（纺织工程专业论文）高取代CMC糊料用于活性染料印花的研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 一直以来，活性染料印花糊料都是以海藻酸钠为主。海藻酸钠价格的不断攀升及其 在圆网、平网印花过程中逐渐暴露出来的一些缺陷，刺激了寻找其它天然多糖类糊料或 合成糊料作为海藻酸钠替代品的研究。 为使高取代c m c 糊料用于活性染料的印花，考察了三种聚合度不同、取代度在1 - 3 以上的高取代c m c ( c e l l c o s a n7 0 0 、c e l l c o s a n2 0 0 0 、c e l l e o s a n4 0 0 0 ) 的流变特性、印制 性能等各项性能，并与传统活性印花糊料海藻酸钠进行了比较。研究结果表明，c e l l c o s a n 7 0 0 的流变性与海藻酸钠相似，均近似牛顿型流体。而c e l l c o s a n2 0 0 0 、c e l l c o s a n4 0 0 0 原糊属于典型的假塑性流体，其流变性和较低的p 玎值决定了它们比海藻酸钠更适合亲 水性纤维纺织品的精细花纹印花，同时也更适合于圆、平网的印花方式。高取代c m c 糊料用于活性染料直接印花，可以取得令人满意的印花效果和印花色牢度。 由于单一糊料难以满足印花生产中的多种要求，混合糊料代替单一糊料己成为一种 趋势，因此本文还考察了高取代c m c 中c e l l c o s a n7 0 0 、c e l l c o s a n 4 0 0 0 分别与海藻酸钠、 聚丙烯酸类合成糊料以不同比例混合后原糊的物理特性和印制性能。研究结果表明，所 有混合糊均属假塑性流体，且触变性小。c m c 与海藻酸钠的混合期，随着海藻酸钠比 例的增加，混合糊的粘度逐渐降低，混合糊粘度与混合比例基本呈线性关系。而c m c 与合成糊料的混合糊在混合比例为5 0 5 0 时粘度最低。c m c 与海藻酸钠混合糊的p v l 值变化较符合线性关系；而c m c 与合成糊料混合糊中，合成糊料所占比例在5 0 以下 时，混合糊的p v l 值基本与纯c m c 的一致；当合成糊料所占比例超过5 0 时，混合糊 的p v l 值才有明显下降。c m c 与海藻酸钠混合糊的混合比例对其与化学药品的相容性 没有显著影响。c m c 与合成糊料的混合糊，对尿素相容性好，而随着混合糊中合成糊 料比例的增加，对碳酸氢钠和防染盐s 的相容性急剧下降。从印花效果看，高取代c m c 比例较高的印花织物表面k s 值高，海藻酸钠或合成糊料比例高的原糊印制渗透性好， 印花时应视具体要求选择糊料混合比例。高取代c m c 与一氯均三嗪型活性染料不发生 反应，但与乙烯砜型活性染料可能发生了一定程度的反应。薄层层析法和红外光谱法可 初步定性地测定糊料与染料之间的反应性。 关键词：羧甲基纤维素：印花糊料；混合糊料；活性染料印花；取代度；流交特性 印制性能；反应 a b s t r a c t r e a c t i v ed y ep r i n t i n gr e l i e sh e a v i l yo nt h eh u eo fa l g i n a t et h i c k e n e r s t h eu n r e l i a b l e s u p p l y , p r i c e ，q u a l i t yo f a l g i n a t et h i c k e n e r sa n di t sw e a k n e s si na n dp l a t es c r e e np r i n t i n g ， h o w e v e r , h a v es p i k e di n v e s t i g a t i o ni n t oo t h e rn a t u r a lp o l y s a c c h a r i d e sa n ds y n t h e t i c t h i c k e n e r sa sa na l t e m a t i v e i na na t t e m p tt ob eu s e df o rr e a c t i v ed y ep r i n t i n g ，p r o p e r t i e so f t h r e ek i n d so fh i 【曲 s u b s t i t u t e dc a r b o x y m e t h y lc e l l u l o s ew e r es t u d i e d t h e i rr h e o l o g i c a lb e h a v i o ra n dp r i n t i n g p r o p e r t i e sw e r ec o m p a r e dw i t hs o d i u ma l g i n a t e i tw a s s h o w nt h a tt h er h e o l o g i c a lb e h a v i o r o fc e l