【集萃网观察】涂料在印染行业中长期以来都是广泛应用于织物印花方面。直到20世纪60年代，才开始有一些关于涂料染色的专利和研究报告发表，但由于染色效果不尽如人意，这项技术没有得到广泛应用。90年代起，随着新的粘合剂、助剂的不断出现以及应用技术的不断完善，涂料染色技术重新受到了国内外的广泛关注和推广，特别是用于染浅中色产品。近年来，涂料染色产品如彩色牛仔、针织牛仔、成衣仿旧、水洗布等面料，因其丰富的色彩和独特的风格受到了不少消费者的青睐。

    与染料染色相比，涂料染色主要具有4大优点，即对纤维加工对象的普适性、色谱选择的广泛多样性、污染轻的环境优化性、节能降耗的经济性。

    1涂料染色工艺

    涂料染色工艺分为涂料轧染和涂料浸染两种。涂料轧染适合大批量生产，工艺流程短、不需水洗；涂料浸染适合小批量多品种的生产，能产生灵活多变的染色效果（表1）。

    表1 涂料轧染与涂料浸染的比较

                  加工数量   材料表面   制成品染色     工艺流程

    涂料浸染法    小批量     凹凸不平    亦可适用   改性→染色→固色→水洗 

    涂料轧染法    大批量     必须平滑    不适用     浸轧→预烘→焙烘

    涂料轧染染色在国内外的应用较广泛，其突出特点是工艺流程短、操作简单、生产效率高、无需水洗，但存在手感较硬、易粘轧辊以及只适合染中浅色等问题，而且与当今小批量、多品种的市场需求不够适应。产品的质量主要取决于涂料、粘合剂、交联剂、防泳移剂、柔软剂的选择和使用。

    涂料浸染染色的原理是通过改性使纤维的阳离子化，赋予纤维与涂料间一定的亲和力，通过静电引力将涂料吸附到纤维上去，明显提高了涂料的上染率。它的特点是可以克服涂料轧染存在的手感差、泳移明显、染化料浪费等缺点，并且适应小批量、多品种的快速反应生产，可以满足当前多变的市场需求。同时，涂料浸染工艺可以产生石洗、磨白、碧纹等多种效果，在成衣染色、纱线染色、针织物染色等领域有广泛应用。产品的质量主要取决于改性剂、涂料、粘合剂的选择及工艺条件的严格控制。

    2涂料染色助剂

    涂料染色助剂的性能是影响涂料染色效果的重要因素。除了需要优质的涂料色浆以外，粘合剂、阳离子改性剂等其他助剂也很重要。

    2.1粘合剂

    为获得一定的色牢度，涂料染色后要用粘合剂进行固色，粘合剂的种类和性质在很大程度上影响着织物的手感和各项色牢度等性能。因此，粘合剂对涂料染色或涂料印花起着重要作用。

    涂料轧染用粘合剂要求粘着力强、手感柔软而不粘、高温不泛黄、不粘辊、配伍性好、性能稳定等等。涂料浸染染色时，涂料粒子依靠静电引力吸附在纤维表面，而不像染料那样渗入到纤维内部，结合力较弱，需借助适量的低温型粘合剂进行固色来提高色牢度。并且，由于染色后织物表面仍具有一定的阳离子特性，阴离子性的粘合剂很容易被吸附。

    国外产品有美国Noveon（诺誉）化工的PrintRite?594/595、DyStar的LavaFastS、BASF的HelizarinBinder系列、意大利Lamberti（伦巴蒂）的PMS、美国Brook-Line（布鲁克林）的Superprint101（誉辉化工代理）、土耳其ARGON（阿尔贡）的ArakrilAT系列等等。其中誉辉化工研发的粘合剂为改性的丙烯腈类共聚物，具有传统丙烯酸酯类粘合剂无法比拟的优势，使牢度和手感得到了彻底改善。进口产品虽然性能优异，但价格昂贵。然而国内产品与国外产品相比还有较大差距，大部分为丙烯酸酯类共聚物，存在手感较差、摩擦牢度参差不齐、质量不稳定等问题。

