改性天然類糊料DM-8812在棉織物上的活性染料數碼印花性能研究

何陸春，石 月，蔣 亮，沈 麗，朱 泉

[1.明仁精細化工（嘉興）有限公司，浙江嘉興 314000；2.東華大學化學化工與生物工程學院，上海 201620]

近年來，紡織品數字噴墨印花技術飛速發展，噴墨印花機制造商的數量迅速增加，印花機性能不斷改善和提高，噴墨印花專用墨水的品種和質量不斷增加和提高。目前噴墨印花方面的研究主要集中在噴墨印花機打印速度的提升、噴墨印花分色軟件的研發以及噴墨印花專用墨水的研制方面[1-4]，對噴墨印花使用的糊料研究報道較少。

活性染料噴墨印花過程中，不同的糊料配制得到的預處理液將直接影響圖案的表觀得色量、花紋輪廓清晰度、滲透效果、得色均勻度等質量指標，因此，織物預處理環節是數碼印花過程中非常重要的一環[5-9]。天然糊料給色量高、印制的花紋輪廓清晰度好、滲透性強，海藻酸鈉是最常用的一類天然糊料，但海藻酸鈉存在吸水性太強，圖案清晰度較差，得色量較低等缺點[10]。

通過前期的探索性實驗，篩選出一種新的天然類糊料Ta，該糊料是通過研磨某豆科類植物的胚乳獲得，易溶于冷水、黏度高、成糊率高，可用于棉織物的活性染料數碼印花，有用量極低、增稠能力強等特點。根據其不足加以化學改性，制得DM-8812 糊料，用于棉織物活性染料數碼印花，并測試其性能。

1 實驗

1.1 試劑與儀器

織物：規格為133×72純棉漂白府綢布。

試劑：DM-8812糊料（改性天然類糊料Ta，自制），DM-5310、DM-1522、CRD-40、DM-2588X（廣東德美精細化學品股份有限公司），DGT-6、DGT-7（杭州宏華數碼科技股份有限公司），SR-9000（浙江傳化股份有限公司），活性染料墨水（鄭州鴻盛數碼科技股份有限公司），其他試劑都為市售，分析純。

儀器：M-TENDER 臥式軋車、R-3 實驗室定型烘干機（Rapid Labortex Co. Ltd.），HJ-8495 數碼印花機（鄭州鴻盛數碼科技股份有限公司），H-TS-3 蒸化機（瑞邦機電設備廠），UltraScan VIS 分光測色儀（美國HunterLab股份有限公司），RVDV-Ⅱ+Pro型旋轉式黏度計（Commerce Blvd. Middleboro. Co.），D6810 清華紫光Uniscan掃描儀（紫光股份有限公司）。

1.2 數碼印花工藝流程

配制預處理液→織物上漿二浸二軋→80 ℃烘干→數碼噴印→80 ℃烘干→120 ℃汽蒸3 min→冷水洗→皂洗（浴比1∶25，皂洗劑DM-1522 1 g/L，95 ℃，20 min）→烘干→測試。

1.3 測試

1.3.1 黏度

在4#轉子、6 r/min的條件下由旋轉式黏度計測定。

1.3.2 表觀得色量

使用分光測色儀測試印花后織物的K/S值。

1.3.3 輪廓清晰度

按面積法[11]通過下列公式計算得到滲化程度R：

式中：S為設計圓點的總面積；S'為印花最終得到圓點的總面積。

1.3.4 掃描電鏡

采用掃描電鏡對織物表面進行掃描，觀察織物表面形態。

1.3.5 色牢度

耐摩擦色牢度：參考GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》測試。

耐皂洗色牢度：參考GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》測試。

2 結果與討論

2.1 天然類糊料Ta對數碼印花效果的影響

天然類糊料Ta 是通過研磨某豆科類植物胚乳得到的，其化學成分為多糖，即高分子半乳甘露聚糖；易溶于冷水，低用量下具有較高的黏度，無特殊氣味；在酸性條件和高溫熱處理條件下，都具有良好的穩定性，可作為活性染料數碼印花用糊料使用。選擇市場上常用的DGT-6、DGT-7、SR-9000、DM-5310、CRD-40 5種糊料與Ta糊料比較。