l c o s a n7 0 0w a ss i m i l a rw i t l l 姆n a t e a n dc e l l c o s a n2 0 0 0a n dc e l l c o s a n4 0 0 0w e r e m o r es u i t a b l ef o rr o t a r ys c r e e np r i m i n ga n df i n ep a t t e r np r i n t i n go nh y d r o p h i l i ct e x t i l e st h a n s o d i u ma l g i n a t e ，t h e r ep r i n t i n gp r o p e r t i e sw e r es i m i l a rw i t ha l g i n a t e ，a n dp r i n t i n gf a s t n e s s e s w e r es a t i s f a c t o r y h i 曲s u b s t i t u t e dc a r b o x y m e t h y lc e l l u l o s e sa r cg o o ds u b s t i t u t i o nf o rs o d i u m a l g i n a t eo f r e a c t i v ed y ep r i n t i n g t h er h e o l o g i c a lb e h a v i o ra n dp r i n t i n gp r o p e r t i e so fb l e n dp a s t ec o m p o s e do fc e l l c o s a n 7 0 0 ，c e l l c o s a n4 0 0 0a n da l g i n a t es o d i u m ，s y n t h e t i ct h i c k e n e rw e r et e s t e d i tw a ss h o w nt h a t a l lo ft h i c k e n e r sw e r ep s e u d o p l a s t i c a n dt h e yh a dl i t t l et h i x o t r o p y v i s c o s i t yo fb l e n d so f c m ca n ds o d i u ma l g i n a t ef c m c a ) d e c r e a s e d 埘t 1 1t h ea m o u n to fa l g i n a t ei n c r e a s i n g ；b u t 硒 t h eb l e n d so fc m ca n ds y n t h e t i ct h i c k e n e r ( c m c l ) a sc o n c e r n e d ，t h ep a s t e sv i s c o s i t yw a s l o w e s tw h e nt h e i rp e r c e n t a g ew e r eb o t h5 0 t h ep 玎o fc m c ai n c r e a s e dw i t ht h ea m o u n t o fa l g i n a t ei n c r e a s i n g ；b u tp y lo fc m c ld i dn o td e c r e a s ed r a m a t i c a l l ye x c e p tt h ep a s t e s c o n t a i n i n g7 5 o rm o r es y n t h e t i ct h i c k e n e gt h ev i s c o s i t yv a r i a b i l i t yo fb l e n dp a s t e sw e r e t e s t e d ，w h i c hw a sc a u s e db yt h ea d d i t i o n o fu r e a , s o d i u mb i c a r b o n a t ea n ds o d i u m m e t a n i t r o b e n z n es u l f o n a t e i tw a ss h o w nt h a tb l e n d i n gp r o p o r t i o nh a dn os i g n i f i c a n te f f e c to n t h ev i s c o s i t yv a r i a b i l i t yo fc m c a ，a n dc m c lw e r em o r es t a b l et ou r e ab u th a dl i t t l e d e f e n s et os o d i u mb i c a r b o n a t ea n ds