汗渍|水洗|摩擦|日晒色牢度测试仪器—上海千实

固色剂织物色牢度的影响探究

数码喷墨印花技术是近20年来快速发展的一种清洁、无污染的高科技印花技术,能够适应高品质、个性化、小批量的市场需求,具有传统印花方式不能实现的优点。因此,喷墨印花技术越来越受到人们的青睐,具有非常广阔的市场发展前景。
油墨是数字喷墨印花生产的主要原料。喷墨印花油墨有染料型和颜料型两种,但染料型油墨存在环境污染和工艺繁杂等缺点,严重阻碍了数字喷墨印花技术的发展,因此,颜料型油墨凭借其通用性强,工艺简单,环保,耐光牢度好等优点,成为众多科研工作者的研发重点…。然而,颜料型油墨在着色方面有一定的局限性,由于颜料型油墨是靠微小的颜料粒子通过黏合剂黏附在纤维表面而显示颜色,但由于颜料对纤维无亲和力,仅仅依靠黏合剂的作用无法达到期望的色牢度效果,所以其印花产品存在耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度较差的问题,影响印花质量,在一定程度上限制了其应用范围。固色剂是提高颜料在织物上耐摩擦色牢度和皂洗色牢度的重要助剂。在某种程度上,固色剂的加入可以改善印花织物的色牢度,本实验选用了FK一500和FQ固色剂分别制备两种颜料型喷墨油墨,并将其涂布在纯棉织物上制备印花织物样品,通过测试,探讨了固色剂的种类及其焙烘条件(焙烘温度、焙烘时间)对印花织物色牢度的影响,为提高印花织物的色牢度提供一定参考。

1实验部分
1.1实验材料
颜料:酞菁蓝15:3(江苏亚邦颜料有限公司);树脂:AZR丙烯酸树脂(天津阿托兹有限公司);黏合剂:水性聚氨脂(自交联,安庆中大化学科技有限公司);溶剂:去离子水(实验室自制);助剂:分散剂、表面活性剂、保湿剂、消泡剂等(迪高助剂厂);FK一500固色剂(印花、皮革交联剂第一站),FQ固色剂(上海富畦工贸有限公司);织物:纯棉织物(石家庄市天泉纺织有限公司);摩擦布:标准摩擦布(中纺标北京检验认证中心);多纤维贴衬(泉州市美邦仪器有限公司);标准皂片(泉州市美邦仪器有限公司)。
1.2仪器与设备
D2004w型电动搅拌机(上海司乐仪器有限公司);GI一2s砂磨机(青岛海通达专用仪器厂);sw—12D耐皂洗色牢度试验机(宁波纺织仪器厂);加热板(北京恒奥德仪器仪表有限公司);Y517B型摩擦色牢度仪(宁波纺织仪器厂);x—Rite分光光度仪(爱色丽公司)。
1.3实验方法
1.3.1颜料型油墨制备
1)根据配方设计,将颜料、树脂、去离子水和助剂混合,用高速搅拌机充分搅拌,然后再放入砂磨机里研磨分散一定时间,得到色浆。将研磨好的色浆与黏合剂、去离子水、助剂等混合,用机械搅拌器搅拌均匀,得到颜料型油墨。
2)向制备的颜料型油墨中添加质量分数为0%、1%、2%、3%、4%、5%的固色剂,搅拌均匀,得到6种不同固色剂含量的油墨样品。
1.3.2测试样品制备
用0#玻璃棒将自制的油墨样品涂布在纯棉织物上,每种印花织物样品制备两份,然后在适宜的温度下用加热板对织物进行焙烘。
1.3.3色牢度测试及评价方法
1)测试方法
干/湿摩擦色牢度测试方法参照(《GB/T 3920—2008纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》,皂洗色牢度测试方法参照((GB/T 3921—2008纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》。
2)评价方法
皂洗色牢度变色评价方法参照汀Z/T 01024一1993试样变色程度的仪器评级方法》,干/湿摩擦色牢度及皂洗沾色评价参照汀Z/T 01023一1993贴衬织物沾色程度的仪器评级方法》。色牢度级数分为5级,色牢度级数越高,色牢度越好,即1级色牢度最低,5级色牢度最高。其中,若色牢度级数有中间级数,如3~4级,则记为3.5级。

