CN114000364B - 一种纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂及其制备方法。以所述纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂的总重量计，该活性数码印花前处理剂包括如下组分：5‑15重量﹪的HPMC、5‑15重量﹪的HEC、10‑20重量﹪的改性羧甲基纤维素钠、40‑78重量％的硫酸钠、1.5‑7重量％的改性剂分散液和0.5‑3重量％的渗透剂。本发明纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂具有底浆稳定性高的优点，并且应用到棉针织面料活性数码印花工艺中时，具有得色高、均匀性高、清晰度高等特性，尤其具有印花高背透性。
Description
技术领域
本发明涉及一种纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂及其制备方法。
背景技术
随着数码印花机的打印速度的不断提升，数码印花工艺的普及也越来越广泛，极大地满足了人们的个性化需求。
棉织物在活性数码印花前需要经过预处理，所谓预处理就是上浆处理，即将前处理剂与尿素、碳酸氢钠、防染盐等助剂加到水中，搅拌至透明粘稠状态，制成活性数码底浆，并将该底浆通过浸轧工艺处理到织物上。然后再进行活性数码印花(包括数码打印、烘干、汽蒸、水洗步骤)。所以不同的前处理剂直接影响了上浆效果和数码印花效果，前处理剂性能的优劣直接关系着数码印花面料品质的高低。
纯棉针织面料是由线圈相互穿套连接而成的织物，是织物的一大品种，具有较好的吸湿透气、舒适保暖性。纯棉针织面料的活性数码印花规模也随着数码印花市场的增加不断扩大，极大地满足了人们对着装的舒适性、多样性以及个性化的需求。
在实际应用中，活性数码印花后的纯棉针织面料经折迭或用手指在面料表面刮擦，则容易出现露白或露出喷印前半成品的底色，这是所谓的露白。这种数码印花后的纯棉针织面料在制衣厂制衣时，在门襟、袖口、口袋或其他需要折迭处露白，直接影响制衣效果。所以对于纯棉针织面料，除了要求数码印花效果具有高得色、手感柔软、高清晰度等一般指标之外，还要避免露白。
有些研究人员及印花工厂会在活性数码底浆中添加渗透剂，但起到的效果不明显，棉针织面料仍存在露白现象。因为上浆后，墨水在喷印到织物上时会被底浆中的具有抱水性的前处理剂“包住”，墨水中的活性染料不会明显渗透到纤维内部，渗透剂起到的作用很有限，背透效果不明显，不能解决露白问题。而如果降低前处理剂的抱水性，露白现象就会有所缓解，但此时墨水喷印到织物上会出现渗化，花型清晰度下降，就不能满足花型清晰度这一基本要求。所以在保证活性数码印花清晰度的同时，如何提高印花的背透性，是解决纯棉针织面料露白问题的关键。
查阅相关文献，没有发现彻底解决纯棉针织面料在活性数码印花时出现露白问题的技术信息，所以研制出一种在具有高得色、高清晰度的同时，还具有高背透性的活性数码前处理剂就很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂及其制备方法。
本发明利用HPMC(羟丙基甲基纤维素)、HEC(羟乙基纤维素)的抱水性确保了基本的花型清晰度以及柔软的手感。改性羧甲基纤维素钠是一种两性结构，粘度较低，阳离子结构能够与活性染料结合并一同渗透到纤维内部发生离子键结合，使得染料上染，充分确保了上染均匀性，而阴离子性结构与活性染料的静电斥力进一步促进染料上染，也进一步提高了印花深度及均匀性，另外纤维素的低分子量能够有效渗透到织物内部，这样可以携带活性染料充分与纤维接触，提高印花背透性。纳米二氧化硅是氨基改性纳米二氧化硅，氨基的弱阳离子性能够有效结合活性染料并借助纳米二氧化硅性能，充分“包裹”染料并充分渗透到织物内部，使得染料接触纤维的数量大大增加，可明显提高印花数码印花背透性，同时不会出现渗化现象。油性与水性渗透剂结合，既能提高染料的渗透性又能减缓染料与纤维的反应进度，可以进一步提高背透效果。改性羧甲基纤维素钠与改性剂分散液同时作用，可以使得纤维表面活性染料浓度进一步提高，印花深度、均匀性、背透性提高更加明显。
本发明的一个方面提供一种纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂，它包括如下组分：
上述含量以所述纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂的总重量计。
