黏胶织物直接染料印花的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 黏胶织物直接染料印花的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊及其制备方法和应用 (Sodium alginate/waterborne polyurethane composite emulsion paste for direct dye printing of viscose fabric and preparation method and application thereof ) 是由 周凡雨 彭雄义 崔永明 刘仰硕 董雄伟 李强 蔡亚君 于 2020-12-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及黏胶织物直接染料印花的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊及其制备方法和应用。该乳化糊可由如下方法制得：先制得聚氨酯反应液；再制得接枝聚乙二醇的海藻酸钠反应液；将聚氨酯反应液和接枝聚乙二醇的海藻酸钠反应液混合,制得混合液；将混合液乳化、中和,制得乳液；对乳液脱除溶剂,制得海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊。本发明制备的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊用于黏胶织物直接染料印花,制得的印花面料表现为脱糊率高于92%；柔软度好；轮廓清晰度高；渗透率高于85%；耐干摩擦色牢度和皂洗变色牢度等级高等特点,具有很好的应用前景。(The invention relates to a sodium alginate/waterborne polyurethane composite emulsion paste for direct dye printing of viscose fabrics, and a preparation method and application thereof. The emulsified paste can be prepared by the following method: firstly, preparing polyurethane reaction liquid; then preparing sodium alginate reaction liquid grafted with polyethylene glycol; mixing the polyurethane reaction solution and the sodium alginate reaction solution grafted with polyethylene glycol to prepare a mixed solution; emulsifying and neutralizing the mixed solution to prepare emulsion; and removing the solvent from the emulsion to prepare the sodium alginate/waterborne polyurethane composite emulsion paste. The sodium alginate/waterborne polyurethane composite emulsion paste prepared by the invention is used for direct dye printing of viscose fabrics, and the paste removal rate of the prepared printed fabrics is higher than 92%; the softness is good; the definition of the outline is high; the permeability is higher than 85%; high grade of dry rubbing color fastness and soaping color fastness, and good application prospect.)
技术领域
本发明属于乳化糊的制备技术领域，具体涉及黏胶织物直接染料印花的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊及其制备方法和应用。
背景技术
印花糊料是指在色浆中起增稠作用的高分子化合物，能分散在水中，制成具有一定浓度的、稠厚的胶体溶液。在纺织品实际印花加工工序中，糊料是把印花色浆中的染料和化学品传递到织物上去的载体，是印花色浆的主要成分。尽管影响印花质量的因素是多方面的，但印花糊料的性质在很大程度上决定了织物的最终印花效果，是影响印制效果的关键因素。
