一種用于紡織品數(shù)碼印花結(jié)構(gòu)生色的膠體微球墨水及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種紡織品數(shù)碼印花技術(shù)，尤其是一種用于紡織品數(shù)碼印花結(jié)構(gòu)生色的膠體微球墨水及其應(yīng)用。一種用于紡織品數(shù)碼印花結(jié)構(gòu)生色的膠體微球墨水，其特征在于其是由主要包括如下重量份組分的混合物均勻分散得到：粒徑為200-400nm的單分散膠體微球0.5-1.5份（以固含量計）,陰離子表面活性劑（分散劑）0.05-0.15份，pH調(diào)節(jié)劑（調(diào)節(jié)pH=7-8）0.05-0.5份，去離子水100份。本發(fā)明中涉及的膠體微球墨水配方是專門為適應(yīng)紡織品數(shù)碼印花結(jié)構(gòu)生色的性能開發(fā)的。為適應(yīng)紡織品生態(tài)安全的需要，本發(fā)明所涉及的各種材料是無毒、無味的；為適應(yīng)紡織品柔性的要求，本發(fā)明通過數(shù)碼按需噴涂構(gòu)建超薄型光子晶體結(jié)構(gòu)膜，幾乎不影響織物手感。
【專利說明】—種用于紡織品數(shù)碼印花結(jié)構(gòu)生色的膠體微球墨水及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種紡織品數(shù)碼印花技術(shù)，尤其是一種用于紡織品數(shù)碼印花結(jié)構(gòu)生色的膠體微球墨水及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]目前紡織品著色的主要途徑是通過在紡織品上施加有色物質(zhì)(染料或顏料)來產(chǎn)生顏色，而在自然界中許多生物體則以特殊的物理結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生顏色，即:結(jié)構(gòu)生色。結(jié)構(gòu)色的產(chǎn)生無須染料和顏料等化學(xué)著色劑的存在，其實質(zhì)是特殊組織結(jié)構(gòu)對光的色散、散射、干涉和衍射等物理現(xiàn)象產(chǎn)生的視覺效果。
[0003]光子晶體(PCs)是一類光子禁帶材料，是自然界中結(jié)構(gòu)色的主要成因之一，如:孔雀羽毛、蛋白石等斑斕絢麗的顏色即起因于光子晶體結(jié)構(gòu)。所謂光子晶體結(jié)構(gòu)指的是由兩種或者兩種以上具有不同折射指數(shù)的物質(zhì)按一定的規(guī)律周期性排列所形成的特殊結(jié)構(gòu)。當(dāng)光子晶體的光子禁帶位于可見光波段(380-780nm)時，由于禁帶對應(yīng)波長的光在該光子晶體結(jié)構(gòu)中不能傳播而被選擇性反射，進(jìn)而在周期性排列的光子晶體表面形成相干衍射，當(dāng)相長干涉的反射光刺激人眼，便產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色效果。光子晶體結(jié)構(gòu)色具有高亮度、高飽和度、虹彩現(xiàn)象(顏色隨觀察角度變化)等特性。
[0004]以膠體微球為結(jié)構(gòu)單元通過自組裝方法構(gòu)建光子晶體結(jié)構(gòu)(即膠體晶體Colloidal PCs)的途徑是獲得光子晶體結(jié)構(gòu)的簡便而有效的途徑。在各種自組裝方法中，重力沉降法、垂直沉降法是最常見的自組裝方法。這些自組裝方法雖然簡便但存在諸多不足，由于其通常以浸潰基材的方式實現(xiàn)，存在組裝時間長、材料浪費、不能按需定位組裝著色等問題。在紡織領(lǐng)域，關(guān)于在織物表面獲得光子晶體結(jié)構(gòu)色的研究鮮有報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種膠體微球墨水配方，該墨水在常溫存放時具有穩(wěn)定性，使微球不團(tuán)聚和沉降，且具有適當(dāng)?shù)牧鲃有钥捎糜跀?shù)碼噴印，在噴印到織物上后其中的膠體微球能自組裝產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色。
[0006]本發(fā)明還提供一種利用所述膠體墨水進(jìn)行的紡織品數(shù)碼印花方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種用于紡織品數(shù)碼印花結(jié)構(gòu)生色的膠體微球墨水，其特征在于其是由主要包括如下重量份組分的混合物均勻分散得到:粒徑為200-400nm的單分散膠體微球0.5-1.5份(以固含量計)，陰離子表面活性劑(分散劑)0.05-0.15份，pH調(diào)節(jié)劑(調(diào)節(jié)pH=7-8)0.05-0.5份，去尚子水100份。
