棉织物的聚合物改性与喷墨印花效果

摘要

喷墨印花是一项处于快速发展时期、并且十分具有创造性的技术，能够生产具有卓越色彩表现力、高分辨率和差异化的优质印花面料，符合个性化、小批量、快交货的市场需求。织物的表面形貌和化学性质，是决定喷墨印花色彩表现力和图案清晰度的重要因素。织物改性处理是喷墨印花的第一道工序，能够重新构建织物的表面结构和性质，是决定印花质量的关键工序。开展织物改性技术及其对喷墨印花效果影响机理方面的基础研究，有利于加速喷墨印花技术的工业化生产应用。
　　本论文的研究内容主要包括两个部分:分别针对活性染料和颜料喷墨印花，研究棉织物的聚合物改性及其对喷墨印花颜色性能的影响规律。首先采用磁棒刮样机涂层法和浸轧-烘干法制得聚合物改性的棉织物，然后打印不同颜色填充率的单色色块，并使用测色仪测量颜色数据;借助扫描电镜对改性前后织物的表面结构进行表征;采用接触角测量仪测试探针液体在织物表面的接触角，并结合其表面张力数据，根据OWRK方法计算织物的表面自由能;利用光学显微镜观察织物上的墨点形状及分布;测试不同体积的液滴在织物、纱线和纤维上的铺展行为;揭示棉织物聚合物改性处理提升喷墨印花颜色效果的原因和机理。主要实验结果如下:
　　(1)与海藻酸钠改性织物相比，经过海藻酸钠+高级脂肪酸衍生物(PT)改性处理的织物，活性染料喷墨印花图案的表观颜色深度（K/S值）提升幅度超过11％，同时色彩饱和度(C*)增加1.9～2.5;精细度和整体层次感得到明显提升。
　　(2)与未改性织物相比，经过海藻酸钠和海藻酸钠+PT改性处理的棉织物疏水性能增加。由于纤维表面分布的改性剂不同，使得二次蒸馏水和二碘甲烷在织物上的接触角依次增加。织物表面自由能的色散组分逐渐降低，极性组分先增加后减小;总表面自由能呈减少趋势，分别降低4.34mJ/m2和15.3mJ/m2。
　　(3)在织物上打印颜色填充率为20％的单色色块时，能够得到独立分布的墨点;由于墨滴沿着纤维长度方向和纤维直径方向的铺展速度存在差异，使得喷墨印花织物上的墨点呈现长条形。海藻酸钠+PT改性处理的织物，表面的疏水性增加，能够抑制墨滴的铺展和形成墨点的大小，可显著提升喷墨印花的精细度、鲜艳度和整体颜色效果。
　　(4)采用磁棒刮样机涂层1次得到的海藻酸钠改性织物，纤维表面形成海藻酸钠薄膜层，纤维间和纱线间的空隙变小;涂层次数为2次和3次的改性织物，在烘干过程中，随着水分的挥发，工作液中的尿素逐渐向外迁移，待织物完全烘干后在纤维表面形成明显的尿素晶体，纤维间和纱线间的空隙基本被填平。
　　(5)涂层1次、2次和3次改性处理的织物，打印填充率为50％的青色色块，采用102℃饱和蒸汽蒸化14min的情况下，青色活性染料向织物内部的渗透率分别为77.9％、51.1％和37.5％。染料分布在织物表面，有助于提高喷墨印花的颜色效果。
　　(6)施加到织物上改性剂的数量，是影响活性染料固色率的重要因素，改性剂不足或过量，均会降低固色率。与涂层1次和3次改性处理的织物相比，打印填充率为50％的青色色块时，相同的蒸化条件下，青色活性染料在涂层2次的改性织物上固色率最高。
　　(7)与未改性处理的织物相比，经过阳离子聚合物改性的棉织物，能够显著提升颜料墨水喷墨印花图案的颜色深度和色彩饱和度;在最大吸收波长处，青色喷墨印花织物的K/S值提升幅度为31.2％，品红、黄色和黑色的提升幅度分别为65.2％、32.3％和46.5％;青色、品红和黄色喷墨印花织物的色彩饱和度(C*)依次增大2.5、6.1和6.9。
　　(8)Zeta电位测试结果表明，墨水中的颜料颗粒带负电，电位大小介于-31.6mV和-41.1mV之间;阳离子聚合物乳液带正电，电位为26.7mV。经过阳离子聚合物改性的棉织物进行颜料喷墨印花时，在静电引力的作用下，能够有效抑制墨水液滴在织物上的铺展。
　　(9)体积为4.0μL的青色、品红、黄色和黑色颜料墨水液滴，在未改性织物上的铺展面积依次为89.2mm2、114.3mm2、109.1mm2和127.6mm2;相比之下，在阳离子聚合物改性处理的织物上，对应颜色墨水液滴的铺展面积依次下降47.2％、50.0％、58％和57.4％。在阳离子聚合物改性织物上，皮升级墨水液滴的铺展程度也明显较低。
　　本论文的主要研究价值在于，探明了棉织物聚合物改性对喷墨印花墨滴铺展的影响，揭示了喷墨印花颜色性能与墨滴铺展之间的规律，喷墨印花颜色效果与墨滴的铺展程度呈负相关，总结出控制活性染料和颜料墨滴铺展的织物改性技术，能够为喷墨印花的实际生产提供基本的理论指导。

