有机颜料微胶囊在涂料印花中的应用

data-full-width-responsive="true"> 有机颜料微胶囊在涂料印花中的应用雷琳1，吴明华1，2，袁艳2，戚栋明1，2(1 浙江理工大学生态染整技术教育部工程研究中心，浙江杭州310018;2 浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，浙江杭州310018)相比于传统印花，涂料印花具有色谱齐全，工艺简单，清洁，经济等优点，但由于其中的颜料颗粒本身与纤维没有亲和力，因而须借助大量黏合剂的连续成膜作用将其黏附到织物表面，导致印花织物的牢度和手感成为一对矛盾。最近几年，国内外多个课题组分别通过乳液聚合、细乳液聚合、微乳液聚合、悬浮聚合等原位聚合方法在不同程度上实现了高分子聚合物对有机颜料颗粒的有效包覆。这些具有微胶囊形态特征的有机颜料胶乳目前已应用于建筑涂料、喷墨印刷、电子墨水等领域，而其在织物印花中的应用效果，特别是在提高颜料颗粒定向包裹性、解决印花织物牢度和手感矛盾问题中的作用有待更进一步的深入研究。本文以实验室自制的具有不同壁材的有机颜料微胶囊胶乳为原料，将其应用于棉织物的涂料印花。在有机颜料微胶囊表征、印花工艺优化等工作基础上，系统考察了有机颜料微胶囊化处理对印花效果的影响，旨在论证细乳液聚合制备有机颜料微胶囊在涂料印花中应用的可行性。1 实验部分1 1 材料有机颜料铜酞菁( PB15∶ 3，滤饼，浙江杭州百合化工集团) ;丙烯酸丁酯( BA，天津市博迪化工有限公司)、苯乙烯( St，上海凌峰化学试剂有限公司)、交联剂二乙烯基苯( DVB，Aldrich)、甲基丙烯酸甲酯(MMA，天津博迪化工有限公司)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10，江苏海安石油化工厂)、十二烷基磺酸钠( SDS，广东汕头市西陇化工厂)、十六烷(HD，天津市化学试剂研究所)、过硫酸钾(KPS，无锡市展望化工试剂有限公司) ，以上试剂均为分析纯;聚丙烯酸丁酯( PBA)、聚苯乙烯( PSt)、聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA) 均经细乳液聚合自制。黏合剂( VTECO) 由BASF 公司提供，增稠剂( PTF) 由英国联合胶体公司提供;全棉纱卡，3 /1 斜纹，经纬纱线密度为12 tex 12 tex，经纬密度为320 根/10 cm 320 根/ 10 cm，市购。1 2 细乳液聚合将有机颜料PB、交联剂DVB 和助乳化剂HD依次加入到单体或单体的混合物中，冰水浴中超声处理20 次( JY92-Ⅱ超声波细胞粉碎机，宁波新芝生物科技股份有限公司，超声处理5 s，间歇5 s，功率为400 W) ，得到有机颜料的单体分散液。搅拌状态下加入乳化剂OP-10 和SDS 的水溶液，继续超声处理50 次，得到有机颜料的细乳化液。将其转移到玻璃夹套釜中，加入引发剂KPS 后在氮气保护下于70 ℃ 进行均聚或共聚反应5 h，得到相应的有机颜料微胶囊。典型配方如表1 所示。1 3 棉织物印花工艺将有机颜料与乳化剂水溶液混合后在冰水浴中超声处理50 次( 超声处理5 s，间歇5 s，功率为400 W) ，得到有机颜料悬浮液。分别在上述颜料悬浮液和颜料微胶囊胶乳中加入一定量的黏合剂和增稠剂，调制得到具有一定黏度的印花色浆。对全棉纱卡织物进行经向手工刮印，印花织物在80 ℃ 烘箱中预烘5 min后置于焙烘机中，在设定温度下焙烘一定时间得到印花成品。1 4 表征采用动态光散射粒度仪( LB-550，Horiba) 测定有机颜料及其微胶囊的粒径分布; 采用透射电镜( JSM-1230EX T20，JEOL) 观察有机颜料微胶囊的形貌;采用扫描电镜( JSM-5610，JEOL) 观察印花织物表面形貌; 采用测色光谱仪( SF600X，DataColour) 测试印花织物的K / S 值;采用电子硬挺度仪( LYB-05，莱州市电子仪器有限公司) 测试织物的硬挺度;按GB /T 39201997《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》在摩擦牢度仪(Y571A，莱州市电子仪器有限公司) 上测试印花织物的耐干湿摩擦牢度，按GB 2511995《评定沾色用灰色样卡》对印花织物耐摩擦牢度进行评级。2 结果与讨论2 1 有机颜料微胶囊的表征将有机颜料的丙烯酸丁酯单体分散液与细乳液聚合产物PSt /PB 和PBA /PB 稀释至含固量为0 5% 后进行粒径分析，结果如图1 所示。由图1 可知，有机颜料在单体中经强力超声处理后，其平均粒径可降低到100 nm以内。而在相关实验中发现，即使经长时间的高强度超声处理，有机颜料颗粒仍难均匀分散到水相体系中，由此认为有机颜料颗粒在单体相中具有较好的润湿性和分散性，因而在超声作用下可较好地实现在单体中的小粒径窄分布分散。进一步与细乳液聚合产物进行粒径比较可知，聚合所得的乳胶粒子仍然为单峰分散，但整个分布峰有了明显的右移，PSt /PB 和PBA /PB 的平均粒径分别达到了94 1 nm和105 1 nm，由此猜测聚合反应产生的大量高分子物质与有机颜料颗粒已经形成了一定程度上的复合。通过透射电镜对细乳液聚合产物进行形貌观察，其中有机颜料微胶囊PBA /PB 的典型TEM 照片如图2 所示。有机颜料铜酞菁分子中含有高原子序数的Cu，该元素对透射电子具有很强的屏蔽阻隔作用，因而图中深颜色部分为有机颜料铜酞菁。在这些颜料颗粒周围总是无一例外地存在着一些浅颜色的阴影区域，这些区域以及连续相中的一些类球状阴影区域均为聚合产生的PBA( 因为PBA 玻璃化温度较低，所以相应的乳胶粒在TEM 观察时会呈现球形度差、形态不规则等特点) ，这与PBA 包覆无机颜料TiO2所得复合乳胶的形态特征相一致。由此认为经原位细乳液聚合后，有机颜料颗粒已经和聚合物PBA 构成了一定程度上的微胶囊型复合。