CN105256605A - 一种纳米级数码印花的新型天然染料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纳米级数码印花的新型天然染料及其制备方法，具体操作步骤为：(1)将天然染料原料洗净、晒干、研磨成粉，经超声波处理、化学溶剂萃取后，过滤得到滤液，经蒸发、浓缩、冷冻干燥得到粉状天然染料提取物；(2)将粉状天然染料提取物碾磨，经高速气流粉碎后得到纳米级天然染料；(3)将保湿剂、杀菌剂、表面张力调节剂、粘度调节剂和PH值调节剂加入溶剂中，在常温下充分混合，形成混合溶液；(4)将纳米级天然染料和纳米填料缓慢加入混合溶液中，均质搅拌，静置过滤得到纳米级数码印花的天然染料。该方法制备的纳米级数码印花的天然染料水溶性好，粒径小，颜色鲜艳，纯度高，产品具有珠光和陶瓷质感，不会渗色。
Description
技术领域：
本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种纳米级数码印花的天然染料及其制备方法。
背景技术：
随着生活水平的提高和科学技术的发展，人们对纺织品的外观、花色、性能有了更高的要求。织物印花是指染料或涂料在织物在形成图案的过程。织物印花属于局部染色，是花纹装饰重要的方式之一。
织物印花的主要方法有：直接印花、拔染印花、防染印花、涂料印花、转移印花和数码印花。数码印花是将图像输入计算机，通过软件控制数码印花机将染料分散地喷到升华转印纸上，再经高温高压后，将高精度图案转印到纺织品面料表面。经数码印花制备的产品具有耐日晒、耐水洗、耐磨、色牢度佳、层次感强、色彩鲜艳等优点，而且可以在各类纺织面料上直接印制任意色彩的写真图案，不受颜色限制，个性化十足。
但是数码印花采用的是四色染料混色印花，印花的颜色受外界环境、颜料差异、打印头之间的差异影响较大看，影响颜色准确性和稳定性，因此需要对数码印花的染料进行稳定优化，减少其受环境因素的影响，确保染料的物理和化学特性符合最佳工艺参数，使告诉喷射得以无障碍的进行。
数码印花要求染料的粘度低、水溶性好、表面张力高、纯度高、显色性好，通过添加高新技术材料可以能起到意想不到的作用。中国专利CN100532475C(公开日2006.10.11)公开的纳米颜料数码印花喷墨墨水及其生产工艺，该纳米颜料数码印花喷墨墨水包括纳米级颜料分散色浆、保湿剂、除垢剂、杀菌剂、PH值控制剂、表面活性剂、树脂和去离子水，将颜料预分散严密至90-200nm，然后将其他组分在常温下混和后加入纳米级颜料，充分搅拌，静置熟化后过滤得到最终产物。选用纳米级颜料制作的喷墨墨水可以安全通过喷嘴，防止堵塞，而且颜料比染料具有更强的耐光褪色能力和防水能力。中国专利CN102719145B(公开日2014.3.26)公开的一种热升华数码印花喷墨墨水用分散染料纳米胶囊及其制备方法，该分散染料纳米胶囊以分散染料为囊芯，苯乙烯类单体、丙烯酸酯类单体、N-(异丁氧基甲基)丙烯酰胺单体为壁材，再加入憎水剂、引发剂、乳化剂等物质通过自由基聚合反应生成，该纳米交联的外观为球形，平均粒径为60-300nm，染料的包覆量大于2％，凝胶率低于0.8％，并且具有高的离心稳定性和离子稳定性，易于操作控制。
由上述现有技术可知，通过高科技纳米技术的添加可以制备出性能更为优异，更为适合的数码印花染料，但目前还未出现纳米级数码印花的天然染料方面的研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种纳米级数码印花的天然染料及其制备方法，选用天然植物染料作为原料，将经物理和化学试剂提取浓缩后的滤液经冷冻干燥后得到粉末状的天然植物染料，经剪裁、研磨、粉碎后得到纳米级天然染料，再添加其他助剂，得到纳米级数码印花的天然染料。该方法制备的纳米级数码印花的天然染料水溶性好，粒径小，颜色鲜艳，纯度高，印花的产品具有珠光效果和陶瓷质感，颜色精确，不会渗色，还具有一定的保健功效。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种纳米级数码印花的天然染料，其特征在于，所述纳米级数码印花的天然染料，按重量份计，由以下组分组成：
纳米级天然染料10-25份、
纳米填料1-5份、
保湿剂10-15份、
杀菌剂1-10份、
表面张力调节剂1-5份、
粘度调节剂2-10份、
PH值调节剂0.5-4份、
