CN110080017B - 一种高固色率数码印花用活性染料墨水及其制备方法 - Google Patents

一种高固色率数码印花用活性染料墨水及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高固色率数码印花用活性染料墨水，其按质量百分比由以下组分组成，包括如下原料组分：活活性染料17‑28％、高分子固色分散剂2‑10％、保湿剂1‑5％、pH调节剂0.5‑1％、杀菌剂0.1‑1％、助溶剂2‑10％、稳定剂0.5‑1.5％、余量为去离子水。通过加入本发明的高分子固色分散剂的加入可以对染料有助溶作用，进而增加染料的溶解度，可以达到提升墨水中的染料含量，本发明的高分子固色分散剂还具有较强的碱性，可以催化活性染料与纤维发生共价交联，可以大大提高墨水的固色率，特别适用于棉和人棉纤维材料。

Description

一种高固色率数码印花用活性染料墨水及其制备方法
技术领域
本发明属于数码喷墨印花领域，具体涉及一种高固色率数码印花用活性染料墨水及其制备方法。
背景技术
数码喷墨印花技术是随着计算机技术的不断发展而逐渐形成的一种集计算机数据处理、精密机械、光电信息技术为一体的现代科技应用的产物。针对纺织品的数码喷墨印花技术开始于20世纪70年代，90年代完成了从技术模型到生产应用的转变。作为国家重点扶持发展的产业之一，纺织品数码喷墨印花技术依靠其明显的绿色印花技术和独特的印花方式，已在全球逐步替代传统的纺织品印花技术。
2000年以后，纺织品数码喷墨印花技术得到快速发展，中间经历了从主要用于纺织印染前期的打样到小批量生产再到规模化生产的转变过程。随后，纺织品数码喷墨印花逐步渗透到服装、家纺、汽车装饰、设计、广告、个性化定制、网店等多个领域。近十年，全球纺织品数码喷墨印花量几乎每两年翻一番，呈现了加速发展的态势。目前，数码喷墨印花在我国纺织印花行业的比例已经高达l0％左右。
墨水作为纺织品数码喷墨印花基本耗材，其品质决定了数码喷墨印花纺织品质量。目前，我国纺织品数码喷墨印花用墨水整体品质与国外同类产品相比还有很大差距，目前国内有相应产品，但由于受到原材料、技术等相关条件影响，与国外同类产品在质量上相差甚多，无法取代进口产品，原材料的供应也受限制，价格也无法降低，印染厂成本也无法下降。国内同类产品价格和进口墨水相比，没有太大的竞争优势。其中，用于高速数码喷墨印花等高端墨水技术几乎为国外(欧美、日韩)垄断。上述，成为影响我国数码印花产业普及和发展的主要障碍。
活性染料墨水是纺织品数码喷墨印花墨水中的一种，具有墨水流动性好，饱和度高等优点，受到研究人员的广泛关注。
数码印花是一种伴随这计算机技术不断发展而产生的现代科技应用的产物，相对与传统的印染有着应用灵活多变、操作智能、生产安全环保等方面的诸多优势。在目前数码印花领域中，活性墨水是应用比较广泛的一种墨水，可应用于纤维素纤维、蛋白质纤维等织物上，包括棉、人造丝、亚麻、真丝等面料，能赋予锦纶印花织物优异的耐水洗牢度，也可以代替铬媒染料用于羊毛染色，并随着对生产环境污染和安全问题的日益严格，活性墨水逐渐取代还原、媒染染料等而进一步扩大应用范围。
数码印花用的活性墨水对活性染料的应用适应性有着较高的要求，一款性能优良的活性染料需具备有较低的含盐量，优良的上色率、较高的溶解度和溶液稳定性；Huntsman公司在专利WO2004/069937中也公开了一系列乙烯砜型的活性染料混合物，该活性染料混合物具有高活性、良好的得色率、优异的洗净性和湿坚牢度等特点。
发明内容
为了解决现有技术的不足和缺陷，本发明提供了一种高固色率数码印花用活性染料墨水，具有固色率高、染料含量高性能温度可长期存储等较好效果。
本发明的技术方案是：一种高固色率数码印花用活性染料墨水，其按质量百分比由以下组分组成，包括如下原料组分：活性染料17-28％、高分子固色分散剂2-10％、保湿剂1-5％、pH调节剂0.5-1％、杀菌剂0.1-1％、助溶剂2-10％、稳定剂0.5-1.5％余量为去离子水。