印花糊料在印花过程中的作用有四个方面：首先，作为印花色浆的增稠剂，使印花色浆具有一定的黏度，部分地抵消面料的毛细管效应而引起的渗化，从而保证花纹的轮廓光洁度。其次，作为印花色浆中的染料、化学品、助剂、溶剂的分散介质和稀释剂，使印花色浆中的各个组分能均匀地分散在原糊中，并被稀释到规定的浓度制成印花色浆。第三，作为染料的传递剂，起到载体的作用；印花时染料借助原糊传递到面料上，经烘干后在花纹处形成有色糊料薄膜，汽蒸时染料通过薄膜转移并扩散到面料中，染料的转移量视糊料的种类而不同。最后，用作黏着剂；糊料对花筒必须有一定的黏着性能，以保证印花色浆被薪着在花筒凹纹内；印花时色浆受到花筒与承压辊的相对挤压，使色浆能粘着到面料上去；经过烘干，面料上的有色糊料薄膜必须对面料有较大的钻着能力，不致从面料上脱落。
当前，用于黏胶织物直接染料印花的糊料通常是采用不同糊料进行复配制得，用于复配的糊料包括：海藻酸钠、淀粉和乳化糊等。复配的糊料在应用时需要多次尝试，寻求最佳的糊料配比；该复合糊料的缺点是应用起来不方便，此外，复配糊料中的海藻酸钠的含量较高，增大了其使用成本。
发明内容
针对现有技术中存在的上述弊端，本发明的目的在于提供黏胶织物直接染料印花的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊及其制备方法和应用。
本发明的目的在于提供黏胶织物直接染料印花的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊，该乳化糊可由如下方法制得：将聚乙二醇、二羟甲基丙酸和甲苯二异氰酸酯在催化剂二丁基锡二月桂酸的条件下反应，然后加入单羟基丙烯酸进行扩链，制得聚氨酯反应液；将海藻酸钠、1,6-己二异氰酸酯和聚乙二醇在催化剂二丁基锡二月桂酸条件下反应，制得接枝聚乙二醇的海藻酸钠反应液；将聚氨酯反应液和接枝聚乙二醇的海藻酸钠反应液混合，制得混合液；将混合液乳化、中和，制得乳液；对乳液脱除溶剂，制得海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊。
本发明的目的在于提供黏胶织物直接染料印花的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)在反应釜中加入聚乙二醇和二羟甲基丙酸，在100～120℃下真空脱水1～2h，缓慢降温至50～60℃，滴加甲苯二异氰酸酯、丁酮和催化剂二丁基锡二月桂酸，升温至80～90℃，反应3～4h；将反应釜降温至40～45℃，于1～1.5h内分三次加入单羟基丙烯酸；升温至60～80℃，保温反应1～2h；制得反应液。
优选地，所述聚乙二醇、二羟甲基丙酸、甲苯二异氰酸酯的摩尔比为1∶1～2∶3～5；所述二丁基锡二月桂酸用量占单体总量的0.01～0.1％，丁酮(mL)与单体总量(g)的体积质量比为1∶1～3；所述单羟基丙烯酸与二羟甲基丙酸的摩尔比为1∶3～5；所述聚乙二醇的分子量为400、1000、2000中的其中一种。
(2)向加有蒸馏水的反应釜中加入海藻酸钠、1,6-己二异氰酸酯、聚乙二醇和催化剂二丁基锡二月桂酸，升温至80～90℃，反应时间为3～4h，反应结束后，自然冷却，制得反应液。
优选地，所述海藻酸钠(g)、1,6-己二异氰酸酯(g)、聚乙二醇(g)、二丁基锡二月桂酸(g)和蒸馏水(mL)的用量比为：1∶1～2∶3～5∶0.1～0.3∶100～200。
(3)将步骤(1)制得的反应液和步骤(2)制得的反应液搅拌混合，制得混合液；对混合液采用高剪切速率的乳化泵进行反向乳化，同时滴加三乙胺中和，制得乳液；对乳液采用减压低温蒸馏法脱除丁酮，即得到海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊。
优选地，所述步骤(1)制得的反应液和步骤(2)制得的反应液的体积比为1∶0.2～0.4；所述乳化泵的剪切速率为6000～15000r/min。
本发明的另一目的在于提供黏胶织物直接染料印花的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊的应用，该应用方法为：按色浆处方称取染化料，将直接染料和氯化钠用蒸馏水溶解，混合均匀使其溶解；最后加入海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊，搅拌均匀，制得用于黏胶织物直接染料印花的色浆；将制得的色浆在黏胶织物上进行印花。
优选地，所述色浆处方为：本发明制备的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊：30～34g；直接染料：2～3g；氯化钠：2～4g；加水至100g。
优选地，所述直接染料为C.I.直接橙26、C.I.直接黄11、C.I.直接蓝6、C.I.直接黑17、C.I.直接红31中的任意一种直接染料，所有直接染料均按国际索引号命名。
优选地，所述印花工艺为：平网印花(刮印1次)→烘干(100℃，3min)→汽蒸(10min)→冷水冲洗2次→皂洗→冷水洗→烘干。
本发明具有如下显著优点：
(1)本发明制备的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊具有较好的水溶性，其可以很好地润湿织物；此外，其成糊性能好；其在生产时已经混合好，使用方便。
