一种基于纤维素纳米球为分散剂的真丝绸印花用纳米墨水的制备方法

摘要

本发明涉及一种基于纤维素纳米球为分散剂的真丝绸印花用纳米墨水的制备方法。其特征在于该纳米墨水由活性染料、表面活性剂、分散剂、保湿剂、杀菌剂、pH缓冲剂和去离子水组成，各组分按重量百分比含量如下：活性染料5‑30%，表面活性剂0.5‑3%，分散剂0.3‑5%，保湿剂1‑10%，杀菌剂0.01‑2%，pH缓冲剂0.001‑2%。本发明以纤维素纳米球为分散剂，使其表面带电基团与染料分子形成静电作用，制得的纳米墨水高度分散。该制备工艺简便易操作，整个制备过程对环境无污染，适合于工业化规模生产；所制得的墨水尺寸小且可控、储存稳定性好、电导率与黏度可调、打印流畅性好且色谱齐全，颜色鲜艳。

权利要求

1.一种基于纤维素纳米球为分散剂的真丝绸印花用纳米墨水的制备方法，其特征在于，所述纳米墨水由活性染料、表面活性剂、分散剂、保湿剂、杀菌剂、pH缓冲剂和去离子水组成，各组分按重量百分比含量如下：活性染料                  5-30%

表面活性剂                0.5-3%

分散剂                    0.3-5%

保湿剂                    1-10%

杀菌剂                    0.01-2%

pH缓冲剂                  0.001-2%

其余为去离子水；

所述一种基于纤维素纳米球为分散剂的真丝绸印花用纳米墨水的制备方法：

（1）将0.3-5%的分散剂与活性染料溶液混合，充分搅拌，再加入0.5-3%的表面活性剂，超声搅拌10-60 min；其中，所述分散剂为纤维素纳米球，该纤维素纳米球的直径为10–60 nm，其表面基团为羟基、羧基、酯基和硫酸根；所述活性染料为C、M、Y、K(青、品红、黄、黑)中的一种；所述表面活性剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂，所述阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸钾、烷基萘磺酸钠、松香酸钠中的一种，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯烷基酚缩合物、聚氧乙烯脂肪醇缩合物、聚氧乙烯多元醇醚脂肪酸酯中的一种；

（2）依次将1-10%的保湿剂和0.01-2%的杀菌剂加入到上述混合液中，充分搅拌，用pH缓冲剂将墨水的pH值调节到7.0-8.0；其中，所述保湿剂为丙三醇、乙二醇和二乙二醇中的一种，所述杀菌剂为硝酸银、硝酸锌、苯甲酸盐、香草醛中的一种，所述缓冲剂为磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液、邻苯二甲酸–盐酸缓冲液、磷酸氢二钠–柠檬酸缓冲液、柠檬酸–氢氧化钠-盐酸缓冲液中的一种，缓冲剂的浓度为0.05-2 mol/L；

（3) 在50-70℃条件下，充分搅拌1 h，然后冷却至室温，继续搅拌0.5 h，在50-70℃条件下，静置3 h熟化；通过孔径为100-500 nm的纳滤膜重复过滤三次，超声分散、去除溶液中的气泡，即可制得真丝绸印花用纳米墨水。

说明书

一种基于纤维素纳米球为分散剂的真丝绸印花用纳米墨水的

制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用于数码印花真丝绸纺织品的墨水的制备技术，具体涉及一种基于纤维素纳米球为分散剂的真丝绸印花用纳米墨水的制备方法。

背景技术

[0002] 数码喷墨印花是通过各种输入手段( 扫描仪、数码相机等) 把所需的图案输入计算机，经计算机印花分色描稿系统(CAD)编辑处理后, 由计算机控制微压电式喷墨嘴，用RIP 软件通过喷射印花系统直接将墨水(活性、还原、分散、酸性等专用染液) 喷射到各种织物上进行印花，经过处理后，获得印有高精度图案的纺织品。另外采用C、M、Y、K(青、品红、黄、黑) 四色十专色印花喷头，就可印出1670万种颜色，即可达到各种印花图案要求。

