滌綸的改性葉綠素染料轉移印花工藝研究

閆俊杰，宋西宇，王 帥，邢 正，孫英杰，張曉慧

（內蒙古工業大學 輕工與紡織學院，內蒙古 呼和浩特 010080）

轉移印花是一種操作流程簡短、無污染物產生的綠色印花方式，滌綸等合成纖維的印花主要采用熱轉移印花[1]。滌綸織物的熱轉移印花在使用過程中存在溶劑揮發污染嚴重、染料熱遷移及熱升華色牢度不穩定等問題[2]。

葉綠素來源豐富，在光照和一定溫度條件下極易分解。通過對天然葉綠素及其衍生物中改性所得的葉綠素銅鈉鹽擁有極高的化學穩定性且可以解決葉綠素的諸多問題[3]。目前，葉綠素銅鈉鹽在染整行業中主要用于蛋白質纖維及化學纖維的染色，但對葉綠素銅鈉鹽的印花研究較少[4-8]。

為了將葉綠素銅鈉鹽更好地上染于滌綸纖維上，同時與織物牢固結合，本研究將酯作為滌綸轉移印花的染色促進劑。乙酸芐酯能進入滌綸纖維分子結構中的無定形區域，與滌綸纖維之間以氫鍵、范德華力結合，對纖維起到膨化作用，能使葉綠素銅鈉鹽向纖維內部擴散，提高上染率與穩定性[9-10]。

1 實驗部分

1.1 材料、試劑與儀器

材料：100%滌綸平紋織物。

試劑：葉綠素銅鈉鹽（98%，山東西亞化學科技有限公司）、乙酸芐酯（98%，上海展云化工有限公司）、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（99%，上海復捷化學有限公司）、轉移印花紙（義烏市銳捷數碼科技有限公司）。

儀器：磁棒小樣印花機（RC-MP2000型，南通三思機電科技有限公司）、全自動氣動雙工位燙畫機（JC-7C，廣州市江川印花設備有限公司）、分光測色儀（CM-3600A，柯尼卡美能達控股公司）、色牢度摩擦儀（571-111型，溫州市大榮紡織儀器有限公司）、全自動縮水率試驗機[Y（B）089E型，溫州市大榮紡織儀器有限公司]、全自動織物硬挺度儀[YG（B）022E，溫州市大榮紡織儀器有限公司]、電子織物強力機[YG（B）026H型，溫州市大榮紡織儀器有限公司]。

1.2 實驗步驟

首先，將一定量葉綠素銅鈉鹽溶解于1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽中；其次，按不同比例加入乙酸芐酯制得色漿，使用磁棒印花機將色漿印制于轉移紙上；最后，控制熱轉印的溫度、時間、壓力，將圖案轉印到滌綸織物表面。轉印結束后，40 ℃皂洗30 min，80 ℃烘干后測試印花織物的K/S值。

1.3 測試與表征

1.3.1K/S值

通過CM-3600A分光測色儀（D65光源，10°測試角）測試織物表觀K/S值，每個試樣測量5次，取平均值。

1.3.2 耐皂洗色牢度

參照標準GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》測定。

1.3.3 耐摩擦色牢度

參照標準GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》測定。

2 結果與討論

2.1 印花溫度對K/S值的影響

當壓強為0.5 MPa、時間為30 s時，分別在160、180、200、210、220、230、240 ℃條件下進行轉移印花，測得織物K/S值，如圖1所示。由圖1可知，隨著溫度升高，印花織物K/S值不斷提高，當溫度達到200 ℃時，上升明顯；當溫度達到220 ℃時，上升趨緩。滌綸是熱塑性纖維，當其溫度高于玻璃化溫度時，纖維大分子鏈加劇運動，分子間空隙增大。當溫度達到200 ℃左右，無定形區空隙增大，逐漸形成半熔融狀態，為升華的氣態染料進入纖維提供條件，葉綠素銅鈉鹽在染料濃度梯度作用下擴散進入無定形區進行著色。