优选地，所述的HPMC的重均分子量为5万-20万；所述的HEC的分子量为重均分子量为10万-25万。
所述的改性羧甲基纤维素钠可以是一种阳离子改性羧甲基纤维素钠，例如通过将取代度(DS.)为0.5-2.2的羧甲基纤维素钠与丙烯酰胺溶于水，以过硫酸铵、亚硫酸氢钠为引发剂，例如在55-65℃发生接枝反应，并保温7-9h，后降温至35-45℃，加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，在80-90℃反应4-6h，烘干而得到。
所述的改性羧甲基纤维素钠的制备方法的反应式可以表示为如下：
其中，n＝20-40；m＝5-20；p＝5-20。
优选地，所述的改性剂分散液为改性纳米二氧化硅复合物分散液。例如可以如下制备：分别取纳米二氧化硅和3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到甲苯中，例如在85-95℃回流7-9h，过滤，乙醇洗涤，干燥，得到改性纳米二氧化硅，将改性纳米二氧化硅加入到质量浓度为2-5％的β-CD(β-环状糊精)溶液中，分散6-8h而得到。
优选地，所述的渗透剂为月桂氮酮渗透剂与异构醇(C10～13)聚氧乙烯醚(EO数为5～20)的混合物，两者重量比为1:2-1:1。
本发的另一个方面提供一种上述纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂的制备方法，它包括如下工艺：
将重量份数为5-15份的HPMC、重量份数为5-15份的HEC、重量份数为10-20份的改性羧甲基纤维素钠以及重量份数为40-78份的硫酸钠混合均匀，加入重量份数为1.5-7份的改性剂分散液、重量份数为0.5-3份的渗透剂，搅拌均匀，即得。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：在纯棉针织面料上，应用本发明制备的底浆会具有高稳定性，上浆后经活性数码印花后具有高得色、高背透、手感柔软、印花均匀、不露白、清晰度高等特点，尤其革除了针织面料经活性数码印花后存在的露白缺陷，极大地提升了纯棉针织面料数码印花的品质。
具体实施方式
在一个优选的实施方式中，本发明提供一种纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂的制备方法，其特征在于：它包括如下组分：
上述含量以所述纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂的总重量计。
在一个优选的实施方式中，本发明中所用的HPMC的重均分子量为5万-20万；所述的HEC的分子量为重均分子量为10万-25万。
在一个优选的实施方式中，本发明中所用的改性羧甲基纤维素钠是一种阳离子改性羧甲基纤维素钠，制备方法为：将羧甲基纤维素钠(取代度为0.5-2.2)与丙烯酰胺溶于水，以过硫酸铵、亚硫酸氢钠为引发剂，60℃下发生接枝反应，并保温8h，后降温至40℃，加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，在85℃反应5h，烘干，即得改性羧甲基纤维素钠。
在一个优选的实施方式中，本发明中所用的改性剂分散液为改性纳米二氧化硅复合物分散液，制备方法为：分别取定量的纳米二氧化硅(细度为10-25nm)和3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到甲苯中，90℃回流8h，过滤，乙醇洗涤，干燥，得到改性纳米二氧化硅。将制备好的改性纳米二氧化硅加入到质量浓度为2-5％的β-CD溶液中，分散6-8h，得到改性剂分散液。
在一个优选的实施方式中，本发明中所用的渗透剂为月桂氮酮渗透剂与异构醇(C10～13)聚氧乙烯醚(EO数为5～20)的混合物，两者重量比为1:2-1:1。
本发明纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂的制备方法例如包括如下步骤：
将重量份数为5-15份的HPMC、重量份数为5-15份的HEC、重量份数为10-20份的改性羧甲基纤维素钠以及重量份数为40-78份的硫酸钠混合均匀，加入重量份数为1.5-7份的改性剂分散液、重量份数为0.5-3份的渗透剂，搅拌均匀，即得。
实验例
本发明各实施例中制得的纯棉针织面料活性数码印花前处理剂的效果是通过以下试验验证。
