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印花助剂的现状与开发动向
集萃印花网  2010-11-04 00:00:00
    【集萃网观察】印花助剂包括印花糊料,涂料印花粘合剂、交联剂,消泡剂,防花纹渗化剂,拔染剂,防染剂,固色剂,印花织物的防沾污洗涤剂,制网感光胶等等。这些助剂在《化学助剂分析与应用手册》中有详细介绍。

  一、印花糊料

  目前使用的印花糊料大致可分为海藻酸及衍生物类、种子胶的改性物、淀粉及其衍生物等多糖类高分子化合物,纤维素衍生物,聚羧酸类合成增稠剂类,乳化糊及半乳化糊等四大类,国内都有产品供应。

  当前印染糊料要解决下列几个问题:

  1、解决海藻酸钠糊的取代品。海藻酸目前在医学上使用正在扩大,经过酯化而制药。在食品行业中作人造海蜇及其他食品的添加剂等。然而海藻酸的产量有限,现在虽已进行人工繁殖,但数量跟不上工业的需要,因此价格居高不下,所以多年来人们一直在寻找它的替代品。特别在印度,对其研究开发的论文不少,目前可取代的品种不外都是羧甲基化的衍生物,例如高取代度的CMC、CMS。其取代度在1.5—2.3。CMC、CMS高取代的羧甲基完全可以代替海藻酸钠用于活性染料的印花,因羧基的存在而可防止活性染料与印花糊料的反应,但是羧甲基化反应时如何控制取代度的均一性是关键,因为它是固液相反应,均一的代度很难宴现,一般都是取代度不同的混合物。

  植物种子胶如皂荚胶(槐头胶)、瓜耳豆胶、刺梧桐胶经过化学变性后也是很好的印花糊料,经羧甲基化后便可取代海藻酸钠。经过羟乙基化后可用于筛网印花以代替变性淀粉的SolvitoseC一5。

  魔芋粉经过磷酸酯化后引入了磷酸酯基,高取代度的淀粉磷酸酯钠能防止活性染料与其化学反应,可用于活性染料的印花糊。

  值得注意的是,任何化学改性的印花糊料因取代度不同其印花性能会发生很大的改变,所以供应商常用不同取代度的产品以不同牌号提供客户使用,印染厂也应该向供应商索取各种取代度的产品进行试验。以得到适应本厂工艺需要的品种,这样才能掌握主动权,使用于活性染料的印花糊除不会与活性染料反应外,还需要满足流变性、花纹轮廓清晰、给色量高、渗透性等要求,上海鸿兴丝印化工物资公司将羧甲基瓜耳豆胶与海藻酸钠拼混制成混合的活性染料印花糊HS—l。

  2、解决印花糊料的耐酸性。锦纶、羊毛和丝绸用弱酸性染料印花时。印浆在弱酸性中使用,需要用耐酸性的糊料,不会被酸水解。过去将淀粉先进行部分水解以提高其耐酸性和渗透性,后来用变性淀粉,如羟乙基淀粉,醚化淀粉等,使用较为方便,易溶解,耐化学稳定性好,耐酸耐碱,渗透性与易洗涤性好。瑞士Polygal公司就是通过醚化和解聚两种方法对瓜耳豆胶进行变性而制得系列产品,如宝立得PolyprintS一1036C,PolypfintS一240LV,PloypfintSS一01。PolypfintXBX一1015HV以及上海鸿兴的HS一8就是这类耐酸的产品。

  3、解决合成增稠剂的耐电解质性能。合成增稠剂在上世纪七十年代开始已广泛用于涂料印花的增稠。国内产品大多是丙烯酸或马来酸酐的共聚物,有的用双烯基的单体进行低度交联,与国外品种相比,其增稠能力较小,用量比较多,在使用性能上基本类同。这些增稠剂用于涂料印花,能在焙固时与粘合剂进行交联而成为成膜材料的一部分。因用量少不致影响手感,也不影响染色牢度,所以在涂料印花中被广泛使用,但全取代乳化糊时,鲜艳度有所下降,用于活性染料及分散染料印花时,因其耐电解质的性能很差,在电解质存在下,分子链不能很好舒展而增稠效率降低,具体表现为色浆变薄变稀,粘度下降。解决耐电解质的方法有两条途径:一是将纤维变性成为能吸附阴离子染料的阳离子化纤维,使印花时无需加电解质,二是合成能耐电解质的合成增稠剂,使合成增稠剂高分子主链上引入电解质无影响的基团,减少电解质的影响,使高分子依旧能很好的舒展,这样的合成增稠剂专利已有报导,国内还未有此产品问世。