优选地，所述活性染料为活性红M-EXF、C.I.活性红24、C.I.活性红141、C.I.活性红195、C.I.活性红245、C.I.活性橙12、C.I.活性橙13、C.I.活性棕、C.I.活性蓝5、活性蓝M-EXF、C.I.活性蓝15、C.I.活性蓝72、C.I.活性黄85、活性黄M-EXF、C.I.活性蓝74、C.I.活性橙5、C.I.活性黑8、活性黑39中的至少一种。
优选地，所述高分子固色分散剂为改性苯乙烯-丙烯腈高分子聚合物，所述的改性包括氯甲基化、季胺化和碱化步骤。
具体包括如下步骤：(1)将苯乙烯-丙烯腈嵌段聚合物和1,4-二氯甲氧基丁烷加入到二氯甲烷中，回流反应5-10小时，反应结束后将反应混合物冷却蒸干溶剂、洗涤、干燥、得到氯甲基化产物；
(2)将得到的氯甲基化产物和季胺化试剂加入到有机溶剂中，加热至50-80℃，反应5-10小时，反应结束后，加入一定量的蒸馏水，分离、洗涤、干燥，得到季胺化产物；
(3)将季胺化产物加入到强碱溶液中，加热至30-50℃，搅拌5-10小时，然后过滤、洗涤至滤液呈中性，干燥后得到高分子固色分散剂。
本发明所采用的改性苯乙烯-丙烯腈高分子聚合物作为高分子固色分散剂的加入可以对染料起到助溶作用，进而增加染料的溶解度，可以达到提升墨水中的染料含量，且还可以控制墨水的表面张力，使之适应数码印花机的要求。此外，本发明的高分子固色分散剂还具有较强的碱性，可以催化活性染料与纤维发生共价交联，可以大大提高墨水的固色率，且可避免碳酸氢钠无机碱类固色剂的使用，因而可大大降低墨水中无机盐的含量进而使整个分散提下的稳定性得到提高并大大降低墨水的腐蚀性提高喷嘴的使用寿命。
优选地，所述的稳定剂为烷基萘磺酸钠盐或木质素磺酸钠盐。以上稳定剂的加入可以增加染料颗粒的润湿效果，提高存储稳定性，对墨水提供一个线性粘度，提高喷墨稳定性；另外，由于以上稳定剂分散性效果高，配合非离子表面活性剂可以对墨水中的染料提供双重增溶效果，极大地提高了活性染料墨水的浓度。
优选地，所述保湿剂为乙二醇、丙二醇、二乙二醇、PEG中的一种或几种。
优选地，所述的pH调节剂为乙醇胺、三羟基氨基甲烷或其组合。
优选地，所述的杀菌剂为山梨酸钾或1,2-苯并异噻唑啉-3-酮。
优选地，所述助溶剂为尿素或亚乙基脲中的一种。尿素的作用是在汽蒸过程中吸湿，使纤维溶胀，帮助染料向纤维内渗透并上染纤维，但尿素用量过大会使预处理织物在存放过程中大量吸湿，印花后的皂洗过程将使废水中的尿素含量大大增加，引起环境富氧，因此应严格控制尿素的用量。
本发明还提供了一种上述的高固色率数码印花用活性染料墨水制备方法，包括以下步骤：取各原料组分，混合搅拌1-2h，然后按过滤膜的孔径由大到小的顺序进行多级过滤，所述的过滤膜的孔径在0.56～0.20μm之间，得成品活性染料墨水。
本发明的有益技术效果是：
1、通过加入本发明的高分子固色分散剂的加入可以对染料起到助溶作用，进而增加染料的溶解度，可以达到提升墨水中的染料含量，且还可以控制墨水的表面张力，使之适应数码印花机的要求。此外，本发明的高分子固色分散剂还具有较强的碱性，可以催化活性染料与纤维发生共价交联，可以大大提高墨水的固色率，特别适用于棉和人棉材料，且可避免碳酸氢钠无机碱类固色剂的使用，因而可大大降低墨水中无机盐的含量进而使整个分散提下的稳定性得到提高并大大降低墨水的腐蚀性提高喷嘴的使用寿命。
2、本发明染料墨水的独特配方，各组分协同作用使得产品墨水浓度更高，颜色深、特别是黑色染料，且配置好的染料墨水存储稳定性好，保湿性优良，可适用于超高速数码打印(60米/分钟以上)。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
【实施例1】
S1、高分子固色分散剂为改性苯乙烯-丙烯腈高分子聚合物的制备：
(1)将分子量Mn＝70000，苯乙烯嵌段含量25％的苯乙烯-丙烯腈嵌段聚合物和1,4-二氯甲氧基丁烷按质量比为1:2加入到二氯甲烷中，回流反应6小时，反应结束后将反应混合物冷却蒸干溶剂、洗涤、干燥、得到氯甲基化产物；
(2)将得到的氯甲基化产物和4倍过量的三乙胺加入到四氢呋喃中，加热至50℃，反应10小时，反应结束后，加入一定量的蒸馏水，分离、洗涤、干燥，得到季胺化产物；