(2)本发明通过调控海藻酸钠和水性聚氨酯的用量，实现了复合乳化糊含有合适量的海藻酸钠和水性聚氨酯，进而达到糊料使染料与化学助剂均匀地分散在胶体体系中的目的；并且糊料在稀释时，其黏度变化小；此外，实现了糊料在制成印花色浆后具有一定的压透性，对织物有适度的渗透性，使糊料能渗透入织物内部。
(3)实施例表明：本发明制备的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊含有少量的海藻酸钠，其性能明显优于单纯的水性聚氨酯；当本发明制备的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊中海藻酸钠含量过低时，不利于其印花性能的提高；但是，如果海藻酸钠含量过高，则复合乳化糊的成本增加。
(4)本发明制备的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊用于黏胶织物直接染料印花，制得的印花面料表现为脱糊率高于92％；柔软度好；轮廓清晰度高；渗透率高于85％；耐干摩擦色牢度和皂洗变色牢度等级高等优点，具有很好的应用前景。
具体实施方式
直接染料C.I.直接蓝6购于天津胜达瑞泰科技发展有限公司；印花糊料SV-14购于厦门安科化工有限公司。
实施例1
黏胶织物直接染料印花的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊的制备方法，具体方法包括如下步骤：
(1)在反应釜中加入0.1mol分子量为1000的聚乙二醇和0.15mol二羟甲基丙酸，在110℃下真空脱水1.5h，缓慢降温至55℃，滴加0.4mol甲苯二异氰酸酯、65mL丁酮和1.3g催化剂二丁基锡二月桂酸，升温至85℃，反应3.5h；将反应釜降温至43℃，于1.2h内分三次加入0.125mol单羟基丙烯酸；升温至70℃，保温反应1.5h；制得反应液。
(2)向加有150mL蒸馏水的反应釜中加入1g海藻酸钠、1.5g1,6-己二异氰酸酯、4g分子量为1000的聚乙二醇和0.2g催化剂二丁基锡二月桂酸，升温至85℃，反应时间为3.5h，反应结束后，自然冷却，制得反应液。
(3)将100mL步骤(1)制得的反应液和30mL步骤(2)制得的反应液搅拌混合，制得混合液；对混合液采用剪切速率为10000r/min的乳化泵进行反向乳化，同时滴加三乙胺中和，制得乳液；对乳液采用减压低温蒸馏法脱除丁酮，即得到海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊。
黏胶织物直接染料印花的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊的应用，该应用方法为：选取色浆处方为：本发明制备的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊：32g；直接染料：2.5g；氯化钠：3g；加水至100g。按色浆处方称取染化料，将直接染料和氯化钠用蒸馏水溶解，混合均匀使其溶解；最后加入海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊，搅拌均匀，制得用于黏胶织物直接染料印花的色浆；将制得的色浆在黏胶织物上进行印花。印花工艺为：平网印花(刮印1次)→烘干(100℃，3min)→汽蒸(10min)→冷水冲洗2次→皂洗→冷水洗→烘干。
实施例2
黏胶织物直接染料印花的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊的制备方法，具体方法包括如下步骤：
(1)在反应釜中加入0.1mol分子量为400的聚乙二醇和0.1mol二羟甲基丙酸，在100℃下真空脱水1.0h，缓慢降温至50℃，滴加0.3mol甲苯二异氰酸酯、95.6mL丁酮和0.478g催化剂二丁基锡二月桂酸，升温至80℃，反应3.0h；将反应釜降温至40℃，于1.0h内分三次加入0.1mol单羟基丙烯酸；升温至60℃，保温反应1.0h；制得反应液。
(2)向加有100mL蒸馏水的反应釜中加入1g海藻酸钠、1.0g1,6-己二异氰酸酯、3g分子量为1000的聚乙二醇和0.1g催化剂二丁基锡二月桂酸，升温至80℃，反应时间为3.0h，反应结束后，自然冷却，制得反应液。
(3)将100mL步骤(1)制得的反应液和20mL步骤(2)制得的反应液搅拌混合，制得混合液；对混合液采用剪切速率为6000r/min的乳化泵进行反向乳化，同时滴加三乙胺中和，制得乳液；对乳液采用减压低温蒸馏法脱除丁酮，即得到海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊。
黏胶织物直接染料印花的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊的应用，该应用方法为：选取色浆处方为：本发明制备的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊：30g；直接染料：2.0g；氯化钠：2g；加水至100g。按色浆处方称取染化料，将直接染料和氯化钠用蒸馏水溶解，混合均匀使其溶解；最后加入海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊，搅拌均匀，制得用于黏胶织物直接染料印花的色浆；将制得的色浆在黏胶织物上进行印花。印花工艺为：平网印花(刮印1次)→烘干(100℃，3min)→汽蒸(10min)→冷水冲洗2次→皂洗→冷水洗→烘干。
