SA/ZW603混合糊料活性染料印花研究

摘要:研究了海藻酸钠(SA)与合成增稠剂ZW603不同比例混合糊料的基本性质和实际印花效果,并与单独使用两种糊料进行比较。研究结果表明,海藻酸钠与合成增稠剂ZW603以合适比例复配的混合糊料符合印花糊料的一般要求,某些性能甚至超过海藻酸钠;另外,此混合糊料可显著降低印花成本。

关键词:海藻酸钠;合成增稠剂;混合糊料;活性染料;印花

自活性染料问世50多年以来,国内外一直沿用海藻酸钠作为活性染料印花的糊料,其不与染料反应,得色量高且脱糊性好,然而也存在流变性不理想,圆(平)网印花特别是高目数网印、精细花型和大面积印花印制效果不理想等缺陷。另外近年来海藻酸钠价格提高,导致印花生产成本上升。因此,国内外都在积极寻找海藻酸钠的代用品,研究较多的主要有变性海藻酸钠糊、合成增稠剂和变性淀粉糊、变性纤维素糊等,虽单项性能优于海藻酸钠,但也不能满足活性染料印花色浆的综合性能要求。近年来开发的复合类糊料把各种糊料单一的优良特性复合在一起,显示出优异的综合性能,是目前活性染料印花用较理想的糊料。

本实验即选用一种国产聚丙烯酸类合成增稠剂ZW603与海藻酸钠复配,研究了不同混合比例复配糊料的性能,以期能找到印花效果好、应用范围广且成本低的糊料代替传统的海藻酸钠进行活性染料的印花。

1实验部分

1.1实验材料

1.1.1织物

纯棉漂白平纹布,纱支21×21,密度60×50。

1.1.2药品

海藻酸钠(青岛明月海藻集团有限公司),聚丙烯酸类合成增稠剂ZW603(江阴市尤尼克熔剂有限公司),尿素(CR),碳酸氢钠(CR),防染盐S(CR)活性红K-2BP,活性蓝K-GR,活性黄K-4G等。

1.1.3仪器

NDJ-8S型旋转粘度计(上海精密科学仪器有限公司),LFY-304型纺织品耐摩擦色牢度试验仪(山东省纺织科学研究院),美国X-Rite8400电脑测色配色仪。

1.2实验方法

1.2.1原糊和色浆的制备

基本原糊制备:将海藻酸钠和合成增稠剂ZW603分别与蒸馏水混合,搅拌30 min呈均匀透明状,静置过夜,使糊料充分膨化,制得两种基本原糊。

混合原糊制备:将两种基本原糊按所需比例混合,搅拌均匀,静置使糊料充分反应,制得混合原糊。

色浆制备:按照如下处方制备色浆:活性染料2%,尿素5%,防染盐S 1%,碳酸氢钠2%,原糊50%,加水补足100%。具体制备方法见参考文献。

1.2.2基本性能测试

(1)成糊率曲线:配制不同浓度的原糊并测试粘度,绘制曲线,即得糊料的成糊率曲线。

(2)粘度和印花粘度指数(PVI值)测试:采用NDJ-8S型旋转粘度计于25℃下分别测定原糊在不同转速下的表观粘度。

PVI值=η60/η6,其中η60和η6分别是转速为60 r/min和6 r/min时的原糊粘度。

(3)化学药品相容性〔3〕,对于活性染料直接印花而言,即为原糊与尿素、碳酸氢钠、染料和防染盐S之间的相容性。

合成增稠剂ZW603对电解质极为敏感,不宜采用加入化学品常规用量三倍的方法评价相容性,此处采取逐渐提高化学品浓度的方法。配制化学品的溶液,加入原糊中使达到规定浓度,搅拌均匀静置脱泡后测粘度,绘制粘度随化学品浓度变化的关系曲线。参比糊料中加入等体积的水。

(4)抱水性测试:见参考文献

(5)皮膜强度的测试:见参考文献。

(6)耐储存稳定性:制备原糊,静置消泡后测取第一次粘度值,然后每隔24 h测取下一个粘度值,共测七天,并观察有无腐烂变质。对混合糊料还要采用离心分离的方法评定其稳定性。将混合糊料放置一天、三天、七天分别用高速离心机对其进行离心,观察沉淀、分层情况。

(7)曳丝性:模拟参考文献的方法。

1.2.3印制性能测试

印花工艺:调浆→印花→烘干(60℃)→汽蒸(102～103℃,10 min)→冷水洗→热水洗→皂煮(合成洗涤剂5 g/L,沸煮10 min)→热水洗→冷水洗→晾干。

