CN103834232A - 一种高牢度纺织品喷墨印花用颜料墨水及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高牢度纺织品喷墨印花用颜料墨水及其制备方法，所述的墨水由下列组分按照质量百分比组成：颜料／支化型聚合物纳米复合粒子分散体30～50％、水溶性共溶剂10～50％、非离子表面活性剂1～5％，余量为去离子水。去离子水中依次按照配比加入颜料／支化型纳米复合粒子分散体、水溶性共溶剂、非离子表面活性剂，搅拌混合均匀，用搅拌机以500～1000转／分搅拌20～40分钟，调节墨水pH值在7～9，经500nm的微孔滤膜过滤即得涂料墨水。本发明中无需添加粘合剂，墨水中颜料颗粒粒径小于200nm，且存放稳定性较佳；织物喷印后经焙烘即可获得较佳色牢度，提高了织物的颜色鲜艳度。
Description
技术领域
本发明涉及精细化工和材料科学技术领域，具体涉及一种高牢度纺织品喷墨印花用颜料墨水及其制备方法。
背景技术
纺织品喷墨印花技术是一种集计算机网络系统、数字处理和信息系统、精密机械加工和高品质精细化工材料于一体的新型印花技术，该技术不需要制版，可直接在织物上印花，提高了印花精度，实现了小批量、多品种、多花色印花，具有广阔的发展前景。墨水是纺织品喷墨印花的重要耗材，其质量印花织物的品质密切相关，墨水的研究与开发是促进纺织品喷墨印花技术进步的关键因素。目前，用于纺织品喷墨印花的墨水仍然是以染料墨水为主，但染料墨水用于织物印花存在诸多不足，如不具有通用性，生产工艺复杂和对环境具有一定的污染性等，这些不足在一定程度上限制了喷墨印花技术的发展。而通用性好、印花工艺相对简单的颜料型墨水成为了纺织品喷墨印花的主要发展方向。然而研究表明涂料墨水中颜料颗粒大、粒度分布不匀，且墨水中存在乳胶粒等因素极易导致墨水的喷射不流畅，织物色牢度低、颜色不鲜艳、手感粗糙等缺陷。
为解决颜料墨水存在的不足，国内外已有不少研究者提出诸多方案。如美国专利US7338988、US70301175分别公开了在水性颜料墨水中添加聚丙烯酸酯乳液提高PE、PVC和PU等塑胶材质的色牢度，但该方法对织物色牢度的提高并不理想。美国专利US6139939公开了用平均分子量在100000～3000000的聚环氧乙烷对织物进行预处理，从而提高喷墨印花织物颜色鲜艳度及图案的清晰度的方法。美国专利US6902780公开先采用预处理对织物涂层处理后，提高喷墨印花颜色牢度的方法。中国专利CN200510040110.1、CN200710024150.6也分别公开了用处理液对印花织物进行预处理改善喷墨印花效果的方法。中国专利CN1687260A公开了通过添加聚羧酸型共聚物，制备颜料墨水的方法，这里加入的聚羧酸型共聚物一方面可赋予颜料墨水分散稳定性能，同时能够起到固色作用。中国专利CN101100815A公开了在喷墨印花颜料墨水中添加交联剂，利用其在焙烘固色时的成膜性能，从而达到提高喷墨印花织物的色牢度的目的。中国专利CN1583898A公开了一种水溶性颜料型喷墨印花墨水，通过添加自交联丙烯酸树脂赋予印花织物一定的色牢度。CN102146231A公开了一种水性颜料型喷墨印花墨水，通过添加适量的粘合剂，较佳改善了印花织物的耐摩擦及耐水洗色牢度。
尽管关于提高纺织品喷墨印花颜料墨水稳定性和色牢度的方法很多，但以支化聚合物包覆颜料纳米粒子为着色剂(颜料／支化聚合物纳米复合粒子)，通过添加其它溶剂和助剂组成喷墨印花土料墨水的文献却鲜有报道。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的不足，提供一种高牢度纺织品喷墨印花用颜料墨水，即以颜料／支化型聚合物纳米复合粒子分散体为着色剂，通过添加共溶剂和表面活性剂等助剂，混合搅拌均匀后，过滤，制备喷墨印花用涂料墨水。该墨水在焙烘时，支化型聚合物中的活性官能团与纤维上的羟基反应，将颜料颗粒牢固地粘附于织物表面，从而达到提高涂料墨水印花织物牢度的目的。本发明的另一目的是提供了高牢度纺织品喷墨印花用颜料墨水的制备方法。
