄清状的油性液体，即为蓝光固化反应液。

作为优选，所述的纺织品数码功能整理方法包括如下步骤：

a、按照配比准确称取光引发剂和助引发剂，加入单体后超声分散待固体充分溶解后称取低聚物，继续超声分散，待混合液充分混合后得到透明澄清状的油性液体，即为蓝光固化反应液；

b、将所述蓝光固化反应液用五倍质量的丙酮稀释，得到稀释液，移取稀释液，再加入苯并三唑抗紫外整理剂，得到蓝光固化整理液，将蓝光固化整理液加到模拟数码喷射系统的针筒中，在待整理的纺织品表面绘制图案；

c、待丙酮挥发完成后，将绘制完图案的纺织品放入通氮气的密闭匣子中，顶部放置蓝色LED灯，灯与纺织品的距离为7cm，蓝光照射60s原位聚合固化成膜。

作为优选，苯并三唑抗紫外整理剂的加入量为使施加整理液后苯并三唑对纺织品用量为1%(owf)。

蓝光固化配方至少含有可见光引发剂，用来吸收光能后产生活性自由基从而引发光聚合反应的进行；至少含有低聚物，用以保证固化薄膜的物理机械性能；至少包含单体，作为稀释剂使用，用来降低体系的黏度，从而提高与引发剂的相容性并部分改善固化产品的性能。根据纺织品功能整理的实际需要，添加的功能整理剂可以调整，如苯并三唑抗紫外整理剂、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅等，要注意的是本发明优选出的蓝光固化配方为油性体系，故在功能整理剂的选择上宜为油溶性的整理剂或粒径在纳米级别的功能粒子，以保证与蓝光固化配方良好的相容性或分散性。值得注意的是，与本发明思路类似的，即将蓝光固化后的薄膜作为黏合剂膜，将功能粒子包覆固着在织物上，或将功能整理剂混溶在蓝光固化反应液中混合成膜，均在本发明的保护范围之内。

本发明中用到的蓝光固化配方中的具体成分及其结构(通)式如下：

(1)光引发剂：樟脑醌(Camphorquinone，简称CQ),淡黄色固体

(2)光敏剂，又称助引发剂：4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯

(Ethyl4-dimethylaminobenzoate，简称EDB),白色固体

(3)低聚物：

①改性聚酯二丙烯酸酯(Polyester acrylate,简称PEA)

②脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯

(Aliphatic polyurethane acrylate，简称aliphatic PUA)

③超支化聚氨酯六丙烯酸酯

(Hyperbranched polyurethane acrylate，简称HBPUA)

(4)单体：

①甲基丙烯酸羟乙酯(2-Hydroxyethyl methacrylate，简称HEMA)

②甲基丙烯酸异冰片酯(Isobornyl methacrylate，简称IBOMA)

③三丙二醇二丙烯酸酯

(Tri(propylene glycol)diacrylate，简称TPGDA)

本发明涉及的蓝光固化反应的引发机理是：樟脑醌(CQ)属于夺氢型引发剂，常与叔胺组成光引发剂/光敏剂的复合引发体系，可抑制O₂的阻聚作用,提高固化速度。CQ通过π-π﹡跃迁在200-300nm范围内吸收紫外光，同时双羰基的n-π﹡跃迁又使其在400-500nm范围内吸收可见光，在470nm左右有最大吸收，与本发明所采用的蓝光光源的最大吸收波长(475nm)相匹配。

本发明中用到的测试标准如下：

薄膜的拉伸应力的测试标准是ISO1184—1983《塑料薄膜拉伸性能的测定》，在万能材料试验机(Instron3367，ITW集团英斯特朗公司)上进行。

薄膜的柔韧性的测试标准是GB/T1731-93《漆膜柔韧性测定方法》，在漆膜柔韧性测试仪(QTX，天津鸿聚利试验设备厂)上进行实验。

配方的黏度(光照前)由旋转流变仪(MCR301，奥地利安东帕商贸有限公司)测得，在直径为20mm的圆板上测试不同配方的流变性能，设置剪切速率变化范围为0.1-100S^-1，测试温度为25℃。

薄膜的玻璃化转变温度(T_g)由动态热机械性能测试仪(Q800，美国TA公司)测得，测试频率为1HZ，温度范围为-30-150℃，升温速率为3℃/min，损耗因子tan Delta的峰值即为T_g。

本发明中涉及的蓝光固化配方是专门为纺织品的服用性能服务的，优化所得的蓝光固化配方及相关性能参数见表1。优化得到的蓝光固化配方所成薄膜的拉伸强度优良，在2.5-10MPa之间；柔韧性优异，固化所成薄膜的柔韧性已经到达0.5(最优级)至1(次优级)；室温条件下配方的黏度在55-750里泊范围内。根据不同数码喷射系统的要求，通过添加适量的丙酮等溶剂，或通过控制温度，可进一步调节蓝光固化体系的黏度；薄膜的玻璃化转变温度(T_g)范围在25-85℃。

