一氯均三嗪改性瓜尔豆胶在真丝织物渗透印花中的应用

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研究与技术
DOI:10.3969/j.issn.1001 ̄7003.2018.04.002
一氯均三嗪改性瓜尔豆胶在真丝织物
渗透印花中的应用
郝柏然1aꎬ邵建中1ꎬ王莉莉1ꎬ2
(1.浙江理工大学a.材料与纺织学院㊁丝绸学院ꎻb.生态染整技术教育部工程中心ꎬ
杭州310018ꎻ2.三元控股集团有限公司ꎬ杭州311221)
摘要:为了在真丝织物上获得良好的渗透印花效果ꎬ通过一氯均三嗪二氨基苯磺酸(TS)改性剂对瓜尔豆胶(GG)进行化学改性处理ꎬ制备一氯均三嗪改性瓜尔豆胶(TSG)ꎮ研究不同质量分数的TSG原糊流动性能及在真丝织物上的渗透印花效果ꎬ结果表明:Cross模型可以很好地描述TSG和GG的流动性能ꎮ与GG相比ꎬTSG的结构黏度变小ꎬ流动性能增强ꎮ在真丝织物活性染料印花中ꎬTSG表现出优良的渗透印花效果ꎬ其表面得色量远高于GGꎬ甚至超过海藻酸钠(SA)ꎬ其渗透率高达90%以上ꎬ且能获得均匀得色的大块面花型和轮廓清晰的精细花型ꎮTSG在真丝织物渗透印花中具有较大的潜在应用价值ꎮ
关键词:瓜尔豆胶ꎻ真丝织物ꎻ渗透印花ꎻ流动性能ꎻ印制性能
中图分类号:TS194.2㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1001 ̄7003(2018)04 ̄0007 ̄06㊀㊀㊀引用页码:041102
Applicationofmonochloromethazine ̄modifiedguargumas
thickenerinthepenetrationprintingofsilkfabric
HAOBoran1aꎬSHAOJianzhong1ꎬWANGLili1ꎬ2
(1a.SilkInstituteꎬCollegeofMaterialsandTextilesꎻ1b.EngineeringResearchCenterforEco ̄DyeingandFinishing
ofTextilesꎬMinistryofEducationꎬZhejiangSci ̄TechUniversityꎬHangzhou310018ꎬChinaꎻ
2.SaintyearHoldingGroupCo.ꎬLtd.ꎬHangzhou311221ꎬChina)
Abstract:Inordertoobtainexcellentpenetrationprintingeffectonsilkfabricꎬguargum(GG)wasmodifiedbymonochlorotriazinedi ̄sulfanilicacid(TS)modifier.Monochloromethazine ̄modifiedguargum(TSG)wasprepared.TheflowingpropertiesofTSGatdifferentconcentrationsandpenetrationprintingeffectonsilkfabricwerestudied.TheresultsshowedthatCrossmodelcouldwelldepicttheflowingcharacteristicsofTSGandGG.IncomparisonwithGGꎬthestructuralviscosityofTSGdecreasedandtheflowingpropertybecomesbetter.InreactiveprintingofsilkfabricꎬTSGexhibitedgoodpenetrationprintingeffect.ColoryieldofTSGishigherthanthatofGGandevensurpassedSA.ThepenetrationratioofTSGreacheduptomorethan90%.BesidesꎬTSGhadthelargepatternswithgoodlevelnessandthefinepatternswithclearoutlines.ThereforeꎬTSGhasgreatpotentialapplicationvalueinthepenetrationprintingofsilkfabric.
