CN110029511B - 一种喷墨印花预处理剂及蚕丝织物的表面预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种喷墨印花预处理剂，由碳酸氢钠、尿素和聚丙烯酰胺与水配制得到；所述尿素、碳酸氢钠和聚丙烯酰胺的质量比为(1～10)：1：(0.5～5)；所述喷墨印花预处理剂中聚丙烯酰胺的质量浓度为0.1～3％。用聚丙烯酰胺作为表面处理剂处理蚕丝织物，颜色色光和鲜艳度增加，提高了印花织物的表观色深K/S值，打印线条的宽度更小(即防渗化效果较好)，染料分子在织物上的渗透性能减小，断裂强力略微增加，色牢度指标几乎没有变化。也就是说聚丙烯酰胺作为预处理剂不仅可以提高染料分子的利用率，而且有效提高喷墨印花图像效果，有利于喷墨印花技术水平的提升。本发明还提供了一种蚕丝织物的表面预处理方法。
Description
技术领域
本发明属于纺织印染技术领域，尤其涉及一种喷墨印花预处理剂及蚕丝织物的表面预处理方法。
背景技术
蚕丝与活性染料发生亲核反应的主要有丝素大分子主链上的末端氨基及赖氨酸等碱性氨基酸剩基的侧链氨基、酪氨酸剩基上的酚羟基以及丝氨酸上的醇羟基。丝素蛋白上的酪氨酸的酚羟基含量丰富(约0.6mol/kg，10％重量百分比)，主要位于丝素纤维的表面及无定形区，其中染料分子更容易被吸附、扩散、固着。与羊毛和纤维素纤维不同，酚羟基在活性染料上染丝绸的染色过程中起着重要的作用。但由于蚕丝的结构特性，导致活性染料喷墨印花得色浅，印花不均，喷印后印花织物的轮廓清晰度低等问题，因此在喷墨印花前，必须对蚕丝织物进行表面预处理，通过改善织物的表面微观结构及性能来控制墨滴与织物的相互作用，提升喷墨印花效果。
目前，大多数喷墨印花预处理剂所用的糊料，为海藻酸钠使用最多，羧甲基纤维素钠使用的也较多。但是无论使用海藻酸钠或是羧甲基纤维素钠对蚕丝进行喷墨印花预处理，都存在染料分子在织物上的渗透性较大的缺点，在印染精细花型时效果欠佳。
发明内容
本发明提供了一种喷墨印花预处理剂及蚕丝织物的表面预处理方法，本发明中的喷墨印花预处理剂对活性染料的防渗化效果较好。
本发明提供一种喷墨印花预处理剂，由碳酸氢钠、尿素和聚丙烯酰胺与水配制得到；
所述尿素、碳酸氢钠和聚丙烯酰胺的质量比为(1～10)：1：(0.5～5)；
所述喷墨印花预处理剂中聚丙烯酰胺的质量浓度为0.1～3％。
优选的，所述聚丙烯酰胺的数均分子量为800～1200万。
优选的，所述聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺。
优选的，所述聚丙烯酰胺为水解度≥30％的聚丙烯酰胺。
优选的，所述尿素、碳酸氢钠和聚丙烯酰胺的质量比为(4～5)：1：(1～2)。
本发明提供一种蚕丝织物的表面预处理方法，包括以下步骤：
A)将尿素、碳酸氢钠和聚丙烯酰胺按照质量比(1～10)：1：(0.5～5)加入蒸馏水中，搅拌均匀，密封静置，得到聚丙烯酰胺质量浓度0.1～3％的表面预处理剂；
B)将所述表面预处理剂浸轧到蚕丝织物上，进行一浸一轧预处理，得到预处理的蚕丝织物。
优选的，所述步骤B)中浸轧的轧液率为80％～150％。
优选的，所述浸轧之后还包括烘干；
所述烘干的温度为70～85℃；所述烘干的时间为1～5min。
