【集萃網(wǎng)觀察】摘要:研究了海藻酸鈉(SA)與合成增稠劑ZW603不同比例混合糊料的基本性質(zhì)和實際印花效果,并與單獨使用兩種糊料進行比較。研究結(jié)果表明,海藻酸鈉與合成增稠劑ZW603以合適比例復(fù)配的混合糊料符合印花糊料的一般要求,某些性能甚至超過海藻酸鈉;另外,此混合糊料可顯著降低印花成本。
關(guān)鍵詞:海藻酸鈉;合成增稠劑;混合糊料;活性染料;印花
中圖分類號:TS194.23文獻標(biāo)識碼:B文章編號:1005-9350(2008)08-0029-05
自活性染料問世50多年以來,國內(nèi)外一直沿用海藻酸鈉作為活性染料印花的糊料,其不與染料反應(yīng),得色量高且脫糊性好,然而也存在流變性不理想,圓(平)網(wǎng)印花特別是高目數(shù)網(wǎng)印、精細(xì)花型和大面積印花印制效果不理想等缺陷。另外近年來海藻酸鈉價格提高,導(dǎo)致印花生產(chǎn)成本上升。因此,國內(nèi)外都在積極尋找海藻酸鈉的代用品,研究較多的主要有變性海藻酸鈉糊、合成增稠劑和變性淀粉糊、變性纖維素糊等,雖單項性能優(yōu)于海藻酸鈉,但也不能滿足活性染料印花色漿的綜合性能要求。近年來開發(fā)的復(fù)合類糊料把各種糊料單一的優(yōu)良特性復(fù)合在一起,顯示出優(yōu)異的綜合性能,是目前活性染料印花用較理想的糊料。
本實驗即選用一種國產(chǎn)聚丙烯酸類合成增稠劑ZW603與海藻酸鈉復(fù)配,研究了不同混合比例復(fù)配糊料的性能,以期能找到印花效果好、應(yīng)用范圍廣且成本低的糊料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的海藻酸鈉進行活性染料的印花。
1實驗部分
1.1實驗材料
1.1.1織物
純棉漂白平紋布,紗支21*21,密度60*50。
1.1.2藥品
海藻酸鈉(青島明月海藻集團有限公司),聚丙烯酸類合成增稠劑ZW603(江陰市尤尼克熔劑有限公司),尿素(CR),碳酸氫鈉(CR),防染鹽S(CR)活性紅K-2BP,活性藍K-GR,活性黃K-4G等。
1.1.3儀器
NDJ-8S型旋轉(zhuǎn)粘度計(上海精密科學(xué)儀器有限公司),LFY-304型紡織品耐摩擦色牢度試驗儀(山東省紡織科學(xué)研究院),美國X-Rite8400電腦測色配色儀。
1.2實驗方法
1.2.1原糊和色漿的制備
基本原糊制備:將海藻酸鈉和合成增稠劑ZW603分別與蒸餾水混合,攪拌30min呈均勻透明狀,靜置過夜,使糊料充分膨化,制得兩種基本原糊。
混合原糊制備:將兩種基本原糊按所需比例混合,攪拌均勻,靜置使糊料充分反應(yīng),制得混合原糊。
色漿制備:按照如下處方制備色漿:活性染料2%,尿素5%,防染鹽S1%,碳酸氫鈉2%,原糊50%,加水補足100%。具體制備方法見參考文獻。
1.2.2基本性能測試
(1)成糊率曲線:配制不同濃度的原糊并測試粘度,繪制曲線,即得糊料的成糊率曲線。
(2)粘度和印花粘度指數(shù)(PVI值)測試:采用NDJ-8S型旋轉(zhuǎn)粘度計于25℃下分別測定原糊在不同轉(zhuǎn)速下的表觀粘度。
PVI值=η60/η6,其中η60和η6分別是轉(zhuǎn)速為60r/min和6r/min時的原糊粘度。