Keywords:Guargumꎻsilkfabricꎻpenetrationprintingꎻflowingpropertyꎻprintability收稿日期:2017 ̄09 ̄08ꎻ修回日期:2018 ̄03 ̄05
基金项目:浙江省清洁染整技术研究重点实验室开放基金项目(1504)ꎻ浙江理工大学科研启动基金项目(14012209-Y)作者简介:郝柏然(1996)ꎬ男ꎬ2015级轻化工程专业本科生ꎮ通信作者:王莉莉ꎬ讲师ꎬliliwang@zstu.edu.cnꎮ
㊀㊀渗透印花是经一次刮印即获得双面花型的印花技术ꎮ对于某些真丝织物(如丝巾㊁手帕㊁裙装㊁领带
等)而言ꎬ渗透印花效果可以极大提升真丝织物的美感和附加值ꎮ优良的渗透印花效果包括高表面得色量㊁高渗透率㊁色泽均匀㊁花纹精细等ꎬ这在很大程度上取决于所选用的印花糊料[1]ꎮ
常用活性染料印花糊料主要是基于天然高分子多糖及其衍生物[2]ꎮ但多糖结构中存在大量的活泼羟基ꎬ同蛋白质纤维的氨基发生竞争ꎬ在印花高温蒸化时与染料活性基发生化学成键反应ꎬ阻碍活性染
料分子与蛋白质纤维间的结合ꎬ最终导致布面得色量不够高ꎬ色泽萎暗ꎮ目前ꎬ海藻酸钠(SA)是活性染料印制蛋白质基纺织品的首选糊料ꎬ因其大分子结构中均匀分布的 COO 与活性染料 SO-3之间存在静电斥力[3]ꎬ促进汽蒸时活性染料从浆膜到纤维内部的高转移率ꎬ加之其脱糊容易ꎬ在纺织品印花领域的地位举足轻重ꎮ但近年来ꎬ海藻酸钠供应日趋紧张ꎬ价格上涨ꎬ导致印花成本不断攀升ꎬ给印花企业带来很大的经济压力ꎮ为了缓解这一供需矛盾ꎬ国内外的印花糊料研发者通过对其他天然多糖(瓜尔豆胶㊁淀粉㊁纤维素㊁罗望子胶㊁黄原胶等)进行改性或复配ꎬ来积极寻找海藻酸钠替代品ꎮ
瓜尔豆胶(GG)是一种易溶于水的半乳甘露聚糖ꎬ在低质量分数下呈现很高的黏度ꎬ且在温度不高于90ħ和pH4~10.5内能保持其自身的稳定ꎬ具有优良的增稠性能[4 ̄6]ꎮ但瓜尔豆胶结构中存在大量活泼羟基ꎬ需要对其进行化学改性处理ꎮ目前ꎬ印花研究者多采用醚化法[7 ̄8]ꎬ即用羧甲基㊁甲基或羟丙基来封闭瓜尔豆胶结构中的活泼羟基ꎮ然而ꎬ醚化法多局限于选用高活性改性剂或强化改性反应条件以提高羟基取代度ꎬ通常造成改性反应中副反应的大量存在ꎬ致使瓜尔豆胶流动性能的劣化ꎬ从而失去印花糊料的基本流动性能ꎮ在丝网印花过程中ꎬ要求色浆既能在刮印时黏度迅速降低ꎬ又顺利流过网孔转移到织物上ꎮ刮印后ꎬ色浆在低剪切作用下继续流动以均匀渗透织物内部ꎮ同时ꎬ色浆黏度须快速回复到原水平以防止花型渗化
[9]

本文基于均三嗪活性基与多糖的活泼羟基发生亲核取代反应的原理ꎬ采用选择性高㊁活性强的一氯均三嗪二氨基苯磺酸(TS)改性剂在温和条件下对GG进行改性处理ꎮ研究不同质量分数的一氯均三嗪改性瓜尔豆胶(TSG)原糊流动性能ꎬ以及在真丝织物活性染料印花中的渗透印花效果ꎮ并与GG和SA相对比ꎬ探寻TSG用作真丝织物渗透印花糊料的应用潜力ꎮ
1㊀材料与方法
1.1㊀材料和仪器
材料:真丝素绉缎平方米质量70g/m2(宁波市镇海区蛟川晨帆纺织厂)ꎮ
药品:瓜尔豆胶(工业级ꎬ意大利宁柏迪有限公司)ꎬ海藻酸钠(工业级ꎬ青岛明月集团公司)ꎬ雅格素红P ̄4B㊁雅格素黄P ̄2RN㊁雅格素蓝P ̄3R㊁雅格素黑
W(工业级ꎬ上海雅运纺织助剂有限公司)ꎬ一氯均三嗪二氨基苯磺酸钠(TS)改性剂自制ꎬ碳酸氢钠㊁碳酸钠(分析纯ꎬ杭州高晶精细化工有限公司)ꎬ尿素(分析纯ꎬ天津市永大化学试剂有限公司)ꎬ防染盐S(分析纯ꎬ国药集团化学试剂有限公司)ꎬ皂片(工业级ꎬ上海纺织工业技术监督所)ꎮ