活性数码印花试验
面料：纯棉针织布
活性数码印花底浆配方：
| 助剂 | 比例(重量) |
| 活性数码印花前处理剂 | 3％ |
| 碳酸氢钠 | 3％ |
| 防染盐S | 1％ |
| 尿素 | 15％ |
| 水 | X％ |
| 合计 | 100％ |
1.活性数码印花工艺：
浸轧活性数码印花底浆(一浸一轧)→烘干→活性数码打印→烘干→汽蒸(105℃×8min)→冷水洗→温水洗(80℃)→皂洗(95℃，雅可赛SW conc.，2g/L)→温水洗→冷水洗→冷水洗→烘干。
2.性能测试
2.1底浆稳定性
将活性数码印花前处理剂按底浆配方配制活性数码印花底浆，然后放置到25℃的烘箱中，分别放置14天，观察数码底浆有无沉淀，有无分层，并测试放置2h及14天的底浆粘度。
2.2印花深度
利用Datacolor测试针织布样正、反面的颜色力度值，值越高，深度越高，反之，则越低。
2.3印花均匀性
以布面某一点为标准，测试布面20个位置的颜色力度值，然后计算数值的平均绝对偏差，平均绝对偏差越大说明数据离散度越大，印花布样越不均匀，反之则越均匀。
2.4印花手感
将活性数码印花织物用5个人触摸，并对数码印花织物手感进行评级，5级柔软性最好，1级柔软性最差。
2.5活性数码印花清晰度
目测是否出现花型边界不清晰或“露白地”、渗化等现象。
实施例1
含量以所述纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂的总重量计。
将重量份数为2.5份的羧甲基纤维素钠(DS.＝0.8)、重量份数为5份的丙烯酰胺与重量份数为30份的去离子水混合，加入重量份数为0.005份的过硫酸铵、重量份数为0.0025份的亚硫酸氢钠，60℃下发生接枝反应，并保温8h。后降温至40℃，加入重量份数为7.49份的2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，在85℃反应5h，真空烘干，即得重量份数为15份的改性羧甲基纤维素钠。
分别取重量份数为0.02份的纳米二氧化硅、重量份数为0.2份的3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到重量份数为2份的甲苯中在90℃回流8h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，得到重量份数为0.22份的改性纳米二氧化硅。将制备的重量份数为0.22份的改性纳米二氧化硅加入到重量份数为1.28份的质量浓度为2％的β-CD(β-环状糊精)溶液中，用超声波超声分散6h，得到重量份数为1.5份的改性剂分散液。
将重量份数为5份的HPMC(Mw＝5万)、重量份数为10份的HEC(Mw＝10万)、重量份数为15份的改性羧甲基纤维素钠以及重量份数为68份的硫酸钠混合均匀，加入重量份数为1.5份的改性剂分散液、重量份数为0.25份的月桂氮酮以及重量份数为0.25份的异构十碳醇聚氧乙烯醚(EO＝5)，搅拌均匀，即得。
实施例2
含量以所述纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂的总重量计。
将重量份数为3份的羧甲基纤维素钠(DS.＝1.5)、重量份数为6份的丙烯酰胺与重量份数为35份的去离子水混合，加入重量份数为0.005份的过硫酸铵、重量份数为0.0025份的亚硫酸氢钠，60℃下发生接枝反应，并保温8h。后降温至40℃，加入重量份数为10.99份的2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，在85℃反应5h，真空烘干，即得重量份数为20份的改性羧甲基纤维素钠。
分别取重量份数为0.1份的纳米二氧化硅、重量份数为1份的3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到重量份数为10份的甲苯中并且在90℃回流8h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，得到重量份数为1.1份的改性纳米二氧化硅。将制备的重量份数为1.1份的改性纳米二氧化硅加入到重量份数为5.9份的质量浓度为5％的β-CD溶液中，用超声波超声分散7h，得到重量份数为7份的改性剂分散液。
