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改性海藻酸钠糊料的印花性能研究

                       改性海藻酸钠糊料的印花性能研究
                                杨洪伟a,金国标b
    (浙江理工大学,a.材料与纺织学院;b.先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室,杭州 310018)
    摘 要:活性染料深色印花时,海藻酸钠糊料(SA)会与活性强的染料反应,造成得色量低,手感发硬,尤以活性黑5满地印制产品更为明显。针对这一问题,自制了一种改性海藻酸钠糊料(GSA),并测试其基本性能,研究GSA糊料满地印花真丝织物的工艺因素对印花效果的影响。结果表明:GSA糊料与活性黑5染料基本不反应,糊料储存稳定性、抱水性好。优化工艺条件下,真丝织物得色量高,脱糊率高于海藻酸钠糊料,色牢度符合GB18401标准。
    关键词:印花;改性海藻酸钠;脱糊率;K/S 值;真丝织物
    中图分类号:TS194.2 文献标志码:A 文章编号:1009-265X(2015)02-0013-04
    用染料或颜料使纺织品局部着色形成花纹的工艺过程称为织物印花。印花糊料是印花色浆的主要组成部分,与印花花纹轮廓、鲜艳度、均匀性、给色量等息息相关。真丝绸活性染料印花中应用最普遍的糊料是海藻酸钠糊(SA)。海藻酸钠糊具有良好的渗透性、曳丝性等,印后花型轮廓清晰,但海藻酸钠糊夏天易霉变,储存稳定性差[1],并且在活性染料深色印花时,活性强的染料会与海藻酸钠分子上的仲羟基反应[2],造成印花后脱糊困难,残留在织物表面的糊料还会造成摩擦牢度下降[3],得色量下降。
    目前,国内外出现了各种糊料来替代海藻酸钠。比如李正雄等[4]将纤维素羧甲基改性制得高取代羧甲基纤维素(CMC),邱亚静等[5]将淀粉羧甲基化制得羧甲基淀粉(CMS),李丽等[6]将CMC与SA 进行拼混得到混合糊料等。这些糊料虽然在某些方面具有良好的性能,但在真丝织物深色印花上的效果都不太理想。本实验将海藻酸钠进行改性,封闭其分子上活性仲羟基,得到一种改性海藻酸钠糊料(GSA),并研究GSA 糊料的原糊性能和在真丝织物深色印花上的效果。
    1 实验
    1.1 实验材料
    织物:真丝电力纺(平方米质量60g/m2,浙江金富春集团有限公司)。
    药品:改性海藻酸钠糊料(GSA,自制),结构如下:
             
    海藻酸钠(SA,化学纯,南京化学试剂有限公司),活性黑5(工业级,浙江上虞亿得化工有限公司),尿素(分析纯,天津市永大化学试剂有限公司),碳酸氢钠(分析纯,杭州高晶精细化工有限公司)。
    实验仪器:Mini MDF/767型磁棒印花机(奥地利Zimmer公司),DHE65102型万能汽蒸焙烘机(瑞士Mathis公司),SF600X型测色配色仪(美国Datecolor公司),Y571L型染色摩擦牢度仪(莱州电子仪器有限公司),NDJ-5S型数字式粘度计(上海菁海仪器有限公司)。
    1.2 试验方法
    1.2.1 印花工艺
    调浆→印花→烘干(80℃,2min)→汽蒸(100~102℃,10min)→冷水洗→热水洗(60℃,10min)→皂煮(净洗剂209 2g/L,90℃,10min)→ 热水洗(60℃,5min)→冷水洗→烘干(80℃,2min)色浆处方:活性黑5质量分数5%,尿素X%,碳酸氢钠Y%,糊料Z%。   1.2.2 原糊的基本性能测试
    a)糊料与活性染料反应性[7]
    利用薄层层析法判断染料与糊料的反应性。若原点没有色泽,证明原糊与染料基本不反应;原点的色泽越深,证明原糊与染料的反应性越强。实验中色浆组成为:糊料0.5%、活性黑5为5%、碳酸氢钠3%。
    b)抱水性
    配制相同原糊浓度的色浆于烧杯中,然后将带有标记的定量滤纸插入色浆内,使色浆水平面与刻度线一致,30min后测定水分上升的高度。
    c)原糊的贮存稳定性
    将原糊在30℃左右存放6d,测定每日的原糊黏度。按式(1)计算6d内原糊黏度的离散度。原糊黏度的离散度越小,表明原糊在夏日环境下的贮存稳定性越好。同时观察糊料有无分层、结皮、发霉等现象。
    