表1应用于纺织品数码功能整理的蓝光固化配方的相关性能参数

本发明优选的蓝光固化配方已考虑到纺织品的服用性能，即在织物表面蓝光固化后的薄膜应该是无毒、低味、有一定的拉伸强力且柔韧性优良，这样在织物受到外力拉扯或折皱时，薄膜有一定的形变恢复能力，不至于发生脆裂的现象。同时，也考虑到纺织品数码喷射施加方法的特点，优选配方在室温下的黏度较低，根据不同数码喷射系统的要求，通过添加适量的丙酮等溶剂，或通过控制温度，可进一步调节蓝光固化体系的黏度。本发明与其他领域的蓝光固化配方最大的不同是薄膜的柔性特征，是专门为纺织品领域筛选的，例如牙科修复领域对固化后树脂的硬度有很高要求，故常采用带有双酚A基团的丙烯酸酯作为低聚物。

本发明借鉴纺织品数码喷墨印花的施加方式，提出了纺织品数码功能整理的新概念，采用蓝光固化技术并结合模拟数码喷射系统（桌面型液体点胶分配系统，D-585，美国Nordson Asymtok公司）实现纺织品功能整理的按需控制，取代传统的热固化方式和浸轧的施加方式，节能减排并实现纺织品的数码功能整理，符合染整行业多元化的市场需求和可持续发展的要求。

本发明与现有技术相比，具有的优势在于：

⑴以蓝光固化方式取代传统的热固化方式，节能减排，符合可持续发展的要求，并且反应速度快（几秒到几百秒），生产效率高，无臭氧排放，方式灵活等。

⑵提出了数码功能整理的新概念，这是前所未有的，适用于需要单面整理或局部整理，甚至于点、线整理的高附加值纺织品，拥有广阔的市场前景。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。

模拟数码喷射系统：采用桌面型液体点胶分配系统，D-585，美国Nordson Asymtok公司生产。

实施例1：

对直径为10cm、重量为3g的圆形涤棉织物(棉/涤纶：60/40，经纬纱线密度45tex×45tex)，采用本发明的蓝光固化配方进行数码功能整理，采用苯并三唑作为抗紫外整理剂，苯并三唑对织物的用量为1%(owf)，即0.03g。

⑴准确称取0.01g CQ和0.01g EDB，加入0.8g TPGDA，超声分散待固体充分溶解后加入1.2g PEA，继续超声分散，待反应液充分混合，得到透明澄清状的油性液体即蓝光固化反应液。

⑵将2g蓝光固化反应液用10g丙酮稀释，得到稀释液，移取3mL稀释液，再加入0.03g苯并三唑抗紫外整理剂，得到蓝光固化整理液，苯并三唑抗紫外整理剂的加入量使蓝光固化整理液施加后对织物用量为1%(owf)，将蓝光固化整理液加到液体点胶分配系统(D-585，美国Nordson Asymtok公司)的针筒中，选取的针头直径为0.11mm，在直径为10cm的圆形棉织物中间绘制出7cm×5cm的矩形图案。

⑶待丙酮挥发完成后，将绘制完图案的织物放入通氮气的密闭匣子中，顶部放置蓝色LED灯，灯与织物的距离为7cm，蓝光照射60s原位聚合固化成膜，得到蓝光固化数码抗紫外整理的织物产品。

实施例2：

具体方案同实施例1，不同之处在于：

⑴准确称取0.01g CQ和0.01g EDB，加入0.8g IBOMA，超声分散待固体充分溶解后加入1.2g PEA，继续超声分散，待反应液充分混合，得到透明澄清状的油性液体即蓝光固化反应液。

实施例3：

具体方案同实施例1，不同之处在于：

⑴准确称取0.01g CQ和0.01g EDB，加入0.4g TPGDA，超声分散待固体充分溶解后加入1.6g aliphatic PUA，继续超声分散，待反应液充分混合，得到透明澄清状的油性液体即蓝光固化反应液。

实施例4：

具体方案同实施例1，不同之处在于：

⑴准确称取0.01g CQ和0.01g EDB，加入0.8g HEMA，超声分散待固体充分溶解后，加入1.2g aliphatic PUA，继续超声分散，待反应液充分混合，得到透明澄清状的油性液体即蓝光固化反应液。

实施例5：

具体方案同实施例1，不同之处在于：

⑴准确称取0.01g CQ和0.01g EDB，加入0.8g IBOMA，超声分散待固体充分溶解后加入1.2g aliphatic PUA，继续超声分散，待反应液充分混合，得到透明澄清状的油性液体即蓝光固化反应液。

实施例6：

具体方案同实施例1，不同之处在于：

⑴准确称取0.01g CQ和0.01g EDB，加入0.4g TPGDA，超声分散待固体充分溶解后称取1.6g HBPUA，继续超声分散，待反应液充分混合，得到透明澄清状的油性液体即蓝光固化反应液。