溶剂50-80份。
优选地，所述纳米级天然染料为平均粒径为50-300nm的天然染料粒子，所述杀菌剂为水解的壳聚糖。
本发明还提供一种纳米级数码印花的天然染料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将天然染料原料洗净、晒干、研磨成80-100目的粉，经150-250W的超声波处理30min、乙醇萃取2-3次后，过滤得到滤液，经真空旋转蒸发、浓缩、冷冻干燥得到粉状天然染料提取物；
(2)将步骤(1)制备的粉状天然染料提取物先剪碎、碾磨，经高速气流粉碎后得到纳米级天然染料；
(3)将保湿剂、杀菌剂、表面张力调节剂、粘度调节剂和PH值调节剂加入溶剂中，在常温下充分混合，形成混合溶液；
(4)将步骤(2)制备的纳米级天然染料和纳米填料二氧化钛缓慢加入步骤(3)制备的混合溶液中，高速均质搅拌，静置过滤得到纳米级数码印花的天然染料。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，天然染料为茶叶、大黄或者黄芩中的一种或几种。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，冷冻干燥的温度为-50--80℃，时间为20-30h。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，碾磨的粒径小于5mm。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，高速气流粉碎的工艺为：空气压力0.7-0.85MPa，空气耗量为10-15m3/min，处理时间60-90min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，保湿剂为乙二醇或者醋酸钠，所述表面张力调节剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或者季铵盐阳离子表面活性剂，所述粘度调节剂为聚乙烯或者石蜡，所述PH值调节剂为柠檬酸或者氨水，所述溶剂为软化处理的去离子水。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，高速均质搅拌的转速为2000-5000rpm/min，时间为2-3h。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，过滤方式为经微纳米膜过滤。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的纳米级数码印花的天然染料的主要原料为纳米级的天然染料和纳米级的填料，通过添加纳米材料使染料的细度降低，提高印花的质量和档次，使印花更加柔软、强韧、耐磨、耐水，而且可以提高花纹的清晰度，使花色品种更加新颖丰富。
(2)本发明制备的纳米级数码印花的天然染料选用大黄、黄芩、茶叶作为主要原料，这些原料来源广泛，色素水溶性好，上染率高，色牢度高，还兼具一定的保健作用，能很好的适用于数码印花技术。
(3)本发明制备的纳米级数码印花的天然染料中还纳米级填料二氧化钛和水解的壳聚糖，纳米二氧化钛和壳聚糖能增加色素的显色性，提高颜色的饱和度，牢固色素与织物的结合力，从而提高各项色牢度，获得良好的印花效果，改善花纹的清晰度和透明度，名赋予一定的珠光效果和陶瓷质感。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)将天然染料茶叶作为原料洗净、晒干、研磨成80目的粉末，经150W的超声波处理30min、乙醇萃取2次后，过滤得到滤液，经真空旋转蒸发、浓缩、-50℃下冷冻干燥20h得到粉状天然染料提取物。
(2)将步骤(1)制备的粉状天然染料提取物先剪碎、碾磨至粒径小于5mm，然后在0.7MPa和10m3/min下经高速气流粉碎60min，得到平均粒径为300nm的纳米级天然染料。
(3)按重量份计，将10份的乙二醇、1份的水解壳聚糖、1份的脂肪醇聚氧乙烯醚、2份的聚乙烯和0.5份的柠檬酸加入50份的软化处理的去离子水中，在常温下充分混合，形成混合溶液。
(4)将10份的步骤(2)制备的纳米级天然染料和1份的纳米填料二氧化钛缓慢加入步骤(3)制备的混合溶液中，在2000rpm/min转速下高速均质搅拌2h，静置，经微纳米膜过滤得到纳米级数码印花的天然染料。
