CN104233850B

CN104233850B - 一种涂料着色剂、制备方法及应用

Info

Publication number: CN104233850B
Application number: CN201410446717.9A
Authority: CN
Inventors: 贾佳; 崔桂新; 李俊玲
Original assignee: China Textile Academy Shaoxing Jiangnan Branch China Textile Academy Co Ltd
Current assignee: China Textile Academy (Zhejiang) Technology Research Institute Co. Ltd.
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2034-09-04
Also published as: CN104233850A

Abstract

本发明公开了一种涂料着色剂、制备方法及应用，特别地，是指一种用于纺织品上的多功能杂化硅溶胶的制备方法，所述涂料着色剂包括按重量百分比的下列组成：涂料分散液10%～20%；正硅酸四乙酯10%～20%；钛酸四丁酯10%～20%；硝酸银1%～3%；乙醇5%～15%；冰醋酸10%～15%；去离子水；余量；本发明的涂料着色剂应用于织物的涂料染色，可赋予织物优良的色牢度与手感，抗菌性与防紫外性能等，可将织物染色、后整理两道工序联合加工，减少工序、节能节水，环保无污染。

Description

一种涂料着色剂、制备方法及应用

技术领域：

本发明涉及一种涂料着色剂、制备方法及应用，特别地，是指一种用于纺织品上的多功能杂化硅溶胶的制备方法。

背景技术：

一般染色用的染料都是水溶性的，通过将染料溶解在水中，织物浸入染液中吸附染料并发生固着反应而达到染色的目的。这种传统染色工艺的缺点是：染色工艺过程中需要大量的水，而且染色过程中容易产生大量的废水、废气，而印染污水由于含有大量的染料和助剂，难以进行有效处理，目前，已经成为环境污染的重要难题。

随着无水染色的倡导，近年来，涂料着色（或称涂料染色）工艺逐渐得到发展，涂料着色工艺流程如下：将织物浸轧在涂料着色液中，然后经过预烘、焙烘即可获得有色成品。常规涂料着色液配方主要含有颜料、粘合剂、交联剂、柔软剂等组分，这是由于涂料染色工艺采用的是跟墙面涂料一样的颜料颗粒，这种颜料不能溶解在水中，也没有能和纤维大分子发生反应的官能团，因此，常规涂料着色液中需要加入粘合剂、交联剂，使涂料能固着于纤维上。

采用涂料对织物着色，具有环境污染小，工艺简单、节能节水优点，成为无水染色倡导的方式之一。但涂料着色也普遍存在以下缺点：

1、手感差：由于在涂料染色过程中，需要使用粘合剂、交联剂、柔软剂等助剂，因此，着色后的织物普遍存在手感较硬的缺点。

2、色牢度差、染深色困难：由于在涂料染色过程中，主要是借助于粘合剂的作用，将涂料机械地固着于纤维上，涂料本身对纤维没有亲和力，因此，涂料染色具有色牢度差，染深色困难的缺点。

上述缺陷，是限制涂料着色工艺发展和应用的重要难题。

发明内容：

为了解决以上难题，本发明第一方面目的是提供一种具有良好着色效果、且色牢度好的涂料着色剂。

本发明为实现上述目的，采取的技术方案如下：

一种涂料着色剂，其特征在于，包括按重量百分比的下列组成：

涂料分散液10%～20%

正硅酸四乙酯10%～20%

钛酸四丁酯10%～20%

硝酸银1%～3%

乙醇5%～15%

冰醋酸10%～15%

去离子水余量。

进一步的设置在于：

所述的涂料分散液是指将涂料加入到分散液中，制成涂料分散液，涂料分散液中，涂料含量为10%（是指涂料与配置好的涂料分散液的重量百分比）。

所述涂料可以选择现有涂料染色用颜料的任意一种，并无特别限制，如芳酰胺、双偶氮颜料、单偶氮颜料、过氯—铜酞菁、蒽醌、喹吖啶酮、二噁嗪等颜料中的任意一种；特别优选C.I.2110、C.I.12420、C.I.74260、C.I.69800等颜料中的任意一种；