本发明提供了一种喷墨印花预处理剂，由碳酸氢钠、尿素和聚丙烯酰胺与水配制得到；所述尿素、碳酸氢钠和聚丙烯酰胺的质量比为(1～10)：1：(0.5～5)；所述喷墨印花预处理剂中聚丙烯酰胺的质量浓度为0.1～3％。用聚丙烯酰胺作为表面处理剂处理蚕丝织物，获得的喷墨印花图像效果较好，其中表现为：颜色色光和鲜艳度增加，提高了印花织物的表观色深K/S值，打印线条的宽度更小(即防渗化效果较好)，染料分子在织物上的渗透性能减小，断裂强力略微增加，色牢度指标几乎没有变化。也就是说聚丙烯酰胺作为预处理剂不仅可以提高染料分子的利用率，而且有效提高喷墨印花图像效果，有利于喷墨印花技术水平的提升。
具体实施方式
本发明提供了一种喷墨印花预处理剂，由碳酸氢钠、尿素和聚丙烯酰胺与水配制得到；
所述尿素、碳酸氢钠和聚丙烯酰胺的质量比为(1～10)：1：(0.5～5)；
所述喷墨印花预处理剂中聚丙烯酰胺的质量浓度为0.1～3％。
本发明采用聚丙烯酰胺作为预处理剂中的糊料，能够提升蚕丝织物的喷墨印花性能，即喷墨打印后织物表观得色深度增加、颜色鲜艳度及防渗化性能明显提高。经初步研究，认为是由于聚丙烯酰胺特有的基团及大分子结构促进了活性染料喷墨印花墨水与蚕丝织物的结合。由于阴离子型聚丙烯酰胺预处理剂粘度小于海藻酸钠预处理剂，由电镜照片观察到，海藻酸钠在表面纤维间也有形成的膜结构，而阴离子型聚丙烯酰胺在纤维表面及纤维间隙形成均匀且较薄的膜结构，有利于墨水穿过膜结构并均匀分布在纤维上。
表观颜色数据增加明显，由于聚丙烯酰胺分子量较大，会在织物表面形成一层膜及通过亲水性基团—COONa和酰胺键等极性基团的综合作用，会破坏织物自身完整且连续的毛细管效应，当接触到墨水时，聚合物特有的保水性以及强大的水合能力，使吸水压力大于使水从聚合物中渗出的作用力，增大接触角，减小液滴在织物表面的毛细作用速率，是墨水大量附着在纤维表面并发生固着，从而提高颜色数据及防渗化效果。所以表面预处理从本质上来说是通过改变纤维表面特性及纤维间空隙来影响液体的流动和沉积情况，从而改善喷墨印花效果。
在本发明中，所述尿素、碳酸氢钠和聚丙烯酰胺的质量比优选为(4～5)：1：(1～2)，更优选为5:1:2；所述表面预处理剂中聚丙烯酰胺的质量浓度优选为0.1～3％，更优选为1～2％。
所述聚丙烯酰胺优选为阴离子型聚丙烯酰胺；所述聚丙烯酰胺优选为高离子度的聚丙烯酰胺，在阴离子型聚丙烯酰胺生产过程中，聚丙烯酰胺部分水解，形成羧酸根，水解的酰胺基团数占结构单元总数的百分比被定义为水解度，本发明中所述的高离子度，指的是水解度≥30％的阴离子聚丙烯酰胺；所述聚丙烯酰胺的数均分子量优选为800～1200万，更优选为1200万。
本发明还提供了一种蚕丝织物的表面预处理方法，包括以下步骤：
A)将尿素、碳酸氢钠和聚丙烯酰胺按照质量比(1～10)：1：(0.5～5)加入蒸馏水中，搅拌均匀，密封静置，得到聚丙烯酰胺质量浓度0.1～3％的表面预处理剂；
B)将所述表面预处理剂浸轧到蚕丝织物上，进行一浸一轧预处理，得到预处理的蚕丝织物。
本发明优选现将尿素和碳酸氢钠在搅拌的作用下溶解在蒸馏水中，然后在搅拌的条件下加入聚丙烯酰胺，密封静置，得到表面预处理剂。
在本发明中，所述尿素、碳酸氢钠和聚丙烯酰胺的种类和用量与上文所述的尿素、碳酸氢钠和聚丙烯酰胺的种类和用量一致，在此不再赘述。
在本发明中，加入聚丙烯酰胺时的搅拌速度优选为300～500r/min，更优选为350～400r/min；本发明对所使用的搅拌装置没有特殊的限制，本发明优选采用RW20型搅拌器；所述静置的时间优选为10～24小时，更优选为12～18小时。
得到预处理剂后，本发明将所述预处理剂浸轧到蚕丝织物上，进行一浸一轧处理，然后将浸轧后的蚕丝织物进行烘干，得到预处理的蚕丝织物。
在本发明中，所述浸轧处理中，轧液率控制在80％～150％，更优选为90％～130％，最优选为100％～110％。本发明对所述浸轧使用的装置没有特殊的限制，本发明优选采用卧式轧车P-B0。