糊料用量達到一定值后整個溶液會因糊料中大分子鏈的纏結和相互作用形成具有網絡結構的彈性凝膠，體系黏度迅速升高，同時，數碼印花的輪廓清晰度也會隨著體系黏度的增大而逐漸升高。但是體系黏度過大，會使織物在上漿中產生折皺，導致布面上漿不勻，影響噴印效果，另外，黏度的進一步增加對K/S值以及圖案輪廓清晰度的進一步提升也沒有明顯效果[10]，因此糊料的用量有一個最佳值。6 種糊料不同用量下的黏度變化如圖1所示。

圖1 各糊料不同用量下的黏度變化趨勢

相同用量下采用不同增稠能力的糊料配制預處理液，體系黏度差別很大，通過實驗發現體系黏度在7 000 mPa·s 以下，不會對上漿過程造成太大影響。從圖1 可以看到，不同糊料的黏度都隨著用量的增加而增大。綜合黏度和經濟性考慮，得到各糊料的最適用量為DGT-6 糊料3.0%，DGT-7 糊料3.0%，SR-9000 糊料 2.5%，DM-5310 糊料 2.5%，CRD-40 糊料4.0%，Ta 糊料0.7%，各用量下的黏度如表1 所示。

由表1可以發現，Ta糊料的用量遠較其他糊料少，如果在印制效果方面與其他糊料相近，則投放市場后具有明顯的競爭優勢。

表1 各糊料最佳用量下的黏度

5種對比糊料為分子質量不同的瓜爾豆膠，由半乳糖和甘露糖（質量比1∶2）組成的水解膠體多糖，天然類糊料Ta的化學成分主要是高分子半乳甘露聚糖，Ta的分子質量較其他糊料高，因此用量較低的情況下就可以獲得較高的黏度。

2.2 DM-8812用量對數碼印花效果的影響

Ta 糊料的不足之處為經其處理后的織物表觀得色量比DGT-6低，易洗脫性能稍差。針對Ta的不足，對其進行化學改性，制得DM-8812應用于活性染料的數碼印花，碳酸氫鈉用量2%、尿素用量6%、硫酸鈉用量8%，按照1.2 的工藝流程進行操作，DM-8812 用量為0.3%～0.9%，印花后的表觀得色量和輪廓清晰度結果如圖2、3所示。

圖2 DM-8812用量對表觀得色量的影響

圖3 DM-8812用量對輪廓清晰度的影響

從圖2 可以看出，隨著DM-8812 糊料用量的增加，織物表面的K/S值先增大后減小。原因主要是織物纖維表面覆蓋了一層漿膜，這層漿膜能夠阻礙染料向周邊及纖維內部擴散，從而使得染料大部分在打印點與纖維固著。隨著糊料用量的增加，K/S值開始出現降低趨勢，其原因是隨著糊料用量的增加，織物表面分布的糊料密度增大，使得青色染料與DM-8812分子上未被封閉羥基的反應概率大大增加，從而導致青色染料的K/S值降低。

適當增加糊料的用量有利于棉織物的數碼印花，可以提高圖案的表觀得色量，從圖3可以看到，用量增加還可以降低邊緣滲化程度，保證圖案輪廓清晰度；用量過大則黏度迅速增大，清晰度下降。DM-8812用量以0.7%為佳。

2.3 SEM

實驗發現經化學改性后的Ta糊料DM-8812脫糊性能有很大的改善。通過掃描電鏡可以從微觀結構上觀察織物水洗后纖維表面的脫糊情況。圖4為未經糊料處理織物、DM-8812 糊料處理織物水洗前后、Ta糊料處理織物水洗前后、DGT-6糊料處理織物水洗前后在放大2 000倍下的微觀狀態。