  4、解决乳化糊的环保问题。乳化糊的使用是印花糊料的一大进步,因为它能使印花轮廊清晰,得色鲜艳,触变性好,适用于网印及滚筒印花。印花后,火油挥发,在织物上不残留固体,因此给色量高,但其火油在挥发后造成环境污染,还有火灾之虞,因此,人们才舍乳化糊而取。其次,在合成增稠剂问世后,就设法取代乳化糊,但其效果无法与乳化糊比拟。我国在选用火油作油相时,对火油的质量未严加挑选,使环保问题更为严重。现在有人设想选用在焙烘时不会挥发的高沸点溶剂作油相,则不会造成环境污染,印花后通过乳化分散将溶剂从织物上洗除。将这种高沸点溶剂制成乳化糊用作印花糊,既保持了乳化糊的优良性能,又没有火油乳化糊的缺点。

  二、粘合剂与交联剂

  涂料印花粘合剂的用量很大,是确保涂料印花质量的关键品种,通过几十年的改进,粘合剂在解决手感和染色牢度方面取得很大进展。这些年来,通过调整共聚物的软单体与硬单体比例或改变硬单体以达到手感柔软的要求。二是降低成膜温度,使成膜温度适应工艺要求。三是在粘合剂组分加入自交联单体进行共聚,通常用羟甲基丙烯酰胺,以提高膜的牢度。四是在粘合剂中加入醚化的羟甲基三聚氰胺作为外交联剂,以提高膜的牢度从而降低粘合剂用量。五是印染厂使用焙烘固着工艺,提高了皮膜的致密度。

  1、粘合剂的种类:目前广泛使用的粘合剂大致是三大类,一是以丙烯酸酯为主体的粘合剂,软单体为丙烯酸丁酯,最软的是丙烯酸异辛酯,硬单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈等,这类粘合剂皮膜透明度高,是目前最常用的粘合剂。二是以丁二烯为主体的粘合剂,硬单体为苯乙烯(丁苯乳液)、丙烯腈(丁腈乳液),复配其它高聚物以增加皮膜强度,这类粘合剂手感柔软,但易泛黄,成本便宜,不需要焙烘固着。三是聚氨酯类粘合剂,是多元异氰酸酯化合物与含有活泼氢原子的聚醚或聚酯进行聚合而成的高分子物,若与聚醚聚合的称聚醚型聚氨酯,其耐水解性能好、手感柔软,但耐光、耐热性差。若与聚酯聚合的称聚酯型聚氨酯,其耐光、耐热性好,有较好的弹性,但不耐水解,聚氨酯粘合剂因其弹性好且软而不粘,不会象丙烯酸酯类粘合剂那样能吸附空气中尘埃,染色牢度又较好而适用于针织物的印花。聚氨酯粘合剂又分为溶剂型和水乳型两种。溶剂型的乳液使用时焙烘箱中有溶剂如甲苯挥发出来,须有良好排风,水乳液的则无此虞5,除上述三类外还有有机硅弹性体的粘合剂、醋丙(醋酸乙烯酯与丙烯酸酯共聚)粘合剂,但使用很少。

  2、粘合剂乳液的稳定性。粘合剂乳液的稳定性关系到染色牢度。乳液颗粒应该控制在0.2m,而且其粒径分布要均匀,不能同时具有很大的颗粒和很小的颗粒,否则磨擦牢度会降低,判断乳液好坏的方法是观察乳液的外观,灰白色乳液说明其颗粒较大,至少是5m以上,乳液带黄色的说明颗粒很不均匀,一般颗粒至少在2m以上,乳液带蓝光的说明颗粒在lm左右,理想的粘合剂应是带蓝光的半透明乳液,不是乳白色的,说明其颗粒大小在0.2~1m,而且粒径分布范围较窄,印染厂应拒收带黄光或灰色的乳白色乳液的粘合剂。

  粘合剂乳液属亚稳体系,其稳定性随放置时间的延长而逐步降低。因此,粘合剂若放置时间过长,其颗粒会凝结而变大。乳液的色光随之变化,牢度也会下降。为了提高其乳液的稳定性,制造粘合剂时加入少量雨烯酸单体,可提高乳液的稳定性,因为羧基的电离而使液滴表面带负电荷。使液滴因电荷相斥而防止其凝结成大液滴,故单体中拼有丙烯酸的,其乳液稳定性较佳。

