一种棉织物用水性喷墨及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子化学和纺织品喷墨印花技术领域，具体涉及一种棉织物用水性 喷墨及其制备方法，更具体地涉及一种含有壳聚糖改性聚氨酯乳液的棉织物用水性颜料喷 墨及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 纺织品数码喷墨印花是把设计的图案以数字形式输入计算机，通过计算机控制喷 印系统，将印花墨水直接喷射到织物上，从而印制出各种图案。与传统印花工艺相比，其省 去制版过程，生产效率高，实现了小批量、个性化印花。数码喷墨印花墨水主要包括染料型 墨水和颜料型墨水两种，染料型墨水是通过染料与纤维发生反应而结合的，对于不同的纤 维需选择不同的染料，通用性低。而且染料型墨水喷印后还需汽蒸、水性、烘干等工序，工艺 复杂，废水排放量大，且产品织物耐光性差。颜料型墨水通用性高、耐光性好，印花工艺相对 简单，正成为纺织喷墨印花的主要发展方向。
[0003] 颜料型墨水中的颜料不与纤维发生反应，颜料与纤维的结合是通过墨水中的连接 料实现的。因此，连接料的性能对印花的手感柔软度、色泽鲜艳度、摩擦牢度和水洗牢度有 重要影响。一般情况下，连接料用量高，印花手感差，但连接料用量低时，颜料耐干湿擦牢度 低，因此，颜料型喷墨存在手感与颜色牢度间的矛盾。
[0004] 为解决现有技术中的颜料型墨水存在的不足，国内外专利文献已提出不少解决方 案。美国专利US6902780公开了一种对织物涂层进行预处理，从而提高喷墨印花颜色牢度 的方法。中国专利CN103834233A公开了一种采用支化聚合物包覆颜料纳米粒子为着色剂， 无需外加粘合剂，颜色鲜艳度及色牢度好的喷墨。中国专利CN1687260A公开了一种采用聚 羧酸型高分子做分散剂和固着剂的喷墨，通过聚羧酸中的羧基与多元醇溶剂的羟基发生酯 化交联，使颜料离子固着在基材上，具有需要的颜色牢度。中国专利CN1803913A公开了一 种采用交联丙烯酸提供立体空间网络结构，将颜料牢固附着于织物纤维上，从而提高织物 印花耐水洗耐摩擦牢度的喷墨；但上述现有技术仍无法兼顾手感柔软度与颜色牢固度的要 求，仍需寻求一种性能优良的棉织物用水性喷墨。
[0005]
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种壳聚糖改性聚氨酯乳液，将所 述壳聚糖改性聚氨酯乳液应用于制备棉织物用水性喷墨后，制备得到的棉织物用水性喷墨 可直接喷印于纯棉织物或棉含量大于50%的混纺织物上，印花图案颜色鲜艳，干湿擦牢度 和水洗牢固高，手感柔软。
[0007] 本发明的另一目的在于提供上述壳聚糖改性聚氨酯乳液的制备方法。
[0008] 本发明的另一目的在于提供上述壳聚糖改性聚氨酯乳液在制备棉织物用水性喷 墨中的应用。
[0009] 本发明的另一目的在于提供一种棉织物用水性喷墨。
[0010] 本发明的另一目的在于提供上述棉织物用水性喷墨的制备方法。
[0011] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种壳聚糖改性聚氨酯乳液，所述壳聚糖改性聚氨酯乳液按重量份数由以下原料制备 而成：首先将二异氰酸酯15~22份，多元醇51~66份，羧酸型亲水单体2~6份混合进 行预聚合反应，加入聚甘油10~20份进行封端，并加入成盐助剂0. 5~4份得聚氨酯预聚 物；然后加入去离子水135~180份进行离子化反应得聚氨酯乳液，最后按每100份聚氨酯 预聚物加入1. 5~5份的壳聚糖，100~150份的柠檬酸水溶液对聚氨酯乳液进行改性即得 壳聚糖改性聚氨酯乳液；其中，所述聚甘油的平均聚合度为4~10 ;所述壳聚糖的分子量为 5000 ~30000。
[0012] 上述壳聚糖改性聚氨酯乳液的制备方法，具体包括如下步骤： S1 :将脱水处理后的多元醇、羧酸型亲水单体与二异氰酸酯在70~90°C下反应3~5 小时，再加入聚甘油封端，继续反应1~2小时；反应结束后将产物降至室温以下，然后加入 成盐助剂离子化10~15min得聚氨酯预聚物； 52. 将步骤S1所得聚氨酯预聚物加入去离子水中，高速乳化0. 5~1. 0小时，60°C抽 真空脱丙酮，得聚氨酯乳液； 53. 将壳聚糖溶解于柠檬酸水溶液中，然后将壳聚糖的柠檬酸水溶液缓慢加入到步骤 S2中的聚氨酯乳液中，室温搅拌2~5小时，得到壳聚糖改性聚氨酯乳液； 其中，步骤S2中的高速乳化的转速为1000~1500rpm。
