织物喷墨印花用色素及发展趋势

    1 喷墨印花用墨水的组成及性能要求

    目前，纸张用的喷墨打印墨水研究已经接近成熟，但织物喷墨印花用墨水的研究才处于起步阶段，而目角于织物纤维类别的不同，各项牢度要求与纸张打印有着明显的区别，所以织物喷墨印花的墨水配方组成和性能必须要有严格的标准，才能适合用于喷墨印花系统。喷墨印印花用墨水的成分组成一般包括色素Of料或染料，或是混合内冰、有机溶剂和添加剂（引发剂，防菌剂，分散剂，pH调节剂，保湿剂）等。

喷墨印花用墨水性能的要求如下

(1)在基质上能产生高质量的图案;

(2)具有良好的光牢度和湿牢度;

(3)墨水不能堵塞喷嘴，粒径控制在1um以下;

(4)可以长期储存，打印效果不受影响;

(5)墨水的物理性质，如粘度，电导率，表面张力都在规定范围内(Cu喷墨技术要求粘度为2-1OmPa.s,DOD喷墨技术要求粘度为10-30mPa.s，导电率在750s/cm以上，表面张力在30-50mN/m);

(6)墨水无毒，安全，不易燃。

2 喷墨印花色素的种类

纺织品的喷墨印花使用的色素包括颜料和染料。染料主要有活性染料、酸性染料、分散染料，金属络合染料最近也有应用。通过喷墨印花所得到的织物表面的染料绝对量低于传统印花，因此，需要通过一些前处理，提高染料在纤维上的饱和度。其中活性染料和酸性染料都需要前处理和后处理来提高染料的固色。而分散染料的后处理相对比较简单，只需高温烘干即可

2.1活性染料

活性染料主要是用来染棉纤维。良好的水溶性，牢度高是活性染料被应用到喷墨印花中的主要原因。采用的染料结构类型主要有两类:一类是二氯二嗓类，另外一类是乙烯矾硫酸醋类。后者由于在碱性条件下乙烯矾与离子化的纤维素形成共价键，因此可以获得较好的水洗牢度和光牢度。但是在活性染料的后处理液中水解的染料占有不小的比例，增加了成本并加重了环境污染问，也极易造成沾色。有专利报道含有一氯三啼基的活性染料具有良好的热性能，适合用于纺织品的喷墨打印。下列是一些具有一氯-嗓基的活性染料:

C.1活性黄3,6,12,18

C.1.活性橙2,5,13,20

C.1.活性红3,4,7,12,13,15,16,24,26,29,31,32,33,43,45,46,58,29

C.1.活性紫1,2

C.1.活性蓝2,3,5,7,13,14,15,25,26,39,40,41,46

C.1.活性绿5,8

C.1.活性棕1,2,7,8,9,11,14

C.1.活性黑1,3,8,10,12,13

活性染料复配成的喷墨印花墨水组成代表例见表1:

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 2.2 酸性染料

酸性染料适用于毛，丝和尼龙的染色。由于范德华力是酸性染料和纤维间的主要吸引力。分子体积小导致酸性染料和纤维间的范德华力较弱，另外酸性染料和纤维问的负电荷排斥力也降低了它们相互的作用力，导致附着性差。因此，需要对织物进行前处理，提高染料和织物问的结合力。有人嚼棉纤维阳离子化改性，采用的是带有非活性的季钱盐交联剂，取得了不错的效果。加人阳离子聚合物目的在于吸引固定相反电荷的染料分子，这些聚合物上含有的活性基团能够与纤维反应形成交联。但是采用阳离子型的处理剂容易使某些染料产生色变。常见使用的品种有：

C.I.酸性黑2,7,24,26,48,52,58,60,107,109,118,119,131

C.I.酸性红1，8，,17,32,35,37,42,52,57,92,115,IL9,131,133,134,154,186,249,254,259

C.I.酸性蓝9,29,62,102,104,113,117,120,175,181,205,207,220,221

C.I一酸性黄3,17,19,23,25,29,38,49,59,61,72,79,110,127,135,143,219,227

由酸性染料复配成的喷墨印花墨水组成代表例见表2

2.3 分散染料

分散染料主要用于涤纶织物的染色。分散染料需要研磨成细小的颗粒才能使用，颗粒大，溶解效果差，也容易堵塞喷嘴，颗粒太小又容易聚集成大颗粒，也不适合用于喷墨印花，分散染料需要有机助溶剂才能溶解，并目.需要分散剂的加人才能稳定的在墨水中存在。有报道显示带有烷烃氨基的分散染料可以提高光牢度。经常使用的品钟有，葱酿，酞蓄染料，毗咯琳，氧杂葱，吩嚓，次甲基，毗吮酮，氨基毗哇等。

经常用的品种有:

C.I.分散黄7,54,64,70,71,100

C.I.分散橙25,37,119

C.I.分散红50,60,65,146,239

C.I.分散紫27

Cl.分散蓝26,35,55,56,81:1,91,366

由分散染料复配成的喷墨印花墨水组成代表例见表3和表4:

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2.4 金属络合染料

另外有专利报道将含有金属络合的黑色双偶氮染料用到喷墨印花中，这种染料可以用于许多改性或天然的织物，如棉，毛，丝，皮革，聚酞胺，聚醋等。印花后图案具有良好的光密度，湿牢度及光稳定性。这类染料由于共扼体系增大，适合于产生深颜色的染料，如黑色和蓝色，结构如下：

