(一)制取纳米涂料和微胶囊涂料
涂料的鲜艳度取决于颜料的粒径大小、颜料颗粒的形状和颜料的晶型及晶体的完整性,它们影响颜料的分散性、着色强度、耐侯性、耐光性和耐热性以及电致发光(EL)能力。在喷墨印花中,控制颜料颗粒大小及其颗粒分布情况非常重要。为适应喷墨印花的需要,对凃料中的颜料颗粒进行了较多的研究。过去在使用研磨法粉碎颜料颗粒时,发现颗粒越细则鲜艳度越差的现象,现在证实这是因为机械法研磨时损伤了晶体的完整性和改变了颜料粒子的形状而导致光反射差而影响了色泽鲜艳度,如果能保持晶体的完整性和保持颗粒形状,则颗粒粒径越细,因反射光的表面积增加而使鲜艳度大大提高,给色量也随之递増。所以使用纳米级的涂料浆(20-100nm)可以克服涂料印花鲜艳度差和提升性不好的缺点。
使用纳米涂料进行涂料印花,除鲜艳度和给色量显箸提高和色光纯正外,其干磨和湿摩牢度可提高半级到一级,渗透性和印花均匀性明显提升,但皀洗、刷洗牢度则下降,这是因为纳米级颜料的渗透力强所致。使用纳米涂料印花,即使不用粘合剂也有一定的色牢度。
纳米涂料是否有发展前景是目前众所关注的问题,纺织品上是否适冝釆用纳米材料加工也观点不一。过去一段时间大家热衷于纳米材料的宣传,印染助剂也有标以”纳米”的照牌,其实纳米材料的应用应一分为二,有其渗透力强而可渗入到过去难于渗透入内的材料中去而产生独特的效果,也因渗透力强而能渗入人的皮肤而无阻碍的进入细胞,与细胞发生反应,引起病变,或进入人的神经系统,影响大脑,危害更大。即使无毒性的物质(如TiO2)制成纳米材料后同样会发生上述破坏作用[20]。汽车尾气是纳米级的,它的危害不仅是尾气含有少量有毒物,而是它渗入人体细胞,造成病害。大气中的酸雾和风尘暴的危害性也是因为它含有纳米级的粉尘。织物上印有纳米涂料是否会渗入人体而致病害,这是要经过长期动物试验和考核才能得出的结论。纳米材料的应用希望大家持审慎态度。纳米涂料也因此而不断研究,目前有人认为可改用亚纳米涂料(粒径100-300nm),使它不会渗入皮肤而杜绝病患。或将纳米涂料制成微胶囊,在纳米颜料芯材外包上反应性的囊衣,使之成为一个整体,以克服其渗透力强的缺点,而保持鮮艳度佳给色量高的优点[21-23]。
纳米涂料的制备方法很多。有研磨法,硫酸重结晶法,溶剂沉淀法等等,都可使用,选用原则是以保证其晶体、颜料形状和晶型不受破坏为前堤。最新专利介绍使用溶剂再沉淀法制取纳米颜料可减少污染,制得较理想的纳米颜料,它是将颜料溶于有机溶剂中,然后在搅拌下倒入溶解力差的溶剂中,使有机颜料重结晶而制成纳米颜料,例如酞菁颜料可溶于硫酸中,在搅拌下倒入水中而制成纳米酞菁[24-25]。各颜料有其最佳制备法。
制备微胶囊涂料色浆也是当前研究的热门课题,涂料微胶囊的制造是先制造超微细粒颜料,以它为囊芯,将此凃料加入到制备粘合剂的单体乳液中,加引发剂进行乳液聚合,胶束中的单体其聚合速率大于水液中单体,当单体聚合到一定分子量时,便会包覆在涂料颗粒外层而成囊衣,涂料成囊芯,而成微胶囊,然后加交联剂、增稠剂制成印花浆按常规法印花,可以获得手感比常规法优良,摩擦牢度可大大提高的效果。湿摩牢度3级以上。这是因为涂料微胶囊固化时,粘合剂不是在织物上形成连续式薄膜而是呈网点状颗粒分布,而涂料与粘合剂则紧宻结合,不象常规涂料印花时,涂料颗粒有的在粘合剂皮膜表面,有的在皮膜中间,还有的在皮膜內层与纤维表面之间,其中只有在皮膜中的涂料颗粒是与粘合剂紧宻结合的,其它的涂料与粘合剂的结合不强,以致容易被擦落,所以摩擦牢度不好,微胶囊便克服了这个缺点,也因为是点状固化,所以手感柔软,透气性好,而且粘合剂的总用量可以減少。可节省1/3到1/2,手感也就不是问题了。
涂料微胶囊的工业化关键在于颜料微细颗粒的制取、囊衣材料的选择和微胶囊化技术,以及粘合剂的制备方法,要做到商品化还有大量工作要做。
(二).制备PU/PA互穿网络(IPN)粘合剂
作者曾做过PU/PA(聚氨酯/聚丙烯酸酯)的IPN粘合剂试验,在中國印染行业协会印花专业委员会笫二届印花学术会议上做过报告[26]。而后国外厂商陆续在国内销售IPN的PU/PA型粘合剂,受印染厂的欢迎,其特点是通过互穿网络,使PU与PA强迫互容而达到手感比PA粘合剂柔软,耐髙温、低温性能提高,耐溶剂性提高而透网性改善等效果。制造方法简 便,原料供应沒问题,是改善PA粘合剂简易可行的方法,但迄今还未被国内所重视,至今未见有国内产品供应。
IPN的特点有四:一是使两种参与IPN的PU与PA性能瓦补,发挥PA的粘度低、透明度好,和PU的手感软、透网性好的特长;二是产生特殊的协合作用,达到单独时所不能获得的效果,例如因粘着力提高而提高染色牢度,可使干磨和湿磨牢度提高;三是可以制成高含固量的粘合剂;四是可使玻璃化温度(Tg)靠近而使手感柔软,抗蠕变性增强而适应针织物的印花。
(三).制备聚氨酯改性的丙烯酸酯粘合剂
聚氨酯用作涂料印花粘合剂巳有很长时间,主要用于服装和针织物的印花,它具有弹性好,拉伸回能性佳,手感柔软等特点,但存在耐溶剂性、耐温性和耐老化性差,价格较高等缺点。聚氨酯粘合剂有溶剂型和水分散型两类,前者是用有机溶剂如DMF,甲苯或二曱苯溶解聚氨酯,后者是以水分散性基团封端而制成粘合剂[27],印花清晰度和染色牢度以前者为佳,但溶剂有毒,污染环境,目前在服装印花中两者都用。
用脂肪基或芳香基的二异氰酸酯与二元醇缩合成聚氨酯预聚体,再与丙烯酸进行酯化反应制成丙烯酸聚氨酯酯(polyurethane-acrylate),然后与其它单体共聚,制成聚氨酯改性的PA粘合剂,就具有比PU与PA的IPN粘合剂更具特色的柔软型自交联型粘合剂。它保持丙烯酸酯骨架,具有丙烯酸酯粘合剂的固有特性,又有聚氨酯侧键,具有聚氨酯的特点,是比较理想的粘合剂。研究报告指出若丙烯酸用PEG、PPG为2000为基础的聚氨酯酯化所制成的粘合剂可获得最佳的给色量和染色牢度。摩擦牢度也可提高,手感特别柔软,可接近染料印花[28-30]。