(3)将季胺化产物加入到1M的KOH溶液中，加热至50℃，搅拌10小时，然后过滤、洗涤至滤液呈中性，干燥后得到高分子固色分散剂。
S2、一种高固色率数码印花用活性染料墨水，其按质量百分比由以下组分组成，包括如下原料组分：活性红M-EXF17％、步骤S1制备的高分子固色分散剂8％、乙二醇2％、三羟基氨基甲0.5％、山梨酸钾0.3％、尿素2％、烷基萘磺酸钠盐0.8％、余量为去离子水。
制备方法如下：取各原料组分，混合搅拌2h，然后依次采用孔径为0.55μm的水性滤膜、孔径为0.35μm、孔径为0.20μm的水性滤膜过滤，经过超声波除去气泡，得成品活性染料墨水。
【实施例2】
S1、高分子固色分散剂为改性苯乙烯-丙烯腈高分子聚合物的制备：
(1)将分子量Mn＝72000，苯乙烯嵌段含量32％的苯乙烯-丙烯腈嵌段聚合物和1,4-二氯甲氧基丁烷按质量比为1:2加入到二氯甲烷中，回流反应10小时，反应结束后将反应混合物冷却蒸干溶剂、洗涤、干燥、得到氯甲基化产物；
(2)将得到的氯甲基化产物和4倍过量的三乙胺加入到四氢呋喃中，加热至80℃，反应5小时，反应结束后，加入一定量的蒸馏水，分离、洗涤、干燥，得到季胺化产物；
(3)将季胺化产物加入到1M的KOH溶液中，加热至30-50℃，搅拌5-10小时，然后过滤、洗涤至滤液呈中性，干燥后得到高分子固色分散剂。
S2、一种高固色率数码印花用活性染料墨水，其按质量百分比由以下组分组成，包括如下原料组分：C.I.活性橙12 18％、步骤S1制备的高分子固色分散剂10％、PEG 2％、三羟基氨基甲0.3％、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮0.3％、亚乙基脲2-10％、木质素磺酸钠盐0.5％、余量为去离子水。
制备方法如下：取各原料组分，混合搅拌2h，然后依次采用孔径为0.55μm的水性滤膜、孔径为0.35μm、孔径为0.20μm的水性滤膜过滤，经过超声波除去气泡，得成品活性染料墨水。
【实施例3】
S1、高分子固色分散剂为改性苯乙烯-丙烯腈高分子聚合物的制备：
(1)将分子量Mn＝70000，苯乙烯嵌段含量28％的苯乙烯-丙烯腈嵌段聚合物和1,4-二氯甲氧基丁烷按质量比为1:2加入到二氯甲烷中，回流反应10小时，反应结束后将反应混合物冷却蒸干溶剂、洗涤、干燥、得到氯甲基化产物；
(2)将得到的氯甲基化产物和4倍过量的三乙胺加入到四氢呋喃中，加热至50℃，反应10小时，反应结束后，加入一定量的蒸馏水，分离、洗涤、干燥，得到季胺化产物；
(3)将季胺化产物加入到1M的KOH溶液中，加热至50℃，搅拌10小时，然后过滤、洗涤至滤液呈中性，干燥后得到高分子固色分散剂。
S2、一种高固色率数码印花用活性染料墨水，其按质量百分比由以下组分组成，包括如下原料组分：C.I.活性蓝74 24％、步骤S1制备的高分子固色分散剂6％、丙二醇3％、三羟基氨基甲0.2％、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮0.3％、尿素或亚乙基脲3％、木质素磺酸钠盐1.5％、余量为去离子水。
制备方法如下：取各原料组分，混合搅拌1-2h，然后依次采用孔径为0.55μm的水性滤膜、孔径为0.35μm、孔径为0.20μm的水性滤膜过滤，经过超声波除去气泡，得成品活性染料墨水。
【实施例4】
S1、高分子固色分散剂为改性苯乙烯-丙烯腈高分子聚合物的制备：
(1)将分子量Mn＝68000，苯乙烯嵌段含量22％的苯乙烯-丙烯腈嵌段聚合物和1,4-二氯甲氧基丁烷按质量比为1:2加入到二氯甲烷中，回流反应10小时，反应结束后将反应混合物冷却蒸干溶剂、洗涤、干燥、得到氯甲基化产物；
(2)将得到的氯甲基化产物和4倍过量的三乙胺加入到四氢呋喃中，加热至80℃，反应10小时，反应结束后，加入一定量的蒸馏水，分离、洗涤、干燥，得到季胺化产物；
(3)将季胺化产物加入到1M的KOH溶液中，加热至0℃，搅拌5小时，然后过滤、洗涤至滤液呈中性，干燥后得到高分子固色分散剂。
S2、一种高固色率数码印花用活性染料墨水，其按质量百分比由以下组分组成，包括如下原料组分：C.I.活性黄85 26％、高分子固色分散剂5％、二乙二醇1-5％、乙醇胺、三羟基氨基甲0.6％、山梨酸钾0.3％、尿素3％、木质素磺酸钠盐0.3％、余量为去离子水。