[0009]本課題組在前期研究中采用常規(guī)的重力沉降法、垂直沉降法等自組裝方法實現(xiàn)了紡織品結(jié)構(gòu)生色效果，在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明公開一種以模擬數(shù)碼噴墨印花的方法實現(xiàn)紡織品表面光子晶體自組裝結(jié)構(gòu)生色的方法。該發(fā)明將光子晶體結(jié)構(gòu)生色的仿生著色技術(shù)與數(shù)碼噴墨印花技術(shù)相結(jié)合，首先將膠體微球制成噴印墨水，再通過數(shù)碼控制按需定位噴涂到織物表面，并通過適當(dāng)?shù)暮筇幚硎鼓z體微球在織物表面自組裝結(jié)構(gòu)生色。這種方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)在紡織品柔性材料上不用化學(xué)著色劑產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色的效果，而且能夠?qū)崿F(xiàn)按需定位著色的效果。通過結(jié)合常規(guī)色素著色和數(shù)碼噴涂結(jié)構(gòu)生色的方法，可使紡織品印花產(chǎn)生特殊的靈動多變、栩栩如生的印制效果。
[0010]作為優(yōu)選，所述的單分散膠體微球為聚苯乙烯(PSt)膠體微球、聚苯乙烯-甲基丙烯酸(P (St-MAA))膠體微球或二氧化硅(SiO2)膠體微球。
[0011]作為優(yōu)選，所述的單分散性膠體微球的粒子分散系數(shù)小于0.08。
[0012]作為優(yōu)選，所述的陰離子表面活性劑為十二烷基磺酸鈉(SDS)。
[0013]一種所述的膠體微球墨水的制備方法，具體過程如下:按照配比準(zhǔn)確稱取膠體微球液，向膠體微球液中依次加入陰離子表面活性劑、去離子水，用PH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)體系pH為7-8，混合溶液置于超聲分散器中分散15min以上，得到分散均勻的膠體微球墨水。
[0014]用于紡織品數(shù)碼印花結(jié)構(gòu)生色的膠體微球墨水中至少含有粒徑約為200_400nm的單分散膠體微球，用來作為組裝光子晶體結(jié)構(gòu)的基本單元，其粒徑是決定光子晶體結(jié)構(gòu)色的主要因素，對于需在可見光(380-780nm)范圍內(nèi)進(jìn)行選擇性反射而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色效果的目標(biāo)，根據(jù)修正的布拉格衍射公式可計算得到膠體微球所需的粒徑范圍，不同粒徑的膠體微球所構(gòu)建的光子晶體及其結(jié)構(gòu)色不同。膠體微球的單分散性是決定光子晶體結(jié)構(gòu)規(guī)整性的重要因素，而光子晶體的規(guī)整性則影響結(jié)構(gòu)色的鮮艷度(飽和度)和亮度，用于構(gòu)建光子晶體結(jié)構(gòu)的膠體微球的粒子分散系數(shù)應(yīng)小于0.08。至少含有表面活性劑，用作分散劑，用以提高膠體微球墨水的穩(wěn)定性，分散劑的種類和用量直接影響分散效果。至少含有PH調(diào)節(jié)劑，在不同的PH條件下，膠體微球的帶電性不同，從而影響到墨水的存放穩(wěn)定性和自組裝效果。值得注意的是，不同的膠體微球本身的帶電性不同，因而墨水體系中的其它成分需作相應(yīng)的優(yōu)化和調(diào)整，但與本發(fā)明的思路類似，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0015]一種所述的膠體微球墨水進(jìn)行的紡織品數(shù)碼噴墨印花結(jié)構(gòu)生色方法，包括如下步驟:a、將所述的膠體微球墨水加到模擬數(shù)碼印花的數(shù)控墨水噴射系統(tǒng)的墨水容器中，通過噴嘴大小的選擇和噴射壓力的調(diào)節(jié)控制噴射液滴的大小，并通過三維數(shù)控程序設(shè)定精確控制噴印位置，在經(jīng)過適當(dāng)前處理的待印花織物表面按設(shè)計的花紋圖案用膠體微球墨水進(jìn)行噴印山、將噴印好膠體微球墨水的織物在70-80°C溫度并伴有鼓風(fēng)的條件下處理10-15min，使膠體微球在織物表 面完成自組裝過程，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色。圖1為模擬數(shù)碼噴墨印花的示意圖和圖2是膠體微球自組裝過程示意圖。