[0013] 本发明提供的壳聚糖改性聚氨酯乳液尤其适用于制备棉织物用水性喷墨，发明人 在将壳聚糖改性聚氨酯乳液制备棉织物用水性喷墨时发现，壳聚糖的分子量的选择对水性 喷墨与棉布的附着牢度影响较大，当选用的壳聚糖的分子量为5000~30000时，制备的水 性喷墨与棉布之间的牢度适中且利于喷墨；选用其它分子量的壳聚糖改性后的聚氨酯乳液 制备的水性喷墨性能较差；这是因为当壳聚糖的分子量小于5000时，会影响壳聚糖改性聚 氨酯乳液对棉布的附着牢度；而当壳聚糖的分子量大于30000时，壳聚糖溶液粘度较大，需 添加更多的去离子水降低粘度，不利于喷墨配方的设计。
[0014] 优选地，所述壳聚糖的脱乙酰度大于70%。壳聚糖的脱乙酰度低，不仅会影响壳聚 糖的溶解性能，而且由于可离子化的_NH 2减少，导致与-C0CT阴离子相互作用的-NH3+正离 子减少，从而影响壳聚糖在聚氨酯表面的包覆效果，降低两者的相容性。
[0015] 优选地，所述羧酸型亲水单体为本领域常用的任意单体，在本发明中，可以选用二 羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或两种的混合物。
[0016] 优选地，所述柠檬酸水溶液的质量分数为1~3%。柠檬酸水溶液的质量分数小于 1%，则不利于壳聚糖的溶解；质量分数大于3%，又会影响乳液的pH值，从而影响乳液稳定 性。
[0017] 优选地，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异 氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种；所述多元醇的分子量为1000~3000,进 一步优选地，所述多元醇为聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚碳酸酯二元醇、聚己 内酯二元醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二元醇中的一种或几种。
[0018] 一种棉织物用水性喷墨，所述棉织物用水性喷墨按重量份数由以下原料制备而 成：壳聚糖改性聚氨酯乳液25~50份，水性纳米颜料色浆13~30份，碳化二亚胺交联剂 1~3份，pH调节剂0. 2~0. 5份，有机共混溶剂12~30份，去离子水10~18份； 其中，所述壳聚糖改性聚氨酯乳液按重量份数由以下原料制备而成：首先将二异氰酸 酯15~22份，多元醇51~66份，羧酸型亲水单体2~6份混合进行预聚合反应，加入聚 甘油10~20份进行封端，并加入成盐助剂0. 5~4份得聚氨酯预聚物；然后加入去离子 水135~180份进行离子化反应得聚氨酯乳液，最后按每100份聚氨酯预聚物加入1. 5~ 5份的壳聚糖，100~150份的柠檬酸水溶液对聚氨酯乳液进行改性即得壳聚糖改性聚氨酯 乳液。
[0019] 上述棉织物用水性喷墨的制备方法如下： 将有机共混溶剂与去离子水混合，依次加入壳聚糖改性聚氨酯乳液、水性纳米颜料色 浆，搅拌分散均匀，用pH调节剂调节pH值为7. 5~8. 0,再加入碳化二亚胺，搅匀，即得棉织 物用水性喷墨。
[0020] 本发明先合成端基为异氰酸酯的聚氨酯预聚体，通过计算预聚体中-NC0的摩尔 量，加入等摩尔量的聚甘油进行封端，聚甘油具有多个羟基，将聚甘油引入聚氨酯中可提高 聚合物分子链的亲水性，从而提高聚氨酯乳液的稳定性；其次，聚甘油的多羟基对颜料颗粒 具有较强的吸附或锚固作用，可提高颜料在喷墨中的分散稳定性。
[0021] 本发明在聚氨酯分子链中引入羧酸型亲水单体，通过离子化作用和高速乳化，形 成表面分布着C0CT阴离子的乳胶粒，而壳聚糖的氨基在柠檬酸溶液中形成-NH 3+正离子， 将两者混合搅拌，通过正负离子间的相互作用，形成了壳聚糖包覆