2.5 颜料

颜料由于其不与任伺纤维发生反应，所以需要加人粘合剂使之固定在基质上。颜料的优点在于耐光牢度和耐水牢度高，而且在喷墨印花流程中后处理简单，不需要水洗。但缺点也很明显颜料的色谱有限颜色不艳丽，透明度不好，而且颜料价钱比较昂贵，在液相体系中，经常要将颜料粉碎成非常细小的颗粒，还要借助分散剂才能使之在体系中稳定，并日粘合剂的加人也会影响织物的手感。经常使用的品种有:

C.I.颜料黑7,11,

C.I颜料红1,2,3,5,17,23,31,48:2,49:1,52:2,57:1,64:1,114,123,146,149

C.1颜料蓝1,2,15,152,15:5,17:1,56,60,63

C.I颜料黄1,3,12,14,17,13,14,34,42,53,55,81,100

由颜料复配成的喷墨印花墨水组成代表例见表5:

 3 纺织品喷墨印花用染料研究发展趋势

由于颜料的粒子太小，其对喷嘴的堵塞，墨水的流变性和稳定性靓R敏感，而目受到粘度的限制，颜料墨水很难产生颜色较深的图案，这对它的研究和开发造成了很大的障碍，而染料由于其优良的溶解性，稳定性，在未来的喷墨印花印墨中会占据主要的位置。现今在织物喷墨印花中采用的墨水配方大都因受染料性能的影响而要加人许多添加剂，这些添加剂不仅容易影响织物的手感，而且增加了配方研制的难度，还带来了生产成本的增加，有的染料还需要前处理和后处理程序来提高染料的固色。想要从根本上解决这个问题，就要从染料本身解决，即研制出高性能的染料，减少添加剂加人，简化流程。

高分子染料具有很多优点，比如溶解性，吸收度，迁移性，粘度都可以控制调节，不易升华，耐摩擦，毒性低。其作为一种功能性高分子适合作为织物喷墨印花用的染料。有报道将分子中带有氨基或羚基的活性染料进行改性，通过与CH=0001作用，可引人C=C双键。然后喷射到织物表面后，在织物表面引发聚合，得到的聚合性染料不需要水洗一〔序就可以在纤维素纤维和蛋白质的纤维中固色。但如果染料分子中有助色基团如，硝基，轻基，氨基的存在，会使得聚合度降低。而通过先合成聚合物，再将发色团连接到侧链上得到的垂挂式高分子染料各项性能易于控制，合成简单A3查合用于开发研究。高分子染料在织物喷墨印花中的研究主要有下面两个方向。

3.1提高染料的牢度

高分子材料在目前的喷墨印花技术中经常作为一种粘合剂来固定染料，如果再将发色团和高分子以化学键结合起来，无疑会提高各项牢度。

3.1.1 利用高分子链与基质的作用提高牢度

纸张的喷墨打印墨水利用高分子链上的基团与纤维素中的羚基形成氢键，提高牢度，因此，这种路线很适合用于纺织品的喷墨印花用染料设计。

WinfriedMennir:ke制备了一种含有多烯多胺型的水溶性高分子染料，这种染料很适合用于含有纤维素和酞胺基团的基质。他采用二乙烯二胺和脂肪酸的缩聚产物作为高分子基体，与一些具有活性伯，仲氨基的染料(B结构)通过三聚氯氰连接，三聚氯氰与高分于上链上的氨基总和的摩尔比为1:5，制成的高分子染料(C结构)由于未反应的氨基与纤维素基质间的氢键作用，增强了湿牢度。并发现在高分子基体里加人酞胺基团，可以改善高分子染料的水溶性，此染料能够在pH小于9的条件下使用。#p#副标题#e#

 3.1.2 通过高分子染料本身的化学反应提高湿牢度

这类高分子染料主要依靠高分子链上的官能团在一定pH值下发生成环反应，从而降低分子的水溶性。

Pawlowski,NormanE将带有磺酸基的芳香环染料经过氯磺化改性，先与乙醇胺反应，再将乙醇上的9基置换成卤素，连接到聚乙烯醇分子链，再投入与聚乙烯醇中烃基摩尔比为1：2的氯乙酸。通过调整染料，聚乙烯醇，氯乙酸的含量可以平衡产物的亲水，亲油平衡。梭基主要是提高高分子侧链的水溶性。当产物处于酸性或中性时，环上的拨基和羚基就会发生闭环反应，产生五元或六元环，形成环醋。从而分子的水溶性降低。机理如下:

3.2 增加染料功能性

在喷墨印花中，高分子经常被应用于天然或合成的织物纤维改性来改变织物外观，手感，以及降低缩水，阻燃等，如果高分子染料在印染的同时还可以对织物纤维的性质进行改善，那么无疑会缩短喷墨印花的工序，提高效率。另外，通过高分子的改性可以扩大高分子染料应用的对象，提高染料的通用性。

4 结束语

高分子染料对提高染料性能降低生产成本，缩短流程等方面都有着明显的优势，在喷墨印花中具有很好应用前景，但是由于喷墨印花对墨水性能要求非常严格，即使采用了高分子染料，还是需要添加一些必要的助剂完善墨水的性能。