李亦然，吳婧軒

（陜西服裝工程學院，服裝與珠寶設計學院，陜西西安712046）

活性染料作為棉布印花的主要染料，具備色彩艷麗、印染工藝簡單等優(yōu)點，但由于反應性較為特殊，導致印花用的增稠糊料受到了極大的限制。20世紀50年代以來，將海藻酸鈉（SA）與天然淀粉應用于活性染料印花中，均取得了較為理想的印花效果。其中SA受自然環(huán)境與氣候變化等因素影響，其質量特性有較大差異，受生態(tài)環(huán)境保護的影響，其成本也有大幅度增長；而天然淀粉的不足則集中表現(xiàn)為制漿難度較大、織物上的漿料很難去除，即使使用化學制備方法也需要消耗大量的糧食。在此背景下，美國、英國以及中國都開發(fā)出一系列性能優(yōu)良的合成增稠劑，包括PTF-A、PTF-W、EM-630、PTF-D、EM-618和EM-PTE等[1-2]。合成增稠劑屬于聚合物，觸變性與假塑性都比較明顯，且具備較低的印花黏度指數(shù)與較高的流變性。因而更適用于活性染料、復雜花型、質地緊密織物的印花。丙烯酸酯乳液增稠劑的固色率比海藻酸鈉高，這是由于較大密度的負電荷極大地排斥了染料分子，對染料分子的擴散具有促進作用。

與其他合成增稠劑類似，PTF-D也屬于聚電解質增稠劑，為乳膠狀，其中的乳膠粒子在水的作用下發(fā)生膨化反應，羧酸鈉的電離促進了膨化過程，因為大分子鏈在電離作用下使其攜帶的負電荷數(shù)量增多，粒子帶相同的電荷互相排斥，使得大量的水分子被吸收，網狀結構的形成增加了稠度。與其他合成增稠劑相比，PTF-D呈化學惰性，應用于織物印染時并不能與染料發(fā)生化學反應；否則會對洗滌效果產生負面影響，也不利于染料上染[3]。本實驗將PTF-D應用于活性染料印花，并與其他合成增稠劑進行對比，以驗證其優(yōu)良特性。

1 實驗

1.1 材料

平網印花織物；PTF-D[工業(yè)級，博約生物科技（蘇州）有限公司]，尿素CO（NH2）2、NaOH（96%）、小蘇打NaHCO3、海藻酸鈉（4%）、染料分散藍79濾餅（工業(yè)級，江蘇亞邦染料股份有限公司），分散藍79液體染料（固含量為10%）、黏合劑SD（固含量為25%的丙烯酸酯改性物，玻璃化溫度約4℃）（實驗室自制），交聯(lián)劑608、γ-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷（工業(yè)級，浙江雀屏紡織化工股份有限公司）。

1.2 色漿的配制及印花工藝

印花配方包含原漿與色漿：原漿為尿素10.0%、小蘇打2.5%以及PTF-D 6.5%；色漿則由原漿與活性染料組成。在尿素、NaHCO3與水的混合溶液中加入合成增稠劑PTF-D，快速攪拌15 min得原漿；將原漿加入用水化開的染料中，攪拌10 min得色漿。

印花工藝流程：印花→烘干→蒸化→水洗→皂洗→水洗→烘干[4]。

2 結果與討論

2.1 PTF-D用量對色漿黏度的影響

選取如表1所示的7種活性染料，分析2%、4%、6%、8%染料用量對色漿黏度的影響。保證印花色漿表觀黏度為10～15 Pa·s的目的是使印花效果更為精細，再根據(jù)染料用量對增稠效果的影響，最終確定合成增稠劑的最佳用量，具體結果如表1所示。

表1 染料和PTF-D用量對色漿黏度的影響

2.2 影響色漿黏度的因素

2.2.1 尿素用量

如圖1所示，色漿黏度隨著尿素用量的增加而增大。當尿素用量達到一定量值，曲線呈現(xiàn)平穩(wěn)狀態(tài)。與大分子鏈上的羧基陰離子結構類似，尿素分子與大分子之間具備更強的親和性，因此在表觀上，羧基陰離子的親水區(qū)域得到了擴大，更多的水分子被增稠劑所吸收[5]。

圖1 尿素對色漿黏度的影響

2.2.2 堿劑

活性染料若要與纖維素纖維分子中的羥基發(fā)生化學反應，必須在堿性條件下形成共價鍵結合。高堿劑用量會使纖維素變成離子狀態(tài)，活性染料自身的負電荷會與纖維素互相排斥。水分解活性染料的速度會在高堿劑用量下得到提高，所以一般選取小蘇打作為堿劑。小蘇打是一種強電解質，而PTF-D是一種聚電解質，極易與電解質發(fā)生反應，這是與海藻酸鈉差別較大的地方，也是其弱點。碳酸鈉對色漿黏度的影響與小蘇打相同，能夠使色漿黏度大幅度降低，因而不能劃歸為固色劑[6]。

NaOH作為堿劑劃歸為活性染料固色劑，其堿性比較大。實際上，國外也有采用氫氧化鈉作為染料固色劑的案例。選取適量氫氧化鈉作為合成增稠劑的堿劑也能取得滿意的印花效果。與小蘇打相比黏度下降更多，因此減少用量更有利于PTF-D的推廣。

2.2.3 活性染料用量

混合小蘇打與火堿作為活性染料印花的固色劑，在控制用量的情況下，PTF-D使色漿黏度降低至符合印花工藝要求。選取藍、黃、橙3種顏色，測定不同染料用量下的黏度變化情況（黏度變化取決于染料中的電解質）。結果表明，黏度在乙烯礬型、一氯均三嗪、雙活性基染料用量50 g/L時分別下降至2 500、5 500、5 500 mPa·s。一般情況下，當色漿黏度為2 500 mPa·s時，活性染料印花的輪廓與鮮艷度仍比較顯著。當3種活性染料用量小于30 g/L時，黏度均超過10 000 mPa·s。值得注意的是，當海藻酸鈉用量為4%時，活性染料用量增加并不會影響?zhàn)ざ取?/p>