o d i u mm e t a n i t r o b e n z n es u l f o n a t e w h e nc o m p a r i n g p r i n t i n gp r o p e r t i e s ，p a s t e sc o n t a i n i n gm o r ec m cp r o v i d e dh i g h e l c o l o ry i e l d , b u tt h o s e c o n t a i n i n gm o r ea l g i n a t eo rs y n t h e t i ct h i c k e n e rp r o v i d e db e t t e rp e n e t r a t i o n i tw a sp r o v e dt h a th i g hs u b s t i t u t e dc a r b o x y m e t h y lc e l l u l o s e sh a dn or e a c t i o nw i t h m o n o c h l o r o t r i a z i n et y p er e a c t i v ed y e ，b u th a dac e r t a i nd e g r e eo fr e a c t i o nw i t hv i n y ls u l f o n e r e a c t i v ed y e t h et l ca n di rc o u l da n a l y z et h er e a c t i o n sb e t w e e nc m ca n dr e a c t i v ed y e s q u a l i t a t i v e l y ，a n dt h es e c w a se x p e c t e dt ob eq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so f t h e i rr e a c t i o n s k e y w o r d s ：c a r b o x y m e t h y lc e l l u l o s e ；t h i c k e n e r ；b l e n dp a s t e ；r e a c t i v ed y ep r i n t i n g ；s u b s t i t u t e d e g r e e ；t h e o l o g i c a lb e h a v i o r ；p r i n t i n gp r o p e r t y ；r e a c t i o n i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名： 三垂堑日期：舛弓月，日 关于论文使用授权的说明7 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 一一p 签名：么釜趁 导师签名： 日期：跏 第一章绪 论 第一章绪论 1 1 活性染料印花糊料概述 1 1 1 印花糊料 印花是一种局部染色，但不同于染色；它的印制效果与被印织物、印花方法和印花 色浆的特性有密切的关系。其中，印花色浆中的糊料起着举足轻重的作用。 印花糊料是指添加在印花色浆中能起到增稠作用的高分子化合物。印花糊料一般是 可溶于水，或在水中能充分溶胀、分散形成亲水性高分子稠厚胶体溶液的物质，或者是 油水型或水油型乳化糊。调配成印花色浆时，一部分染料溶解在水中，另一部分染料 则溶解、吸附或分散在印花原糊中。 印花糊料是印花色浆的主要组成部分，它决定着印花运转性能、染料的表面给色量、 花形轮廓的光洁度等【1 - ”。 1 1 2 印花糊料的分类及作用 印花糊料按其来源大致可归纳为天然糊料、加工及半合成糊料( 天然高分子糊料的 衍生物) 、合成糊料和乳化糊等四大类。 糊料在印花过程中所起的作用，大致可分为以下两类： 一种是单纯作为印花色浆的增稠剂，赋予色浆以一定的粘度和印花特性，当印花、 固色过程完成后，还要将其从织物上去除。也就是说，糊料作为印花色浆的增稠剂，使 印花色浆具有一定的粘度，部分地抵消织物的毛细管效应，从而保证花纹轮廓的光洁度。 印花时，染料就借助糊料的帮助传递到织物上，经烘干后，花纹处就形成有色的糊料薄 膜。汽蒸时，染料从薄膜逐渐转移、渗透到织物里，在到达平衡状态后，完成上染。活 性染料印花的糊料就属于这一类。 另一种不仅是作为色浆的增稠剂，而且还参与染料的固着。印花固色完成后，糊料 成为印花的组成部分之一，保留在织物上。 此外，糊料在印花过程中还具有以下几种作用： ( 1 ) 作为印花色浆中染料、化学品、助剂或溶剂的分散介质和稀释剂，使印花色浆 的各个组分能均匀地分散在色浆中； ( 2 ) 作为印花色浆的稳定剂和延缓印花色浆中各组分彼此间相互作用的保护胶体； ( 3 ) 作为印花后在烘干过程中的抗泳移剂； ( 4 ) 作为印花后处理汽蒸固色时的吸湿剂。 