本发明的技术方案：一种高牢度纺织品喷墨印花用颜料墨水，以下质量百分比的各组分组成：颜料／支化型聚合物纳米复合粒子分散体30～50％、水溶性共溶剂10～50％、非离子表面活性剂1～5％，余量为去离子水。
所述的水溶性共溶剂是乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇、聚乙二醇200、聚L二醇400、聚乙二醇600、丙三醇、季戊四醇中的三至八种。
所述的非离子表面活性剂是聚氧乙烯烷基醚类：吐温60、吐温65、吐温80，曲拉通X-100、曲拉通X-10；聚氧乙烯酯类：司班20、司班40、司班60、司班80；聚氧乙烯脂肪醇缩合物：平平加0-10、平平加0-25、平平加A-20中的一种或几种。
所述的颜料／支化型聚合物纳米复合粒子分散体的制备方法是将质量分数为5～15％支化型聚合物溶于质量份数为20～35％溶剂中，加入质量分数为5～15％颜料搅拌混合，经高速分散处理0.5～8h后开始加入质量分数为30～70％支化型聚合物的不良溶剂，结束后继续分散0.5h，然后经离心、过滤、洗涤、干燥得颜料／支化型聚合物纳米复合粒子；将质量分数为24％的颜料／支化型聚合物纳米复合粒子加入到质量分数为76％去离子水中，调节pH值为7～10，在70℃下高速分散1h，即得颜料／支化型聚合物纳米复合粒子分散体。
所述的支化型聚合物的分子末端包括羟基、酸酐、羧基官能团，是支化型聚羧酸类聚合物、支化型苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、支化型苯乙烯-马来酸酐共聚物、支化型聚酰胺-酯共聚物，其分子量为8000-50000，支化度0.2-0.6。
所述的溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、水、环己烷、乙醚、二丙醚、苯甲醚、环己烷、甲基环己烷、四氢呋喃、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、氯苯、环己酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、四氢呋喃、三羟甲基丙烷、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、丙酮、丁酮、吡咯烷酮、甲丁酮、二甲基亚砜、环丁砜、氯仿、四氯化碳、2-甲基吡咯烷酮中的一种或几种混合溶剂。
所述的颜料是炭黑，C.I.颜料黄14、C.I.颜料黄34、C.I.颜料黄42、C.I.颜料黄55、C.I.颜料黄74、C.I.颜料黄100、C.I.颜料黄104、C.I.颜料黄108、C.I.颜料黄120、C.I.颜料黄153、C.I.颜料红1、C.I.颜料红2、C.I.颜料红5，C.I.颜料红7、C.I.颜料红23、C.I.颜料红38、C.I.颜料红92、C.I.颜料红101、C.I.颜料红104、C.I.颜料红105、C.I.颜料红106、C.I.颜料红108、C.I.颜料红112、C.I.颜料红122、C.I.颜料红123、C.I.颜料红146、C.I.颜料红149、C.I.颜料红166、C.I.颜料红168、C.I.颜料红170、C.I.颜料红170、C.I.颜料红170、C.I.颜料红172、C.I.颜料红185、C.I.颜料红190、C.I.颜料红209、C.I.颜料红219、C.I.颜料蓝1、C.I.颜料蓝15:1、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:4、C.I.颜料蓝15:6、C.I.颜料蓝16、C.I.颜料蓝17:1、C.I.颜料蓝56、C.I.颜料蓝63中的一种或几种。