实施例2：
(1)将天然染料大黄作为原料洗净、晒干、研磨成100目的粉末，经250W的超声波处理30min、乙醇萃取3次后，过滤得到滤液，经真空旋转蒸发、浓缩、-80℃下冷冻干燥30h得到粉状天然染料提取物。
(2)将步骤(1)制备的粉状天然染料提取物先剪碎、碾磨至粒径小于5mm，然后在0.85MPa和15m3/min下经高速气流粉碎90min，得到平均粒径为300nm的纳米级天然染料。
(3)按重量份计，将15份的醋酸钠、10份的水解壳聚糖、5份的季铵盐阳离子表面活性剂、10份的石蜡和4份的氨水加入80份的软化处理的去离子水中，在常温下充分混合，形成混合溶液。
(4)将25份的步骤(2)制备的纳米级天然染料和5份的纳米填料二氧化钛缓慢加入步骤(3)制备的混合溶液中，在5000rpm/min转速下高速均质搅拌3h，静置，经微纳米膜过滤得到纳米级数码印花的天然染料。
实施例3：
(1)将天然染料黄芩作为原料洗净、晒干、研磨成90目的粉末，经200W的超声波处理30min、乙醇萃取2次后，过滤得到滤液，经真空旋转蒸发、浓缩、-60℃下冷冻干燥25h得到粉状天然染料提取物。
(2)将步骤(1)制备的粉状天然染料提取物先剪碎、碾磨至粒径小于5mm，然后在0.8MPa和13m3/min下经高速气流粉碎80min，得到平均粒径为100nm的纳米级天然染料。
(3)按重量份计，将12份的乙二醇、5份的水解壳聚糖、3份的季铵盐阳离子表面活性剂、5份的5石蜡和2份的柠檬酸加入60份的软化处理的去离子水中，在常温下充分混合，形成混合溶液。
(4)将15份的步骤(2)制备的纳米级天然染料和3份的纳米填料二氧化钛缓慢加入步骤(3)制备的混合溶液中，在4000rpm/min转速下高速均质搅拌2.5h，静置，经微纳米膜过滤得到纳米级数码印花的天然染料。
实施例4：
(1)将天然染料茶叶和黄芩作为原料洗净、晒干、研磨成100目的粉末，经250W的超声波处理30min、乙醇萃取2次后，过滤得到滤液，经真空旋转蒸发、浓缩、-70℃下冷冻干燥25h得到粉状天然染料提取物。
(2)将步骤(1)制备的粉状天然染料提取物先剪碎、碾磨至粒径小于5mm，然后在0.7MPa和12m3/min下经高速气流粉碎80min，得到平均粒径为150nm的纳米级天然染料。
(3)按重量份计，将12份的醋酸钠、7份的水解壳聚糖、3份的脂肪醇聚氧乙烯醚、8份的石蜡和3份的柠檬酸加入65份的软化处理的去离子水中，在常温下充分混合，形成混合溶液。
(4)将15份的步骤(2)制备的纳米级天然染料和2份的纳米填料二氧化钛缓慢加入步骤(3)制备的混合溶液中，在4000rpm/min转速下高速均质搅拌2h，静置，经微纳米膜过滤得到纳米级数码印花的天然染料。
实施例5：
(1)将天然染料茶叶、大黄和黄芩作为原料洗净、晒干、研磨成80目的粉末，经200W的超声波处理30min、乙醇萃取3次后，过滤得到滤液，经真空旋转蒸发、浓缩、-80℃下冷冻干燥25h得到粉状天然染料提取物。
(2)将步骤(1)制备的粉状天然染料提取物先剪碎、碾磨至粒径小于5mm，然后在0.7MPa和15m3/min下经高速气流粉碎90min，得到平均粒径为200nm的纳米级天然染料。
(3)按重量份计，将15份的醋酸钠、5份的水解壳聚糖、5份的季铵盐阳离子表面活性剂、5份的石蜡和3份的氨水加入70份的软化处理的去离子水中，在常温下充分混合，形成混合溶液。
(4)将15份的步骤(2)制备的纳米级天然染料和3份的纳米填料二氧化钛缓慢加入步骤(3)制备的混合溶液中，在3000rpm/min转速下高速均质搅拌3h，静置，经微纳米膜过滤得到纳米级数码印花的天然染料。
实施例6：
(1)将天然染料茶叶、大黄和黄芩作为原料洗净、晒干、研磨成90目的粉末，经150W的超声波处理30min、乙醇萃取3次后，过滤得到滤液，经真空旋转蒸发、浓缩、-50℃下冷冻干燥30h得到粉状天然染料提取物。
(2)将步骤(1)制备的粉状天然染料提取物先剪碎、碾磨至粒径小于5mm，然后在0.85MPa和10m3/min下经高速气流粉碎80min，得到平均粒径为250nm的纳米级天然染料。
(3)按重量份计，将13份的乙二醇、5份的水解壳聚糖、2份的季铵盐阳离子表面活性剂、6份的聚乙烯和2.5份的柠檬酸加入70份的软化处理的去离子水中，在常温下充分混合，形成混合溶液。