1 1 3 印花糊科的基本要求 作为印花用的糊料，必须符合以下基本要求1 江南大学硕士学位论文 a 制糊要求 ( 1 ) 容易制糊。糊料在制成原糊后，应具有一定的物理和化学稳定性，不至于在 存放过程中发生结皮、发霉、发臭、变稀等变质现象。在制成色浆后要能经受搅拌、挤 压的机械作用。 ( 2 ) 与染料和化学品有较好的相容性，能使染料与化学助剂均匀地分散在胶体体 系中。 ( 3 ) 在稀释时，粘度变化要小。 b 印花要求 ( 1 ) 在印花时色浆容易转移，给色性能优良。即糊料要有良好的染料传递性，使 所印的织物具有较高的表面给色量，随水洗除的染料要少，染料的利用率要高。 ( 2 ) 糊料必须具有良好的浸润性能，即能很好地浸润丝网或镍网，也能很好的润 湿织物，而且还必须能够克服织物的毛细管效应。 ( 3 ) 糊料所制原糊的结构粘度的大小要适当，具有必要的印花流变特性，能印制 出花纹均匀、线条精细、轮廓光洁，且符合印花原样精神的花形。 ( 4 ) 糊料在制成印花色浆后应具有一定的压透性，对织物有适当的渗透性，使糊 料能渗入织物内部。 ( 5 ) 印花烘干后能在织物表面形成一个有一定弹性、耐磨性的膜层。这一膜层要 耐摩擦、折叠，膜层表面不可因粘性而造成织物与织物之间或织物与导辊之间的粘连， 不会从织物上剥落、龟裂、飞扬。 ( 6 ) 要求制成的印花色浆在印制过程中不起泡。 c 汽蒸要求 ( 1 ) 糊料本身不具有色素，或略有色素的糊料应对所印织物的纤维没有直接性， 可在水洗过程中洗除。否则，会影响印花织物的花色鲜艳度。 ( 2 ) 在汽蒸时具有一定的吸湿能力。印花烘干后的织物在汽蒸时，蒸汽中的水分 将在印花处和未印花处冷凝，并被色浆及纤维吸附，便于染料固着于纤维。 ( 3 ) 不具有会对染料产生影响的还原性。 ( 4 ) 糊料必须具有良好的洗除性( 脱糊性) ，否则，会造成花纹处手感粗糙、色泽 不鲜艳、印花色牢度差等弊病。 1 1 4 活性染料印花糊料 活性染料印花具有工艺简单、色光鲜艳、色谱齐全、织物手感柔软等优点，一直是 纯棉、粘胶等织物印花的理想工艺。我国于1 9 5 7 年研制成功了海藻酸钠作为活性染料的 印花糊料。海藻酸钠具有较高的给色量，c 0 0 。基团有强水化能力，其原糊属于假塑 型流体，具有一定的流变性能。另外，它还具有良好的抱水性、易洗除性，印花后花型 轮廓清晰，不易渗化，是传统辊筒印花机的理想糊料 4 1 。尽管研究表明活性染料对海藻 酸钠浆具有一定的稳定作用，但许多品种的海藻酸钠在加工时仍需添加抗菌剂以确保色 2 第一章绪论 浆在贮存过程中不会变质。这些抗菌剂一般为酚类或醛类，有些会影响到某些活性染料 特别是用于干热固色工艺的活性染料的色光1 5 】。 随着印花技术的不断发展，辊筒印花机已明显落后，圆网印花机、平网印花机、平 网一圆网联合印花机相继诞生，刮印系统( 钢刮刀、橡胶刮刀、磁辊刮刀) 和花网目数、 种类不断扩大，这对印花色浆的特性，特别是对印花糊料提出了更高的要求。海藻酸钠 糊料己远远不能满足高质量印花如高目数网印、精细花型、大面积印花和质地紧密织物 印花等的要求。 另一方面，随着人民生活水平的提高，人们对海藻酸钠中含有的人类所需微量元素 发生了兴趣，作为印花工业重要原料的海藻酸钠开始逐渐地向食品用转化，导致其价格 升高，印花生产成本不断攀升聊。 因此，人们开始逐步寻找海藻酸钠的替代品( 如天然改性类糊料、合成糊料) ，或 将海藻酸钠与其它糊料拼混使用( 如海藻酸钠与聚丙烯酸合成糊料拼混而成的新型复合 糊料) 天然改性类糊料，以改性海藻酸钠、改性淀粉、改性纤维素为典型代表，近年来国 外也出现了性能优良的改性瓜尔胶。我国近年来在改性淀粉、改性纤维素研究开发方面 取得较大进展，出现了一些性能优良的产品，印制效果接近海藻酸钠，但生产成本比海 藻酸钠低得多。另外，我国也有人尝试采用某些动植物胶、矿物胶作为活性印花糊料， 但应用相对较少。 合成糊料即合成增稠剂，以聚丙烯酸盐阴离子型增稠剂为主，具有成糊速率快、得 色量高、流变性能好等优点，但合成增稠剂耐电解质性能差，织物印制手感较硬。近年 来国外也出现了综合性能优良的合成增稠剂 7 1 。 海藻酸钠、天然改性类糊料和合成增稠剂各有优缺点，将各种不同糊料复配成复 合糊料使用，取长补短，可获得良好的综合印制效果。 用于活性染料印花的糊料除了应具备前文中印花糊料的基本要求外，还应该具有与 活性染料分子的相斥性。活性染料是一类化学反应性染料，容易与亲核试剂发生亲核取 代或亲核加成反应。所以，活性染料印花糊料分子中不应含有会与活性染料发生反应的 活泼基团。如多糖类糊料糖单元的伯碳原子上不应带有一o h 等活泼基团，而应为一 c o o 或h 2 c o o 一等负性基团，与阴荷性的活性染料间有较大的斥力，不和染料分子 发生化学反应【4 】。 1 2 印花原糊的流变特性 1 2 1 印花原糊的流变性和触变性 印花原糊的流变特性是决定其印制效果的重要因素，研究印花原糊的流变性能对解 释各种印花现象、指导印花实践、发展印花技术、提高印花质量具有重要意义。 目前所用的糊料和印花色浆基本上都属于假塑性流体或粘塑性流体。