实施例3
黏胶织物直接染料印花的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊的制备方法，具体方法包括如下步骤：
(1)在反应釜中加入0.1mol分子量为2000的聚乙二醇和0.2mol二羟甲基丙酸，在120℃下真空脱水2h，缓慢降温至60℃，滴加0.5mol甲苯二异氰酸酯、51.3mL丁酮和2.3g催化剂二丁基锡二月桂酸，升温至90℃，反应4h；将反应釜降温至45℃，于1.5h内分三次加入0.2mol单羟基丙烯酸；升温至80℃，保温反应2h；制得反应液。
(2)向加有200mL蒸馏水的反应釜中加入1g海藻酸钠、2g1,6-己二异氰酸酯、5g分子量为1000的聚乙二醇和0.3g催化剂二丁基锡二月桂酸，升温至90℃，反应时间为4h，反应结束后，自然冷却，制得反应液。
(3)将100mL步骤(1)制得的反应液和40mL步骤(2)制得的反应液搅拌混合，制得混合液；对混合液采用剪切速率为15000r/min的乳化泵进行反向乳化，同时滴加三乙胺中和，制得乳液；对乳液采用减压低温蒸馏法脱除丁酮，即得到海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊。
黏胶织物直接染料印花的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊的应用，该应用方法为：选取色浆处方为：本发明制备的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊：34g；直接染料：3g；氯化钠：4g；加水至100g。按色浆处方称取染化料，将直接染料和氯化钠用蒸馏水溶解，混合均匀使其溶解；最后加入海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊，搅拌均匀，制得用于黏胶织物直接染料印花的色浆；将制得的色浆在黏胶织物上进行印花。印花工艺为：平网印花(刮印1次)→烘干(100℃，3min)→汽蒸(10min)→冷水冲洗2次→皂洗→冷水洗→烘干。
对比例A
以实施例1作为对比，将步骤(2)不予实施，即不制备接枝聚乙二醇的海藻酸钠反应液，其它制备方法和应用方法均和实施例1保持不变。
对比例B
以实施例1作为对比，将步骤(1)不予实施，即不制备聚氨酯反应液，其它制备方法和应用方法均和实施例1保持不变。
对比例C
以实施例1作为对比，将步骤(2)中“海藻酸钠”的用量从“1g”降为“0.1g”，其它制备方法和应用方法均和实施例1保持不变。
对比例D
以实施例1作为对比，将步骤(3)中“步骤(2)制得的反应液”的用量从“30mL”降为“3mL”，其它制备方法和应用方法均和实施例1保持不变。
对比例E
采购市场上的印花糊料SV-14用作本实施例的糊料，采用实施例1的方法制得色浆并在黏胶织物上进行印花。
应用性能测试：
采用数字黏度计将实施例1-3和对比例A-E制得的糊料的黏度进行测试，印花黏度指数(PVI值)：其中，η6和η0.6分别代表6r/min和0.6r/min时糊料的黏度，测试结果如表1所示。
将实施例1-3和对比例A-E制得的印花后的黏胶织物进行相关测试：K/S值采用电脑测色配色仪进行测得，渗透率用织物的反面K/S值与正面K/S值之比来表示；耐皂洗变色牢度值测试参考GB/T3921-2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》；耐干摩擦牢度值测试参考GB/T3920-2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》；脱糊率的计算公式为：m1为印花并烘干后织物的质量，m2为洗净后印花织物的质量，m0为未印花织物的质量；织物柔软度测试：在织物风格仪上测试印花织物柔软度；轮廓清晰度测试：根据目测法评定清晰度等级；测试结果如表1所示：
表1黏胶织物直接染料印花的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊的应用性能评价
由表1可见，通过比较实施例1和对比例A，可以发现：接枝聚乙二醇的海藻酸钠对乳化糊的印花性能有着不可替代的作用。通过比较实施例1和对比例B，可以发现：聚氨酯对乳化糊的印花性能有重要影响。通过比较实施例1和对比例C，可以发现：海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊含合适量的海藻酸钠有利于其印花性能；海藻酸钠含量过低都不利于其印花性能。通过比较实施例1和对比例D，可以发现：海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊含合适量的接枝聚乙二醇的海藻酸钠有利于其印花性能；接枝聚乙二醇的海藻酸钠含量过低都不利于其印花性能。通过比较实施例1-3和对比例E，可以发现：与市场上现有的商用印花糊料相比，本发明制备的海藻酸钠/水性聚氨酯复合乳化糊及其印花后的黏胶织物在很多测试指标值上均达到或超过市场上现有的商用印花糊料及其印花后的黏胶织物。