所述烘干的温度优选为70～85℃，更优选为75～80℃；所述烘干的时间优选为1～5min，更优选为2～4min，最优选为3min。
完成所述预处理之后，本发明可按照以下步骤对于处理之后的蚕丝织物进行喷墨印花：
喷墨打印：将改性前后处理的织物平铺在印花机导带上，使用CMYK四色活性染料墨水、以600dpi×600dpi的分辨率、2Pass单向打印模式打印填充率为100％的单色色块，用于测试颜色数据，对比颜色效果。
利用计算机软件设计出经纬方向均为线宽300μm、长度100mm的直线。喷墨印花机选择600dpi×600dpi，2Pass单向模式，然后按照100％喷墨量在室温下对天丝织物进行喷墨打印，于80℃的烘箱内烘干，然后放入102℃饱和蒸汽中汽蒸10min后水洗烘干。
汽蒸及水洗处理：将印花织物放在STM-G2003蒸化机上，采用102℃的饱和蒸汽进行汽蒸。汽蒸后的织物首先使用冷水洗涤2min，温水洗涤5min，再使用2g/L的标准皂液于80℃洗涤10min，温水洗涤5min去除因皂液附着在织物表面的染料，最后使用冷水冲洗，直到水中没有颜色；将洗涤好的织物在80℃的烘箱中烘干。整个水洗工序的浴比均为50:1。
得到喷墨印花的蚕丝织物后，本发明按照以下方法对其进行喷墨印花性能测定：
颜色性能
印花织物的表观色深K/S值测试：将标准白棉织物折叠两次作为底衬，将要测量的色块平铺于后使用Datacolor SF-600plus测色仪分别测试单色图案的颜色数据，包括L*、a*、b*、C*、h°和K/S值等。其中L*值表示颜色明度，数值越大表明颜色亮度越浅；a*表示红绿色光，正值代表红色，负值代表绿色；b*表示黄蓝色光，正值代表黄色，负值代表蓝色；C*表示颜色的饱和度，彩色数值越大表明色彩越饱和；h°表示颜色色相，K/S表示喷墨印花织物的颜色深度。
测色条件设置为D65光源，10°视角和6.6mm测量孔径。在织物的每种颜色上测试8次，然后取平均值。织物的表观颜色深度K/S值，计算公式如下：
(K/S)λ＝(1-Rλ)2/(2×Rλ) 式I
式I中，λ表示光的波长，K表示织物对光的吸收系数，S表示散射系数，R表示反射率。本文未有特别说明时，K/S值通常是指织物正面的表观颜色值。
防渗化性能
将获得的织物使用RH-2000数字视频光学显微镜测取打印线宽，放大350倍。随机取数百个间距，取平均值。测得的线宽越小，织物的防渗化性能越好，即印花图案的清晰度越好。
色牢度性能
织物的耐摩擦、耐洗色牢度分别按照GB/T 3920-2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》和GB/T 3921-2008《纺织品色牢度实验耐皂洗色牢度》所述的方法进行测试。其中，常以标准棉衬布的沾色程度作为评价标准。
本发明提供了一种喷墨印花预处理剂，由碳酸氢钠、尿素和聚丙烯酰胺与水配制得到；所述尿素、碳酸氢钠和聚丙烯酰胺的质量比为(1～10)：1：(0.5～5)；所述喷墨印花预处理剂中聚丙烯酰胺的质量浓度为0.1～3％。用聚丙烯酰胺作为表面处理剂处理蚕丝织物，获得的喷墨印花图像效果较好，其中表现为：颜色色光和鲜艳度增加，提高了印花织物的表观色深K/S值，打印线条的宽度更小(即防渗化效果较好)，染料分子在织物上的渗透性能减小，断裂强力略微增加，色牢度指标几乎没有变化。也就是说聚丙烯酰胺作为预处理剂不仅可以提高染料分子的利用率，而且有效提高喷墨印花图像效果，有利于喷墨印花技术水平的提升。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种喷墨印花预处理剂及蚕丝织物的表面预处理方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
