壳聚糖在真丝织物数码喷墨印花中的应用

龚 蕴 玉

(南通纺织职业技术学院 染化系，江苏 南通 226007)

壳聚糖在真丝织物数码喷墨印花中的应用

龚 蕴 玉

(南通纺织职业技术学院 染化系，江苏 南通 226007)

对壳聚糖作为增稠剂、增深剂应用于丝织物活性染料数码喷墨印花工艺进行了探讨，讨论了壳聚糖脱乙酰度、壳聚糖质量浓度、浆料的pH值对真丝织物数码喷墨印花防渗化性能及印花性能的影响。结果表明，提高浆料中壳聚糖的质量分数或脱乙酰度具有较高的防渗化性，同时能提高织物表面色深值K/S，并且具有较好的色牢度。

壳聚糖；数码喷墨印花；活性染料；染色牢度

数码喷墨印花是近年来迅速发展起来的印花技术，是将含有色素的油墨在压缩空气的驱动下，由喷嘴喷射到织物上，由计算机控制按设计要求在织物上形成花纹图案，根据油墨系统的性能，经适当后处理，使织物具有一定色牢度和鲜艳度。真丝织物对印花精细度要求较高，对织物进行预处理以降低墨水在织物上的渗化程度非常重要，墨水在织物上的渗化过程可以分成两部分，一是喷墨印花打印时的渗化，二是汽蒸过程中产生的渗化[1]。因此喷墨印花前需对织物进行上浆预处理，一般选用海藻酸钠作为增稠剂，加入尿素作为吸湿剂，减少墨水在织物上向四周渗化，有较好印制效果，但喷印后织物的颜色较浅。本研究用壳聚糖作为增稠剂和增深剂进行工艺试验，探讨其对真丝织物印花效果的影响。壳聚糖是一种聚阳离子型化合物，具有亲水的活性氨基和羟基，在酸性条件下具有很高的电荷密度，对蛋白质纤维有很好的亲和力。由于壳聚糖具有与纤维素相似的结构，当它吸附在蛋白质纤维上后，对蛋白质纤维的活性印花性能产生了一定的影响[2]。

1 试 验

1.1 材料和仪器

材料：真丝双绉经纬均为22.2/24.4 dtex×2(2/20/22 D)，壳聚糖DD %＝68 %～95 %(南通双林生物有限公司)，数码喷墨印花专用活性染料，海藻酸钠(市售)，尿素(市售)，碳酸氢钠(市售)，SD-Ⅱ(市售)。

仪器：D-2200 数码喷墨印花机(杭州宏华数码科技股份有限公司)，Datacolor SF-600测色配色仪(DTC科技有限公司)，BS224电子分析天平(德国赛多利斯集团)，Y571A摩擦牢度机(温州纺织仪器厂)，ATLAS-150日晒牢度测试仪，SW 212型耐洗色牢度实验仪(温州纺织仪器厂)，Varian Cary50紫外可见分光光度计。

1.2 工艺流程

织物上浆前处理→制作文件→喷印→汽蒸烘干(100 ℃，10 min)→冷水洗→皂洗(皂洗剂3 g/L，80 ℃，3 min)→冷水洗→烘干(100 ℃，10 min)→成品。

1.3 上 浆

1.3.1 上浆流程

配浆→烘干→卷布(卷布须卷平齐，以便于喷印)。

1.3.2 上浆处方

壳聚糖X g，海藻酸钠4 g，尿素5 g，SD-Ⅱ 1 g，碳酸氢钠2 g，加水至100 g。

1.4 测试方法

1.4.1 印花织物防渗化能力的评价

以墨水点样直径作为印花织物防渗化能力的评价指标，测定方法为：用1 μL微量注射器抽取墨水，注射0.2 μL墨水点在经过预处理的真丝织物上，每块织物试样30点。常温下晾干后测定其直径，以该30个墨水点样直径的平均值作为渗化程度的评价指标。