[0003] 与传统印花相比，该技术摒弃了传统印花中描稿、制片、制网和雕刻等工序，具有节能、减排和环保等优势，是业内普遍看好的印花新技术。近年来，随着人们对“个性化服饰”需求的日益增多，快节奏、小批量的印花订单正逐步成为印花市场的主流。传统圆网印花与平网印花由于加工过程繁复，操作麻烦，小批量生产成本高和交货周期长等缺陷，己经满足不了“小批量、多品种、快节奏生产”的步伐。喷墨印花迎合了人们按需设计制造 (DAMA) 和即时交货 (JIT) 的生活方式，具有良好地发展前景。然而，在数字喷墨印花产品得到了越来越多消费者的好评和认可的同时，高昂的印花成本依旧。

[0004] 墨水作为数码印花生产中的重要耗材，其研究与开发是促进数码喷墨印花技术发展的关键步骤。目前市场上，用于真丝绸纺织品的数码印花墨水，主要以水溶性活性染料或酸性染料为主，这些染料分子结构中含有大量强水溶性基团，并且染料墨水的颜色表现力丰富, 其色域可与传统印花相媲美。活性染料喷墨印花的墨水配方一般包含色料、水或有机溶剂、粘度调节剂、表面活性剂、保湿剂、防菌剂、防堵塞剂、pH调节剂等添加剂组成。织物用喷墨印花墨水除了对色素纯度、不溶性固体颗粒粒径以及墨水的粘度、表面张力、电导率、稳定性、pH值和起泡性等有具体要求之外, 还要求墨水喷射到织物上形成图案后, 必须具有良好的耐水洗色牢度, 且不能影响织物手感。但这些小分子染料墨水不仅在喷印存在稳定性和流动性不佳（CN103526570A；CN102936434A），及在印花牢度上也存在很大的问题, 使得织物颜色不够鲜艳, 并且在织物后整理阶段往往需要多次水洗才能除去没有固色的染料, 不符合节约资源的要求。

[0005] 国内研究者已有采用单体或低聚物替代了大分子粘合剂，使得墨水在喷印过程中的良好稳定性得到了保证。此外，他们还引入规整结构的聚苯乙烯微球、聚苯乙烯-甲基丙烯酸微球与二氧化硅微球作为染料分子的稳定剂(CN102719145B；CN103788770A；CN102926224A)，结合“结构生色仿生着色技术”和数码喷墨印花技术，尝试制备纺织品数码印花结构生色的胶体微球墨水。其中所采用仿生着色技术不仅难以实现规模化生产，且该技术结构调控也较为复杂；此外，模版微球都是不带电的微球，与染料结合力不强。还有研究者利用水溶性染料与高聚物的反应制备水溶性高分子染料(CN103319953),该方法是通过各种反应途径将水溶性染料悬挂于高聚物的侧链上或与高聚物分子复合而获得水性高分子染料。例如N,O-羧甲基壳聚糖作为高分子染料的骨架, 其易溶于水, 可以通过与活性染料在水溶液中发生均相接枝反应制备水溶性高分子染料。然而，这种方法适用的染料种类较少。