假塑性流体的 江南大学硕士学位论文 表观粘度是牛顿粘度和结构粘度之和，且随着剪切应力的增大而减小( 图1 ) ，有利于色浆 在施加剪切力的情况下顺利通过网孔印制到织物上。结构粘度是由亲水性高分子化合物 中大分子间的氢键、范德华力、化学或物理交联形成的网状结构包含自由水分、阻滞水 分子的流动所形成的粘度。结构粘度的大小表征流体假塑性的大小。 h 簪 刿 应力f 流动曲线图 昏 毯 餐 应力f 粘度曲线圈 h * 馏 应力r 图1 假塑性流体的流变曲线和粘度曲线图2 流体的滞后触变性曲线图 当剪切应力消除后，印花原糊的结构粘度需要经过一段时间才能恢复，从而产生滞 后触变性。印花原糊的滞后触变现象，即为随着剪切应力增大时的上行流变曲线与剪切 应力减小时的下行流变曲线不能重合( 图2 ) ，出现滞后现象。这一特性称为流体的触变性。 触变性大小以上行和下行曲线所围成的面积表示。触变性理想的流体可保证在筛网板升 起时色浆不下漏，既可防止飞浆造成印花疵病，又可保持印到织物上的色浆轮廓清晰。 1 2 2 原糊或色浆流变性的表征i s ! a 剪切变稀指数( s h e a rt h i n i n gi n d e x ，s t o 欧美国家使用较多，其公式为： l o g 叩= k b l o g d ( 1 ) 式中 口表观粘度； d 剪切速率； 一b 剪切变稀指数； k 常数。 式1 表明，表观粘度对数与剪切速率对数成直线关系，直线斜率为负值，定义为剪 切变稀指数s 吖= 一b ，表示粘度随着剪切速率增大而降低。赃0 一1 之间，s ”= o 为 真粘度，负值越大( 指绝对值越大) ，结构粘度越大。 b 印花粘度指数( p t i n t i n gv i s c o s i t yi n d e x ，p 功 印花粘度指数在我国、日本和印度使用较多，定义为两个剪切速率相差1 0 倍的表观 粘度之比值。 l 一 户玎；i 0 - ； 或p 陌：堕 ( 2 ) 可j 4 第一章绪论 式中 r l i 任意剪切速度时原糊的粘度； ，l l o i 剪切速度是任意剪切速度的1 0 倍时，所测得的原糊粘度。 p 阳为正值，通常在0 1 1 2 _ 间。当p v i = 1 时，为牛顿流体。尸玎值越小，原糊的 结构粘度越大，假塑性越显著。 1 2 3 印花方法对色浆流变性的要求 不同的印花方法，色浆受到的剪切力大小不同，对色浆流变性能的要求也不同。若 色浆受到的剪切力大如传统的辊筒印花机，色浆易透过网孔印到织物上；色浆受到的剪 切力较小如平网、圆网印花机，要达到上述目的，就要求色浆的p 玎值较大，即具有显 著的假塑性。 根据经验，不同印花方式下较为适宜的p 玎值如表1 。 表1 不同印花方式较为适宜的p 呀值 1 3 糊料的拼混 在印花时，印花色浆中若使用单一的糊料，往往会由于糊料本身单一的大分子所含 有的特性，难以满足印花生产中的多种要求。为此，往往使用两种或两种以上的混合糊 料制成印花原糊，以相互弥补其不足。事实上，市场上出售的各种经过加工的糊料，多 数是混合糊料【l l 。 糊料混合使用时，最明显的现象就是粘度的变化，流变特性也随之而变。通常是采 用低含固量、高粘度的糊料与高含固量、低粘度的糊料相拼混。 一般说来，混合组分数目越多，其p v i 值的变化越易呈线性关系。这是由于混合 糊料组分溶胀后的粒子大小不同，随着构成组分数的增多，可进一步得到紧密的填充效 果，因而流动形式趋于稳定。 1 4 糊料与活性染料反应性的测定方法 低取代度的c m c 由于分子中存在大量的活泼羟基，在碱性条件下，容易与活性染 料发生亲核取代反应。如果用低取代度c m c 进行活性染料印花，会产生染料固色率低、 江南大学硕士学位论文 织物手感粗硬等弊病。而高取代度的c m c ，由于分子中没有或只有少量的活泼羟基存在， 且羧甲基钠基电离后呈阴电性，与活性染料间具有较大的静电斥力，所以与活性染料间 的反应性较小。那么，当取代度达到多高时，c m c 才不会与活性染料发生反应? 当c m c 与活性染料之间的反应减弱到何种程度时，印花织物的得色和手感才令人满意? 解决这 些问题，对c m c 及其它天然改性糊料的生产、活性染料印花生产中糊料的选择等具有重 要的指导意义。然而，要回答这些问题，首先要寻找一种可以定性、定量地测定糊料与 活性染料反应程度的方法! 目前，人们熟知的用于测定糊料和活性染料反应性的方法是薄层层析法。这个方法 的测定原理是：将充分反应的色浆在层析板上点样，选择适当的展开剂，根据糊料、染 料、糊料与染料的反应产物糊料一染料三者在流动相展开剂与固定相硅胶涂层中的分配 系数不同，将染料与另外两者充分地分离开来，即染料随着展开剂一起在硅胶板上攀升， 而糊料与糊料一染料保留在原点位置。观察原点处色泽的深浅以定性地判断糊料与染料 间反应性的大小。如果原点处无色泽，说明糊料与染料没有发生反应；反之，则两者间 发生了反应。 另外，红外光谱法也可以用来检测糊料与活性染料之间的反应性。该法的测定原理 是：选择适当的溶剂，对充分反应后的色浆进行多次洗滤，将色浆中的染料萃取出来。 洗滤至滤液中不含有染料为止。过滤所得的残留物是糊料或糊料与糊料一染料的混合 物。