圖1 溫度對印花滌綸織物K/S值的影響

2.2 印花時間對K/S值的影響

當溫度為220 ℃、壓強為0.5 MPa時，控制時間為10、20、30、40、50 s進行轉移印花，測得織物K/S值，如圖2所示。由圖2可知，當印花時間小于30 s時，纖維無定形區沒有完全打開，轉移至纖維的染料較少；當時間大于30 s時，纖維因受熱時間過長進入熔融狀態，與轉移紙發生粘連，造成染色效果不良，因此，印花時間控制在30 s時，印花效果較好。

圖2 時間對印花滌綸織物K/S值的影響

2.3 葉綠素銅鈉鹽質量分數對K/S值的影響

當乙酸芐酯質量分數為1%時，控制葉綠素銅鈉鹽質量分數為5%、15%、25%、35%、45%，在溫度為220 ℃、時間為30 s、壓強為0.5 MPa的條件下進行轉移印花，測得織物K/S值，如圖3所示。由圖3可知，隨著葉綠素銅鈉鹽質量分數增加，K/S值逐漸增大，當葉綠素質量分數為35%時，印花質量最好。當葉綠素銅鈉鹽質量分數較低時，印花糊料黏度較低，易發生滲化現象，并且織物得色量較少。當葉綠素質量分數大于35%時，黏度過高，部分葉綠素銅鈉鹽無法溶解，糊料中有葉綠素銅鈉鹽顆粒，造成轉移印花后織物出現同色性差、疵點等問題。

圖3 葉綠素銅鈉鹽質量分數對印花滌綸織物K/S值的影響

2.4 乙酸芐酯質量分數對K/S值的影響

當葉綠素質量分數為35%時，分別調整乙酸芐酯質量分數為0%、1%、5%、15%、25%。在溫度為220 ℃、時間為30 s、壓強為0.5 MPa的條件下進行轉移印花，測得織物K/S值，如圖4所示。由圖4可知，加入乙酸芐酯對葉綠素銅鈉鹽上染滌綸有促進作用，當乙酸芐酯質量分數達到1%，可達到良好的促進效果；當乙酸芐酯質量分數大于1%時，纖維的膨化程度過高，染料返回色漿中，導致上染率降低。乙酸芐酯主要進入聚酯纖維的內部，將纖維內部鄰近的化學鍵打開，使聚酯纖維內部的無定形區失去作用力，纖維的空隙增大，葉綠素銅鈉能進入纖維。與此同時，乙酸芐酯能在滌綸表面形成一層液體膜，液體膜對染料的親和力較強，能將染料充分溶解在液體膜中。液體膜因含有大量染料，使染料在聚酯纖維內外的濃度差加大，印花染料更容易進入纖維中。

圖4 乙酸芐酯用量對印花滌綸織物K/S值的影響

2.5 印花壓強對K/S值的影響

當葉綠素質量分數為35%、乙酸芐酯質量分數為1%時，在印花溫度為220 ℃、印花時間為30 s的條件下，分別調整壓強為0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 MPa進行印花，測得織物K/S值，如圖5所示。

圖5 印花壓強對印花滌綸織物K/S值的影響

由圖5可知，當印花壓強小于0.5 MPa時，K/S值隨印花壓強增大而增大；當印花壓強大于0.5 MPa時，K/S值隨壓強增大而減小。當印花壓強較大時，轉印紙與滌綸織物發生粘連，導致K/S值減小。

2.6 印花織物色牢度測試

使用35%葉綠素銅鈉鹽、1%乙酸芐酯、64%離子液體，在溫度為220 ℃、時間為30 s、壓強為0.5 MPa的條件下，印花織物的色牢度如表1所示。由表1可知，織物的耐皂洗色牢度達到4級，耐干摩擦色牢度為3~4級。

表1 印花滌綸織物的色牢度測試

3 結語

通過實驗發現，乙酸芐酯對葉綠素銅鈉鹽上染有促進作用。葉綠素銅鈉鹽轉移印花最佳工藝如下：溫度為220 ℃、時間為30 s、壓強為0.5 MPa、葉綠素銅鈉鹽質量分數為35%、乙酸芐酯質量分數為1%、離子液體質量分數為64%。印花后織物具有良好的耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度。