(3)化學(xué)藥品相容性〔3〕,對于活性染料直接印花而言,即為原糊與尿素、碳酸氫鈉、染料和防染鹽S之間的相容性。
合成增稠劑ZW603對電解質(zhì)極為敏感,不宜采用加入化學(xué)品常規(guī)用量三倍的方法評價相容性,此處采取逐漸提高化學(xué)品濃度的方法。配制化學(xué)品的溶液,加入原糊中使達到規(guī)定濃度,攪拌均勻靜置脫泡后測粘度,繪制粘度隨化學(xué)品濃度變化的關(guān)系曲線。參比糊料中加入等體積的水。
(4)抱水性測試:見參考文獻
(5)皮膜強度的測試:見參考文獻。
(6)耐儲存穩(wěn)定性:制備原糊,靜置消泡后測取第一次粘度值,然后每隔24h測取下一個粘度值,共測七天,并觀察有無腐爛變質(zhì)。對混合糊料還要采用離心分離的方法評定其穩(wěn)定性。將混合糊料放置一天、三天、七天分別用高速離心機對其進行離心,觀察沉淀、分層情況。
(7)曳絲性:模擬參考文獻的方法。
1.2.3印制性能測試
印花工藝:調(diào)漿→印花→烘干(60℃)→汽蒸(102～103℃,10min)→冷水洗→熱水洗→皂煮(合成洗滌劑5g/L,沸煮10min)→熱水洗→冷水洗→晾干。
1.2.3.1得色量和滲透性
得色量:滿地印花后用電子測色配色儀測定織物的K/S值,K/S值越大,得色越深。滲透率由印花織物正反面的K/S值計算:
1.2.3.2脫糊率
式中:W1—印花并烘干后的織物質(zhì)量;W2—凈洗后的印花織物的質(zhì)量;W0—未印花的織物質(zhì)量。
1.2.3.3輪廓清晰度
采用目測法評價。圖案中最細(xì)的線條也清晰可見,輪廓清楚,粗細(xì)均勻,印制效果為好;若圖案中細(xì)線條的輪廓有些模糊,而中等粗細(xì)線條清晰可辨,印制效果為較好;若其印制圖案中中等粗細(xì)的線條模糊,粗線條輪廓清楚,印制效果為一般;粗線條模糊,印制效果為差。
2結(jié)果與討論
2.1基本性能測試
2.1.1成糊率
圖1為海藻酸鈉(SA)和合成增稠劑ZW603(ZW)的成糊率曲線。
由圖1可以看出,兩種糊料的粘度都隨濃度的增大而增大。海藻酸鈉粘度增加快,而ZW603較為平緩,說明海藻酸鈉的成糊率高于合成增稠劑ZW603,但ZW603的耐稀釋性比海藻酸鈉好。
2.1.2流變性測試
2.1.2.1粘度
選擇4%SA和6%ZW603基本原糊制備混合糊料,并按照處方制備色漿,測試結(jié)果見圖2。
由圖2可以看出,隨著復(fù)配比例的變化,粘度發(fā)生很大變化,大多數(shù)原糊在拼混后粘度明顯降低。其原因是:不同糊料的抱水性不同,抱水性強的糊料會奪取抱水性較弱糊料的水分,破壞其水化層,造成粘度下降。而3∶7混合糊料比較特殊,粘度與單支糊料的粘度相當(dāng),這可能是由于兩者之間發(fā)生了某種鍵合,導(dǎo)致粘度增大。
色漿粘度隨ZW603比例的增大而下降,而3∶7混合糊料的粘度突然升高,與SA相當(dāng),符合降低成本的要求,下面將重點討論。
2.1.2.2印花粘度指數(shù)(PVI值)
粘度計測得的數(shù)據(jù)顯示所有的試驗原糊均屬假塑性流體,表1為各混合糊料的PVI值。
由表1可以看出,混合糊料隨合成增稠劑ZW603比例的增加,PVI值變小,假塑性越明顯。3∶7混合糊料的PVI值為0.53,介于兩者之間,有利于改善海藻酸鈉印制精細(xì)花型效果不好的缺點;而且適合印花中占主要地位的平網(wǎng)、圓網(wǎng)和高數(shù)目圓網(wǎng)印花設(shè)備,因而擴大了使用范圍。