对该残留物进行红外光谱扫描，如果在其红外光谱图中可以观察到染料的特征吸收 峰或关键特征峰发生变化，说明糊料与染料发生了反应；反之，则两间者不发生反应。 1 5 国内外关于活性染料印花糊料的研究现状 目前寻找用于活性染料印花的海藻酸钠替代品工作中，绝大多数染整工作者都致力 于合成糊料、淀粉衍生物以及高取代瓜尔胶等方面的研究，很少有人注意到高取代度羧 甲基纤维素作为活性印花糊料的潜质。 1 5 1 国外有关活性染料印花糊料的研究 早在1 9 9 5 年，a h e b e i s h 等人曾对自制c m c 用于棉织物活性染料印花进行过一系 列研究，其研究内容侧重于不同取代度的c m c 印花效果，研究结果表明取代度低于1 2 8 的c m c 印花织物手感粗硬，而取代度高于1 3 8 的c m c 可获得手感柔软的印花织物。 推测原因是d s 1 3 8 的c m c 分子中的活泼羟基被有效封闭，且与带同种电荷的活性 染料产生足够强的静电斥力，从而未与活性染料发生反应。而d s c 2 c 1 ，这说明c m c 原糊的粘度是随 着聚合度的增大而增大的。与海藻酸钠相比，同样含固量下c 3 和c 2 原糊粘度明显高 于海藻酸钠，有三方面的原因。第一是糊料本身性质的差异；第二是聚合度差异；第三 是糊料分子形状的影响。另外，本文中所用的高取代c m c 的取代度在1 3 以上，也就 是每个葡萄糖单元环上平均至少有1 3 个羧甲基钠基团，而海藻酸钠的单元环上只有一 个，所以c m c 大分子间静电斥力较大，水化能力较强，从而在氢键力的共同作用下， 形成较大的三维网格，网裹住更多的水分，宏观上表现出较大的粘度。 l234 原糊含固鸯厂 图4 各原糊粘度随含固量的变化曲线 以下试验均选取表观粘度相近的4 c 1 、3 5 c 2 、3 c 3 和4 海藻酸钠原糊( 在 流变性和印花粘度指数实验中，由于转子转速n = 6 0 r r a i n 时，4 海藻酸钠原糊的表观 粘度r 。 1 0 0 0 0 m p a s ，超出粘度计测量范围，故选取3 5 海藻酸钠) 。 3 1 2 高取代c m c 、海藻酸钠的流变特性 图5 所示为4 c 1 、3 5 c 2 、3 c 3 、3 5 海藻酸钠的原糊粘度随剪切力的变化曲 线。由试验结果可知，四种原糊都属于假塑性流体，随着剪切速率增大，粘度下降。c m c 系列原糊假塑性比海藻酸钠更显著，结构粘度更大。 海藻酸钠接近牛顿型流体，在实际生产中就会存在这样一种弊病：当原糊用量少时， 色浆粘度较小，容易产生漏浆、渗化等现象；而增加原糊的用量，色浆粘度增大，有效 防止了漏浆的产生，但由于其结构粘度小，当施加剪切力时，色浆的表观粘度没有明显 下降，容易产生塞网、露地白等现象。 c m c 系列原糊中c 1 的流变性与海藻酸钠相近，而c 2 、c 3 的结构粘度较大。实际 生产中，在未加剪切力时，c 2 、c 3 色浆可保持很大粘度而静止停留在花网上；当施加 剪切力时，色浆粘度迅速变小，顺利透过网孔，转移到织物上；除去剪切力后，色浆迅 速恢复到原来的粘度，部分抵消织物的毛细管效应，从而保证花纹轮廓的光洁度。 伽 哪 。 锨 砌 s - m 皿e i，皑颦筐k噼曩嘶 第三章高取代c m c 的物理特性和印制性能 ： 三 篓 剪切速率，s 。1 图5 各原糊粘度随剪切力的变化曲线 3 1 3 高取代c m c 、海藻酸钠的印花粘度指数 印花粘度指数( 尸玎值) 是一种表示印花糊料流变特征的特性参数。通常印花糊料 的p v l 值在0 1 1 的范围之内。当p v i 值为1 时，为牛顿型流体。随着p v l 值降低， 印花原糊的结构粘度增高，流体的假塑性增强。p v l 值较大的糊料在剪切速率变化时， 粘度变化相对较小，从而保持较为一致的印花效果；相反，p v l 值较小的糊料，随着剪 切速率的变化，粘度变化较大，不易控制均匀一致的印花效果。生产实践证明，印花色 浆的p 玎值一般在0 ，4 5 0 7 0 为宜。 表4 所示为4 c i 、3 5 c 2 、3 c 3 和3 5 海藻酸钠原糊的p v l 值。海藻酸钠的 p v l 值较高，结构粘度小，不适宜圆、平网和手工印花，且用于印制线条或精细花纹时， 难以获得令人满意的印制效果。而c m c 系列p v l 值较低，结构粘度较大，适用于圆网、 平网和手工印花，且容易印得清晰的花纹和线条。由此可以推断，c m c 系列原糊较海 藻酸钠更适合亲水性纤维纺织品的精细花纹印花。而将三种c m c 进行对比可知，聚合 度越大，分子量增加，原糊的结构粘度就会增大，p 玎值随之降低。 表4 各原糊的p v l 值 3 1 4 高取代c m c 、海藻酸钠原糊的抱水性 糊料在制糊过程中，随着糊料的溶胀，糊料高分子之间或分子链段交接处，由于分 子间引力形成三维网状结构，除高分子链的水化层外，还网裹着大量的水而成凝胶，产 生很高的结构粘度。这些在水化层和网裹着的水分是原糊结构中的水分，在织物上不会 渗出。但如果糊料高分子形成的三维网状结构裹不住部分水分，就会使这部分水分游离 出来，在织物的毛细管效应作用下，由这些水分的渗化造成染料随水分渗化，从而导致 印花花纹轮廓不清、花样模糊等疵病。