(4)将10份的步骤(2)制备的纳米级天然染料和5份的纳米填料二氧化钛缓慢加入步骤(3)制备的混合溶液中，在5000rpm/min转速下高速均质搅拌2h，静置，经微纳米膜过滤得到纳米级数码印花的天然染料。
将实施例1-6制备的纳米级数码印花的天然染料对棉织物进行印花，经检测印花的棉织物的颜色饱和度和色牢度的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的纳米级数码印花的天然染料制备的印花产品具有优良的保水性和韧性，颜色鲜艳，色牢度高，符合服用纺织品的标准。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种纳米级数码印花的新型天然染料，其特征在于，所述纳米级数码印花的天然染料，按重量份计，由以下组分组成：
纳米级天然染料10-25份、
纳米填料1-5份、
保湿剂10-15份、
杀菌剂1-10份、
表面张力调节剂1-5份、
粘度调节剂2-10份、
PH值调节剂0.5-4份、
溶剂50-80份。
2.根据权利要求1所述的一种纳米级数码印花的新型天然染料，其特征在于，所述纳米级天然染料为平均粒径为50-300nm的天然染料粒子，所述杀菌剂为水解的壳聚糖。
3.一种纳米级数码印花的新型天然染料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将天然染料原料洗净、晒干、研磨成80-100目的粉，经150-250W的超声波处理30min、乙醇萃取2-3次后，过滤得到滤液，经真空旋转蒸发、浓缩、冷冻干燥得到粉状天然染料提取物；
(2)将步骤(1)制备的粉状天然染料提取物先剪碎、碾磨，经高速气流粉碎后得到纳米级天然染料；
(3)将保湿剂、杀菌剂、表面张力调节剂、粘度调节剂和PH值调节剂加入溶剂中，在常温下充分混合，形成混合溶液；
(4)将步骤(2)制备的纳米级天然染料和纳米填料二氧化钛缓慢加入步骤(3)制备的混合溶液中，高速均质搅拌，静置过滤得到纳米级数码印花的天然染料。
4.根据权利要求3所述的一种纳米级数码印花的新型天然染料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，天然染料为茶叶、大黄或者黄芩中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的一种纳米级数码印花的新型天然染料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，冷冻干燥的温度为-50--80℃，时间为20-30h。
6.根据权利要求3所述的一种纳米级数码印花的新型天然染料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，碾磨的粒径小于5mm。
7.根据权利要求3所述的一种纳米级数码印花的新型天然染料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，高速气流粉碎的工艺为：空气压力0.7-0.85MPa，空气耗量为10-15m3/min，处理时间60-90min。
8.根据权利要求3所述的一种纳米级数码印花的新型天然染料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，保湿剂为乙二醇或者醋酸钠，所述表面张力调节剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或者季铵盐阳离子表面活性剂，所述粘度调节剂为聚乙烯或者石蜡，所述PH值调节剂为柠檬酸或者氨水，所述溶剂为软化处理的去离子水。
9.根据权利要求3所述的一种纳米级数码印花的新型天然染料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，高速均质搅拌的转速为2000-5000rpm/min，时间为2-3h。
10.根据权利要求3所述的一种纳米级数码印花的新型天然染料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，过滤方式为经微纳米膜过滤。
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