2.1.3化學(xué)品相容性
采取逐漸提高化學(xué)品濃度的方法,重點比較海藻酸鈉、3∶7混合糊料和合成增稠劑ZW603三種原糊的化學(xué)品相容性。
2.1.3.1與碳酸氫鈉的相容性
活性染料印棉織物時,需在堿性條件下固色,碳酸氫鈉是常用的堿劑,一般用量在1%~3%。圖3為各原糊與碳酸氫鈉的相容性。
2.1.3.2與防染鹽S的相容性
防染鹽S為弱氧化劑,它能防止活性染料在印花汽蒸時因受還原性物質(zhì)的影響而導(dǎo)致的色變、色萎,一般用量在1%~2%。圖4為各原糊與防染鹽S的相容性。
2.1.3.3與染料的相容性
活性染料的用量根據(jù)染料本身性質(zhì)及印花產(chǎn)
品顏色深淺而定,一般在0.5%~10%。圖5為各原糊與活性紅K-2BP的相容性。
觀察圖3、4、5可以看出,三種糊料粘度的變化趨勢相似:海藻酸鈉對碳酸氫鈉、防染鹽S和染料的穩(wěn)定性很好,粘度基本不變。其他兩種原糊在三者作用下,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混合原糊粘度雖然也下降,但趨勢比較緩和,下降后的最終粘度值仍比單獨使用ZW603要高得多。
這是因為碳酸氫鈉、防染鹽S和染料都是電解質(zhì),聚丙烯酸類合成增稠劑在電解質(zhì)的作用下,失去對水的增稠作用,導(dǎo)致粘度下降。而海藻酸鈉與聚丙烯酸類合成增稠劑的增稠機理不同,基本不受電解質(zhì)的影響。
綜上所述,3∶7混合糊料耐電解質(zhì)的性能比海藻酸鈉稍差,但與ZW603相比有了很大改善。圖1中色漿粘度的變化曲線也說明了這一點。
2.1.3.4與尿素的相容性
尿素是活性染料印花常用的助溶劑、吸濕劑,除個別染料染深濃色時用量在10%左右外,一般尿素用量不超過6%,圖6為各原糊與尿素的相容性。
由圖6可以看出,三種糊料隨著尿素的加入,粘度值略有升高后又降低,最終恢復(fù)至原粘度附近對尿素的穩(wěn)定性好。這是因為尿素是非電解質(zhì),不會引起合成增稠劑粘度的大幅度下降。剛開始加入粘度升高是由于尿素的吸濕膨化功能所致,但吸濕膨化至一定程度,原糊料分子之間的作用力被削弱,導(dǎo)致粘度降低,但最終仍能維持混合糊料的原粘度水平。
2.1.4混合糊的抱水性
表2為各混合糊料的抱水性。
由表2知,單獨合成增稠劑ZW603的抱水能力最強,海藻酸鈉抱水性相對較差,隨著ZW603比例的增大,抱水性增強。一般來說原糊的抱水性要求在0.1～0.2cm之間較為合適,各混合糊的抱水能力均符合此要求。
2.1.5耐儲存穩(wěn)定性
單獨海藻酸鈉糊料25℃放置一周后粘度嚴(yán)重下降,兩周后變質(zhì)并產(chǎn)生異味失去增稠能力。ZW603放置兩周不會變質(zhì),粘度也不變化。混合糊料耐儲存穩(wěn)定性比海藻酸鈉有所改善,海藻酸鈉比例越大糊料越容易腐敗變質(zhì)。3∶7混合糊料放置一周后粘度基本不變,離心分離后不沉淀、不分層,可以滿足實際生產(chǎn)的需要。
2.1.6曳絲性