原糊的抱水性就是糊料对水分的抱合能力。 1 7 江南大学硕士学位论文 表5 所示为4 c 1 、3 5 c 2 、3 c 2 和4 海藻酸钠原糊的抱水性，c m c 系列原糊 的抱水性与海藻酸钠相近。 表5 原糊的抱水性 3 1 5 高取代c m c 、海藻酸钠原糊的贮存稳定性 在生产过程中，印花糊料在制成原糊后，不会立即被用于配制色浆或印花，所以要 求原糊具有一定的贮存稳定性，不至于在存放过程中发生结皮、发霉、发臭、变稀等变 质现象。 本文通过测试5 c 1 、3 c 2 、3 c 3 、4 海藻酸钠糊在3 0 0 下存放六天的经日粘 度，并观察各原糊的性状变化，判断其贮存稳定性的好坏。试验结果如图6 一图9 所示。 由试验结果可知，高取代c m c 和海藻酸钠糊在存放过程中随着存放时间的延长，原糊 表观粘度降低。 矮 l23 456 存放天数，d 图6c 1 在存放过程中的粘度变化情况 刍 ； 烂 絮 g 罪 睡 霪 藿 熏 囝 落l图圜国l l234 56 存放天数d l234 56 存放天数，d 图7c 2 在存放过程中的粘度变化情况 l2a456 存放天数，d 图8c 3 在存放过程中的粘度变化情况图9a 糊在存放过程中的粘度变化情况 按公式4 计算出各原糊经日粘度的离散度，结果如表6 所示。离散度越大，表明原 糊的贮存稳定性越差。结果表明，c l 、c 2 的贮存稳定性与海藻酸钠相近，c 3 的贮存稳 1 8 ” ；： 卸 约 曲 盯 为 s-d皇；皑嚣譬罪隧 如钟卯钟坫垢” ”；dil【：醚担譬霉隧 剐跏枷舢枷 第三章高取代c m c 的物理特忭和印制件能 定性最好。 表6 高取代c m c 、海藻酸钠糊经日粘度的离散度 此外，在六天存放过程中，发现各糊无结皮、发霉、发臭等现象。但到第七天发现 海藻酸钠糊中有少量霉斑出现，第八天霉斑明显增多。而高取代c m c 糊在相同条件下 存放1 5 天未见有结皮、发霉、发臭等现象出现。观察结果说明选用的高取代c m c 贮存 稳定性优于海藻酸钠。 3 i 6 高取代c m c 、海藻酸钠原糊的化学相容性 印花用的色浆中除原糊和染料以外，还存在一些印花助剂，如活性染料直接印花色 浆中需要添加的助溶剂尿素、固色剂碳酸氢钠以及色光保护剂防染豁s 等。这些助剂的 存在会对原糊的性能产生一定程度的影响。表7 所示为4 c 1 、3 5 c 2 、3 c 2 和4 海藻酸钠原糊中加入1 5 尿素、3 防染豁s 、6 n a h c 0 3 溶液后的粘度变化情况。由 表可知，高取代c m c 原糊对尿素和防染盐s 的适应性与海藻酸钠相近，而对n a h c 0 3 的相容性略差。 袭7 各原糊对化学药品的适廊性 3 2 高取代c m c 的印制性能 3 2 1 印制得色量和渗透性 采用活性红k 2 b p 、活性黄k 一6 g 、活性翠蓝k g l 三种活性染料对平纹棉织物印 花，印花织物正反面的k s 值和渗透率如图1 0 图1 2 所示。总的来说，c 2 、c 3 与海藻 酸钠的得色情况和渗透率相近，而c l 与它们相比，得色较浅，渗透率较大。这是因为， c l 色浆的粘度比其它三种色浆粘度低，更容易向织物内部渗透，所以渗透率较大。同 江南大学硕i j 学位论文 时，保留在织物表面的色浆数量较少，从而使得织物表观得色量低。 图1 0 各糊对活性红k 一2 b p 的印制效果 图l l 各糊对活性嫩黄k 6 g 的印制效果 图1 2 各糊对活性翠蓝k g l 的印制效果 3 2 2 花纹清晰度 花纹轮廓的清晰度是指织物上准确显现出花纹图案的程度。影响花纹轮廓清晰度的 因素是多方面的。有印花机械、丝网和镍网网目的选择、练漂半制品的质量、织物的亲 水性和印花色浆的性能等。其中，印花原糊是一个重要的影响因素，决定花纹轮廓清晰 度好坏的因素主要是原糊的扩散性和可塑性。 目前对于花纹清晰度的评价大多是采用目测的手段。本文采用实际印制图案尺寸与 花网上实际图案尺寸相比失真率的大小表示，失真率越大，表明花纹清晰度越差。虽然 这个方法本身不具有标准性，但可作为参考。 表8 所示为分别以四种原糊、三种活性染料印花后织物上花纹经向( j ) 、纬向( w ) 的 失真率以及经纬向失真率总和( iji + iwi ) 。试验结果表明，所有的印花织物中，c l 糊印花清晰度差，c 2 、c 3 与海藻酸钠相差不大。这是因为c l 色浆的粘度较低，扩散性 和渗透性好，导致花纹轮廓清晰度较差。 第三章高取代c m c 的物理特性和印制性能 表8 印花织物上花纹的失真率 3 2 4 糊料的脱糊性 对于织物的印花来说，印花糊料只是在印花过程中作为染料、助剂向织物转移的载 体，印花后必须将糊料洗除，否则会影响到印花织物的手感。脱糊性越好，织物手感越 柔软。脱糊性试验就是了解糊料是否容易被洗除的一个测试手段。对于活性染料印花来 说，脱糊性也可以在一定程度上反映糊料和活性染料的反应情况。 用失重法测定脱糊率由于水洗条件较难统一，存在一定的缺陷。本文中将糊料的脱 糊性与印花织物手感综合进行评价。