有机颜料微胶囊在真丝织物涂料印花中的应用

徐 畅，贾贵奇，周贝贝，刘 虎，戚栋明，

(浙江理工大学a.先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室;b.生态染整技术教育部工程研究中心，杭州310018)

有机颜料涂料印花具有工艺简单、流程短、用水量少、适用面广等优点，因而被认为是一种具有明显节能减排特点的染整方法。但颜料本身与纤维无亲和力，须借助大量外加黏合剂的连续成膜作用才能将其较为有效地黏附到织物表面。又由于颜料颗粒与黏合剂结合力弱、复合程度低，因而黏合剂的黏附效率往往较低，从而导致涂料印花织物的色深性、色牢度和柔软性等服用性能很难得到兼顾［1］。

近年来，国内外研究人员分别通过悬浮［2-5］、微乳液［6-8］、乳液［9］、细乳液［10-11］等原位聚合方法，在不同程度上实现了高聚物对有机颜料的有效包覆，为有效改善有机颜料的应用性能提供了可能。本课题组［12-14］以软单体丙烯酸丁酯为主反应物，通过原位细乳液聚合制得了一系列具有高自黏性的有机颜料微胶囊，并将其调浆后应用于棉织物的涂料印花，得到了一种具有较高色牢度、色深性及良好柔软性的微胶囊印花棉织物。

在此基础上，本研究尝试将有机颜料微胶囊应用于轻薄型织物——真丝织物的涂料印花，以期在不显著劣化丝织物柔软特性的同时有效提升涂料印花丝织物的色深性和色牢度。

1 实验

1.1 材 料

真丝双绉和真丝乔其(浙江华泰丝绸有限公司);有机颜料铜酞菁PB15︰3，滤饼(浙江杭州百合化工集团);丙烯酸丁酯和苯乙烯的共聚胶乳P(BASt)及有机颜料微胶囊P(BA-St)/PB胶乳，在实验室通过细乳液聚合［12-14］制得，其中 BA︰St=9︰1;增稠剂(PTF)(英国联合胶体公司)。

1.2 涂料印花工艺

将有机颜料与共聚胶乳P(BA-St)混合后在冰水浴中超声50次(超声5 s，间歇5 s，功率400 W)，得到有机颜料与黏合剂的乳液共混物(标识为P(BASt)+PB)。分别在上述乳液共混物和颜料微胶囊胶乳中加入一定量的增稠剂PTF和少量的真丝织物专用超软剂，调制得到具有一定黏度的印花色浆(主要组成见表1)。沿经向对真丝乔其和真丝双绉织物进行手工刮印，印花织物再在80℃烘箱中预烘5 min后置于焙烘机中，在设定温度下焙烘一定时间，得到涂料印花真丝成品。

表1 配制色浆的主要组成Tab.1 Main components of the formulated color paste

1.3 测试和表征

采用扫描电镜SEM(JSM-5610，JEOL)观察涂料印花真丝织物表面形貌;采用测色配色仪(SF600X，DataColour)测试涂料印花织物的K/S值;采用电子硬挺度仪(LYB-05，莱州市电子仪器有限公司)测试涂料印花织物的硬挺度;按GB/T 3920—1997《纺织品色牢度试验 耐摩擦色牢度:试验3》标准，在摩擦色牢度仪(Y571A，莱州市电子仪器有限公司)上测试涂料印花真丝织物的耐干湿摩擦色牢度;按GB 251—1995《评定沾色用灰色样卡》标准对织物耐摩擦色牢度进行评级。

2 结果与讨论

2.1 烘焙工艺对微胶囊印花丝织物摩擦色牢度的影响

将有机颜料微胶囊色浆应用于真丝织物的涂料印花，工艺各参数显示，焙烘条件对印制效果影响最为明显。其中，有机颜料微胶囊P(BA-St)/PB-1印制真丝乔其织物的耐干湿摩擦色牢度等级如表2所示。

表2 颜料微胶囊色浆印花真丝乔其织物的耐干湿摩擦色牢度等级Tab.2 Levels of dry and wet fastness to rubbing of real silk fabrics with pigment microcapsule color paste printing

从表2可见:随着烘焙温度的提高和烘焙时间的延长，真丝乔其印花织物的耐干摩擦色牢度等级一直在增加，而耐湿摩擦色牢度等级则一直处于4级以上。认为在较高温度下，有机颜料表面包覆的高分子链具有较高的分子运动能力，可与真丝纤维间形成氢键、范德华力等多种形式的较强结合［15-16］，且随着焙烘温度的提高和焙烘时间的延长，高分子链的分子运动能力增加，其与真丝纤维的结合愈加紧密。但考虑到长时间的高温处理可能会损害真丝织物的力学性能和色泽，因此优选印花所用焙烘工艺为:温度140℃，烘培时间5 min。