将重量份数为15份的HPMC(Mw＝15万)、重量份数为15份的HEC(Mw＝15万)、重量份数为20份的改性羧甲基纤维素钠以及重量份数为42.5份的硫酸钠混合均匀，加入重量份数为7份的改性剂分散液、重量份数为0.25份的月桂氮酮以及重量份数为0.25份的异构十三碳醇聚氧乙烯醚(EO＝9)，搅拌均匀，即得。
实施例3
含量以所述纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂的总重量计。
将重量份数为1.5份的羧甲基纤维素钠(DS.＝2.0)、重量份数为3份的丙烯酰胺与重量份数为25份的去离子水混合，加入重量份数为0.004份的过硫酸铵、重量份数为0.002份的亚硫酸氢钠，60℃下发生接枝反应，并保温8h。后降温至40℃，加入重量份数为5.49份的2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，在85℃反应5h，60℃真空烘干，即得重量份数为10份的改性羧甲基纤维素钠。
分别取重量份数为0.08份的纳米二氧化硅、重量份数为0.8份的3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到重量份数为10份的甲苯中并且在90℃回流8h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，得到重量份数为0.88份的改性纳米二氧化硅。将制备的重量份数为0.88份的改性纳米二氧化硅加入到重量份数为4.12份的质量浓度为5％的β-CD溶液中，用超声波超声分散8h，得到重量份数为5份的改性剂分散液。
将重量份数为15份的HPMC(Mw＝20万)、重量份数为5份的HEC(Mw＝20万)、重量份数为10份的改性羧甲基纤维素钠以及重量份数为62份的硫酸钠混合均匀，加入重量份数为5份的改性剂分散液、重量份数为1份的月桂氮酮以及重量份数为2份的异构十碳醇聚氧乙烯醚(EO＝7)，搅拌均匀，即得。
实施例4
含量以所述纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂的总重量计。
将重量份数为2份的羧甲基纤维素钠(DS.＝1.8)、重量份数为4份的丙烯酰胺与重量份数为30份的去离子水混合，加入重量份数为0.004份的过硫酸铵、重量份数为0.002份的亚硫酸氢钠，60℃下发生接枝反应，并保温8h。后降温至40℃，加入重量份数为8.99份的2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，在85℃反应5h，60℃真空烘干，即得重量份数为15份的改性羧甲基纤维素钠。
分别取重量份数为0.1份的纳米二氧化硅、重量份数为1份的3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到重量份数为12份的甲苯中在90℃回流8h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，得到重量份数为1.1份的改性纳米二氧化硅。将制备的重量份数为1.1份的改性纳米二氧化硅加入到重量份数为3.9份的质量浓度为3％的β-CD溶液中，用超声波超声分散6h，得到重量份数为5份的改性剂分散液。
将重量份数为10份的HPMC(Mw＝15万)、重量份数为10份的HEC(Mw＝10万)、重量份数为15份的改性羧甲基纤维素钠以及重量份数为58份的硫酸钠混合均匀，加入重量份数为5份的改性剂分散液、重量份数为1份的月桂氮酮以及重量份数为1份的异构十三碳醇聚氧乙烯醚(EO＝7)，搅拌均匀，即得。
为了更好的体现本发明的应用效果，将本发明和市售活性数码印花前处理剂A(国内)和B(进口)分别按照活性数码印花底浆配方制备底浆，并用该底浆对纯棉针织面料进行上浆处理，然后进行活性数码印花，测试活性数码底浆的稳定性及活性数码印花效果，结果分别见表1和表2。
表1不同前处理剂制备的活性数码底浆稳定性比较
从表1数据看出，本发明制备的底浆稳定性明显好于市售A和B产品。放置2周，本发明制备的底浆无分层，无沉淀，而市售A和B产品均出现分层或者沉淀。另外，本发明制备的底浆粘度随着放置时间的延长，粘度变化不大。从数据看出，放置14天，本发明制备的底浆粘度降低程度小于5％，而市售A产品降低50％以上，市售B产品粘度降低达70％以上。所以本发明制备的底浆的稳定性明显好于市售A和B产品。
表2不同前处理剂对活性数码印花性能的影响