仪器:AB104 ̄N型分析天平(梅特勒 ̄托利多仪器有限公司)ꎬMCR301型旋转流变仪(奥地利AntonPaar公司)ꎬMINIMD/767型磁棒印花机(奥地利Zimmer公司)ꎬDHG ̄9140A型电热恒温鼓风干燥箱(上海申贤恒温设备厂)ꎬDHE型万能汽蒸烘焙机(瑞士Mathis公司)ꎬSF600plus型计算机测色配色仪(美国Datacolor公司)ꎬDigiEye成像系统(锡莱亚太拉斯有限公司)ꎮ
1.2㊀一氯均三嗪改性瓜尔豆胶的制备
配制0.1mol/L的GG溶液ꎬ升温至90ħꎮ控制摩尔比n(GG)︰n(TS)=1︰1ꎬ缓慢将TS溶液加入GG溶液中ꎮ充分搅拌15min后ꎬ逐滴加入碳酸钠溶液(碳酸钠在总反应液中的质量浓度为1.2g/L)ꎬ反应
60minꎮ待反应液冷却至室温后ꎬ加入无水乙醇沉淀数次ꎬ60ħ下烘干12hꎬ压碎成粉ꎬ真空烘干24hꎬ制得一氯均三嗪改性瓜尔豆胶(TSG)[9]ꎮ
1.3㊀原糊和色浆的制备
称取一定量印花糊料ꎬ按一定质量分数要求溶解在适量蒸馏水中ꎬ搅拌至均一㊁无颗粒的糊状体系ꎬ静置一段时间使糊料充分膨化溶胀ꎬ制成一定质量分数的印花原糊ꎬ待用ꎮ
按照如下色浆处方:活性染料2%ꎬ尿素5%ꎬ防染盐S1%ꎬ碳酸氢钠1%ꎬ原糊70%ꎮ将活性染料溶于蒸馏水中ꎬ然后加入尿素和防染盐Sꎬ并使其完全溶解ꎮ将此溶液加入印花原糊中ꎬ临用前加入事先溶解好的碳酸氢钠ꎬ搅拌至均匀无颗粒的浆状体系ꎮ1.4㊀印制工艺1.4.1㊀印制条件
印花筛板:平网150目印制10cmˑ10cm的方形图案ꎻ平网200目印制精细图案ꎮ磁棒印花机:磁棒直径10mmꎬ磁力3档ꎬ车速
6m/minꎮ
1.4.2㊀工艺流程
调制色浆ң平网印花ң烘干(80ħꎬ2min)ң汽蒸(102ħꎬ10min)ң冷水冲洗ң热水洗(50~60ħ)皂煮(皂片3g/Lꎬ纯碱2g/Lꎬ95ħꎬ10minꎬ浴比
1︰50)ң水洗ң烘干ꎮ1.5㊀性能测试
1.5.1㊀流动性能在MCR301旋转流变仪上ꎬ选用椎板系统(直径
50mmꎬ锥角3ʎ)ꎬ设定温度(25ʃ1)ħꎬ在剪切速率
0.1~1000s
-1
下ꎬ测试不同质量分数印花原糊的流
动性能ꎬ得到表观黏度 ̄剪切速率曲线ꎮ
1.5.2㊀印制性能
1.5.2.1㊀表面得色量㊁渗透率和色泽变异系数
在白色真丝试样上印制10cmˑ10cm有色方形
块面ꎬ经蒸化水洗后ꎬ用计算机测色配色仪测定印花织物的正面12个点的K/S值ꎬ平均值为表面得色量ꎮ并测定印制织物的反面K/S值ꎮ
渗透率(PR)是反映糊料渗透印花效果的关键指标ꎬ由下式进行计算:
PR/%=(K/S)反
0.5[(K/S)正+(K/S)反]
ˑ100(1)
式中:(K/S)正和(K/S)反分别是印花织物正面和反
面的得色量ꎮ
具有良好渗透印花效果的糊料印制后ꎬ印花织物的渗透率可达90%以上ꎮ
色泽变异系数(CVC)用来表征印制大块面花型的得色均匀程度ꎬ按下式计算得到:
CVC/%=

11ð12
i=1
(K/Si-K/S)2K/S
ˑ100
(2)
式中:K/Si为印花织物正面所取12点中各点的K/S值ꎬK/S为12点K/S值的平均值ꎮ
色泽变异系数在10%以内ꎬ印花织物可以获得均匀得色的大块面花型ꎮ
1.5.2.2㊀花型轮廓清晰度印制精细图案烘干后ꎬ通过Digeye成像系统目
测评价精细花型的轮廓清晰度ꎮ
2㊀结果与分析
2.1㊀改性前后瓜尔豆胶的流动性能