1.2.3.1得色量和渗透性

得色量:满地印花后用电子测色配色仪测定织物的K/S值,K/S值越大,得色越深。渗透率由印花织物正反面的K/S值计算:

SA/ZW603混合糊料活性染料印花研究越深。渗透率由印花织物正反面的K/S值计算:



1.2.3.2脱糊率



   式中:W1—印花并烘干后的织物质量;W2—净洗后的印花织物的质量;W0—未印花的织物质量。

   1.2.3.3轮廓清晰度

   采用目测法评价。图案中最细的线条也清晰可见,轮廓清楚,粗细均匀,印制效果为好;若图案中细线条的轮廓有些模糊,而中等粗细线条清晰可辨,印制效果为较好;若其印制图案中中等粗细的线条模糊,粗线条轮廓清楚,印制效果为一般;粗线条模糊,印制效果为差。

   2结果与讨论

   2.1基本性能测试

   2.1.1成糊率

   图1为海藻酸钠(SA)和合成增稠剂ZW603(ZW)的成糊率曲线。



   由图1可以看出,两种糊料的粘度都随浓度的增大而增大。海藻酸钠粘度增加快,而ZW603较为平缓,说明海藻酸钠的成糊率高于合成增稠剂ZW603,但ZW603的耐稀释性比海藻酸钠好。

   2.1.2流变性测试

   2.1.2.1粘度

选择4%SA和6%ZW603基本原糊制备混合糊料,并按照处方制备色浆,测试结果见图2。

   由图2可以看出,随着复配比例的变化,粘度发生很大变化,大多数原糊在拼混后粘度明显降低。其原因是:不同糊料的抱水性不同,抱水性强的糊料会夺取抱水性较弱糊料的水分,破坏其水化层,造成粘度下降。而3∶7混合糊料比较特殊,粘度与单支糊料的粘度相当,这可能是由于两者之间发生了某种键合,导致粘度增大。



   色浆粘度随ZW603比例的增大而下降,而3∶7混合糊料的粘度突然升高,与SA相当,符合降低成本的要求,下面将重点讨论。

2.1.2.2印花粘度指数(PVI值)

   粘度计测得的数据显示所有的试验原糊均属假塑性流体,表1为各混合糊料的PVI值。



   由表1可以看出,混合糊料随合成增稠剂ZW603比例的增加,PVI值变小,假塑性越明显。3∶7混合糊料的PVI值为0.53,介于两者之间,有利于改善海藻酸钠印制精细花型效果不好的缺点;而且适合印花中占主要地位的平网、圆网和高数目圆网印花设备,因而扩大了使用范围。

   2.1.3化学品相容性

采取逐渐提高化学品浓度的方法,重点比较海藻酸钠、3∶7混合糊料和合成增稠剂ZW603三种原糊的化学品相容性。

2.1.3.1与碳酸氢钠的相容性

   活性染料印棉织物时,需在碱性条件下固色,碳酸氢钠是常用的碱剂,一般用量在1%~3%。图3为各原糊与碳酸氢钠的相容性。

   2.1.3.2与防染盐S的相容性

   防染盐S为弱氧化剂,它能防止活性染料在印花汽蒸时因受还原性物质的影响而导致的色变、色萎,一般用量在1%~2%。图4为各原糊与防染盐S的相容性。

   2.1.3.3与染料的相容性

   活性染料的用量根据染料本身性质及印花产



   品颜色深浅而定,一般在0.5%~10%。图5为各原糊与活性红K-2BP的相容性。



   观察图3、4、5可以看出,三种糊料粘度的变化趋势相似:海藻酸钠对碳酸氢钠、防染盐S和染料的稳定性很好,粘度基本不变。其他两种原糊在三者作用下,粘度均下降,用量越多,粘度下降越大。ZW603糊料粘度下降最大,3∶7混合原糊粘度虽然也下降,但趋势比较缓和,下降后的最终粘度值仍比单独使用ZW603要高得多。

   这是因为碳酸氢钠、防染盐S和染料都是电解质,聚丙烯酸类合成增稠剂在电解质的作用下,失去对水的增稠作用,导致粘度下降。而海藻酸钠与聚丙烯酸类合成增稠剂的增稠机理不同,基本不受电解质的影响。