注：由于受到喷墨印花设备以及生产的实际限制，无法在同一批次中进行所有实验，因此，以下实施例根据变量因素进行分批次实验，而不同批次的喷墨印花由于喷墨量、印花图案以及其他工艺条件的波动，会导致喷膜性能检测的结构有较大差异，即不同批次喷墨印花得到的数据之间没有可比性。
实施例1
本实施例使用分子量为1200万、高离子度的阴离子型聚丙烯酰胺。
将5g尿素、1g碳酸氢钠在搅拌器RW20搅拌作用下快速溶解在定量的蒸馏水中，得到的溶液使用350r/min转速的搅拌器RW20搅拌，边搅拌边加入2g的聚丙烯酰胺预处理剂，密封静置一夜，即得到2％浓度的表面预处理剂。
使用卧式轧车P-B0，将配制的表面预处理剂浸轧到提前裁好的蚕丝织物上，进行一浸一轧预处理，控制轧液率控制在100。。将浸轧改性工作液的织物在75℃的烘箱中平放烘干，得到预处理的蚕丝织物。
比较例1
按照实施例1中的方法对蚕丝织物进行预处理，不同的是，本比较例中使用海藻酸钠代替聚丙烯酰胺。
比较例2
按照实施例1中的方法对蚕丝织物进行预处理，不同的是，本比较例中使用羧甲基纤维素钠代替聚丙烯酰胺。
比较例3
按照实施例1中的方法对蚕丝织物进行预处理，不同的是，本比较例中不使用任何表面预处理剂处理，直接对蚕丝织物进行喷墨印花性能检测。
比较例4
按照实施例1中的方法对蚕丝织物进行预处理，不同的是，本比较例中使用阳离子型聚丙烯酰胺代替实施例1中的阴离子型聚丙烯酰胺。
将实施例1和比较例1中的预处理的蚕丝织物按照上文中所述的方法进行同一批次的喷墨印花，得到的产品进行喷墨印花性能测定，结果如表1～3所示。
表1不同表面改性剂对蚕丝黑色活性染料喷墨印花颜色参数的影响
| L<sup>*</sup> | <sup>*</sup> | b<sup>*</sup> | C<sup>*</sup> | h° | K/S | |
| 比较例1 | 26.09 | 3.42 | -4.58 | 5.72 | 306.78 | 10.68 |
| 比较例2 | 24.59 | 2.73 | -5.36 | 6.01 | 296.95 | 12.47 |
| 实施例1 | 21.69 | 2.79 | -3.14 | 4.2 | 311.61 | 15.07 |
| 比较例3 | 47.91 | 7.10 | -1.86 | 7.34 | 345.35 | 2.26 |
| 比较例4 | 24.21 | 2.89 | -4.16 | 5.07 | 304.74 | 12.37 |
表2不同表面改性剂对染色织物纬向和径向渗化度参数的影响
| 比较例1 | 比较例2 | 实施例1 | 比较例3 | 比较例4 | |
| 纬向线宽 | 465 | 391 | 320 | 516 | 413 |
| 径向线宽 | 715 | 673 | 528 | 767 | 684 |
表3喷墨印花织物的色牢度指标
注：色牢度指标：所有织物都浸轧不同预处理剂，在分辨率为600×600dpi条件下打印填充率100％的色块，然后在饱和蒸汽中汽蒸10分钟，水洗皂洗去处浮色。
实施例2～6
按照实施例1中的方法对蚕丝织物进行预处理，不同的是，实施例2～6中的聚丙烯酰胺的分子量以及离子度与实施例1不同，具体参照表4。