    式中:ηi—第2~6d所测得的原糊黏度;η1—第1d测得的原糊黏度。
    1.2.3 印花性能测试
    1.2.3.1 得色量
    用电子测色配色仪测定印花织物的K/S 值来表示印花得色量。K/S 值越大,得色越深。
    1.2.3.2 渗透率
    渗透率:印花织物反面与正面K/S 值之比来表征,按下式计算:
    
    (K/S)α—印花织物正面色深度;(K/S)β—印花织物反面色深度。
    1.2.3.3 脱糊率
    脱糊率计算公式为:
    
    式中:m1为印花并烘干后织物的质量;m2为水洗烘干后印花织物的质量;m0为未印花织物的质量。
    1.2.3.4 水洗色牢度
    耐洗色牢度的测定按GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》测定。
    1.2.3.5 摩擦色牢度
    耐摩擦色牢度按GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测定。
    2 结果与讨论
    2.1 糊料的基本性能
    2.1.1 糊料与染料的反应性
    薄层层析法判断糊料与染料的反应性的试验结果如图1所示,原点的色泽越浅,说明糊料与染料的反应性越低。
            
    从图1中可以看出,SA 糊料的原点色泽比较深,说明SA与活性黑5在一定程度上发生了反应,反应产物停留在原点,染料不随着展开剂作用爬升,从而显现出一定颜色。而GSA糊料原点颜色很浅,说明GSA糊料与活性染料5基本不发生反应。这是因为GSA糊料通过改性后将分子上的活性仲羟基封闭,并引入羧基,加大了大分子链上的负电荷密度,从而降低了糊料与活性染料反应的可能性,故GSA糊料与染料的反应性比SA低得多。
    2.1.2 糊料的抱水性
    表1所示为糊料的抱水性试验结果,30min内水分上升的高度越低,表示糊料对水分的抱合能力越强。
    从表1可以看到,GSA糊料的上升高度明显低于SA糊料,说明GSA糊料的抱水性比SA更好一些,在印花中越不易渗化,能印得精细花纹[8]。这是因为GSA糊料分子中含有更多的羧基,羧基具有强化水能力,提高了糊料分子与水的键合能力和缔合度,在分子间引力作用下,容易形成三维网状结构,除高分子链的水化层外,还吸附了大量的水,所以抱水性更好一些。
    2.1.3 糊料的储存稳定性
    原糊的贮存稳定性是印花糊料的一项重要指标。原糊制好后,不会立即使用用于印花或配置色浆,因而要求其有一定的贮存稳定性,不至于在存放过程中变质影响其使用性能。糊料的储存稳定性结果见表2。
             
    从表2中可以看到,GSA糊料放置6d后,糊料的黏度变化较小,而SA 的黏度变化比较大。GSA糊料无分层变质现象,而SA糊料出现了一些霉斑。说明GSA的储存稳定性比SA的稳定性好,储存中更不容易变质。
    2.2 GSA糊料印花工艺优化
    2.2.1 GSA糊料的质量分数对K/S值、脱糊率的影响
    在尿素质量分数为2%,碳酸氢钠质量分数为3%情况下,研究了GSA 糊料的质量分数对K/S值、脱糊率的影响,结果见图2。从图2中可以看到,随着糊料质量分数的提高,织物的得色量随之提高。这可能是因为糊料的黏度随糊料质量分数提高而急剧增加,印花时,色浆黏稠度高,使得色浆渗透性变差,不易从织物表面转移到织物内部,大量色浆堆积在织物表面,使得织物表面得色量增高。而脱糊率随着糊料质量分数的增大而降低。可能是因为随着糊料质量分数的提高,糊料的黏度大大增加,糊料的流动性降低,粘附在织物表面,糊料中游离水减少,在汽蒸后水洗中,糊料不容易洗除,故脱糊率降低。综合考虑,选择糊料的质量分数为6%,印花后有较为优良的得色量和脱糊率。
              