基于亲核取代反应的原理ꎬGG结构中的活泼羟基在碱性条件下被TS改性剂取代ꎮ但经化学改性后ꎬGG的流动性能会随之发生改变ꎮ印花糊料的流动性能极大地影响着色浆的透网㊁渗透及回复能力ꎬ从而影响印花织物的表面得色量㊁渗透性㊁色泽均匀性和花型轮廓清晰度ꎮ因此ꎬ真丝织物渗透印花效果与糊料的流动性能有着密切关系ꎮ不同质量分数GG和TSG原糊的流动性能见图1和表1ꎮ
图1㊀不同质量分数GG和TSG原糊的流动曲线Fig.1㊀FlowcurvesofGGandTSGatdifferentconcentrations
表1㊀不同质量分数GG和TSG原糊的零剪切黏度和流动指数
Tab.1㊀ZeroshearviscosityandflowindexofGGandTSGatdifferentconcentrations
1.03.1930.2350.979281.7130.7560.996561.514.000.2160.999422.8500.7430.993862.0129.90.2480.9998611.390.6860.998022.5304.30.2620.9997359.490.6260.99863
3.0
524.3
0.2240.99990
73.14
0.5520.99939
㊀㊀从图1可以看出ꎬ不同质量分数的GG和TSG原糊都表现出典型的假塑性流体 剪切变稀 特征ꎮ随着质量分数的增加ꎬGG和TSG原糊的表观黏度逐渐增大ꎮCross模型可以用来准确描述GG和TSG原糊的流动性能[10]ꎮ
Cross模型:
η=
η0
[1+(λγ
)1-n]
(3)
式中:γ
为剪切速率ꎬs-1ꎻη为表观黏度ꎬPa sꎻη0为零剪切黏度ꎬPa sꎻλ为时间常数ꎬn为流动指数ꎮ
表1列出了GG和TSG原糊由Cross模型拟合得到的流动参数ꎮ从图1和表1得知ꎬ在相同的质量分数下ꎬ整个剪切范围内TSG的表观黏度均远小于GG的表观黏度ꎬ说明TSG具有较好的流动性能ꎬ这将有利于TSG色浆顺利流过网孔转移到真丝织物上并向内部渗透ꎬ使印花织物获得较高的渗透率ꎮ流动指数(n)通常在0.1~1.0内ꎬ控制着剪切变稀区域内原糊对外力剪切的依赖程度ꎮ由表1可知ꎬTSG的n接近1.0ꎬ而GG的n接近0.1ꎬ说明GG比TSG具有更显著的假塑性ꎮ同时ꎬ这也说明TSG的结构黏度较小ꎮ糊料应具有适宜的结构黏度ꎬ一方面在剪切作用下使色浆表观黏度迅速降低而流过网孔并向织物内部渗透ꎬ另一方面在剪切去除后使色浆表观黏度快速回复到原水平而防止色浆渗化ꎮ总之ꎬTSG具有满足印制性能需求的基本流动性能ꎬ且与GG相比其表观黏度和结构黏度均有所降低ꎬ使得印花织物在获得高渗透率的同时能保持清晰的花纹轮廓ꎬ这将为获得良好的真丝织物渗透印花效果奠定基础ꎮ
2.2㊀改性前后瓜尔豆胶的渗透印花效果2.2.1㊀不同质量分数原糊的渗透印花效果
不同质量分数的原糊具有不同的流动性能ꎬ将
会引起真丝织物渗透印花效果的极大差异ꎮ不同质量分数GG㊁TSG和SA原糊在真丝织物上的大块面花型和精细花型渗透印花效果ꎬ见表2和图2ꎮ从表
2的渗透率(PR)和色泽变异系数(CVC)数据可知ꎬ随着质量分数的增加ꎬ原糊的渗透性和色泽均匀性逐渐变差ꎬ说明适宜的原糊质量分数将利于糊料获得良好的渗透印花效果ꎮ
从表2和图2可以看出ꎬ与GG和SA相比ꎬTSG表现出较好的真丝织物渗透印花效果ꎬ特别是质量分数3%的TSG原糊渗透印花效果最佳ꎮ与相同质
量分数的GG和SA原糊相比ꎬTSG的表面得色量(K/S值)分别增加60%~98%和40%~58%ꎮTSG的渗透率高达90%以上ꎬ表明TSG具有较高的渗透性ꎮ而且ꎬTSG还具有较好的色泽均匀性和花型轮廓清晰度ꎮ相比之下ꎬGG的渗透性最低ꎬ在较高质量分数下印制块面得色不均匀ꎬ且易出现断点㊁断线