2.3 海藻酸鈉和PTF-D印花效果對比

2.3.1 流變性

采用高速攪拌機與DV-1型回轉式黏度計對3%的PTF-D和海藻酸鈉色漿進行黏度與流變性測試，結果如表2和圖2所示。

表2 PTF-D和海藻酸鈉的黏度對比

圖2中的剪切應力τ公式為：τ=ηα·γ，式中，ηα表示表觀黏度。

由圖2可知，PTF-D和SA的剪切應力與剪切速率之間并不呈線性關系，而與假塑性以及黏塑性較為接近。從表觀來看，與PTF-D相比，海藻酸鈉的假塑性并不顯著，這主要是因為假塑性與剪切力增稠型的某些結構互相抵消，導致隨剪切速率提高出現(xiàn)降黏與增黏兩種傾向。合成增稠劑的假塑性流體特征對于織物印花具有重要意義。在進行織物印花時，印花色漿黏度在刮刀作用下會于某一時刻突然下降，從而使印花色漿能夠借助篩網面滲透，當刮刀不再作用于織物時，印花色漿的黏度又會增加至初始點。因此，與海藻酸鈉相比，合成增稠劑PTF-D具有更高黏度的結構特性[7-8]。

圖2 剪切應力和剪切速率的關系

2.3.2 印花黏度指數(shù)

印花黏度指數(shù)PVI代表增稠劑的剪切變薄性能，與結構黏度指數(shù)n的關系為：

印花黏度指數(shù)與結構黏度指數(shù)呈正相關。PTF-D與海藻酸鈉的印花黏度指數(shù)與結構黏度指數(shù)如表3所示。

表3 印花黏度指數(shù)與結構黏度指數(shù)

由表3可知，與海藻酸鈉相比，PTF-D具備更小的印花黏度指數(shù)與更大的結構黏度指數(shù)。增稠糊料的印花黏度指數(shù)范圍為（0.1，1）。印花黏度指數(shù)的選取依據(jù)為織物、花型以及印花方式。質地比較稀薄、花型比較精細以及平網印花的織物更適用于較小的印花黏度指數(shù)；中間印花黏度指數(shù)適用于一般花型與圓網印花；而滾筒印花、疏水織物則需要選取較高的印花黏度指數(shù)。為滿足不同種類的印花生產需求，可以將合成增稠劑與海藻酸鈉混合使用[9]。

2.3.3 耐硬水性

由表4可知，硬水中的鈣、鎂離子極大地影響了海藻酸鈉的使用，產生的白色凝聚物對應用性能產生了較大的影響。而PTF-D具備更高的耐硬水性，在硬水的作用下黏度僅下降7.8%。因此，根據(jù)水質的不同，PTF-D可以選擇是否加入絡合劑，以確保高黏度。

表4 PTF-D和海藻酸鈉耐硬水性比較

2.3.4 得色量

印花測色數(shù)據(jù)見表5。

表5 印花測色數(shù)據(jù)

由表5可知，與海藻酸鈉相比，PTF-D應用于活性染料印花能夠獲得更深的顏色。這主要是因為合成增稠劑網狀大分子鏈上具備密度較大的羧基負電荷，能夠有效排斥活性染料。PTF-D的化學惰性促進了活性染料分子與織物上羧基的化學反應，提高了活性染料在織物中的擴散性與染料得色量。

2.3.5 透網性

表面得色量K/S值通常用來衡量印花織物的上色效果。選用100目篩網刮印合成增稠劑PTF-D與海藻酸鈉糊?？椢锟偣惨M行兩次刮印，第一次刮印完成3 min后再進行第二次刮印，洗網（同一時刻蒸洗兩塊布）。

由表6可知，與海藻酸鈉相比，PTF-D的透網性更好。這是由于PTF-D具有較高的結構黏度指數(shù)與較小的印花黏度指數(shù)，更適用于活性染料印花，而海藻酸鈉則更適用于滾筒印花[10]。

表6 透網性

2.3.6 印花色牢度

由表7可知，與海藻酸鈉相比，增稠劑PTF-D的印花色牢度無顯著差異，均達到GB 3920和GB 3921的印花色牢度要求。

表7 大樣印花牢度對比

3 結論

（1）選取PTF-D作為增稠劑時，需要控制堿劑用量，以確保不會對織物得色量產生影響。

（2）與海藻酸鈉相比，合成增稠劑PTF-D調漿更為簡便，在15 min內就能攪拌成白色漿狀，但對電解質比較敏感。因此，控制增稠糊料用量極為重要。

（3）合成增稠劑PTF-D為假塑性流體，具有較高的結構黏度指數(shù)與較小的印花黏度指數(shù)。在水與小蘇打作用下，易制成稠厚的色漿，應用于活性染料平網、圓網印花時，在刮刀的剪切力作用下能迅速變薄，透網性變好。剪切應力決定了印花糊料的黏度與花紋輪廓，在應力消除時能得到精細的線條與理想的印花效果。當印花機停機后糊料不會流出網眼。因而，與海藻酸鈉相比更適用于高目數(shù)網印。

（4）與海藻酸鈉相比，PTF-D的表觀得色量高出20%～30%，但是勻染性較差，為了獲得最佳的印花效果，可以混合使用兩種增稠劑。當PTF-D質量分數(shù)為4.0%～5.5%時，PTF-D印花織物具有較高的色牢度。