所述分散液优选为硅烷偶联剂，特别优选为：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷中的一种。

所述的正硅酸四乙酯、钛酸四丁酯优选为分析纯试剂，用于制备硅溶胶和二氧化钛溶胶。

所述的硝酸银优选为0.5mol/L的标准溶液，用于在反应中提供Ag⁺。

所述的乙醇、冰醋酸优选为分析纯试剂，乙醇用做溶胶保护试剂，防止发生快速水解，冰醋酸为酸性反应剂，促进水解。

本发明的第二方面是提供一种上述涂料着色剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、涂料分散液的制备：在硅烷偶联剂中加入涂料，以1000r/min的速度进行高速搅拌30min，然后再经超声波分散30min，制成涂料分散液，制备的涂料分散液中，涂料含量为10%（占涂料分散液的重量百分比）；

（2）、杂化与生成硅溶胶：在锥形瓶中依次加入5%～15%的乙醇、10%～20%的正硅酸四乙酯及余量去离子水，在磁力搅拌器上以500rpm速度搅拌25min，然后滴加10%～15%冰醋酸到锥形瓶中，混合液在50℃条件下磁力搅拌1h，这时再逐滴加入10%-20%的涂料分散液（3s/d），继续搅拌30min；

（3）、复合溶胶的制备：在步骤（2）制备的混合液中加入10%～20%的钛酸四丁酯，缓慢滴加（2s/d），滴加完毕后再加入1%～3%的硝酸银溶液，调整磁力搅拌器的转速为400rpm，在室温下连续搅拌6h，陈化3天，得到杂化涂料的复合Ag⁺/TiO₂/SiO₂溶胶，即涂料着色剂。

本发明的原理如下：

本发明首先涂料加入到分散液中进行分散，再逐滴加入到正硅酸四乙酯为前驱体的反应液中，逐步形成硅溶胶网状结构，然后加入二氧化钛前驱体、硝酸银等形成杂化复合溶胶。由于SiO₂前驱体形成溶胶后胶粒之间发生脱水缩合，会形成Si-O-Si3D网状结构薄膜，能够有效的固化涂料分散液与TiO₂并增深。在拥有TiO₂溶胶功能的同时，克服了TiO₂溶胶成膜性差的缺点。虽然溶胶生成过程中带有酸性，会在一定程度上损伤纤维强力，但硅溶胶在织物表面形成三维网状结构薄膜，能够增强纤维力学性能和纤维之间的抱合力，从而使纤维结构单元和分子链段之间的错位滑移趋势降低，结构平整，增大织物断裂强力，获得优良的手感。

本发明的第三方面目的是提供一种上述涂料着色剂在织物染色中的应用。

所述的织物优选为涤纶织物。

本发明制备的杂化涂料的复合Ag⁺/TiO₂/SiO₂溶胶，即涂料着色剂，应用于织物的涂料染色，可赋予织物优良的色牢度与手感，抗菌性与防紫外性能等，可将织物染色、后整理两道工序联合加工，减少工序、节能节水，环保无污染。

本发明的有益效果如下：

1、本发明提供的一种新型涂料着色剂的制备方法，基于溶胶-凝胶原位修饰技术将涂料分散液、二氧化钛前驱体等逐步分散杂化到SiO₂溶胶网状物中，从而提高着色剂在纺织品上的牢度、手感及增深性，同时复合二氧化钛溶胶及掺杂银离子，赋予着色剂其他功能，如抗菌性和抗紫外性能。