[0016]作為優(yōu)選，所述的待印花織物的前處理是常規(guī)的紡織品拒水整理或拒水涂層整理，其作用是改變織物的表面性能，使織物具有一定的疏水性(水的初始接觸角大于110度)，有利于保持膠體微球自組裝所需的微環(huán)境，獲得大面積有序的光子晶體結(jié)構(gòu)和鮮艷明亮的結(jié)構(gòu)色。
[0017]作為優(yōu)選，所述的待印織物為黑色地色織物。使光子禁帶不能禁阻的透過光能被黑色地色吸收，從而使光子晶體選擇性反射光產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色更鮮艷。
[0018]本發(fā)明所述的膠體微球墨水進(jìn)行的紡織品數(shù)碼印花方法要特別注意印后自組裝過程的條件(溫度和空氣對流等)，以保證膠體微球自組裝過程的良好完成和光子晶體結(jié)構(gòu)色的實現(xiàn)。溫度過低易產(chǎn)生“咖啡環(huán)”效應(yīng)，溫度過高則會使自組裝光子晶體的缺陷增加，優(yōu)選的溫度范圍是70-80°C。增強空氣對流有利于實現(xiàn)大面積有序的膠體微球自組裝。
[0019]本發(fā)明中涉及的膠體微球墨水配方是專門為適應(yīng)紡織品數(shù)碼印花結(jié)構(gòu)生色的性能開發(fā)的。為適應(yīng)紡織品生態(tài)安全的需要，本發(fā)明所涉及的各種材料是無毒、無味的；為適應(yīng)紡織品柔性的要求，本發(fā)明通過數(shù)碼按需噴涂構(gòu)建超薄型光子晶體結(jié)構(gòu)膜，幾乎不影響織物手感。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)勢在于:
[0021](I)以膠體微球自組裝實現(xiàn)光子晶體結(jié)構(gòu)色，無須常規(guī)紡織品著色所需的化學(xué)著色劑(染料或顏料)，符合生態(tài)環(huán)保的需要；
[0022](2)將數(shù)碼噴墨印花與仿生結(jié)構(gòu)生色相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)按需定位結(jié)構(gòu)生色效果，使紡織品印花的特殊部位(如:動物眼睛、花蕊等部位)產(chǎn)生特殊的靈動多變的印制效果，有利于結(jié)構(gòu)生色的實際應(yīng)用；
[0023](3)以數(shù)碼噴涂自組裝方法取代常規(guī)的重力自組裝等方法，具有定量可控和節(jié)省材料的優(yōu)勢。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明模擬數(shù)碼噴墨印花示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明膠體 微球自組裝過程示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實施并不局限于下面的實施例，對本發(fā)明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0027]在本發(fā)明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所采用的設(shè)備和原料等均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0028]模擬數(shù)碼噴射系統(tǒng):米用數(shù)碼液體分配系統(tǒng)，D-585型,美國Nordson Asymtek公司生產(chǎn)。
[0029]實施例1:
[0030](I)準(zhǔn)確稱取自制的P(St-MAA)膠體微球乳液(粒徑為202nm，分散系數(shù)為0.05)
0.5份(以固含量計)，加入陰離子表面活性劑SDS0.05份，去離子水100份，然后加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)體系PH在7-8范圍內(nèi)(邊攪拌邊加入)，再置于超聲分散器中分散15min，得到分散均勻的膠體微球墨水；