  乳液液滴大小及其分布的匀一性决定于制造时选用的乳化剂及乳化技术。同样组分的粘合剂可以制造成液滴大小均一、液滴大小应控制在所需的范围以内。

  粘合剂可以制成巨乳液(macroemu1.sion),也可以制成微乳液(microemulsion),有人进行微乳液粘合剂的制备与应用研究,发现微乳液的渗透性大大提高,手感柔软。但包覆涂料的能力降低,而成膜速度加快。

  3、提高粘合剂的摩擦牢度。涂料印花的摩擦牢度是涂料印花最麻烦的事。过去常在印花色浆中加些有机硅,但效果不显著。有人认为这是涂料颗粒大小不均匀造成的,也有人认为是粘合剂造成的,因为同一涂料使用聚氨酯粘合剂摩擦牢度可以合格,而使用丙烯酸酯粘合剂就不合格,而且使用不同配比的粘合剂其情况有差异。涂料颗粒当然有影响,若粒径很大,且晶型及颗粒大小分布不均匀当然会使摩擦牢度降低,但在涂料不变的情况下,粘合剂起决定性作用。决定粘合剂影响摩擦牢度的主要因素是皮膜的摩擦系数,富有平滑性的皮膜其摩擦牢度高,软单体含量高的聚丙烯酸酯粘合剂牢度比含量低的差。

  解决摩擦牢度有三种方法:一是在色浆中加入提高摩擦牢度的助剂,它们是有机硅弹性体,或氧化聚乙烯乳液,用量>5%,用少起不到作用,其目的是在皮膜中添加平滑作用的物质。第二是与聚氨酯粘合剂拚用,借聚氨酯来改善皮膜的性能。第三是丙烯酸酯与有机硅单体共聚制成新的共聚体,已有产品问世。

  4、解决游离甲醛问题。游离甲醛的危害性及其在服装上的限量要求已为大家所了解。涂料印花布上的游离甲醛来自粘合剂,一是自交联单体使用了羟甲基丙烯酰胺,它在自交联时释放出甲醛,但其含量不高,只占单体总量的3—5%。二是来源于粘合剂中添加的外交联剂,即醚化的三聚氰胺甲醛树脂,很多国外样品中都含有此交联剂。

  解决办法有:一是将自交联单体改用其它的单体,例如改用丙烯酸与环氧氯丙烷的缩合物,其产品为印花粘合剂DPCE6。二是不使用自交联的单体进行共聚,而将粘合剂制成交联型粘合剂(即含有羟基、氨基、酰胺基基团的粘合剂)。在印花浆中添加外交联剂,外交联剂有:交联剂EH、交联剂H、交联剂FH、交联剂WHP,它们都是环氧氯丙烷与胺类的缩合物。目前,双乙烯脲结构的交联剂值得大家探索与应用,如交联剂SU,125FE。三是在粘合剂中不准添加三聚氰胺类交联剂,印染厂应严格把好进厂验收关,对粘合剂进行甲醛含量测定,凡含甲醛量高的粘合剂不准使用。

  三、防沾污洗涤剂

  活性染料印花未固着染料大概有3O%左右。连同印花糊料必须从织物上洗下,洗下来的脚水仍然会沾染到印花织物上,使花纹处的染色牢度下降,使无花纹处的白地沾污,因此对洗涤剂要加以选择,防白地沾污洗涤剂保证能将脏物彻底洗下来并使洗下来的所有脏物都不再沾染到织物上去。

  测定防沾污洗涤剂效果的方法是:将一块印花汽蒸后未洗涤的织物与一块印花前的白布放人防沾污洗涤剂的洗液中进行洗涤,洗后对比白布是否沾色以及测定印花布的皂洗牢度,并以普通洗涤剂的洗液作对比试验,凡染色牢度比普通洗涤剂有显著提高、白布不会沾色的其防沾污能力就好。

  防沾污洗涤剂有三类:

  1、聚丙烯酸类。它是以丙烯酸为主体的共聚物,分子量较小时可作为螫合分散剂,分子量中等时是洗涤剂,分子量高时为织布时用的浆料。它所以能用为洗涤剂是因为它既具有蝥合作用,可使金属离子络合而不致影响到染料洗涤。它也有表面活性作用,是高分子表面活性剂中一种,同时它又能与染料形成氢键而吸附染料,有包埋染料的作用,这些综合作用便能使印花布净洗而又防止其再沾污。