的花纹ꎮ
表2㊀不同质量分数GG㊁TSG和SA原糊在真丝
织物渗透印花中的大块面花型效果
Tab.2㊀Largepatterneffectoftheprintedsilksatinbyusing
GG
2.07.3987.018.772.57.2387.609.423.08.0485.5012.133.58.16
75.2315.68
TSG
2.5
14.3193.535.563.015.4292.316.163.513.0391.104.054.012.6490.335.724.512.2487.808.98SA
2.5
9.7090.315.463.09.7589.495.823.59.2887.016.754.09.5085.327.824.5
9.8884.17
7.43图2㊀不同质量分数GG㊁TSG和SA原糊在真丝
织物渗透印花中的精细花型效果
Fig.2㊀FinepatterneffectoftheprintedsilksatinbyusingGGꎬ
2.2.2㊀不同染料色浆的渗透印花效果
在25ħ剪切速率10s-1条件下ꎬ不同染料的
GG㊁TSG和SA色浆黏度控制在(9ʃ0.1)Pa sꎮ不同染料的GG㊁TSG和SA色浆在真丝织物上的渗透印花效果ꎬ如图3㊁4和图5所示ꎮ
从图3和图4可以看出ꎬ不同染料的GG色浆表面得色量和渗透率均低于海藻酸钠色浆ꎮ因此ꎬGG
不适合用作真丝织物渗透印花糊料ꎮ而经化学改性后ꎬTSG在真丝织物渗透印花中表现出优于SA的大块面花型效果ꎮ对于活性红㊁活性黄㊁活性蓝㊁活性黑染料ꎬTSG的表面得色量分别提高47%㊁25%㊁
58%和28%ꎬ且渗透率均高达90%以上ꎮ此外ꎬ由图5还可以看到ꎬTSG具有最佳的大块面渗透印花效果和精细花型印花效果

图3㊀不同染料的GG㊁TSG和SA色浆在真丝
织物渗透印花中的表面得色量
Fig.3㊀ColoryieldoftheprintedsilksatinbyusingGGꎬTSGandSAasthickenerwithdifferentreactive
dyes
图4㊀不同染料的GG㊁TSG和SA色浆在真丝
织物渗透印花中的渗透率
Fig.4㊀PenetrationrateoftheprintedsilksatinbyusingGGꎬ
TSGandSAasthickenerwithdifferentreactivedyes
图5㊀不同染料的GG㊁TSG和SA色浆在真丝织物
渗透印花中的精细花型效果
Fig.5㊀FinepatterneffectoftheprintedsilksatinbyusingGGꎬ
TSGandSAasthickenerwithdifferentreactivedyes
3㊀结㊀论
经TS改性剂化学改性后ꎬGG和TSG的流动性能和印制性能都发生了很大改变:
1)TSG和GG都具有剪切变稀特征ꎬ其流动行为可用Cross模型进行描述ꎮGG具有更为显著的假塑性行为ꎬ而TSG结构黏度变小ꎬ流动性能增强ꎮ
2)与GG相比ꎬTSG在真丝织物渗透印花中的表
面得色量㊁渗透率㊁得色均匀性和花型轮廓清晰度都有较大幅度提升ꎮTSG的大块面花型和精细花型渗透印花效果甚至超过SAꎬ其渗透率高达90%以上ꎬ在真丝织物渗透印花中具有很大的应用潜力ꎮ参考文献:
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