纳米SiO2在桑蚕丝绸涂料印花中的应用

高维全，陈丽华，杜彬彬

(1.重庆市纤维织品检验所，重庆 401121；2.重庆市出入境检验检疫局，重庆 400020)

纳米SiO2在桑蚕丝绸涂料印花中的应用

高维全1，陈丽华2，杜彬彬1

(1.重庆市纤维织品检验所，重庆 401121；2.重庆市出入境检验检疫局，重庆 400020)

将纳米SiO2添加在桑蚕丝绸涂料印花糊中，通过测试印花糊的PVI值和流变性，确定纳米SiO2最佳添加量为0.3 %。并将此种印花糊应用于桑蚕丝绸印花，比较其耐摩擦、耐洗色牢度等参数，结果表明添加纳米SiO2可有效提高涂料印花质量。

纳米SiO2；涂料印花；流变性能；桑蚕丝绸

涂料印花是借助黏合剂在织物上形成坚牢、透明、耐磨的树脂薄膜，将涂料机械地固着在织物上的印花方法。涂料印花起源于20世纪30年代，由于其具有适用性强、工序短、废水排放少、节约能源、生产效率高等优点而得到了迅速发展。据相关统计，目前全世界的涂料印花织物占印花织物总量的55 %以上。桑蚕丝绸被广泛用于多种服装产品，其涂料印花产品也深受消费者欢迎，但一直存在诸如色牢度低、清晰度不好、高目数筛网易堵网等缺点，影响其高档印花产品的生产。

印花糊的黏度和流变性是涂料印花主要的质量影响因素。本研究以期利用全新的超微固体SiO2纳米材料的高比表面积、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性，改善印花糊的流变性能，提高涂料印花质量。通过测试印花糊的流变性能，确定纳米SiO2添加量，比较添加前后桑蚕丝绸的印花色牢度、印花清晰度和印花糊堵网现象等因素，考察纳米SiO2的作用。

1 试 验

1.1 材料与试剂

1.1.1 材 料

丝绸面料：市售纯桑蚕斜纹丝织物。1.1.2 试 剂

合成增稠剂PTF(英国Allied colloid公司)，自交联黏合剂(天津化学试剂四厂)，纳米SiO2(长春工业大学生物学院，粒径小于50 nm)，氨水(无锡阳山生化有限责任公司，化学纯)，尿素(天津市化学试剂一厂)，涂料(纺织实验室)，蒸馏水(自制)。

1.2 试验方法

1.2.1 涂料印花配方与工艺流程

合成增稠剂PTF配制：合成增稠剂PTF 2 g，25 %氨水少量，加水配制成100 g。

涂料印花配方：涂料6 g，配制后的合成增稠剂PTF 20 g，黏合剂35 g，尿素4 g，纳米SiO2x g；蒸馏水y g；总计100 g。

工艺流程：配制印花色浆→印花→预烘(80℃)→焙烘(130℃)。

1.2.2 流变性能测试

流变性能采用NDJ-1旋转式黏度计(上海群旭科学仪器有限公司)的3号转子进行测试。

1.2.3 摩擦色牢度的测定

参照GB/T 3920—1997《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》，用Y(B)571-2耐摩擦色牢度仪(温州方圆仪器有限公司)进行测试。

1.2.4 耐洗色牢度的测定

参照GB/T 12490—2007《纺织品 耐家庭和商业洗涤 色牢度试验方法》，用SW-12A耐洗色牢度机(温州际高检测仪器有限公司)进行测试。

1.2.5 耐光色牢度的测定

参照GB/T 8430—1998《纺织品 色牢度试验 耐人造气候色牢度 氙弧》，用CI3000＋日晒色牢度机(美国亚太拉斯材料测试技术公司)进行测试。

2 结果与分析

2.1 纳米SiO2对PVI值的影响

印花黏度指数是指两剪切速率相差10倍时所测定的印花糊表观黏度之比，称之为PVI值。PVI值是印花糊的重要参考指数，取值范围在0.1～1.0。各种印花糊的流变性差异很大，不同的印花方式对印花糊的流变性有不同的要求，花型和图案特征不同，对印花糊的流变性要求也不同。一般说来，印花糊的黏度高、PVI值低，适合于印制细线条、小花纹等精细花纹产品[1]。图1为纳米SiO2质量分数-PVI值曲线图。