一种高牢度纺织品喷墨印花用颜料墨水的制备方法，去离子水中依次按照配比加入颜料／支化型纳米复合粒子分散体、水溶性共溶剂、非离子表面活性剂，搅拌混合均匀，用搅拌机以500～1000转／分搅拌20～40分钟，调节墨水pH值在7～9，经500nm的微孔滤膜过滤即得涂料墨水，所配制的墨水粘度为2～8cP，表面张力为28～35mN／m，颜料颗粒粒径为35～200nm，Zeta电位-20～-40mV。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：该墨水采用支化型聚合物超细包覆颜料色浆制备，墨水中无需添加粘合剂，墨水中颜料颗粒粒径小于200nm，且存放稳定性较佳；织物喷印后经焙烘即可获得较佳色牢度，提高了织物的颜色鲜艳度。
具体实施方式
下面通过实施例子，进一步阐述本发明的突出优点和显著特点，但本发明决不局限于实施例子。
实例1
将15g质量分数为5％的支化型苯乙烯．马来酸酐共聚物(支化度为0.2、分子量为8000)溶于70g丙酮中，加入质量分数为5％的16g C．I．颜料黄14搅拌混合，经高速分散处理0.5h后开始缓慢滴加质量分数为30％的199g甲醇，结束后继续分散0．5h，然后经离心、过滤、洗涤、干燥、研磨得C．I．颜料黄14／支化型苯乙烯-马来酸酐共聚物纳米复合粒子；将质量分数为24％的24g C．I．颜料黄14／支化型苯乙烯．马来酸酐共聚物复合粒子加入到质量分数为76％的去离子水中，调节pH值为7.2，在70℃下高速分散1h，即得C．I．颜料黄14/支化型苯乙烯-马来酸酐共聚物纳米复合粒子分散体，备用。
将占墨水总质量百分数为30％的C．I．颜料黄14/支化型苯乙烯．马来酸酐共聚物纳米复合粒子分散体，依次加入质量百分数为10％的乙醇、季戊四醇、丙三醇、异丙醇混合物和质量百分数为1％的吐温20加入去离子水至百分之百混合均匀，用搅拌机在1000转／分条件下搅拌30分钟，调节墨水pH值为7.2，经500nm的微孔滤膜过滤，即得涂料墨水。墨水的物性指标如下：粘度η=7.86cP，表面张力σ=28.1mN／m，粒径d=142.4nm，Zeta电位ξ为-26.7mV。将涂料墨水经喷墨印花机喷印到织物上，然后在90℃的烘箱中放置6分钟烘干，然后将其置于130℃焙烘固色5分钟，采用摩擦牢度仪测试织物牢度，结果见表1。
试验表明，该墨水中无需添加粘合剂，墨水中颜料颗粒粒径小于200nm，且存放稳定性较佳；织物喷印后经焙烘即可获得较佳色牢度，提高了织物的颜色鲜艳度。
实例2
将23g质量分数为15％的支化型苯乙烯．甲基丙烯酸甲酯共聚物(支化度为0.6、分子量为10000)溶于质量分数为35％的85g丙酮中，加入25g质量分数为15％的炭黑搅拌混合，经高速分散处理8h后开始缓慢滴加质量分数为70％的167g石油醚中，结束后继续分散0.5h，然后经离心、过滤、洗涤、干燥、研磨得炭黑／支化型苯乙烯．甲基丙烯酸甲酯共聚物复合粒子；将质量分数为24％的24g炭黑／支化型苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物复合粒子加入到质量分数为76％的76g去离子水中，调节pH值为8.3，在70℃下高速分散1h，即得炭黑／支化型苯乙烯．甲基丙烯酸甲酯共聚物纳米复合粒子分散体。
将占墨水总质量百分数为50％的炭黑／支化型苯乙烯．甲基丙烯酸甲酯共聚物复合粒子分散体，然后依次加入质量百分数为50％的1，4-丁二醇、季戊四醇、1，6-己二醇、丙三醇、异丙醇混合物，和质量百分数为5％的1g曲拉通X-100，加去离子水至百分之百混合均匀，用搅拌机在1000转／分条件下搅拌40分钟，调节pH值至9，过滤即得涂料墨水。墨水的物性指标如下：粘度η＝6.35cP，表面张力σ＝30.8mN／m，粒径d＝129.3nm，Zeta电位毛为-29.2mV。将该涂料墨水经喷墨印花机喷印到织物上，然后在90℃的烘箱中放置6分钟烘干，然后将其置于130℃焙烘固色5分钟。采用摩擦牢度仪测试织物牢度，结果见表1。