    2.2.2 碳酸氢钠质量分数对K/S值、脱糊率的影响
    在GSA糊料质量分数为6%,尿素质量分数为2%情况下,研究了碳酸氢钠的质量分数对K/S 值、脱糊率的影响,结果见图3。
              
    从图3中可以看到,脱糊率随着碳酸氢钠质量分数的增大而升高。这可能是因为碳酸氢钠质量分数提高,糊料的稳定性受到影响,会使得糊料的流变性能发生变化,糊料的黏度降低,而且发生不同程度的降解,水洗时更容易被洗除,所以脱糊率随之升高。随着碳酸氢钠的质量分数增加,得色量先增加后降低,这是因为随着碳酸氢钠质量分数增加,为染料上染织物提供了良好的碱性环境,染料对纤维的亲和力更高,使更多的染料在纤维上固色,K/S 值升高,但碳酸氢钠的质量分数达到一定程度后,碱性较高造成染料不同程度的水解,在纤维上固色的染料量变少,所以K/S 值会降低。综合考虑,选择碳酸氢钠的质量分数为3%为宜。
    2.2.3 尿素质量分数对K/S 值、脱糊率的影响
    在GSA糊料质量分数为6%,碳酸氢钠质量分数为3%情况下,研究了尿素的质量分数对K/S值、脱糊率的影响,结果见图4。
                  
    在印花中,尿素是助溶剂,有利于染料的溶解,还是良好的吸湿剂,有利于染化料迅速向纤维内部扩散,并与纤维发生反应固色。从图4中可以看到,随着尿素质量分数的提高,织物的K/S 值随之略微增加,脱糊率也有所变化。尿素的质量分数对得色量和脱糊率影响不大,故可节约尿素用量。综合考虑,尿素的质量分数选择在2%为宜。
    2.3 印花效果对比
    在活性黑5质量分数5%情况下,比较了GSA印花较优工艺(GSA6%,碳酸氢钠3%,尿素2%)与SA印花常用工艺(SA4%,碳酸氢钠3%,尿素8%)下的印花效果。结果如表3所示。
   
    由表3可以发现,在较优工艺下,GSA的得色量比SA的高6%左右,并且脱糊率比SA高出5%。说明GSA糊料达到了“封闭”SA分子上羟基的作用,使其难以与染料、纤维发生结合,提高了脱糊率,改善了印花水洗后织物的手感。GSA糊料比SA糊料的湿摩擦牢度高半级,其耐水洗牢度和耐干摩擦牢度均达到4级以上,色牢度符合GB18401标准。
    3·结 论
    a)通过薄层层析法验证,改性海藻酸钠糊料与活性黑5的反应性比海藻酸钠的低,糊料的储存稳定性、抱水性都好于海藻酸钠糊料。
    b)在活性黑5染料质量分数为5%情况下,改性海藻酸钠糊料印花较优配方为:糊料6%,尿素2%,碳酸氢钠3%;尿素对脱糊率和K/S 值的影响不大,可节约尿素的用量。
    c)在活性黑5染料质量分数为5%情况下,改性海藻酸钠糊料用于印花后脱糊率比海藻酸钠高5%左右;织物表观给色量比海藻酸钠高6%左右,色牢度均符合GB18401标准。
参考文献:
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[2]武丰才.新型印花活性染料[J].印染,2012,3(12):46-50.
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[4]李正雄.高取代度羧甲基纤维素活性印花糊料[J].印染,2013(9):28-31.
[5]邱亚静,杨柳弟.活性染料印花糊料CCMS的印花性能[J].印染助剂,2013,30(3),34-38.
[6]李 丽,范雪荣,王强,等.高取代度CMC/SA混合糊料活性染料印花性能[J].印染,2007(2):4-6.
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[11]Sonja S T,Reinhold S.Printingproperties of a 
highsubstituted guar gum and its mixturewith
alginate[J].Dyes and Pigments,2000,47:269-275.(责任编辑:张祖尧)


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