图1 纳米SiO2质量分数-PVI值曲线Fig.1 Curve of Nano SiO2 Mass Fraction and PVI Value

从图1的试验结果看，随着纳米SiO2质量分数的升高，PVI值迅速降低，这可能是纳米材料的小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应使得印花糊中加入纳米SiO2后各种成分分散得更加均匀；但当其超过一定值(0.3 %)后变化不明显且有稍稍上升趋势，原因分析为分子间存在氢键和范德华力使印花糊的结构黏度增大，产生一些聚集。根据PVI值低，适合于印制细线条、小花纹等精细花纹产品的特点，所以选用0.3 %的添加量为最佳。

2.2 纳米SiO2对流变性能的影响

流变性是指流体在剪切应力作用下的流动和变形的性能。印花糊是高分子胶体溶液，属于假塑型流体，在剪切应力作用下流体开始流动，剪切速率随着剪切应力的增加而增加，而黏度随着剪切应力的增加而降低。在印花时，印花糊通过刮、压移转到承印物上，且花纹处的印花糊不能渗开，这就要求印花糊应具有一定的流变性和轮廓保形性。图2为SiO2质量分数为0.3 %时和未添加印花糊的剪切应力-黏度曲线。

图2 印花糊的剪切应力-黏度曲线Fig.2 Shear Stress and Viscosity Curve of Printing Paste

从图2中的曲线可以看出，2种印花糊的黏度都随着剪切应力的增加而降低，符合假塑型流体的特征，但是添加了纳米材料的印花糊的黏度下降幅度远大于未添加的，特别是在较小的剪切应力作用下，黏度的下降趋势几乎呈直线。产生此种现象的原因，是由于纳米材料的许多特性使物质的很多性能发生质变化，呈现出许多不同于宏观物体的性质，纳米材料的小尺寸效应和宏观量子隧道效应使其产生淤渗作用，可以渗透至高分子材料的不饱和键并结合形成立体网状[2]。由此可见，添加了纳米材料的印花糊更适宜筛网印花，在较小的作用力下，能够很好地透网移转到织物上。

2.3 桑蚕丝绸的印花应用

采用1.2.1中的配方，纳米SiO2质量分数为0.3 %配制印花糊，对桑蚕真丝面料进行印花试验，比较添加和未添加纳米SiO2的印花质量差异，主要实验参数见表1。

从表1数据可以看出，添加SiO2的印花质量较未添加的在摩擦色牢度、耐洗色牢度、耐光色牢度上均有提高，幅度为0.5～1.5级；在图案清晰度和柔软度上也有较大的改善。特别是在高目数的筛网印花上，色牢度提高幅度较大，图案清晰度和柔软度好。原因是添加了纳米材料的色浆流变性能得到有效改善，涂料在印花糊中分布更加均匀，提高了透网性和轮廓保形性。

表1 纳米SiO2桑蚕丝绸涂料印花Tab.1 Nano SiO2 Pigment Printing of Silkworm Silk

3 结 论

1)纳米SiO2印花糊属于假塑型流体，适合在涂料印花中使用。

2)根据试验结果，纳米SiO2质量分数为0.3 %时，可明显改善印花糊的流变性能。

3)根据PVI值和实际印花效果，纳米SiO2质量分数为0.3 %时更适合印制精细花纹，且印花效果较好。

[1]王菊生.染整工艺原理：第四册[M].北京：纺织工业出版社，1987：117-121.

[2]余一鹗.涂料印染技术[M].北京：中国纺织出版社，2003：178-185.

Application of Nano-SiO2 in Pigment Printing of Silkworm Silk

GAO Wei-quan1, CHEN Li-hua2, DU Bin-bin1

(1.Chongqing Institute of Fiber and Fabric Inspection, Chongqing 401121, China; 2. Chongqing Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Chongqing 400020, China)

Nano-SiO2was added into silkworm silk pigment printing paste. By means of testing PVI value and rheological behavior of printing paste, the adding amount of 0.3 % nano-SiO2is very good. The printing paste was applied in silkworm silk printing, with comparing their rubbing, washing fastness and other parameters.Test report showed that adding nano-SiO2could improve the quality of pigment printing.

Nano-SiO2; Pigment printing; Rheological properties; Silkworm silk

TS190.644

A

1001-7003(2010)07-0005-02

2009-12-24

高维全(1982－ )，男，工程师，主要从事纺织新材料与新工艺的研究。