蓝光固化数码抗紫外整理后，棉织物的抗紫外线性能根据AATCC183-2004《紫外辐射通过织物的透过或阻挡性能》测定的，测试仪器是抗紫外因子测试仪(UV-2000F，美国Labsphere公司)，扫描空白背景后，将织物置于紫外探头下，测试织物的紫外透过率，一块布样上测试五个不同位置，取平均值。仪器自动给出紫外线防护系数UPF，是根据以下公式计算： $\mathrm{UPF}=\frac{\underset{280}{\overset{400}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{\mathrm{\λ}}\×S_{\mathrm{\λ}}\×{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{\λ}}}{\underset{280}{\overset{400}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{\mathrm{\λ}}\×S_{\mathrm{\λ}}\×T_{\mathrm{\λ}}\×\mathrm{\Δ\λ}}.$

蓝光固化数码抗紫外整理后棉织物的手感风格由智能织物风格仪(Phabromet，Nucybertek公司)测定，将织物剪成测试规定的直径为10cm的圆形，置于托盘上，在探头将其挤压下去时，仪器给出一系列指标，包括织物的硬挺度、光滑度和柔软度。

上述实施例1-6的织物经蓝光固化数码抗紫外整理后，棉织物的紫外线防护系数UPF值均列于表2中。

表2蓝光固化棉织物数码抗紫外整理后的性能(UPF值)比较

由表2可知，针织棉原样的UPF值远小于50，即无抗紫外性能，整理后的织物的UPF值达到80-90左右，即整理样具有优良的抗紫外性能，这是由于蓝光固化后的薄膜内混合了苯并三唑抗紫外整理剂，苯并三唑类紫外吸收剂通常在300-385nm内有很高的摩尔消光系数，在吸收紫外光后发生质子重排，将光能转化为热能放出。

蓝光固化数码抗紫外整理后，棉织物的风格列于表3中。

表3蓝光固化棉织物数码抗紫外整理后的织物风格比较

由表3可知，整理后的织物从硬挺度、光滑度和柔软度三个方面与原样的差别都很小，即该种整理方法对织物的手感几乎不造成影响。

本发明成功地将蓝光固化技术引入到纺织品染整领域，取代了传统的热固化方式，具有反应速度快、节能减排且无辐射危害等明显优势，并且针对纺织品的服用要求，开发出了六支柔性的蓝光固化配方，另外，提出了数码功能整理的新概念，为功能整理提供了全新的思路。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1. 一种利用蓝光固化配方进行的纺织品数码功能整理方法，其特征在于包括如下步骤：采用蓝光固化配方混合后制成蓝光固化反应液，用丙酮稀释，再加入适当的整理剂，得到蓝光固化整理液，将蓝光固化整理液加到模拟数码喷射系统的针筒中，由该系统来控制喷射液滴的大小和喷射位置，在待整理的纺织品表面绘制图案；待丙酮挥发完成后，将绘制完图案的纺织品放入通氮气的密闭匣子中，顶部放置蓝色LED灯，蓝光照射原位聚合固化成膜；

所述蓝光固化配方包含以下以重量份计的组分：

光引发剂樟脑醌0.25-0.5份，

助引发剂4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯0.25-0.5份，

低聚物60-80份，单体20-40份，

所述的低聚物和单体均为丙烯酸酯类化合物，

其中低聚物和单体的总和为100份。

2. 根据权利要求1所述的纺织品数码功能整理方法，其特征在于：反应液的制备过程如下：按照配比准确称取光引发剂和助引发剂，加入单体后超声分散待固体充分溶解后加入所需量的低聚物，继续超声分散，待混合体系充分分散均匀后得到透明澄清状的油性液体，即为蓝光固化反应液。

3. 根据权利要求1所述的纺织品数码功能整理方法，其特征在于包括如下步骤：

a、按照配比准确称取光引发剂和助引发剂，加入单体后超声分散待固体充分溶解后称取低聚物，继续超声分散，待混合液充分混合后得到透明澄清状的油性液体，即为蓝光固化反应液；

b、将所述蓝光固化反应液用五倍质量的丙酮稀释，得到稀释液，移取稀释液，再加入苯并三唑抗紫外整理剂，得到蓝光固化整理液，将蓝光固化整理液加到模拟数码喷射系统的针筒中，在待整理的纺织品表面绘制图案；

c、待丙酮挥发完成后，将绘制完图案的纺织品放入通氮气的密闭匣子中，顶部放置蓝色LED灯，灯与纺织品的距离为7cm，蓝光照射60s原位聚合固化成膜。

4. 根据权利要求3所述的纺织品数码功能整理方法，其特征在于：苯并三唑抗紫外整理剂的加入量为使施加整理液后苯并三唑对纺织品用量为1%(owf)。

5. 根据权利要求1所述的纺织品数码功能整理方法，其特征在于：所述的低聚物包括改性聚酯二丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯或超支化聚氨酯六丙烯酸酯中的一种或两种以上的组合。

6. 根据权利要求1所述的纺织品数码功能整理方法，其特征在于：所述的单体包括甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯或三丙二醇二丙烯酸酯中的一种或两种以上的组合。