试验表明，该墨水中无需添加粘合剂，墨水中颜料颗粒粒径小于200nm，且存放稳定性较佳；织物喷印后经焙烘即可获得较佳色牢度，提高了织物的颜色鲜艳度。
实例3
将质量分数为10％的35g支化型聚酰胺-酯共聚物(支化度为0.28、分子量为25000)溶于28g甲醇中，加入质量分数为10％的36g C．I．颜料蓝15:3搅拌混合，经高速分散处理5.4h后开始缓慢滴加质量分数为60％的133g相分离剂去离子水，结束后继续分散0.5h，然后经离心、过滤、洗涤、干燥、研磨得C．I．颜料蓝15:3／支化型聚酰胺．酯共聚物复合粒子；将24g C．I．颜料蓝15:3／支化型聚酰胺-酯共聚物复合粒子加入到76g去离子水中，调节pH值为9.1，在70℃下高速分散1h，即得C．I．颜料蓝15:3／支化型聚酰胺．酯共聚物纳米复合粒子分散体。
将占墨水总质量百分数为40％的C．I．颜料蓝15:3／支化型聚酰胺．酯共聚物纳米复合粒子分散体，依次加入占墨水总质量百分数为20％的季戊四醇、二缩三乙二醇、丙三醇，司班40混合物，加去离子水至百分之百混合均匀，用搅拌机在750转／分条件下搅拌30分钟，调节pH值至8.4，过滤即得涂料墨水。所制备黑水的物性指标加下：粘度η＝4.23cP，表而张力σ＝３2.9mN／m，粒径d＝171.8nm，Zeta电位ξ为-34.5mV。将涂料墨水经喷墨印花机喷印到织物上，然后在90℃的烘箱中放置6分钟烘干，然后将其置于130℃焙烘固色5分钟。采用摩擦牢度仪测试织物牢度，结果见表1。
试验表明，该墨水中无需添加粘合剂，墨水中颜料颗粒粒径小于200nm，且存放稳定性较佳；织物喷印后经焙烘即可获得较佳色牢度，提高了织物的颜色鲜艳度。
实例4
将质量分数为13％的支化型聚羧酸类聚合物(支化度为0.23、分子量为50000)溶于质量分数为30％的105g丙酮中，加入质量分数为13％的44g C.I.颜料红122搅拌混合，经高速分散处理7.5h后开始缓慢滴加质量分数为65％的108g相分离剂甲醇，结束后继续分散0.5h，然后经离心、过滤、洗涤、干燥、研磨得C.I.颜料红122／支化型聚羧酸类聚合物纳米复合粒子；将质量分数为24％的24gC.I.颜料红122／支化型聚羧酸类聚合物复合粒子加入到质量分数为的76g去离子水中，调节pH值为9.9，在70℃下高速分散1h，即得C.I.颜料红122／支化型聚羧酸类聚合物纳米复合粒子分散体。
将占墨水总质量百分数为45％的C.I.颜料红122／支化型聚羧酸类聚合物纳米复合粒子分散体，然后依次加入质量百分数为30％的季戊四醇、乙二醇、丙三醇、异丙醇混合物和占总质量百分数为4％的平平加A-20，加入去离子水至百分之百混合均匀，用搅拌机在900转／分条件下搅拌35分钟，再用氢氧化钠调节pH值至8.8，过滤即得涂料墨水。此墨水的物性指标如下：粘度η＝2.16cP，表面张力σ＝34.9mN／m，粒径d＝115.2nm，Zeta电位ξ为-37.4mV。将涂料墨水经喷墨印花机喷印到织物上，然后在90℃的烘箱中放置6分钟烘干，然后将其置于130℃焙烘固色5分钟。采用摩擦牢度仪测试织物牢度，结果见表1。
试验表明，该墨水中无需添加粘合剂，墨水中颜料颗粒粒径小于200nm，且存放稳定性较佳；织物喷印后经焙烘即可获得较佳色牢度，提高了织物的颜色鲜艳度。
表1印花织物的色牢度
| 样品 | 干摩擦牢度(级) | 湿摩擦牢度(级) |
| 1 | 3-4 | 3-4 |
| 2 | 4 | 4 |
| 3 | 4 | 3-4 |
| 4 | 4 | 4 |
Claims (7)