2、利用本发明的制造方法可以提高TiO₂和SiO₂溶胶复合的效率，并且可以均匀地杂化涂料和Ag⁺。它具有如下有益效果：

（1）所述着色剂能降低载体纤维表面的光折射率，起到物理增深的作用；

（2）使织物经高温处理后可增加溶胶薄膜与纤维之间的附着力，提高色牢度；

（3）增加织物断裂强力与手感；

（4）使织物具有抗菌和防紫外性能。

以下通过具体实施方式对本发明做进一步描述。

具体实施方式：

本发明的一种涂料着色剂，包括按重量百分比的下列组成：

涂料分散液10%～20%

正硅酸四乙酯10%～20%

钛酸四丁酯10%～20%

硝酸银1%～3%

乙醇5%～15%

冰醋酸10%～15%

去离子水余量。

制备方法：

根据上述配方和配置工艺，调整配方和工艺参数，得如下实施例1-3，以下实施例仅为本发明技术方案的部分列举，其他替换方案亦可获相同效果。

实施例1：

A、涂料分散液的制备：

在γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中加入芳酰胺颜料，以1000r/min的速度进行高速搅拌30min，然后再经超声波分散30min，得涂料分散液，涂料分散液中，芳酰胺颜料含量为10%（占涂料分散液的重量百分比）。

B、杂化与生成硅溶胶：

锥形瓶中依次加入5%乙醇、10%的正硅酸四乙酯、去离子水等，在磁力搅拌器上以500rpm速度搅拌25min，然后滴加10%的冰醋酸到锥形瓶中，混合液在50℃条件下磁力搅拌1h，再逐滴加入10%的涂料分散液，继续搅拌30min。

C、复合溶胶的制备：

在上述混合液中加入10%的钛酸四丁酯，缓慢滴加（2s/d），滴加完毕后再加入1%的硝酸银溶液，调整磁力搅拌器的转速为400rpm，在室温下连续搅拌6h，陈化3天，得到杂化涂料的复合Ag⁺/TiO₂/SiO₂溶胶着色剂。

实施例2：

A涂料分散液的制备：在硅烷偶联剂中加入C.I.2110颜料，以1000r/min的速度进行高速搅拌30min，然后再经超声波分散30min，得涂料分散液，涂料分散液中，C.I.2110颜料含量为10%（占涂料分散液的重量百分比）。

B杂化与生成硅溶胶：锥形瓶中依次加入10%的乙醇、15%的正硅酸四乙酯及余量去离子水，在磁力搅拌器上以500rpm速度搅拌25min，然后滴加13%的冰醋酸到锥形瓶中，混合液在50℃条件下磁力搅拌1h，这时再逐滴加入10%-20%的涂料分散液（3s/d），继续搅拌30min。

C复合溶胶的制备：在上述混合液中加入15%的钛酸四丁酯，缓慢滴加（2s/d），滴加完毕后再加入2%的硝酸银溶液，调整磁力搅拌器的转速为400rpm，在室温下连续搅拌6h，陈化3天，得到杂化涂料的复合Ag⁺/TiO₂/SiO₂溶胶着色剂。

实施例3：

A涂料分散液的制备：在硅烷偶联剂中加入C.I.12420颜料，以1000r/min的速度进行高速搅拌30min，然后再经超声波分散30min，得涂料分散液，涂料分散液中，C.I.12420颜料含量为10%（占涂料分散液的重量百分比）。

B杂化与生成硅溶胶：锥形瓶中依次加入15%的乙醇、20%的正硅酸四乙酯及余量去离子水，在磁力搅拌器上以500rpm速度搅拌25min，然后滴加15%冰醋酸到锥形瓶中，混合液在50℃条件下磁力搅拌1h，这时再逐滴加入10%-20%的涂料分散液（3s/d），继续搅拌30min。

C复合溶胶的制备：在上述混合液中加入20%的钛酸四丁酯，缓慢滴加（2s/d），滴加完毕后再加入3%的硝酸银溶液，调整磁力搅拌器的转速为400rpm，在室温下连续搅拌6h，陈化3天，得到杂化涂料的复合Ag⁺/TiO₂/SiO₂溶胶着色剂。