  2、聚乙烯吡咯烷酮类。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是乙烯吡咯烷酮的均聚物,分子量从几万到数十万,高分子量的PVP是用作还原染料两相法印花用的原糊,遇碱能凝固。分子量较低的PVP可用作包埋染料及脏物的防沾污剂,因为吡咯烷酮分子有C一0基和一N—H基团,能与染料及其它物质形成氢键而吸附染料,从而可以用作防沾污剂。它的防沾污能力大于丙烯酸,但价格很贵,国内还未有生产。但用PVP制成的防白地沾污剂产品已屡见不鲜,如防沾剂SZ、SWWE9。

  3、氧化还原酶类。氧化还原酶能够转移一个电子从而使空气中的氧还原成水,而使底物氧化,因此可以把染色和印花织物残留的未染色的染料漂去,现在已经用以作为防沾污剂。它的特点是作用快,脚水不象前两种防沾污剂那样颜色深,污水处理负担轻,有人利用拜耳的BaylaseRP酶制剂与BaylaseAsistRP助剂一起使用于酶皂洗。

  四、固色剂

  活性染料印棉,酸性染料印丝、毛、锦纶,以及直接染料印丝、毛织物因牢度不够,需用固色剂进行固色以提高其染色牢度,过去使用固色剂Y,因含甲醛而改用无醛固色剂。无醛固色剂发展已有二十多年,从最简单的二甲胺与环氧氯丙烷缩合物到多烯多胺与环氧氯丙烷缩合。牢度要求上则由皂洗牢度的提高到湿烫、汗渍、耐氯牢度的提高,最好还能使日晒、湿摩牢度提高。大大超越了原先固色剂Y的要求,以满足国外对纺织品的标准要求的不断提高。

  用作无醛固色剂合成时不能用甲醛,在分子结构中要有阳荷性基团,又有能与染料和纤维结合的反应基团,同时最好是高分子物。经过这二十年的筛选和改进,国内市场上有三类结构的固色剂比较有生命力。

  1、树脂型无醛固色剂。用双氰胺与二乙烯三胺的缩合,再与环氧氯丙烷反应。这类固色剂以上海大祥公司的固色剂DX为代丧,还有固色剂Fi。这类固色剂的皂洗牢度较好,特别对活性翠蓝等染料,是目前固色剂中皂洗牢度最好的一类固色剂,但会色变,色泽鲜艳度不如其他两类。也能提高汗渍、耐氯牢度。

  2、高分子季铵盐固色剂。用氯丙烯与二甲胺反应制成二甲基二烯丙基氯化铵单体,再经游离基聚合反应生成高分子化合物。这类固色剂以上海助剂厂的固色剂DUR、北京油田杭州分公司(今杭州银湖化工公司)的固色剂CS、b内门Uniqema公司的固色剂CXF、固色剂F为代表。它们具有阳离子季铵盐基团的高聚物,能在织物上成膜,其季铵基能与活性染料的磺酸基结合而提高皂洗牢度,是一种完全透明的粘稠液,对染料色泽无影响,色泽鲜艳度好,但提高湿烫、汗渍、耐氯牢度的能力不如其它两类。

  3、具有季铵基和反应性基的线型聚合物固色剂。是以二乙烯三胺为骨架,与环氧氯丙烷缩合,再引入季铵基的产品,以宜兴周铁曾球化工厂(原飞龙化工厂)的固色剂为代表。因具有反应性基团和季铵盐的阳离子基团,能与染料上磺酸基成盐结合,又能与纤维、染料反应,因而能提高湿烫及皂洗牢度,但在翠蓝色布上提高皂洗牢度的幅度不如第一类。这类固色剂固色后不会色变,也不影响色泽鲜艳度并且能提高酸性染料染锦纶织物的染色牢度。

  所以适用于锦/棉织物一次固色。活性染料印花布的湿烫牢度过去用交联剂交联来解决。该固色剂能代替交联剂使湿烫牢度达到出厂要求,还能提高汗渍、耐氯牢度,是一只比较全面的固色剂。

  过去生产的固色剂对日晒牢度有所降低,现在的无醛固色剂并不能提高日晒牢度,也不会显著降低日晒牢度。

  一般固色剂对摩擦牢度,特别是湿摩牢度的提高能力有限,至多提高0.5—1级,一般只能达到2—3级,无法超过3级。试验证明,湿摩牢度除与固色剂有关外,更重要的与印花后的洗涤有关,洗涤时千万别用阴电荷性洗涤剂,如未洗清,则与阳电荷性固色剂在织物上结合而造成湿摩牢度下降,要用非离子洗涤剂洗。

来源:印染在线

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