1.一种高牢度纺织品喷墨印花用颜料墨水，其特征在于：由以下质量百分比的各组分组成：颜料／支化型聚合物纳米复合粒子分散体30～50％、水溶性共溶剂10～50％、非离子表面活性剂1～5％，余量为去离子水。
2.如权利要求1所述的高牢度纺织品喷墨印花用颜料墨水，其特征在于：所述的水溶性共溶剂是乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、丙三醇、季戊四醇中的三至八种。
3.如权利要求1所述的高牢度纺织品喷墨印花用颜料墨水，其特征在于：所述的非离子表面活性剂是聚氧乙烯烷基醚类：吐温60、吐温65、吐温80，曲拉通X-100、曲拉通X-10；聚氧乙烯酯类：司班20、司班40、司班60、司班80；聚氧乙烯脂肪醇缩合物：平平加0-10、平平加0-25、平平加A-20中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的高牢度纺织品喷墨印花用颜料墨水，其特征在于：所述的颜料／支化型聚合物纳米复合粒子分散体的制备方法是将质量分数为5～15％支化型聚合物溶于质量分数为20～35％的溶剂中，加入质量分数为5～15％颜料搅拌混合，经高速分散处理0.5～8h后开始滴加质量分数为30~70％支化型聚合物的不良溶剂，结束后继续分散0.5h，然后经离心、过滤、洗涤、干燥得颜料／支化型聚合物纳米复合粒子；将质量分数为24％的颜料／支化型聚合物纳米复合粒子加入到质量分数为76％去离子水中，调节pH值为7～10，在70℃下高速分散1h，即得颜料／支化型聚合物纳米复合粒子分散体。
5.如权利要求4所述的高牢度纺织品喷墨印花用颜料墨水，其特征在于：所述的支化型聚合物的分子末端包括羟基、酸酐、羧基官能团，是支化型聚羧酸类聚合物、支化型苯乙烯．甲基丙烯酸甲酯共聚物、支化型苯乙烯-马来酸酐共聚物、支化型聚酰胺-酯共聚物，其分子量为8000-50000，支化度0.2-0.6。
6.如权利要求4中所述的高牢度纺织品喷墨印花用颜料墨水，其特征在于：所述的颜料是炭黑，C．I．颜料黄14、C．I．颜料黄34、C．I．颜料黄42、C．I．颜料黄55、C．I．颜料黄74、C．I．颜料黄100、C．I．颜料黄104、C．I．颜料黄108、C．I．颜料黄120、C．I．颜料黄153、C．I．颜料红1、C．I．颜料红2、C．I．颜料红5，C．I．颜料红7、C．I．颜料红23、C．I．颜料红38、C．I．颜料红92、C．I．颜料红101、C．I．颜料红104、C．I．颜料红105、C．I．颜料红106、C．I．颜料红108、C．I．颜料红112、C．I．颜料红122、C．I．颜料红123、C．I．颜料红146、C．I．颜料红149、C．I．颜料红166、C．I．颜料红168、C．I．颜料红170、C．I．颜料红170、C．I．颜料红170、C．I．颜料红172、C．I．颜料红185、C．I．颜料红190、C．I．颜料红209、C．I．颜料红219、C．I．颜料蓝1、C．I．颜料蓝15：1、C．I．颜料蓝15：3、C．I．颜料蓝15：4、C．I．颜料蓝15：6、C．I．颜料蓝16、C．I．颜料蓝17：1、C．I．颜料蓝56、C．I．颜料蓝63中的一种或几种。
7.一种权利要求1所述的高牢度纺织品喷墨印花用颜料墨水的制备方法，其特征在于：去离子水中依次按照配比加入颜料／支化型纳米复合粒子分散体、水溶性共溶剂、非离子表面活性剂，搅拌混合均匀，用搅拌机以500～1000转／分搅拌20～40分钟，调节墨水pH值在7～9，经500nm的微孔滤膜过滤即得涂料墨水，所配制的墨水粘度为2～8cP，表面张力为28～35mN／m，颜料颗粒粒径为35～200nm，Zeta电位-20～-40mV。
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