[0006] 而本发明以带负电荷的纤维素纳米球为分散剂，利用其带负电的表面基团与染料发生静电作用，进而更好地将染料分子结合在纳米球上，实现其良好分散，并通过简单工艺复配，制备出可应用于数码印花真丝绸纺织品的高稳定性纳米墨水。该制备工艺不仅成本较低，可工业化规模生产，且整个过程对环境无污染。所得墨水不仅具有传统墨水防腐、色彩鲜明等优点，同时具备高Zeta电位、墨水粒径尺寸小而均一等特点，解决了喷墨印花墨水喷射时易堵塞喷头造成打印不流畅的问题，同时也改善了墨水长时间储存不稳定的问题，拓宽了数码喷墨印花技术在真丝绸市场的使用前景。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于纤维素纳米球为分散剂的真丝绸印花用纳米墨水的制备方法，该方法制备工艺简便易操作，成本低廉；整个制备过程对环境无污染，适合于工业化规模生产；所制得的数码喷墨印花墨水具有粒径尺寸小且分布窄、尺寸均一可调控、高Zeta电位、低粘度、电导率好和稳定性高等优点，有效避免了喷墨印花过程中打印不流畅、储存时间短等问题，具有广泛的应用前景。

[0008] 本发明所述一种基于纤维素纳米球为分散剂的真丝绸印花用纳米墨水的制备方法，各组分按重量百分比含量如下：

[0009] 活性染料                  5-30%

[0010] 表面活性剂                0.5-3%

[0011] 分散剂（纤维素纳米球）     0.3-5%

[0012] 保湿剂                    1-10%

[0013] 杀菌剂                    0.01-2%

[0014] pH缓冲剂                  0.001-2%

[0015] 其余为去离子水；

[0016] 所述分散剂为纤维纳米球；

[0017] 所述一种基于纤维素纳米球为分散剂的真丝绸印花用纳米墨水的制备方法：

[0018] （1）将0.3-5%的分散剂（纤维素纳米球）与活性染料溶液混合，充分搅拌，再加入0.5-3%的表面活性剂，超声搅拌10-60 min；

[0019] （2）依次将1-10%的保湿剂和0.01-2%的杀菌剂加入到上述混合液，充分搅拌，用pH缓冲剂将墨水的pH值调节到7.0-8.0；

[0020] （3）在50-70℃条件下，充分搅拌1 h，然后冷却至室温，继续搅拌0.5 h，在50-70℃条件下，静置3 h熟化；通过孔径为100-500 nm的纳滤膜重复过滤三次，超声分散、去除溶液中的气泡，即可制得真丝绸印花用纳米墨水。

[0021] 所述步骤（1）中的分散剂为纤维素纳米球（CNC），直径为10–60 nm，其表面基团为羟基、羧基、酯基和硫酸根。

[0022] 所述步骤（1）的活性染料为C、M、Y、K(青、品红、黄、黑)中的一种。

[0023] 所述步骤（1）中的表面活性剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸钾、烷基萘磺酸钠、松香酸钠中的一种；非离子表面活性剂为聚氧乙烯烷基酚缩合物、聚氧乙烯脂肪醇缩合物、聚氧乙烯多元醇醚脂肪酸酯中的一种。

[0024] 所述步骤（2）中的保湿剂为丙三醇、乙二醇和二乙二醇中的一种；杀菌剂为硝酸银、硝酸锌、苯甲酸盐、香草醛中的一种。

[0025] 所述步骤（2）中的pH缓冲剂为磷酸氢二钠–磷酸二氢钠缓冲液、邻苯二甲酸–盐酸缓冲液、磷酸氢二钠–柠檬酸缓冲液、柠檬酸–氢氧化钠–盐酸缓冲液中的一种。浓度为0.05-2 mol/L。

[0026] 所述步骤（3）中得到的真丝绸印花用纳米墨水，其Zeta电位最大可提高2.1倍，pH值为7.0-8.0；黏度为1-10mPa·s；墨水粒径为10-60 nm。

[0027] 有益效果

[0028] （1）本发明所提出的制备工艺简便易操作，成本低廉；整个制备过程对环境无污染，不需要昂贵的仪器设备；生产制备过程中，以表面含有带电基团的纤维素纳米球为分散剂，克服了无机微球模版不带电以及难以与染料牢固结合等缺陷，更加适合于工业化规模生产。