目录

声明

学位论文的主要创新点

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 织物的化学改性

1．2．2 织物的物理改性

1．2．3 物理改性与化学改性相结合

1．2．4 已有研究中存在的问题

1．3 本论文的研究内容

第二章 海藻酸钠改性棉织物的表面特征分析

2．1 引言

2．2 实验材料与设备

2．3 实验方法

2．3．1 棉织物的改性处理

2．3．2 织物表面扫描电镜照片

2．3．3 接触角与表面自由能

2．3．4 微小液滴与织物的相互作用

2．4 结果与讨论

2．4．1 改性前后棉织物的表面结构

2．4．2 探针液体在织物上的接触角

2．4．3 织物的表面自由能

2．4．4 棉织物改性处理对液滴铺展的影响

2．5 本章小结

第三章 改性棉织物的活性染料喷墨印花颜色性能

3．1 引言

3．2 实验材料与设备

3．3 实验方法

3．3．1 织物的改性方法

3．3．3 喷墨印花织物上的墨点形状

3．3．4 颜色数据测试方法

3．3．5 织物横截面显微照片

3．3．6 活性染料固色率

3．3．7 色牢度测试

3．4 结果与讨论

3．4．1 喷墨印花织物上的墨点形状

3．4．2 改性棉织物喷墨印花的颜色效果

3．4．3 活性染料向织物内部的渗透

3．4．4 活性染料的固色率

3．4．5 喷墨印花织物的色牢度

3．5 本章小结

第四章 阳离子聚合物改性棉织物的颜料喷墨印花

4．1 引言

4．2 实验材料与设备

4．3 实验方法

4．3．1 墨水的理化指标测试

4．3．2 棉织物的阳离子聚合物改性

4．3．3 颜料墨水喷墨印花工艺

4．3．4 微升级颜料墨滴在织物上的铺展

4．3．5 织物的扫描电镜照片

4．3．6 织物横截面显微镜照片

4．3．7 颜料喷墨印花织物上的墨点形状

4．3．8 颜色数据测试方法

4．3．9 色牢度测试

4．4 结果与讨论

4．4．1 喷墨印花织物的颜色数据

4．4．2 颜料墨水的理化指标

4．4．3 阳离子聚合物改性棉织物的表面结构

4．4．4 颜料颗粒在喷墨印花织物上的分布

4．4．5 微升级颜料墨滴在织物上的铺展

4．4．6 颜料喷墨印花织物上的墨点形状

4．4．7 改性处理对织物色牢度的影响

4．5 本章小结

第五章 墨滴铺展与颜色数据的相关性

5．1 引言

5．2 实验材料与设备

5．3 实验方法

5．3．1 织物的改性方法

5．3．2 喷墨印花工艺

5．4 结果与讨论

5．4．1 颜料墨滴在织物上的铺展

5．4．2 喷墨印花织物的色域

5．4．3 改性处理对颜色深度曲线的影响

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 本文存在的问题和进一步研究方向

参考文献

发表论文和参加科研情况

附录

致谢