曳絲性是指糊料垂直流動時成絲的能力,反映了糊料的粘彈性能,與其印花性能和印制效果有直接關(guān)系。曳絲性的好壞與印花效果有很大關(guān)系,尤其是輪廓清晰度。海藻酸鈉曳絲性好,ZW603曳絲性很差,混合糊料隨著海藻酸鈉比例的加大曳絲性變好。而3∶7混合糊料的曳絲性很好,基本與海藻酸鈉一樣,這可能是由于兩種糊料發(fā)生某種形式的鍵合。
2.1.7皮膜強度的測定
印花織物在烘干后到染料固色前這段時間的存放過程中,可能會出現(xiàn)干色糊由于布面相互摩擦而引起印花花紋處露底,以及在其他花位或未印花部位造成沾色等問題,這都與糊料形成的漿膜強度有關(guān)。
各種混合糊料的皮膜強度經(jīng)測試后均達到4～5級以上,符合要求。
2.2印制效果測試
選用三種活性染料配制色漿,印花凈洗后測試滲透性和脫糊率,目測評價輪廓清晰度,可以看出,對于試驗選用的三種染料測試指標(biāo)的變化趨勢一致:ZW603的表面得色量和滲透性最高,3∶7混合糊料次之,海藻酸鈉最差。這是由于聚丙烯酸分子中的負(fù)性基團比藻酸鈉分子中的-COO-基團強得多,更有利于染料向纖維轉(zhuǎn)移。滲透性好則主要是因為ZW603糊料的粘度最低。
海藻酸鈉脫糊率最好,3∶7混合糊料次之ZW603最差。這是因為ZW603雖然不與染料反應(yīng)但是高分子鏈對纖維的較強吸附,加上難溶性丙烯酸多價鹽的形成,使增稠劑較難從織物上洗凈,導(dǎo)致手感較硬。3∶7混合糊料脫糊率不及海藻酸鈉,但比ZW603有了較大改善,試驗的三種染料均達到85%以上,滿足印花糊料的一般要求,可以通過加強水洗提高其脫糊率。
單獨使用海藻酸鈉的織物輪廓最清楚,粗細(xì)均勻;單獨使用合成增稠劑的織物輪廓清晰度差,線條模糊,這是由于其很強的吸濕性導(dǎo)致汽蒸過程中吸收大量水分,造成滲化;3∶7混合糊料與海藻酸鈉輪廓清晰度相差不大。
綜上所述,復(fù)配比例為3∶7的混合糊料得色量、滲透性都優(yōu)于海藻酸鈉,輪廓清晰度與海藻酸鈉相差不大,脫糊率稍差。
3結(jié)論
(1)本實驗中海藻酸鈉與合成增稠劑ZW603以3∶7比例混合的糊料各項指標(biāo)均符合印花糊料的要求:其PVI值介于海藻酸鈉和合成增稠劑ZW603之間,克服了海藻酸鈉不適合平網(wǎng)圓網(wǎng)印花和印制精細(xì)花紋的缺點;印花效果除手感稍差外,其余性能都達到或超過海藻酸鈉,大大改善了ZW603耐電解質(zhì)性和脫糊率差的缺點.
(2)目前市售的海藻酸鈉每公斤30元,而ZW603僅13元。粘度相當(dāng)?shù)那疤釙r,配制1t4%的海藻酸鈉糊成本約為1200元,6%ZW603約為780元,3∶7混合糊料為906元。使用3∶7混合糊料比海藻酸鈉每噸印花漿的成本降低了24.5%。
(3)本實驗中海藻酸鈉與合成增稠劑ZW603以3∶7比例混合的糊料可以替代海藻酸鈉作為活性染料直接印花的糊料。
4參考文獻 〔1〕唐增榮.紡織品印花助劑綜述〔J〕.印染助劑,2005,22(6):4 〔2〕金咸穰.染整工藝實驗〔M〕.北京:中國紡織出版社,2002, 253-254 〔3〕劉國良.染整助劑應(yīng)用測試〔M〕.北京:中國紡織出版社, 2005,209-222 〔4〕葉金興.印花糊料性能的測試〔J〕.絲綢,1984,05:54 〔5〕胡平藩.印花糊料〔M〕.北京:紡織工業(yè)出版社,1988,54
來源:中華印染網(wǎng)
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