纳米SiO2在桑蚕丝绸涂料印花中的应用

data-full-width-responsive="true"> 涂料印花是借助黏合剂在织物上形成坚牢、透明、耐磨的树脂薄膜，将涂料机械地固着在织物上的印花方法。涂料印花起源于20世纪30年代，由于其具有适用性强、工序短、废水排放少、节约能源、生产效率高等优点而得到了迅速发展。据相关统计，目前全世界的涂料印花织物占印花织物总量的55 %以上。桑蚕丝绸被广泛用于多种服装产品，其涂料印花产品也深受消费者欢迎，但一直存在诸如色牢度低、清晰度不好、高目数筛网易堵网等缺点，影响其高档印花产品的生产。印花糊的黏度和流变性是涂料印花主要的质量影响因素。本研究以期利用全新的超微固体SiO2纳米材料的高比表面积、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性，改善印花糊的流变性能，提高涂料印花质量。通过测试印花糊的流变性能，确定纳米SiO2添加量，比较添加前后桑蚕丝绸的印花色牢度、印花清晰度和印花糊堵网现象等因素，考察纳米SiO2的作用。1 试 验11 材料与试剂111 材 料丝绸面料：市售纯桑蚕斜纹丝织物。112 试 剂合成增稠剂PTF(英国Allied colloid公司)，自交联黏合剂(天津化学试剂四厂)，纳米SiO2(长春工业大学生物学院，粒径小于50 nm)，氨水(无锡阳山生化有限责任公司，化学纯)，尿素(天津市化学试剂一厂)，涂料(纺织实验室)，蒸馏水(自制)。12 试验方法121 涂料印花配方与工艺流程合成增稠剂PTF配制：合成增稠剂PTF 2 g，25 %氨水少量，加水配制成100 g。涂料印花配方：涂料6 g，配制后的合成增稠剂PTF 20 g，黏合剂35 g，尿素4 g，纳米SiO2 x g；蒸馏水y g；总计100 g。工艺流程：配制印花色浆预烘(80℃)焙烘(130℃)。122 流变性能测试流变性能采用NDJ-1旋转式黏度计(上海群旭科学仪器有限公司)的3号转子进行测试。123 摩擦色牢度的测定参照GB/T 39201997《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》，用Y(B)571-2耐摩擦色牢度仪(温州方圆仪器有限公司)进行测试。124 耐洗色牢度的测定参照GB/T 124902007《纺织品 耐家庭和商业洗涤 色牢度试验方法》，用SW-12A耐洗色牢度机(温州际高检测仪器有限公司)进行测试。125 耐光色牢度的测定参照GB/T 84301998《纺织品 色牢度试验 耐人造气候色牢度 氙弧》，用CI3000＋日晒色牢度机(美国亚太拉斯材料测试技术公司)进行测试。2 结果与分析21 纳米SiO2对PVI值的影响印花黏度指数是指两剪切速率相差10倍时所测定的印花糊表观黏度之比，称之为PVI值。PVI值是印花糊的重要参考指数，取值范围在01～10。各种印花糊的流变性差异很大，不同的印花方式对印花糊的流变性有不同的要求，花型和图案特征不同，对印花糊的流变性要求也不同。一般说来，印花糊的黏度高、PVI值低，适合于印制细线条、小花纹等精细花纹产品[1]。图1为纳米SiO2质量分数-PVI值曲线图。从图1的试验结果看，随着纳米SiO2质量分数的升高，PVI值迅速降低，这可能是纳米材料的小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应使得印花糊中加入纳米SiO2后各种成分分散得更加均匀；但当其超过一定值(03 %)后变化不明显且有稍稍上升趋势，原因分析为分子间存在氢键和范德华力使印花糊的结构黏度增大，产生一些聚集。根据PVI值低，适合于印制细线条、小花纹等精细花纹产品的特点，所以选用03 %的添加量为最佳。22 纳米SiO2对流变性能的影响流变性是指流体在剪切应力作用下的流动和变形的性能。印花糊是高分子胶体溶液，属于假塑型流体，在剪切应力作用下流体开始流动，剪切速率随着剪切应力的增加而增加，而黏度随着剪切应力的增加而降低。在印花时，印花糊通过刮、压移转到承印物上，且花纹处的印花糊不能渗开，这就要求印花糊应具有一定的流变性和轮廓保形性。图2为SiO2质量分数为03 %时和未添加印花糊的剪切应力-黏度曲线。从图2中的曲线可以看出，2种印花糊的黏度都随着剪切应力的增加而降低，符合假塑型流体的特征，但是添加了纳米材料的印花糊的黏度下降幅度远大于未添加的，特别是在较小的剪切应力作用下，黏度的下降趋势几乎呈直线。产生此种现象的原因，是由于纳米材料的许多特性使物质的很多性能发生质变化，呈现出许多不同于宏观物体的性质，纳米材料的小尺寸效应和宏观量子隧道效应使其产生淤渗作用，可以渗透至高分子材料的不饱和键并结合形成立体网状[2]。由此可见，添加了纳米材料的印花糊更适宜筛网印花，在较小的作用力下，能够很好地透网移转到织物上。23 桑蚕丝绸的印花应用采用121中的配方，纳米SiO2质量分数为03 %配制印花糊，对桑蚕真丝面料进行印花试验，比较添加和未添加纳米SiO2的印花质量差异，主要实验参数见表1。从表1数据可以看出，添加SiO2的印花质量较未添加的在摩擦色牢度、耐洗色牢度、耐光色牢度上均有提高，幅度为05～15级；在图案清晰度和柔软度上也有较大的改善。特别是在高目数的筛网印花上，色牢度提高幅度较大，图案清晰度和柔软度好。原因是添加了纳米材料的色浆流变性能得到有效改善，涂料在印花糊中分布更加均匀，提高了透网性和轮廓保形性。3 结 论1)纳米SiO2印花糊属于假塑型流体，适合在涂料印花中使用。2)根据试验结果，纳米SiO2质量分数为03 %时，可明显改善印花糊的流变性能。3)根据PVI值和实际印花效果，纳米SiO2质量分数为03 %时更适合印制精细花纹，且印花效果较好。