[0029] （2）本发明所制得的真丝绸印花用纳米墨水具有粒径尺寸小且分布窄、尺寸均一可调控、高Zeta电位、低粘度、电导率好和稳定性高等优点，有效避免了喷墨印花过程中喷头堵塞、打印不流畅、储存时间短等问题；喷墨印花墨水作为数码印花技术领域中极具潜力的一种材料，将具有更广泛的应用前景。

附图说明

[0030] 图1商用墨水与本发明制得墨水的Zeta电位比较图（插入图为本发明制得墨水的光学显微镜图）。

具体实施方式

[0031] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

[0032] 实施例1

[0033] 将5 g红色活性染料与0.7 g分散均匀的纤维素纳米球悬浮液混合，充分搅拌，再加入1 g十二烷基磺酸钠，超声搅拌30 min。再分别加入3 g丙三醇和0.01 g硝酸银，充分搅拌。用2 mol/L的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液将溶液pH值调节到7.0。在50℃条件下，充分搅拌1 h，然后冷却到室温，继续搅拌0.5 h，在50℃条件下，静置3 h熟化；通过孔径为500 nm的纳滤膜重复过滤三次，超声分散、去除溶液中的气泡，即可制得真丝绸印花用纳米墨水。

[0034] 实施例2

[0035] 将10 g青色活性染料与2 g分散均匀的纤维素纳米晶球的悬浮液混合，充分搅拌，再加入2 g十二烷基磺酸钠，超声搅拌50 min。再分别加入3 g乙二醇和0.2 g硝酸锌，充分搅拌。用0.05mol/L的邻苯二甲酸–盐酸缓冲液将溶液pH值调节到7.3。在65℃条件下，充分搅拌1 h，然后冷却到室温，继续搅拌0.5 h，在70℃条件下，静置3 h熟化；通过孔径为100 nm的纳滤膜重复过滤三次，超声分散、去除溶液中的气泡，即可制得真丝绸印花用纳米墨水。

[0036] 实施例3

[0037] 将15 g红色活性染料与0.5 g分散均匀的纤维素纳米球的悬浮液混合，充分搅拌，再加入0.5 g十二烷基硫酸钠，超声搅拌40min。在分别加入1 g二乙二醇和0.02 g硝酸银，充分搅拌。用1mol/L的磷酸氢二钠–柠檬酸缓冲液将溶液pH值调节到7.8。在70℃条件下，充分搅拌1 h，然后冷却到室温，继续搅拌0.5 h，在65℃条件下，静置3 h熟化；通过孔径为500 nm的纳滤膜重复过滤三次，超声分散、去除溶液中的气泡，即可制得真丝绸印花用纳米墨水。

[0038] 实施例4

[0039] 将15 g黄色活性染料与0.7 g分散均匀的纤维素纳米球的悬浮液混合，充分搅拌，再加入十二烷基苯磺酸钠3 g，超声搅拌30 min。在分别加入5 g乙二醇和0.01 g硝酸银，充分搅拌。用2mol/L的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液将溶液pH值调节到7.0。在55℃条件下，充分搅拌1 h，然后冷却到室温，继续搅拌0.5 h，在60℃条件下，静置3 h熟化；通过孔径为300 nm的纳滤膜重复过滤三次，超声分散、去除溶液中的气泡，即可制得真丝绸印花用纳米墨水。

[0040] 实施例5

[0041] 将20 g黑色活性染料与2 g分散均匀的纤维素纳米球的悬浮液混合，充分搅拌，再加入0.5 g十二烷基磺酸钠，超声搅拌45 min。在分别加入5 g丙三醇和0.05 g硝酸锌，充分搅拌。用0.5mol/L的柠檬酸–氢氧化钠-盐酸缓冲液将溶液pH值调节到7.5。在60℃条件下，充分搅拌1 h，然后冷却到室温，继续搅拌0.5 h，在60℃条件下，静置3 h熟化；通过孔径为500 nm的纳滤膜重复过滤三次，超声分散、去除溶液中的气泡，即可制得真丝绸印花用纳米墨水。