制备方法如下：取各原料组分，混合搅拌1-2h，然后依次采用孔径为0.55μm的水性滤膜、孔径为0.35μm、孔径为0.20μm的水性滤膜过滤，经过超声波除去气泡，得成品活性染料墨水。
1、墨水性能测定
20℃下测定实施例1-4的墨水的产品评价结果列与表1。
Figure BDA0002031691540000071
2、固色率测试
将墨水出墨量设为100％，用旭丽X6-1880写真机将实施例1-4的墨水打印到处理好的棉布上，然后用色度仪，对比固色前后的色度变换，固色条件为100℃蒸汽处理半小时，皂洗后检测各项指标，结果如表2所示：
表2
色度变化 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
检测结果 0.8％ 1％ 0.9％ 1％
色度变化主要是指在固色的过程中未与棉纤维反应的染料会在水洗的时候会被溶解到水中，从而使织物在水洗前后会出现颜色上的变化，前后变化越大固色的效果越差，反之越好。
本发明提供的高固色率数码活性染料墨水，符和国标QB/T2730-2005，特别适用于棉及人棉的数码印花，品质稳定可长时间存储，固色率高达99％以上。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (5)

1.一种高固色率数码印花用活性染料墨水，其特征在于，其按质量百分比由以下组分组成，包括如下原料组分：活性染料17-28％、高分子固色分散剂2-10％、保湿剂1-5％、pH调节剂0.5-1％、杀菌剂0.1-1％、助溶剂2-10％、稳定剂0.5-1.5％、余量为去离子水；所述高分子固色分散剂为改性苯乙烯-丙烯腈高分子聚合物，所述的改性包括氯甲基化、季胺化和碱化步骤； 所述活性染料为活性红M-EXF、C.I.活性红24、C.I.活性红141、C.I.活性红195、C.I.活性红245、C.I.活性橙12、C.I.活性橙13、C.I.活性棕、C.I.活性蓝5、活性蓝M-EXF、C.I.活性蓝15、C.I.活性蓝72、C.I.活性黄85、活性黄M-EXF、C.I.活性蓝74、C.I.活性橙5、C.I.活性黑8、活性黑39中的至少一种； 所述苯乙烯-丙烯腈高分子聚合物的改性方法具体包括如下步骤： (1)将苯乙烯-丙烯腈嵌段聚合物和1,4-二氯甲氧基丁烷加入到二氯甲烷中，回流反应5-10小时，反应结束后将反应混合物冷却蒸干溶剂、洗涤、干燥、得到氯甲基化产物； (2)将得到的氯甲基化产物和季胺化试剂加入到有机溶剂中，加热至50-80℃，反应5-10小时，反应结束后，加入一定量的蒸馏水，分离、洗涤、干燥，得到季胺化产物； (3)将季胺化产物加入到强碱溶液中，加热至30-50℃，搅拌5-10小时，然后过滤、洗涤至滤液呈中性，干燥后得到高分子固色分散剂； 所述的稳定剂为烷基萘磺酸钠盐或木质素磺酸钠盐；所述助溶剂为尿素或亚乙基脲中的一种。
2.根据权利要求1所述的高固色率数码印花用活性染料墨水，其特征在于，所述保湿剂为乙二醇、丙二醇、二乙二醇、PEG中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的高固色率数码印花用活性染料墨水及其制备方法，其特征在于：所述的pH调节剂为乙醇胺、三羟基氨基甲烷或其组合。
4.根据权利要求1所述的高固色率数码印花用活性染料墨水，其特征在于：所述的杀菌剂为山梨酸钾或1,2-苯并异噻唑啉-3-酮。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的高固色率数码印花用活性染料墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取各原料组分，混合搅拌1-2h，然后按过滤膜的孔径由大到小的顺序进行多级过滤，所述的过滤膜的孔径在0.56～0.20μm之间，得成品活性染料墨水。
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