1.4.2 耐洗色牢度

参照GB/T 3921.1－1997《纺织品 色牢度试验耐洗色牢度：试验1》测定，采用SW 212型耐洗色牢度实验仪测试。

1.4.3 日晒牢度

参照GB/T 8427－1998《纺织品 色牢度试验 耐人造光色牢度：氙弧》测定，采用ATLAS-150日晒牢度测试仪。

1.4.4 耐摩擦牢度

参照GB/T 3921.1－1997《纺织品 色牢度试验 耐摩擦牢度：试验1》测定，采用Y571A摩擦牢度机测试。

1.4.5 K/S值

采用Datacolor SF-600测配色系统在孔径为20 mm和光源D65/10°的条件下，多点测试织物在最大吸收波长处的染色深度K/S值。

1.4.6 印花效果正交试验设计

由于影响印花效果的条件主要有壳聚糖脱乙酰度、壳聚糖质量分数、浆料的pH值等，为了便于考察，不使试验次数太多，选取影响结果的3个主要因素：壳聚糖脱乙酰度、壳聚糖质量分数、浆料的pH值为考察对象，每个因素采取3个水平，选用L9(33)正交表进行正交试验。

1.4.7 固色率

采用Varian Cary 50紫外可见分光光度计进行测试。

剥色：水洗后进行剥色。剥色条件：剥色液50 %，浴比：1∶50，温度：100 ℃，时间：15 min/次。

用剥色液在以上条件下处理2～5次至溶液无色为止，冷水水洗1次，所得溶液合并置于容量瓶中，加入蒸馏水至刻度，用分光光度计在染料的最大吸收波长下测定吸光度，并用下式计算固色率：

式中：A1为水洗液的吸光度，A2为剥色液的吸光度。

2 结果与讨论

2.1 正交试验

采用L9(33)正交试验方案研究了壳聚糖质量浓度、壳聚糖脱乙酰度、浆料的pH值对真丝织物的印花性能的影响，见表1。正交试验的指标值和极差见表2。

表1 L9(33)正交试验方案和结果Tab.1 L9(33)Orthogonal experiments and results

表2 正交试验的指标值和极差Tab.2 Index value and range of orthogonal experiment

表2中3个极差R、S、T的值分别反映了相应因素对评价指标影响的大小：

1)以K/S为评价指标时，RB＞RA＞RC，即三因素影响K/S由主到次的顺序依次壳聚糖脱乙酰度、壳聚糖质量分数、浆料的pH值。K/S值越大，说明布面颜色越深，因此以K/S为评价指标得到的优化工艺参数为A2B3C1。

2)以渗化直径为评价指标时，极差SB＞SA＞SC，3因素影响渗化直径由主到次的顺序为壳聚糖脱乙酰度、壳聚糖质量分数、浆料的pH值。渗化直径越小，反映防渗效果越佳，所以以渗化直径为评价指标的优化工艺参数为A3B3C2。

3)以固色率为评价指标时，极差TC＞TB＞TA，三因素影响固色率由主到次的顺序为浆料的pH值、壳聚糖脱乙酰度、壳聚糖质量分数。固色率数值越大，说明上染到织物的染料越多，所以以固色率值为评价指标的优化工艺参数为A2B3C1。

综合上述3项评价指标，得到的最优化工艺参数为A2B3C1。

2.2 分析讨论

2.2.1 脱乙酰度对防渗化性能和印花的影响

脱乙酰度是壳聚糖的一个重要指标，从表1可以看出，随着壳聚糖脱乙酰度的增加，其防渗化能力不断提高。这是因为提高壳聚糖脱乙酰度，浆膜的吸水速度快，墨水可以快速吸收、容纳，不会向四周扩散、渗化；同时，由于壳聚糖是具有氨基的高聚物，氨基的含量随脱乙酰度的增加而增加，由染色机理可知纤维上氨基数量的增多，织物吸收染料的数量必然增加，即在一定范围内，染料的吸附量随染座的增加而提高。所以，在其他条件相同的情况下，印花样的固色率、K/S值随壳聚糖脱乙酰度的增加而增大。