從圖4 可以發現，使用Ta、DM-8812 糊料配制的預處理液處理織物后，這2 類糊料會在纖維表面以及纖維與纖維之間形成蜘蛛網狀結構；而DGT-6糊料則會在纖維表面形成一層厚厚的覆蓋層。這可能是3種糊料用量不同導致的，Ta 與DM-8812 的用量不足1.0%，而DGT-6 的用量則高達3.0%。這些糊料高分子覆蓋在纖維表面形成一層膜，在汽蒸固色時這層漿膜能夠阻礙織物表面的染料向織物內層潤濕，并且糊料本身的水合能力能夠減少織物表面游離水的存在，使得墨點不易向周圍擴散，墨滴大部分集中在打印點與纖維上固著。

固色完成后這些覆蓋在纖維表面的糊料必須能夠通過水洗去除，否則殘留在纖維表面會影響織物整體的手感。從圖4 中可以清楚地看到，DGT-6 糊料能夠通過水洗而去除；然而Ta 糊料在水洗之后仍然會有部分殘余附著在纖維表面；由Ta 糊料經化學改性得到的DM-8812 水洗后不但纖維表面光滑，而且纖維與纖維之間也沒有網狀結構纏結。相對于Ta，DM-8812 的脫糊率得到了很大提升，與 DGT-6 脫糊性能相當。

2.4 數碼印花制品的色牢度

測試印花產品的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度，結果如表2 所示。實驗配方組成：DM-8812 0.7%、尿素6%、硫酸鈉6%、碳酸氫鈉2%。

表2 數碼印花產品耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度

印花制品的耐皂洗色牢度均較好。其中紅色與青色的耐皂洗色牢度為3～4級以上，黃色與黑色的耐皂洗色牢度可達4 級以上。使用DM-8812 糊料印制圖案的耐摩擦色牢度較差，經過耐濕摩擦色牢度提升劑2588X 處理后，各組耐摩擦色牢度均有所提升，符合數碼印花要求。

2.5 DM-8812糊料的儲存穩定性

實際生產中，大多數碼印花廠使用的預處理液往往不是現配現用的。某些情況下可能會提前準備好上漿液，待訂單達到一定數量后再統一生產。因此，要求上漿液具有一定的耐儲存性。現使用DM-8812配制一定量的上漿液，在室溫（20 ℃）下連續儲存一個月，每隔一段時間從中取出部分進行數碼印花實驗，觀察其印制效果，結果如圖5所示。

從圖5 可以看出，剛配制好的上漿液與存放一段時間后再使用的上漿液印制圖案的表觀得色量并未有較大差異；從K/S值總變化趨勢來看，前期得色量一直很穩定，直到第29 天才開始出現下降趨勢。使用DM-8812 糊料配制的上漿液在室溫下至少能穩定儲存20 天以上，并能保證其印制效果不變，方便工業生產的應用。

圖5 儲存時間對表觀得色量的影響

3 結論

通過研磨某豆科類植物的胚乳獲得的天然類糊料Ta 具有用量低、增稠性能好等特點，適合用于棉織物的活性染料數碼印花，但其總得色量和脫糊率較低。對Ta 進行化學改性獲得改性天然類糊料DM-8812，應用于活性染料數碼印花中。隨著DM-8812糊料用量的增加，織物表面的K/S值先增大后減小，花紋輪廓逐漸清晰，DM-8812用量為0.7%時即可達到良好的效果。

從SEM可以看到，DM-8812水洗后不但纖維表面光滑，而且纖維與纖維之間也沒有網狀結構纏結。相對于Ta，DM-8812的脫糊率得到很大提升。

經DM-8812 處理織物數碼印花圖案的耐摩擦色牢度可達3～4級，耐皂洗色牢度4～5級，符合數碼印花要求，在20 ℃左右的室溫下配制好的預處理液能穩定儲存20天以上，方便工業生產的應用。