浅谈涂料染色的发展与应用论文

　　涂料染色拼色方便、重现性好，对被染物没有选择性，可广泛用于各种纤维的染色。其染色工艺简单、节能、节水、排污少、染色成本低，是印染行业清洁生产的重要发展方向。

　　涂料的应用历史悠久，考古发现，在殷代晚期的建筑物上已经出现了壁画，当时多是红色和黑色的无机颜料。涂料的应用领域广泛，在纺织、造纸、建筑、塑料和金属等多个领域得到普遍使用。涂料在纺织品的大量应用始于20 世纪50 年代初，开始多是用于印花，80 年代以来，在染色中的应用得到重视。

　　涂料中的着色成分为颜料，涂料染色实质为颜料着色。颜料本身不溶于水，需要借助于分散剂、乳化剂等表面活性剂的作用均匀分散于有机溶剂或水中，形成涂料色浆。在涂料染色时，在涂料色浆中加入粘合剂、交联剂等制成涂料染液，对织物浸轧后，通过高温焙烘作用，交联剂的交联成分与粘合剂分子中的活性基团，在纤维和粘合剂之间、粘合剂高分子之间发生交联，形成具有三维空间结构的网状皮膜，将颜料包嵌而牢固地附着在织物上，从而达到“上染”的目的。

　　涂料染色的关键在于改善涂料染色的织物手感、摩擦牢度、轧染时对轧辊的粘结，以及浸染的着色深度、匀染性。这些问题的解决取决于涂料色浆、粘合剂等的发展技术。

1 涂料染色的发展

　　1. 1 涂料发展

　　1. 1. 1 涂料的性状与性能

　　商品涂料为浆状形式，一般称为涂料色浆，简称为涂料。其组成有颜料、分散剂、乳化剂、润湿剂及少量水。颜料包括无机颜料、有机颜料及荧光树脂颜料。

　　作为染色用涂料，应满足以下基本要求: ①颗粒细度均匀，色泽浓艳; ②良好的着色力和遮盖力; ③耐光耐热，化学药剂稳定性好; ④相对密度适宜。

　　涂料的质量取决于涂料色浆的制备技术，具体来说，即颜料晶型、颗粒大小、粒度分布及涂料色浆分散技术等。

　　涂料的遮盖力取决于颜料粒径。在一定范围内时，颜料颗粒越小，光在颜料颗粒与空气界面的反射作用加强，遮盖力越好; 过大或过小( 当颗粒的线性尺寸小于光波波长时) ，遮盖力都会下降。涂料鲜艳度的影响因素较多，包括颜料的粒径大小、颗粒形状、晶型及晶体的完整性。通常粒径大、粒度分布宽、晶体的完整性差，色光发暗;反之，色光鲜艳。

　　日晒牢度主要取决于颜料的化学结构，也与颗粒大小有关，日晒褪色速度与颗粒直径的平方成反比，颜料颗粒过小时，褪色速度加快。

　　摩擦牢度与颜料的粒径不是简单的比例关系。

　　试验表明，当粒径在100 ～ 300 nm 范围时，织物的干湿摩擦牢度差异不明显; 当粒径小于100 nm 时，可以显著地改善织物的干湿摩擦牢度，但皂洗、刷洗牢度下降。

　　颜料粒径还影响涂料色浆的稳定性。粒径过大，涂料色浆稳定性下降，易出现分层现象; 粒径分布在100 ～ 200 nm 时，色浆的稳定性在80 %以上。

　　不同颗粒大小的涂料适用于不同的染色方法。轧染的涂料颗粒最佳细度在0. 5 ～ 1 μm，浸染的涂料颗粒最佳细度在0. 1 ～ 0. 3 μm，筒纱染色的涂料颗粒在100 nm 以内。

　　1. 1. 2 涂料研发技术发展

　　涂料超细化后，各项物理性能和化学性能都会显著改变，如着色强度、颜色鲜艳度提高等。目前，水性超细涂料是国内外科研工作者研究的热点。水性超细涂料是以水为分散介质，粒径在150nm 左右的涂料分散体，能够有效降低有机物的排放量，符合环保要求。

　　水性超细涂料的制备是通过涂料色浆分散技术与颜料表面改性技术，具体分为分散剂直接研磨分散法和表面包覆分散法。分散剂直接研磨分散法有低分子分散剂法和高分子分散剂法，表面包覆法有原位聚合法、相分离法、微乳液聚合法和化学法。

　　有关资料显示，国外仅少数跨国企业如美国的DuPont ( 杜邦) 、德国的巴斯夫( BASF) 和DyStar( 德司达) 、瑞士的原Ciba ( 汽巴) 等企业掌握了涂料在水相中细化和分散稳定的方法，其技术处于垄断地位，产品价格昂贵。国内仅有江南大学纺织服装学院对外宣称已经掌握了涂料分散和细化技术。

　　1. 1. 3 涂料新产品

　　涂料的着色成分—颜料为非离子性化合物，其电荷性质取决于涂料色浆制备时所用的分散剂。目前，多数厂家采用阴离子型/非离子型分散剂，涂料色浆为阴离子型。日本山阳色素株式会社研发的Emacol CT Color 为具有阳离子性的水性颜料分散体，和传统型产品相比较，用于纺织品及成衣的浸染染色时，其染色方法简便、吸尽率高，并且废水负荷也大幅度减轻。被列为中国印染行业节能减排先进技术推荐目录。