2.2.2 壳聚糖质量分数对防渗化性能和印花的影响

从表1看出，织物防渗化能力、固色率和表面K/S值，随着壳聚糖质量分数增加而增加。这是因为壳聚糖质量分数增加，浆膜含固量增加，其对墨水的容纳能力较强，有助于快速吸收喷射在织物上的墨水，且汽蒸过程中墨水被固定在印制区域，减少渗化，提高印制精细度。同时由于壳聚糖大分子中－NH3+的存在而带正电荷，减少丝织物上所带的负电荷量，降低纤维上的电位，从而减少染料上染织物过程中纤维的负电荷对染料阴离子的库仑斥力，使染料的上染速率提高。随着壳聚糖质量分数的增加，吸附在真丝织物上的壳聚糖的量增多，使得真丝织物表面的染座增加，对染料的吸附量增加。

2.2.3 浆料pH值对防渗化和印花性能的影响

从表1看出，K/S值和固色率随着浆料pH值的降低而升高。这是因为丝素分子中同时具有酸性基团和碱性基团，属两性物质，桑蚕丝素的等电点在pH值3.5～5.2。当染浴pH值在4.1～5.2范围内时，丝素分子不带电荷，但壳聚糖在真丝织物上的均匀分布使纤维带正电荷，染料与纤维既可成共价键结合又可成离子键结合，且随着pH值的降低，成离子键结合的可能性加大，所以K/S值和固色率随着pH值的降低而升高[3]。

2.3 最优化工艺对织物色牢度的影响

表3表明，用加入壳聚糖的浆料处理后的真丝织物，印花后的色牢度略低于未加壳聚糖处理的真丝织物印花后的色牢度，这可能是因为活性染料与蛋白质纤维是靠多种形式结合的，其中只有共价键结合最为牢固。溶解后的壳聚糖大分子由于－NH3+的存在而带上阳电荷，将其施加于织物上后，加大了活性染料对蛋白质纤维的吸附，使上染百分率和固色率都得到大大提高，但织物表面的氨基正离子(NH3+)吸附了部分的染料，使染样的湿处理牢度略受影响[3]。

表3 牢度指标Tab.3 Index of fastness

3 结 论

1)壳聚糖作为增稠剂、增深剂应用于真丝织物活性染料数码喷墨印花时，织物有较好的防渗化性，同时能提高活性染料对丝织物的上染率和固色率，在一定范围内随壳聚糖质量分数、脱乙酰度的增加而增加。

2)经过正交试验得出，在壳聚糖质量分数为0.5 %、脱乙酰度92 %、pH4时，真丝织物具有较好的印花效果，同时织物具有较好色牢度。

[1] 朱立.真丝织物喷墨印花技术研究[D].上海：东华大学，2004：40-55.

[2] 王春梅，缪勤华.壳聚糖对真丝织物染色性能的影响[J].丝绸，2006(4)：29-39.

[3] 宋心远，沈煜如.活性染料染色的理论和实践[M].北京：纺织工业出版社，1991：15-40.

[4] 尤克非.壳聚糖整理真丝绸的活性染料染色工艺探讨[J].丝绸，2004(4)：29-31.

Application of chistosan in digital ink-jet printing on silk fabric

GONG Yun-yu
(Department of dyeing, Nantong Textile Vocational Technology College, Nantong 226007, China)

Chitosan was used as thickener and deepening agent in reactive dye digital ink-jet printing on silk fabric. The printing technology which influenced the anti-bleeding and other printing performance was discussed, including the degree of deacetylation and concentration of chitosan, the pH value of paste. The results showed that improve the concentration of chitosan or degree of deacetylation would improve the antibleeding performance, K/S value and color fastness.

Chitosan; Digital ink-jet printing; Reactive dyes; Color fastness

TS194.2

A

1001-7003(2011)11-0015-03

2011-05-09；

2011-10-09

龚蕴玉(1972－ )，女，副教授，主要从事染整实践的教学与科研。