    目前，核壳型粘合剂是国内外研发的热点。核壳型粘合剂是由性质不同的两种或两种以上共聚单体组分，通过多阶段共聚或连续变化聚合制得，从核心到壳层共聚组成呈不均匀分布的一种乳液。核壳型粘合剂为硬包软结构，即核层为软单体的聚合物，其玻璃化温度较低，壳层为硬单体的聚合物其玻璃化温度较高。这种结构的粘合剂由于其外层玻璃化温度较高，在室温下就较难结块成膜，还可提供耐磨性、不沾性和耐溶剂性，同时由于其含有玻璃化温度较低的组分，焙烘成膜后，可以提供给印花织物足够的柔软性、粘附性等。核壳型粘合剂与之同组份的乳液共聚物相比，具有产品性质稳定、使用不堵网、不粘辊筒、布面不发粘、刷洗牢度高等优点，适用于各种纤维的涂料印花及涂料染色。

    2.2阳离子改性剂

    在涂料浸染工艺中，阳离子改性剂很重要，改性效果对涂料粒子的染深性、匀染性及色牢度有重要影响。阳离子改性剂的化学结构通常分为3个部分：活性基团如环氧基，氯三嗪基、氯乙醇基等，在一定条件下能与纤维上的—OH、—NH2反应；阳离子基团（一般为季铵盐），吸附带负电荷的涂料粒子；疏水链，使改性剂与涂料粒子具有一定的相容性和结合力。受空间结构的影响，改性剂主要与纤维素纤维的伯羟基(—CH2OH)反应。反应过程中同时也存在水解反应等副反应，应适当控制好反应条件以增进阳离子化试剂的利用率。

    阳离子改性剂分为低分子化合物和高分子化合物两类，主要代表结构有胺化环氧衍生物（如缩水甘油基三甲基氯化铵(GlytahcA)、聚酰胺表氯醇(PAE)型聚合物）、氯代三嗪型季铵化合物、N-羟甲基丙烯酰胺（NMA）、聚表氯醇(PECH)-二甲基胺等。

    阳离子改性剂产品有DyStar的预-阳离子化助剂LavaConE、Clariant的SANDENE2000LIQ、日本明成化学工业株式会社的Aromafix系列、上海大祥化工的预处理剂KZ-76K、上海长盛印染化工的涂料染色增深剂PT和PNT、苏州联胜化学有限公司的改性剂RS、广州创越化工的阳离子改性剂CY-210（纤维素纤维改性）和CY-220（蛋白质纤维改性）等。江南大学纳米色素与喷墨印花研究开发中心还专门研发了适用于超细涂料染色的含环氧氯丙烷侧基的水溶性聚酰胺多胺型阳离子改性剂，得色深，且容易避免发生染花现象。

    2.3其他助剂

    由于涂料粒子主要依靠粘合剂固着在纤维表面，染色织物存在摩擦牢度特别是湿摩擦牢度较差的问题，因此对色牢度要求较高的织物，有时还要外加一定量的助剂如交联剂、摩擦牢度提高剂来提高牢度。

    防泳移剂是为了防止涂料在轧染、湿态烘干时，因受热使涂料粒子泳移，造成织物染色不均匀，产生条花或正反面色差等问题。柔软剂用于改善织物的手感，主要是亲水性的聚醚型有机硅或氨基有机硅类柔软剂。

    3涂料染色技术的发展现状及新进展

    3.1国外现状及技术进展

    一些发达国家的涂料染色技术的应用已具有一定的规模和较高的质量水平，并在不断地推陈出新。

    很多公司推出了一系列涂料染色色浆及其配套助剂如粘合剂、色牢度提高剂、柔软剂、匀染剂等等，染色助剂的性能不断提高，如高细度色浆、超柔软粘合剂的研发。染色设备也在不断升级，如Monforts（门富士）公司生产的Thermex连续染色机适用于涂料连续染色工艺，可获得传统染色机无法满足的品质和重现性要求。

    此外，针对涂料浸染染色工艺较复杂的问题，国外研发了阳离子性涂料色浆，涂料粒子表面带正电荷，对纤维具有亲和力，染色时无需对纤维进行阳离子预处理，从而简化了染色工艺。例如日本Color-Tec公司的涂料色浆产品——EMCOLCTCOLORS，染色时间为30min，温度为50～70℃，适用于转鼓式水洗机、桨叶式染色机、喷射式染色机等设备，可染棉、涤纶、涤/棉混纺、丝绸、羊毛等纤维织物。