   综上所述,3∶7混合糊料耐电解质的性能比海藻酸钠稍差,但与ZW603相比有了很大改善。图1中色浆粘度的变化曲线也说明了这一点。

   2.1.3.4与尿素的相容性

   尿素是活性染料印花常用的助溶剂、吸湿剂,除个别染料染深浓色时用量在10%左右外,一般尿素用量不超过6%,图6为各原糊与尿素的相容性。



   由图6可以看出,三种糊料随着尿素的加入,粘度值略有升高后又降低,最终恢复至原粘度附近对尿素的稳定性好。这是因为尿素是非电解质,不会引起合成增稠剂粘度的大幅度下降。刚开始加入粘度升高是由于尿素的吸湿膨化功能所致,但吸湿膨化至一定程度,原糊料分子之间的作用力被削弱,导致粘度降低,但最终仍能维持混合糊料的原粘度水平。

   2.1.4混合糊的抱水性

   表2为各混合糊料的抱水性。



   由表2知,单独合成增稠剂ZW603的抱水能力最强,海藻酸钠抱水性相对较差,随着ZW603比例的增大,抱水性增强。一般来说原糊的抱水性要求在0.1～0.2cm之间较为合适,各混合糊的抱水能力均符合此要求。

   2.1.5耐储存稳定性

   单独海藻酸钠糊料25℃放置一周后粘度严重下降,两周后变质并产生异味失去增稠能力。ZW603放置两周不会变质,粘度也不变化。混合糊料耐储存稳定性比海藻酸钠有所改善,海藻酸钠比例越大糊料越容易腐败变质。3∶7混合糊料放置一周后粘度基本不变,离心分离后不沉淀、不分层,可以满足实际生产的需要。

   2.1.6曳丝性

   曳丝性是指糊料垂直流动时成丝的能力,反映了糊料的粘弹性能,与其印花性能和印制效果有直接关系。曳丝性的好坏与印花效果有很大关系,尤其是轮廓清晰度。海藻酸钠曳丝性好,ZW603曳丝性很差,混合糊料随着海藻酸钠比例的加大曳丝性变好。而3∶7混合糊料的曳丝性很好,基本与海藻酸钠一样,这可能是由于两种糊料发生某种形式的键合。

   2.1.7皮膜强度的测定

   印花织物在烘干后到染料固色前这段时间的存放过程中,可能会出现干色糊由于布面相互摩擦而引起印花花纹处露底,以及在其他花位或未印花部位造成沾色等问题,这都与糊料形成的浆膜强度有关。

   各种混合糊料的皮膜强度经测试后均达到4～5级以上,符合要求。

   2.2印制效果测试

   选用三种活性染料配制色浆,印花净洗后测试渗透性和脱糊率,目测评价轮廓清晰度,可以看出,对于试验选用的三种染料测试指标的变化趋势一致:ZW603的表面得色量和渗透性最高,3∶7混合糊料次之,海藻酸钠最差。这是由于聚丙烯酸分子中的负性基团比藻酸钠分子中的-COO-基团强得多,更有利于染料向纤维转移。渗透性好则主要是因为ZW603糊料的粘度最低。

   海藻酸钠脱糊率最好,3∶7混合糊料次之ZW603最差。这是因为ZW603虽然不与染料反应但是高分子链对纤维的较强吸附,加上难溶性丙烯酸多价盐的形成,使增稠剂较难从织物上洗净,导致手感较硬。3∶7混合糊料脱糊率不及海藻酸钠,但比ZW603有了较大改善,试验的三种染料均达到85%以上,满足印花糊料的一般要求,可以通过加强水洗提高其脱糊率。

   单独使用海藻酸钠的织物轮廓最清楚,粗细均匀;单独使用合成增稠剂的织物轮廓清晰度差,线条模糊,这是由于其很强的吸湿性导致汽蒸过程中吸收大量水分,造成渗化;3∶7混合糊料与海藻酸钠轮廓清晰度相差不大。

   综上所述,复配比例为3∶7的混合糊料得色量、渗透性都优于海藻酸钠,轮廓清晰度与海藻酸钠相差不大,脱糊率稍差。

   3结论

   (1)本实验中海藻酸钠与合成增稠剂ZW603以3∶7比例混合的糊料各项指标均符合印花糊料的要求:其PVI值介于海藻酸钠和合成增稠剂ZW603之间,克服了海藻酸钠不适合平网圆网印花和印制精细花纹的缺点;印花效果除手感稍差外,其余性能都达到或超过海藻酸钠,大大改善了ZW603耐电解质性和脱糊率差的缺点.

   (2)目前市售的海藻酸钠每公斤30元,而ZW603仅13元。粘度相当的前提时,配制1t4%的海藻酸钠糊成本约为1200元,6%ZW603约为780元,3∶7混合糊料为906元。使用3∶7混合糊料比海藻酸钠每吨印花浆的成本降低了24.5%。

   (3)本实验中海藻酸钠与合成增稠剂ZW603以3∶7比例混合的糊料可以替代海藻酸钠作为活性染料直接印花的糊料。