[0031]注:P(St_MAA)膠體微球的制備方法見參考文獻(xiàn)——朱雯，黃芳婷，張明，周健，苯乙烯/甲基丙烯酸共聚微球的制備及其性能表征，《功能材料》，2012，43 (11): 1418-1424。具體方法為:通過無皂乳液聚合法制備，單體分別為苯乙烯(St)、甲基丙烯酸(MAA);引發(fā)劑為過硫酸鉀(KPS)，投料的質(zhì)量比為:m (St): m (MAA): m (H2O): m (KPS) =200: 30:2000: I。具體操作如下:量取一定量的苯乙烯、甲基丙烯酸和去離子水，分別加入四口燒瓶中；室溫下置于恒溫水浴鍋中攪拌均勻，轉(zhuǎn)速為300r/min。在氮氣保護(hù)和冷凝回流的條件下緩慢升溫至70°C，再加入一定量的過硫酸鉀水溶液，恒溫聚合反應(yīng)8h。反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物過濾除去副產(chǎn)物，待用。
[0032](2)將上一步制得的膠體微球墨水加到模擬數(shù)碼印花的數(shù)控墨水噴射系統(tǒng)的墨水容器中，通過噴嘴大小的選擇和噴射壓力的調(diào)節(jié)控制噴射液滴的大小，并通過三維數(shù)控程序設(shè)定精確控制噴印位置，設(shè)定噴印參數(shù)后，在經(jīng)過常規(guī)拒水拒油整理的黑色滌綸織物表面按設(shè)計的花紋圖案用膠體微球墨水進(jìn)行噴??；
[0033]滌綸織物的前處理是常規(guī)的紡織品拒水整理或拒水涂層整理，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)掌握的知識可以自行選擇，此為常規(guī)技術(shù)，非本發(fā)明的研究重點，在此不做累述。
[0034](3)將噴印膠體微球墨水的織物置于電熱恒溫烘箱中，在溫度為70_80°C并伴有鼓風(fēng)的條件下處理15min，使膠體微球在織物表面完成自組裝過程，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色，形成花紋圖案。
[0035]實施例2:
[0036]準(zhǔn)確稱取自制的P(St-MAA)膠體微球乳液(粒徑為253nm，分散系數(shù)為0.04) 0.8份(以固含量計)，加入陰離子表面活性劑SDS0.08份，去離子水100份，然后加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH=7-8 (邊攪拌邊加入)，再置于超聲分散器中分散15min，得到分散均勻的膠體微球墨水；
[0037]噴印及自組裝條件與方法與實施例1相同。
[0038]實施例3:
[0039]準(zhǔn)確稱取自制的P(St-MAA)膠體微球乳液(粒徑為264nm，分散系數(shù)為0.03) 1.2份(以固含量計)，加入陰離子表面活性劑SDS0.10份，去離子水100份，然后加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH=7-8 (邊攪拌邊加入)，再置于超聲分散器中分散15min，得到分散均勻的膠體微球墨水；
[0040]噴印及自組裝條件與方法與實施例1相同。
[0041]實施例4:
[0042]準(zhǔn)確稱取自制的P(St-MAA)膠體微球乳液(粒徑為280nm，分散系數(shù)為0.05) 1.5份(以固含量計)，加入陰離子表面活性劑SDS0.12份，去離子水100份，然后加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH=7-8 (邊攪拌邊加入)，再置于超聲分散器中分散15min，得到分散均勻的膠體微球墨水；
[0043]噴印及自組裝條件與方法與實施例1相同。
[0044]實施例5:
[0045]準(zhǔn)確稱取自制的P(St-MAA)膠體微球乳液(粒徑為310nm，分散系數(shù)為0.06) 1.0份(以固含量計)，加入陰離子表面活性劑SDS0.1份，去離子水100份，然后加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH=7-8 (邊攪拌邊加入)，再置于超聲分散器中分散15min，得到分散均勻的膠體微球墨水；
[0046]噴印及自組裝條件與方法與實施例1相同。
[0047]實施例6:
[0048]準(zhǔn)確稱取自制的PSt膠體微球乳液(粒徑為240nm，分散系數(shù)為0.06) 1.0份(以固含量計)，加入陰離子表面活性劑SDS0.1份，去離子水100份，然后加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH=7-8 (邊攪拌邊加入)，再置于超聲分散器中分散15min，得到分散均勻的膠體微球墨水；