2.2 涂料印花真丝织物的印制效果

在较优印花工艺条件下，将不同颜料含量的有机颜料微胶囊色浆应用于真丝乔其和真丝双绉织物的印花，并与常规的共混颜料色浆印花织物进行印制效果比较，其结果如表3所示。从表3可知，相对于传统工艺印花织物［P(BA-St)+PB］，相同颜料附着量下的微胶囊印花乔其和双绉织物［P(BA-St)/PB-2］均表现出更高的K/S值。由此说明微胶囊化处理颜料在涂层中的显色效果更佳，推测这与其在印花织物表面的分散均匀性有关。

表3 颜料微胶囊色浆与常规颜料色浆印花真丝织物的部分印制效果比较Tab.3 Comparison of printing effects of real silk fabrics with pigment microcapsule color paste and conventional pigment color paste

在硬挺度比较中发现:相对于原织物硬挺度(真丝乔其的硬挺度为1.32 cm，真丝双绉的硬挺度为1.22 cm)，颜料微胶囊印花织物的硬挺度增加幅度较小，而传统工艺下印花织物的硬挺度均有0.4 cm以上的增大。

在耐摩擦色牢度比较中可发现:有机颜料微胶囊具有更为明显的优势，其耐干湿摩擦色牢度普遍高于传统工艺颜料印花1～2级。

上述效果说明，颜料颗粒表面的微胶囊化处理可有效提高颜料颗粒与织物表面的结合牢度，同时还可提升颜料颗粒在织物表面的分散均匀性，这些结果能与下文印花织物表面形貌相印证。

从表3还可发现:随着微胶囊色浆中颜料含量的增加，其印花织物的K/S值均呈增加趋势。而在相同的黏合剂用量下，微胶囊涂料印花织物的硬挺度变化不大，手感均仍较柔软舒适。此外，虽然相应的色牢度稍有下降，但总体上微胶囊涂料印花织物耐干摩擦色牢度仍在3级以上，耐湿摩擦色牢度在4级以上，仍能较好地满足服用的要求。

2.3 涂料印花真丝织物的表面形貌比较

对上述涂料印花织物进行表面形貌观察，真丝乔其原丝、P(BA-St)+PB传统工艺涂料印花乔其织物、P(BA-St)/PB-1微胶囊涂料印花真丝乔其织物的典型SEM照片如图1所示。

图1(a)所示原丝织物表面光滑、清洁，单纤维间无明显黏附现象。图1(b)所示传统工艺涂料印花织物局部区域存在一些微米级的颜料颗粒大聚集体，其中部分聚集体的尺寸甚至已接近真丝单纤维的直径。这些聚集体主要以不规则突出物的形式裸露在织物表面，因而在色牢度测试时较易受摩擦而脱落除去。同时，这种颜料颗粒在印花织物表面的大规模聚集，不但会在整体上导致颜料颗粒有效的显色面积急剧减少，进而导致印花织物表面K/S值下降;而且，这种颜料聚集体及其所附黏合剂在纤维间局部区域的大量积聚和黏并，还会阻碍纱线内单纤维间的相对滑移能力，进而会明显影响涂料印花真丝织物原有的柔软特性。

图1 原丝织物、传统工艺涂料印花织物和微胶囊涂料印花织物的典型SEM照片Fig.1 Typical SEM images of raw silk fabric(a)，traditional pigment printed silk fabrics(b)and microencapsulated pigment printed fabric(c，d)

而图1(c)(d)所示在微胶囊涂料印花织物表面，颜料聚集体尺寸较小，聚集体个数较少。说明经微胶囊化处理后，被限制在微胶囊胶粒内的颜料颗粒可在真丝织物表面达到更为细密的均匀分布。同时从图中还可观察到，所形成的黏合剂连续膜层主要以单纤维为包裹对象，在这些以整根单纤维为包裹对象的连续薄膜中还可观察到大量的准纳米级颜料颗粒，这些颜料颗粒与黏合剂膜间的连接更为平滑、光顺。

以上这些微观层面的形态特征与微胶囊涂料印花织物所具有的良好色深性、色牢度和柔软性等宏观性能可相互佐证。由此认为，颜料的微胶囊化处理，可明显改善颜料颗粒在被着色织物表面的存在方式，进而可有效提升其着色效果。

3 结论

1)有机颜料微胶囊涂料印花真丝织物的较佳烘焙条件为:140℃焙烘5 min。

2)微胶囊涂料印花丝织物具有比传统涂料印花丝织物更好的摩擦色牢度、更高的K/S值及更低的硬挺度。

3)有机颜料微胶囊尺寸小、壁材黏附性强，通过焙烘过程，微胶囊可在织物表面展开，进而形成具有较高黏附性能的连续透明薄膜，从而可把其中的颜料颗粒高效牢固稳定地附着在织物表面。可见有机颜料微胶囊较适用于具有良好柔软特性的真丝织物的涂料印花。

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