从表2数据看出，利用本发明制备的底浆对纯棉针织面料进行上浆处理，后进行活性数码印花，针织面料正面及反面深度均明显高于市售A和B产品。经本发明处理棉针织面料正面深度较市售A和B产品高20％以上，背面深度高30％以上。说明本发明处理的纯棉针织面料具有高得色、高背透特性。从均匀性数据看出，本发明均匀性(平均绝对偏差)数值小于0.15，而市售A和B产品均在3.5及以上，差距明显。清晰度方面，本发明处理的纯棉面料活性数码印花清晰度高、无露白、无渗化，而市售A和B产品出现露白和渗化现象。
分析：本发明实施例兼顾了高得色、高背透性能和高清晰度性能，能够使得墨水中活性染料更易渗透到面料背面，并充分上染纤维。多种组分不仅体现了活性数码印花高背透特性而且具有高均匀性，可完全避免纯棉针织面料活性数码印花露白问题。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂，包括如下组分：
上述含量以所述纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂的总重量计，
所述的改性羧甲基纤维素钠是一种阳离子改性羧甲基纤维素钠，通过将取代度为0.5-2.2的羧甲基纤维素钠与丙烯酰胺溶于水，以过硫酸铵、亚硫酸氢钠为引发剂，进行接枝反应后，再加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵进行反应而得到，
所述的改性剂分散液为改性纳米二氧化硅复合物分散液，所述的改性纳米二氧化硅复合物分散液的制备方法为：将纳米二氧化硅和3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到甲苯中，回流，过滤，乙醇洗涤，干燥，得到改性纳米二氧化硅，将改性纳米二氧化硅加入到β-CD溶液中，进行分散而得到。
2.根据权利要求1所述的纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂，其特征在于：所述的HPMC的重均分子量为5万-20万；所述的HEC的分子量为重均分子量为10万-25万。
3.根据权利要求1所述的纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂，其特征在于：所述的改性羧甲基纤维素钠是一种阳离子改性羧甲基纤维素钠，通过将取代度为0.5-2.2的羧甲基纤维素钠与丙烯酰胺溶于水，以过硫酸铵、亚硫酸氢钠为引发剂，在55-65℃发生接枝反应，并保温7-9h，后降温至35-45℃，加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，在80-90℃反应4-6h，烘干而得到。
4.根据权利要求1所述的纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂，其特征在于：所述的改性羧甲基纤维素钠的制备方法的反应式为：
其中，n＝20-40；m＝5-20；p＝5-20。
5.根据权利要求1所述的纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂，其特征在于：所述的改性纳米二氧化硅复合物分散液的制备方法为：分别取纳米二氧化硅和3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到甲苯中，85-95℃回流7-9h，过滤，乙醇洗涤，干燥，得到改性纳米二氧化硅，将改性纳米二氧化硅加入到质量浓度为2-5％的β-CD溶液中，进行分散6-8h而得到。
6.根据权利要求1所述的纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂，其特征在于：所述的渗透剂为月桂氮酮渗透剂与异构醇聚氧乙烯醚的混合物，两者重量比为1:2-1:1，所述异构醇聚氧乙烯醚的异构醇的碳原子数为10-13并且聚氧乙烯醚的EO数为5-20。
7.权利要求1-6中的任一项所述的纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂的制备方法，其特征在于：将重量份数为5-15份的HPMC、重量份数为5-15份的HEC、重量份数为10-20份的改性羧甲基纤维素钠以及重量份数为40-78份的硫酸钠混合均匀，加入重量份数为1.5-7份的改性剂分散液、重量份数为0.5-3份的渗透剂，搅拌均匀，即得。
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