有机颜料微胶囊的原位法制备及其在涂料印花中的应用

摘要

有机颜料分散性和润湿性较差，对纤维基本无亲和力，须借助大量粘合剂的连续成膜作用将其粘附到织物表面，因而往往会带来印制织物手感偏硬、耐摩擦牢度不高等问题。用粘合剂高分子对有机颜料颗粒进行高效定向的微胶囊化处理被认为是解决上述问题的有效方法之一。
　　 本文采用细乳液和微悬浮两种原位聚合方法，将具有适当玻璃化转变温度和较好粘结力的苯丙聚合物和颜料颗粒进行复合，制备包裹单个或者多个有机颜料颗粒在聚合物胶粒内的微胶囊，并将其应用于棉和真丝织物的涂料印花，以实现颜料颗粒与印花织物表面均匀、牢固、薄型的结合，进而有效提高印花织物牢度、手感等服用性能。
　　 首先，考察了代表性有机颜料铜酞菁(简称PB)在油水两相中的分配和颜料颗粒在单体相中的分散状况，结果表明有机颜料总是可以优先分配于单体相中，并且其中的颜料颗粒在单体相中可以达到接近初级粒子水平的均匀稳定分散。由此认为原位细乳液聚合和原位悬浮聚合等以液滴直接成核为主要成核机理的非均相聚合法对高效包裹有机颜料具有较好的可行性。
　　 其次，通过原位细乳液聚合制备得到了准纳米级有机颜料微胶囊，探究了制备条件各因素对聚合过程稳定性和聚合产物形态结构的影响，重点研究了颜料在其中的作用和单体类型对聚合产物形态的影响。发现含有Cu元素的颜料颗粒对聚合反应具有一定的阻聚作用，而颜料用量的大量增加对体系稳定性和颜料微胶囊粒径大小及分布有较为明显的不利影响。透射电镜TEM表明以软单体丙烯酸丁酯BA为主单体的微胶囊包覆形态较好，均聚产物较少。
　　 再次，通过原位微悬浮聚合制备得到了（亚）微米级的颜料微胶囊，重点对原位微悬浮聚合的稳定性和微胶囊的形态结构进行了考察和调控。发现有机颜料单体分散液的预聚处理有助于提高单体液滴和聚合胶粒在悬浮体系内的分散性和分散稳定性。光学显微镜OM、扫描电镜SEM和透射电镜TEM表明大量铜酞菁小颗粒已完全被均匀地包裹在具有规整球状特征的聚合物胶粒内，因而微胶囊具有典型的“石榴状”结构。通过改变分散剂用量、搅拌速率和颜料用量等条件，可在一定范围内实现对微胶囊形态结构、粒径大小及其分布的可控。
　　 最后，将通过上述两种原位聚合方法制备得到的有机颜料微胶囊应用于棉和真丝织物的涂料印花。发现通过原位微悬浮聚合制备得到的有机颜料微胶囊由于其粒径较大，不易在织物纤维表面均匀展开，因而应用于织物印花上的优势不明显，考虑可以将其应用于喷墨打印、喷墨印花等领域。而原位细乳液聚合微胶囊化处理有助于降低颜料颗粒在印花织物表面的尺寸，提高其在纤维表面的分散性和分散均匀性，进而有效提高印花织物的K/S值。并且，颜料颗粒表面稳定存在的壁材聚合物在焙烘过程中可在织物表面形成具有较高粘附性能的连续透明薄层，因而可以把其中的颜料颗粒更加高效、稳定、牢固地附着在织物表面。因此，相对于传统涂料印花，颜料微胶囊印花织物具有更优良的色牢度、色深性和织物手感。
　　 本课题所开发的有机颜料微胶囊在织物印花方面具有较好的工业应用价值，原位聚合稳定性调节和形态结构控制等技术成果对核壳结构型复合整理剂的原位法制备具有一定的理论参考价值。