[0049]噴印及自組裝條件與方法與實施例1相同。[0050]注:PSt膠體微球的制備方法見參考文獻(xiàn):楚會娟，戴金輝，賴林，魯統(tǒng)雷，宋文文，劉西中.單分散聚苯乙烯微球的制備及二維膠體晶體的自組裝，《材料導(dǎo)報》，2010年6月第24卷第6期，37-39頁。
[0051]實施例7:
[0052]準(zhǔn)確稱取自制的SiO2膠體微球乳液(粒徑為198nm，分散系數(shù)為0.08) 1.0份(以固含量計)，加入陰離子表面活性劑SDS0.1份，去離子水100份，再置于超聲分散器中分散15min,得到分散均勻的膠體微球墨水；
[0053]噴印及自組裝條件與方法與實施例1相同。
[0054]注:Si02膠體微球的制備方法見參考文獻(xiàn):魏苗菊，二氧化硅膠體顆粒的制備及其形成機(jī)理的研究[D].華東師范大學(xué)理工學(xué)院化學(xué)系，2007(5): 17。[0055]上述實施例1-7中所用膠體微球的粒徑及其分散系數(shù)在動態(tài)光散射粒徑分析儀(Nano-S, Malvern公司，英國)上測試獲得。樣品的結(jié)構(gòu)色由佳能數(shù)碼相機(jī)(E0S600D,EF-S18-55mm f/3.5-5.6IS II)在自然光下攝取。
[0056]上述實施例1-7的織物經(jīng)噴印膠體微球墨水和自組裝光子晶體結(jié)構(gòu)生色后的效果列于表1中。
[0057]表1不同膠體微球在滌綸織物表面自組裝后的結(jié)構(gòu)色
[0058]
【權(quán)利要求】
1.一種用于紡織品數(shù)碼印花結(jié)構(gòu)生色的膠體微球墨水，其特征在于其是由主要包括如下重量份組分的混合物均勻分散得到: 粒徑為200-400nm的單分散膠體微球0.5-1.5份(以固含量計)， 陰離子表面活性劑(分散劑)0.05-0.15份，
pH 調(diào)節(jié)劑(調(diào)節(jié) pH=7-8) 0.05-0.5 份， 去離子水100份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠體微球墨水，其特征在于:所述的單分散膠體微球為聚苯乙烯(PSt)膠體微球、聚苯乙烯-甲基丙烯酸(P(St-MAA))膠體微球或二氧化硅(SiO2)膠體微球。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠體微球墨水，其特征在于:所述的單分散性膠體微球的粒子分散系數(shù)小于0.08。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠體微球墨水，其特征在于:所述的陰離子表面活性劑為十二烷基磺酸鈉(SDS)。
5.一種權(quán)利要求1所述的膠體微球墨水的制備方法，其特征在于具體過程如下:按照配比準(zhǔn)確稱取膠體微球液，向膠體微球液中依次加入陰離子表面活性劑、去離子水，用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)體系pH為7-8，混合溶液置于超聲分散器中分散15min以上，得到分散均勻的膠體微球墨水。
6.一種利用權(quán)利要求1所述的膠體微球墨水進(jìn)行的紡織品數(shù)碼噴墨印花結(jié)構(gòu)生色方法，其特征在于包括如下步驟: a、將所述的膠體微球墨水加到模擬數(shù)碼印花的數(shù)控墨水噴射系統(tǒng)的墨水容器中，通過噴嘴大小的選擇和噴射壓力的調(diào)節(jié)控制噴射液滴的大小，并通過三維數(shù)控程序設(shè)定精確控制噴印位置，在經(jīng)過前處理的待印花織物表面按設(shè)計的花紋圖案用膠體微球墨水進(jìn)行噴??； b、將噴印好膠體微球墨水的織物在70-80V溫度并伴有鼓風(fēng)的條件下處理10-15min，使膠體微球在織物表面完成自組裝過程，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膠體微球墨水進(jìn)行的紡織品數(shù)碼噴墨印花結(jié)構(gòu)生色方法，其特征在于:所述的待印花織物的前處理是紡織品拒水整理或拒水涂層整理。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的膠體微球墨水進(jìn)行的紡織品數(shù)碼噴墨印花結(jié)構(gòu)生色方法，其特征在于:所述的待印織物為黑色地色織物。
【文檔編號】D06P1/62GK103788770SQ201410039672
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】邵建中, 周嵐, 戚棟明, 黃江峰, 劉國金 申請人:浙江理工大學(xué)