应用实施例：

将本发明实施例1～3制备的涂料着色剂（杂化涂料的复合Ag⁺/TiO₂/SiO₂溶胶着色剂），用于涤纶织物的涂料着色，并与常规涂料着色液做对比，其中两类涂料着色剂均采用同一颜料及其用量（即对比例的常规涂料液采用现有芳酰胺类颜料、C.I.2110颜料、C.I.12420颜料），具体步骤如下：

涤纶机织物经预清洗和烘干后，分别在上述实施例制备的杂化涂料复合Ag⁺/TiO₂/SiO₂溶胶着色剂溶液及常规涂料液中浸轧，两浸两轧（轧液率80%），在60℃预烘20min，160℃下焙烘4min。

性能检测：将上述着色处理后的织物分别进行抗菌、抗紫外性能、及色牢度等检测，检测结果见表1。

织物抗菌性参照GB-T20944.3-2008标准进行测试，用抑菌率进行评价。防紫外性能用紫外光透过率（UltravioletRadiationTransmittance，URT）表示。将待测织物（5×4cm）在TU-1901双光束可见-紫外分光光度仪上扫描，扫描波段为230-400nm。

表1、

备注：常规涂料着色液不含有功能组分，所以不做抑菌率和URT测试。

由上表可以看出：三种实施例制成的杂化硅溶胶性能具有优良的色牢度、强力损失率、防紫外线和抗菌性能，均高于常规涂料着色，实施例2为最优效果。

将本发明实施例所用涂料替换为过氯—铜酞菁（C.I.74260）、蒽醌（C.I.69800）、喹吖啶酮、二噁嗪类颜料，其他技术方案不变，同样可以获得以上相同应用效果，即测试结果与涂料着色剂的配方和合成工艺有关。

Claims

1.一种涂料着色剂，其特征在于，包括按重量百分比的下列组成：

涂料分散液10%～20%

正硅酸四乙酯10%～20%

钛酸四丁酯10%～20%

硝酸银溶液1%～3%

乙醇5%～15%

冰醋酸10%～15%

去离子水余量；

所述的涂料分散液是指将涂料加入到分散液中，制成涂料分散液，涂料分散液中，涂料含量为10%；所述分散液为硅烷偶联剂；

所述涂料着色剂按照下述方法制备而得：

（1）、涂料分散液的制备：在硅烷偶联剂中加入涂料，以1000r/min的速度进行高速搅拌30min，然后再经超声波分散30min，制成涂料分散液，制备的涂料分散液中，涂料含量为10%；

（2）、杂化与生成硅溶胶：在锥形瓶中依次加入5%～15%的乙醇、10%～20%的正硅酸四乙酯及余量去离子水，在磁力搅拌器上以500rpm速度搅拌25min，然后滴加10%～15%冰醋酸到锥形瓶中，混合液在50℃条件下磁力搅拌1h，这时再逐滴加入10%-20%的涂料分散液，继续搅拌30min；

（3）、复合溶胶的制备：在步骤（2）制备的混合液中加入10%～20%的钛酸四丁酯，缓慢滴加，滴加完毕后再加入1%～3%的硝酸银溶液，调整磁力搅拌器的转速为400rpm，在室温下连续搅拌6h，陈化3天，得到杂化涂料的复合Ag⁺/TiO₂/SiO₂溶胶，即涂料着色剂。

2.根据权利要求1所述的一种涂料着色剂，其特征在于：所述涂料选择芳酰胺、双偶氮、单偶氮、过氯—铜酞菁、蒽醌、喹吖啶酮、二噁嗪颜料中的任意一种。

3.根据权利要求2所述的一种涂料着色剂，其特征在于：所述涂料选择C.I.2110、C.I.74260、C.I.69800颜料中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种涂料着色剂，其特征在于：所述分散液选择γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种涂料着色剂，其特征在于：所述的正硅酸四乙酯、钛酸四丁酯、乙醇、冰醋酸均为分析纯试剂。

6.根据权利要求1所述的一种涂料着色剂，其特征在于：所述的硝酸银溶液为0.5mol/L的标准溶液。

7.一种权利要求1-6之一所述的涂料着色剂在织物染色中的应用。