    3.2国内现状及技术进展

    与发达国家和地区相比，我国涂料染色技术的推广和应用水平尚存在较大的差距，还未能满足市场需求及中高档产品的标准，主要体现在以下几方面。1）涂料染色产品的质量与常规染色相比尚存在较多的不足如手感、色牢度等，而其潜在的优势还远未能发挥出来；2）国产涂料染色助剂仍存在一些问题，与国外产品有较大差距，能提高涂料染色织物牢度、手感、服用性能的色浆及助剂如高细度高稳定性的超细涂料色浆、具有高粘着力和超柔软的粘合剂、牢度提高剂等有待于进一步研发；3）染色设备落后，不能满足高质量要求的涂料染色工艺。

    有报道，由常州东高染整有限公司研发的“涂料连续染色新工艺”和常州森容纺织品有限公司研发的“色织产品涂料生产新工艺”已通过了技术鉴定。“涂料连续染色新工艺”利用纤维改性技术，通过染化料助剂的优选、专门设备的研制及产品系列的开发，解决了传统涂料染色工艺存在的提升性差、色牢度低、手感硬、粘辊等问题。“色织产品涂料生产新工艺”采用环状涂料染色新工艺和相关专用设备，其批量生产的牛津纺、青年布等产品的质量明显优于传统工艺生产的产品，受到广大客户的好评，实现了工艺革新，生产效率提高了10％以上，能耗降低了30％以上，综合成本下降了10％～20％。目前，中国印染工业协会在东高染整有限公司设立的《中国新型涂料印染研发生产基地》已正式揭牌，旨在加强涂料印染清洁生产工艺的研发和推广。

    江南大学纳米色素与喷墨印花研究开发中心在国家和有关政府部门的资金支持下，对涂料染色技术进行了系统研究，经过几年的努力，开发了超细涂料色浆、阳离子改性剂、粘合剂等涂料印染助剂及其工艺方法，已申请多项国家发明专利。为解决涂料轧染的颜色深度和鲜艳度不足及易发生泳移等问题，发明了阳离子改性和染色一浴一步法，即染液由涂料色浆、阳离子改性剂、表面活性剂、pH调节剂和粘合剂等物质组成，染液按照一定的加料顺序混合均匀后对织物直接进行轧染，经过烘干、固色后得到涂料染色织物产品。

    4涂料染色产品的多样化

    目前涂料染色技术已广泛用于面料、成衣、毛巾、色织布等产品的生产，在一些印染企业已经推广应用，具有广阔的市场前景。

    涂料色织产品如涂料色织牛仔、涂料色织牛津纺、涂料色织青年布等，适应各种水洗（普通水洗、柔洗、砂洗、石洗、酶洗等）方式，既能获得类似靛蓝牛仔的“洗旧感”风格，又以其色彩多样化而优于牛仔，更是染料染色所无法比拟的，适合商务和休闲场合。涂料成衣染色后的服装主要是休闲服饰，追求泛旧的朦胧感和穿着的舒适性。过去通常用于牛仔，目前已扩大到各种休闲服装，根据服装的需求，进行不同的后整理加工，如水洗、免烫、防水防油、吸湿排汗等等。涂料染色技术还用于毛巾、床上用品等家用纺织品，优异的日晒牢度和耐氯漂牢度是其突出特点。

    专家视点：解决关键技术难题，扩大涂料在印染业中的应用

    目前，发达国家广泛应用超细涂料印染技术；国内涂料的应用虽然已达到30％以上，但由于超细涂料依赖进口，价格昂贵，因此大量使用普通涂料，导致产品档次比较低。

     扩大涂料在国内印染行业中的应用，需要解决的关键技术问题有以下几点：

     1）涂料的超细化。目前国内生产的涂料粒径大且分布不匀，颜色性能较差。

     2）涂料染色新技术的开发。用纤维阳离子改性技术解决超细涂料的上染、匀染和固色问题，开发用于各种织物的超细涂料染色新技术。

     3）开发涂料喷墨印花技术，促进喷墨印花技术在国内的产业化进程。

     4）开发新一代涂料印花和染色用粘合剂，改善涂料印花的牢度和手感。

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