表9 所示为高取代c m c 、海藻酸钠的脱糊率，试 验结果表明，高取代c m c 的脱糊率比海藻酸钠低5 以内，但脱糊率都达到8 5 以上。 表9 高取代c m c 、海藻酸钠的脱糊率 3 2 3 印花织物手感 印花织物的手感是评价印花效果的一个重要指标，但目前并没有一种标准的手感测 试方法。虽然在风格仪上可以测出织物的各项性能指标，却没有一个具体数值作为标准 2 l 江南大学硕士学位论文 来判断织物柔软与否，所以织物的手感主要还是靠测试者的主观感觉来评价。 表1 0 所示为印花坯布和用四种原糊、k 一2 b p 染料印花后的织物纯弯曲特性参数。 弯曲刚度占表示织物的刚柔性，占值越小，织物的手感越柔软：弯曲滞后矩2 h b 表示 织物的活络、弹跳性，2 h b 值越小，织物弯曲变形后的回复能力越好。试验结果表明， 印花后织物的柔软性比未印花坯布略差。同时，c m c 系列糊料印花后织物的弯曲刚度b 均略大于海藻酸钠。但这种微小的差异凭人的主观感觉是辨别不出的，所以印花后织物 试样均手感柔软。 表1 0 各糊用k - 2 b p 染料印花后织物的弯曲特性 3 2 5 印花织物各项色牢度 采用标准变色用灰色样卡和标准沾色用灰色样卡对三种活性染料印花织物的各项 色牢度进行评级，结果如表l l 所示。试验结果表明用高取代c m c 糊料印花色牢度与海 藻酸钠糊基本一致。 表1 1 印花织物各项色牢度 第三章高取代c m c 的物理特性和印制性能 3 3 低取代度c m c 产品印花效果 选用d s = 0 7 的低取代度c m c 产品，用活性红k 2 b p 、活性嫩黄k 一6 g 、活性翠 蓝k g l 对平纹棉织物进行印花，印花效果如表1 2 所示。印花织物烘干后得色均匀， 而经过汽蒸皂洗后，得色不匀，且多处点状露地白，表明低取代度c m c 糊料与活性染 料发生反应，造成染料在棉纤维上固色率下降。且低取代度的c m c 糊料与棉纤维亲和 力大，汽蒸后不易被洗除，导致脱糊率低、印花织物手感粗硬。 由此可知，采用低取代度c m c 糊料、k 型活性染料对棉织物进行印花，具有固色 率低、织物手感粗硬等弊病。而由本文4 1 4 6 的内容可知，高取代度c m c 产品用于 k 型活性染料对棉织物进行印花时，不会出现这些弊病。 表1 2 低取代c m c 对k 型活性染料的印花效果 3 4 本章小结 通过这部分试验，得出以下结论： ( 1 ) 所选用的三种高取代c m c 的取代度均在1 3 以上。 ( 2 ) 相同含固量条件下，原糊粘度的大小顺序为c 1 海藻酸钠 c 2 8 5 。由表2 0 所示脱糊性试验结果可知，四种混合糊的 脱糊率均符合要求。混合比例对各混合糊的脱糊性无显著影响。 表2 0 各混合糊料的脱糊性 江南大学硕士学位论文 4 5 4 印花各项牢度 表2 1 一表2 4 所示为四种混合糊料所制色浆印花织物的耐水洗牢度指标。由试验结 果可知，三种活性染料与各混合糊所制色浆印花后的织物，它们的耐水洗牢度试验中， 原样变色都不严重，同时贴衬白布基本无沾色。 表2 1 高取代c m c a 混合糊印花织物的耐水洗牢度( 原样变色) 然 c l ，a c 3 ，a 活性红话性嫩黄活性艳蓝活性红活性嫩黄活性艳蓝 k 2 b pk - 6 gb r vk 2 b pk - 6 gb r v 1 0 0 o 4 - 5 4 - 5 4 - 54 - 5 4 54 5 7 5 ，2 54 - 5 4 - 5 4 54 - 54 54 5 5 0 ，5 0l 5 4 5 4 54 54 - 54 5 2 5 ，7 54 54 - 54 54 - 54 54 5 0 l o o4 54 54 - ，54 54 54 5 表2 2 高取代c m c l 混合糊印花织物的耐水洗牢度( 原样变色) 之度沱 c l 几c 3 ，l 活性红活性嫩黄活性艳蓝活性红 活性嫩黄 活性艳蓝 e 涞 k 2 b p k - 6 g b r vk 一2 b pk 6 gb r v 1 0 0 ，0 4 54 54 54 54 - 54 ，5 7 5 2 5 5 4 - 5 4 54 5 4 5 4 5 5 0 ，5 04 - 5 4 - 5 4 54 - 5 4 - 5 4 5 2 5 ，7 54 5 4 - 5 4 54 - 54 54 5 0 1 0 04 5 4 5 4 54 - 54 - 54 5 表2 3 高取代c m c a 混合糊印花织物的耐水洗牢度( 白布沾色) 戳 c l ，ac 3 ，a 活性红活性嫩黄活性艳蓝活性红活性嫩黄活性艳蓝 k 2 b pk 一6 gb r vk 2 b pk 6 gb r v 1 0 0 04 554 5554 - 5 7 5 ，2 5d - 554 54 - 554 - 5 5 0 5 0 d - 554 - 5 5 5 4 5 2 5 广7 55 5 4 54 - 5 5 4 5 0 1 0 04 554 54 - 5 5 4 - 5 第四章高取代c m c 混合糊料的物理特性和印制性能 表2 4 高取代c m c f l 混合糊印花织物的耐水洗牢度( 白布