2结果与分析
2.1固色剂种类及含量对印花织物色牢度的影响本实验选用了两种不同的固色剂(FK一500固色剂和FQ固定剂)分别制备喷墨印花油墨,并用玻璃棒涂布在纯棉织物上制备印花织物样品。在对印花织物进行加热时,焙烘温度为150℃,焙烘时间为2IIlin。不同固色剂种类和含量对喷墨印花织物色牢度的影响如图1和图2所示。图l为固色剂FQ的含量对织物色牢度的影响,图2为固色剂FK一500的含量对织物色牢度的影响。
从图1和图2可以看出,加入两种固色剂后,印花织物的色牢度级数逐渐增加,印花织物的各项色牢度都得到明显提高。当添加的固色剂种类不同,含量一定时,固色剂FK一500的固色效果要比固色剂FQ的好。这可能由于它们的固色机理不同,固色剂FK一500是一种多官能团氮丙啶交联剂,主要与聚氨酯类聚合物的羧基发生交联反应,与织物上的聚氨酯大分子交联形成网状结构,同时封闭了亲水的极性基团,形成牢固的薄膜,耐水性提高|21。而且,交联剂本身对皮膜的牢固程度起了一定的辅助作用,成为颜料与纤维之间的“桥梁”,固定了未固着的颜料,并限制了颜料的转移,从而提高了印花织物的各项色牢度。固色剂FQ为反应性基团的固色剂,利用其反应性基团与纤维素上的羧基进行交联,在织物表面形成一层具有一定强度的保护膜,从而使颜料包覆在纤维上,使颜料不易脱落从而提高固色效果p1。

当固色剂的种类相同,含量不同时,随着固色剂含量的增多,各项色牢度级数逐渐增加,固色效果逐渐提高。当固色剂FQ含量占4wt%时,印花织物的干/湿摩擦色牢度为2.5级,皂洗色牢度变色3级,沾色色牢度3.5级,与未添加固色剂时的各项色牢度(沾色色牢度2.5级,其他色牢度2级)相比,总体可提高0.5~1级;当固色剂FK一500含量占3卅%时,印花织物的干/湿摩擦色牢度可达3级,皂洗色牢度也达到最高(皂洗色牢度变色3.5级),沾色色牢度3.5级,与未添加固色剂时的各项色牢度(沾色色牢度2.5级,其他色牢度2级)相比,总体可提高1~1.5级。这是由于当固色剂含量较小时,与聚氨酯及纤维的交联反应不够充分,仍有大量的亲水性基团存在,这时皮膜的牢固程度较弱,颜料不易包覆在纤维上,皂洗、沾色及干/湿摩擦色牢度较差;当含量较大时,固色剂与聚氨酯及纤维的反应比较充分,皮膜的牢固程度也增强,皂洗、沾色及干/湿摩擦色牢度提高。由图1和图2可以看出,继续增加固色剂的含量,色牢度不再提高,因此基于节约成本的考虑,以下实验选用FQ的含量为4卅%,FK一500的含量为3wt%。
2.2焙烘温度对不同固色剂印花织物色牢度的影响
最佳焙烘温度(交联温度)与固色剂的种类有关。固色剂不同,焙烘温度对固色剂交联反应的影响差异较大,从而直接影响了固色效果。实验固定固色剂含量为3wt%,焙烘2IIlin,改变焙烘温度,考察其对固色效果的影响如图3和图4所示。图3为焙烘温度对固色剂FQ固色效果的影响,图4为焙烘温度对固色剂FK一500固色效果的影响。