将实施例1～6和比较例1中的预处理后的蚕丝织物进行同一批次的喷墨印花，并进行喷墨印花性能测定，结果参见表4。
表4不同离子度表面改性剂对活性染料喷墨印花效果的影响
注：800代表800万分子量，1200代表1200万分子量。低中高分别代表的阴离子型聚丙烯酰胺大分子的离子度。
实施例7～12
按照实施例1中的方法对蚕丝织物进行预处理，不同的是，实施例7～12中的聚丙烯酰胺的质量浓度与实施例1不同，具体参照表5。
比较例5～10
按照比较例1中的方法对蚕丝织物进行预处理，不同的是，比较例5～10中的海藻酸钠的质量浓度与实施例1不同，具体参照表5。
将实施例1和7～12中的预处理后的蚕丝织物进行同一批次的喷墨印花，并进行喷墨印花性能测定，结果参见表6。
表5不同浓度表面改性剂对活性染料喷墨印花效果的影响
| 实施例 | 改性剂浓度 | L<sup>*</sup> | <sup>*</sup> | b<sup>*</sup> | C<sup>*</sup> | h° | K/S |
| 7 | 1％ | 57.2 | -37.1 | -28.3 | 46.7 | 217.4 | 15.3 |
| 8 | 1.5％ | 57.1 | -37.3 | -27.4 | 46.8 | 217.4 | 16.3 |
| 1 | 2％ | 56.7 | -37.6 | -28.5 | 47.1 | 217.2 | 17.2 |
| 9 | 2.5％ | 55.7 | -37.8 | -28.9 | 47.6 | 217.4 | 17.2 |
| 10 | 3％ | 55.8 | -37.3 | -28.8 | 47.1 | 217.6 | 17.8 |
| 11 | 3.5％ | 56.0 | -38.5 | -28.2 | 47.7 | 216.2 | 17.5 |
| 12 | 4％ | 55.8 | -37.7 | -28.7 | 47.3 | 217.3 | 17.9 |
表6不同浓度表面改性剂(海藻酸钠)对活性染料喷墨印花效果的影响
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种喷墨印花预处理剂，由碳酸氢钠、尿素和聚丙烯酰胺与水配制得到；
所述尿素、碳酸氢钠和聚丙烯酰胺的质量比为(1～10)：1：(0.5～5)；
所述喷墨印花预处理剂中聚丙烯酰胺的质量浓度为0.1～3％；
所述聚丙烯酰胺的数均分子量为800～1200万，所述聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺，所述聚丙烯酰胺为水解度≥30％的聚丙烯酰胺。
2.根据权利要求1所述的喷墨印花预处理剂、其特征在于，所述尿素、碳酸氢钠和聚丙烯酰胺的质量比为(4～5)：1：(1～2)。
3.一种使用权利要求1中的喷墨印花预处理剂对蚕丝织物的表面预处理方法，包括以下步骤：
A)将尿素、碳酸氢钠和聚丙烯酰胺按照质量比(1～10)：1：(0.5～5)加入蒸馏水中，搅拌均匀，密封静置，得到聚丙烯酰胺质量浓度0.1～3％的表面预处理剂；
B)将所述表面预处理剂浸轧到蚕丝织物上，进行一浸一轧预处理，得到预处理的蚕丝织物。
4.根据权利要求3所述的表面预处理方法，其特征在于，所述步骤B)中浸轧的轧液率为80％～150％。
5.根据权利要求3所述的表面预处理方法，其特征在于，所述浸轧之后还包括烘干；
所述烘干的温度为70～85℃；所述烘干的时间为1～5min。
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