　　1. 2 粘合剂发展

　　1. 2. 1 粘合剂结构与性能

　　粘合剂是合成高分子化合物，由单体聚合而成，一般制成水分散剂、乳液剂和溶剂型。涂料染色用的粘合剂要求具有可交联或自交联的基团，与颜料配成染液轧染后，经适当的焙烘在织物上形成无色透明、粘着力强、富有弹性和韧性的薄膜。

　　涂料染色质量的优劣，很大程度上取决于粘合剂的性质。涂料染色用粘合剂要满足以下基本要求: ①成膜稳定优异; ②粘着强力适宜; ③化学药剂稳定; ④成膜透明无色; ⑤膜质柔韧耐用。

　　按照化学结构，粘合剂分为丁苯橡胶乳液类、聚丙烯酸酯类、聚醋酸乙烯酯类。

　　按组成单体的不同，分为反应型和非反应型，反应型又分为交联型和自交联型。

　　聚丙烯酸酯类粘合剂较适用于涂料染色，且大多数采用乳液聚合的方法。其皮膜透明度高、耐磨性好、不易老化; 但手感较差、质量不稳定。聚氨酯类粘合剂的粘着力强，皮膜弹性好，手感柔软，耐低温和耐磨性优异; 但易泛黄。

　　1. 2. 2 粘合剂研发技术发展

　　目前，核壳型粘合剂是国内外研发的热点。核壳型粘合剂是从核心到壳层共聚组成呈不均匀分布的一种乳液，为硬包软结构。是由性质不同的两种或两种以上单体，通过多阶段共聚或连续变化聚合制得。核壳型粘合剂可用于各种纤维的涂料印花及涂料染色，其外层玻璃化温度较高，在室温下不易成膜，不堵网、不粘辊筒，染色后的布面不发粘、刷洗牢度高; 而其含有的玻璃化温度较低的组分焙烘成膜后，则可以提供给织物足够的柔软性、粘附性等。

　　1. 2. 3 粘合剂新品种

　　改性聚丙烯酸酯类: 如美国Brook-Line ( 布鲁克林) 的`Superprint 101，具有传统丙烯酸酯类粘合剂无法比拟的优势，使牢度和手感得到了彻底改善。

　　纳米粘合剂: 是利用纳米技术、高分子合成技术及生态技术研制的纳米级涂料染色粘合剂。几乎所有纤维表面都有300 nm 宽的沟纹，普通乳液粘合剂粒子不能进到沟纹中，而纳米级乳液粘合剂粒子直径较小，例如70 nm 粒径，可以进入纤维中“生根”。用于涂料染色时，纺织品色牢度高，刷洗牢度尤为突出; 给色量高，色泽艳丽、饱满; 手感柔软，可与染料染色工艺的纺织产品相媲美。如NMD纳米级涂料染色粘合剂。

　　1. 3 阳离子改性剂发展

　　对天然纤维进行阳离子接枝以改变其离子性的方法，一般称为阳离子改性处理。这类助剂称为阳离子改性剂，或接枝剂、固色增深剂等。通过阳离子改性剂对纤维进行处理，使纤维表面带正电荷，与阴离子型的涂料产生静电吸附作用，涂料可以依靠直接性自动吸附到纤维表面，从而拓宽了涂料染色工艺，轧染及浸染都可以使用，且提升了涂料染色的深度。

　　阳离子改性剂分为低分子化合物和高分子化合物两类，主要代表结构有胺化环氧衍生物，如缩水甘油基三甲基氯化铵( Glytahc A) 、聚酰胺表氯醇( PAE) 型聚合物、氯代三嗪型季铵化合物、N-羟甲基丙烯酰胺( NMA) 、聚表氯醇( PECH) -二甲基胺等。其中属于高分子的有聚酰胺表氯醇( PAE) 型聚合物和聚表氯醇( PECH) -二甲基胺。在涂料浸染工艺中，阳离子改性剂很重要，改性效果对涂料的染深性、匀染性及色牢度有重要影响。目前市场上大部分的阳离子改性剂在性能方面的差异并不是太大，例如，DyStar 公司的改性剂、上海长盛印染化工的涂料染色增深剂PT 和PNT、苏州联胜化学有限公司的改性剂RS、广州创越化工的阳离子改性剂CY-210 ( 纤维素纤维改性) 和CY-220 ( 蛋白质纤维改性) 等，对涂料染色的各项染色牢度都有一定的帮助。

　　阳离子改性技术的关键在于在改性反应过程中适当控制好反应条件，减少水解等副反应，以增进阳离子改性剂的利用率。

　　江南大学纳米色素与喷墨印花研究开发中心还研发了适用于超细涂料染色的含环氧氯丙烷侧基的水溶性聚酰胺多胺型阳离子改性剂，得色深，且容易避免发生染花现象。

　　1. 4 其他助剂

　　涂料染色的其他助剂还有交联剂、摩擦牢度增进剂、防泳移剂、柔软剂等，视染色方法及要求选用。