由图3和图4可知,随着焙烘温度适当升高,印花织物皂洗色牢度和摩擦色牢度逐渐提高。在焙烘温度为180℃时,采用固色剂FQ和FK一500的织物各项色牢度都达到最高,采用FQ的织物皂洗色牢度变色为3.5级,沾色3.5级;干摩擦色牢度为3级,湿摩擦色牢度为2.5级,而采用FK一500的织物干/湿摩擦色牢度分别为3.5级和3级,皂洗色牢度变色和沾色分别可达4级和4.5级,可见采用固色剂FK一500的织物皂洗色牢度与干/湿摩擦色牢度都比采用FQ的好。继续升高温度,皂洗色牢度和干/湿摩擦色牢度都逐渐降低,说明这两种固色剂在低温下都不具有良好的反应活性,一定范围内,随着温度的升高,反应活性加强H1。温度升高加快了固色剂与黏合剂、纤维素分子间粒子的相互接触,当温度达到180℃时,FK一500与聚氨酯的交联反应最充分,形成高度多元化的网状结构,封闭了亲水性基团,FQ与纤维素的交联程度也达到最大,形成牢固的薄膜,极大提高了印花织物的皂洗及干/湿摩擦色牢度。继续升高温度时,过高的温度会破坏分子结构p’,影响固色剂与黏合剂及纤维分子间的交联,从而降低交联薄膜的韧性,使印花织物的色牢度降低。
2.3焙烘时间对不同固色剂的印花织物色牢度的影响
焙烘时间是影响固色剂交联的重要因素之一,因为对于固色剂来说,与黏合剂及纤维交联成膜时,水分的蒸发以及颗粒间的接触变形需要一定的时间,这个时间是最低成膜时间。由于不同的固色剂结构不同,对最佳焙烘时间的要求也不一样,从而直接影响了固色剂的固色效果。因此,实验在固色剂含量为3卅%,焙烘温度为180℃的恒定条件下,改变焙烘时间,探讨了焙烘时间对采用不同固色剂的印花织物色牢度的影响。其中,焙烘时间对采用固色剂FQ的印花织物色牢度的影响如图5所示,焙烘时间对采用固色剂FK一500的印花织物色牢度的影响如图6所示。
从图5和图6可以看出,随着焙烘时间的增加,印花织物的皂洗色牢度和摩擦色牢度都逐渐提高,固色效果增强。图5中,当焙烘时间为2.5商n时,采用固色剂FQ印花织物的皂洗色牢度变色3.5级,沾色3.5级;干摩擦色牢度为3级,湿摩擦色牢度为2.5级,此时总的色牢度较好。图6中,当焙烘时间为2T11in时,采用FK一500的印花织物干摩擦色牢度为3.5级,湿摩擦色牢度为3级,皂洗色牢度变色、沾色可达4级和4.5级,总的色牢度较好。继续增大焙烘时间,添加两种固色剂制备的印花织物皂洗色牢度和摩擦色牢度都有所降低。这可能是由于焙烘时间不足时,织物上的水分蒸发不完全,固色剂本身与黏合剂间的乳液粒子不能相互接触交联成膜,且仍存在大量的亲水基团,导致织物皂洗牢度及摩擦色牢度较低H1。当延长到一定时间时,固色剂已经与黏合剂及其纤维的反应基团充分反应,在织物上达到了一定的交联度,提高了皮膜的强度及其耐水性能,从而提升了印花织物的各项色牢度。然而时间过长时,可能会使固色剂与黏合剂及纤维的交联度过大妒1,使得皮膜的韧性及其耐水性能降低,导致印花织物的色牢度降低,固色效果下降。


3结论
印花织物的色牢度是评价印花油墨的重要性能指标之一。本研究通过对油墨中不同固色剂对印花织物摩擦色牢度及皂洗色牢度影响研究,找出了可以提高色牢度的最佳固色剂,并确定了最佳色牢度下固色剂的含量及其焙烘工艺,为制备颜料型喷墨印花油墨的配方提供了理论依据。通过实验,得到如下结果:
1)固色剂的加入有利于提高印花织物的各项色牢度,但不同的固色剂对印花织物色牢度的影响不同,含有多官能团氮丙啶的FK一500的固色效果优于具有少量反应性基团的FQ固色剂;
2)当固色剂FK一500含量在3帆%内时,印花织物的皂洗色牢度及摩擦色牢度级别随着含量的增多逐渐提高;
3)固色剂FK一500的焙烘温度为180℃,焙烘时间为2rnin时,各项色牢度级别达到最高,但过高的温度会破坏固色剂的分子结构,且时间过长,会使其与黏合剂及纤维的交联度过大,固色效果下降。当然,既然是用于喷墨印花,那么固色剂的种类和加入量对喷墨印刷适性的影响也是非常值得关注的,这是下一步研究的重点问题。

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