基本信息
- 項目名稱：
- 噴墨印花用高性能硅丙微乳液粘合劑產(chǎn)品的研發(fā)
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 作品針對傳統(tǒng)的數(shù)碼噴墨印花墨水粘合劑耐水性差、濕摩牢度差、易堵網(wǎng)粘輥以及含甲醛等問題，自主合成一種核殼型硅丙微乳液，加入墨水配方中，以實現(xiàn)數(shù)碼噴墨印花顏料墨水性能的提升。由于目前噴墨印花用墨水技術(shù)仍掌握在少數(shù)發(fā)達國家手中，我國目前尚無自主產(chǎn)權(quán)的墨水，因此開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的，成本低廉、性能良好的墨水對打破外企公司對中國市場的壟斷、促進傳統(tǒng)印花產(chǎn)業(yè)向新一代綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型都有重要的意義。
- 詳細介紹：
- 中國印花制品的產(chǎn)量位居世界第一，但我國印染行業(yè)能耗指標是國外先進水平的3倍，用水量是2倍。我國印染廢水每天排放量為300~400萬立方米，占我國總工業(yè)廢水排放量的35%，污水水質(zhì)超出Ⅲ類水質(zhì)標準3~8倍，傳統(tǒng)印染工業(yè)已經(jīng)嚴重制約了我國的可持續(xù)性發(fā)展。 噴墨印花是未來發(fā)展印染產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，將從根本上改變紡織印染業(yè)“高能耗、高污染、高排放、低附加值”的局面，其中最重要的環(huán)節(jié)是噴墨印花用墨水的研制。目前噴墨印花用墨水技術(shù)仍掌握在Ciba、Epson、Canon等國外大公司，而我國噴墨墨水的研發(fā)尚屬于起步階段，與國外產(chǎn)品存在著較大的差距，因此對墨水的研制有很好的商業(yè)價值和行業(yè)戰(zhàn)略意義。 課題組針對目前國內(nèi)水性顏料墨水普遍存在的手感與牢度不協(xié)調(diào)、成膜耐水性差、易堵噴嘴等問題與英科水墨（東莞）有限公司、百利合化工（中山）有限公司建立合作關系，成功申報了國家大學生創(chuàng)新性試驗計劃。通過采用半連續(xù)種子乳液聚合工藝自主合成一種核殼型硅丙微乳液，將其直接加入墨水配方中，制備一種通用性型的紡織品噴墨印花墨水。 課題組以過硫酸鉀作為引發(fā)劑，以BA和EHA為軟單體，以MMA和AN為硬單體，以AA為羧基功能單體，以環(huán)保型低溫交聯(lián)劑BLY-100代替含甲醛的N-羥甲基丙烯酰胺（NMA），并采用低粘度端乙烯基硅油PLY-111為疏水改性劑，在一種具有反應性乙烯基的高效乳化劑PLY-208存在下進行無皂微乳液聚合，可以獲得平均粒徑為30~50nm的核殼型硅丙微乳液。該硅丙微乳液粒徑微細均勻，具有極好的儲存穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性；可在低溫下（≤120℃）適度交聯(lián)成膜，從而獲得良好的回彈性和拉伸強度；有機硅組份的引入進一步提高了膠膜的耐水性和表面爽滑手感，尤其適用于高性能的噴墨印花用顏料墨水的研制開發(fā)。
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關鍵和主要技術(shù)指標
- 發(fā)明的目的：研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的綠色環(huán)?；ぎa(chǎn)品，打破外企公司對中國市場的壟斷，實現(xiàn)數(shù)碼噴墨印花顏料墨水性能的提升，同時利用綠色環(huán)保的原材料，促進傳統(tǒng)印花產(chǎn)業(yè)向新一代綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型。 基本思路：過硫酸鉀作為引發(fā)劑，BA和EHA為軟單體，MMA和AN為硬單體，AA為羧基功能單體，以交聯(lián)劑BLY-100代替含甲醛的NMA，采用硅油PLY-111為疏水改性劑進行無皂微乳液聚合，可以獲得平均粒徑為30~50nm的粒徑均勻、穩(wěn)定性好的核殼型硅丙微乳液。有機硅組份的引入提高了膠膜的耐水性和表面爽滑手感。 創(chuàng)新點：1、通過乙烯基硅油改性，利用硅氧烷鏈段的柔順性和疏水性，改善了膠膜表面發(fā)粘和耐水性欠佳問題；2、采用種子微乳液聚合工藝，通過對種子單體用量的控制，使得聚合物微膠乳粒子平均粒徑尺寸約在50nm以下，提高微乳液穩(wěn)定性和與相容性；3、采用無皂微乳液聚合技術(shù)，消除了小分子乳化劑對乳液性能的影響，改善了涂膜的耐水性和耐溶劑性；4、利用分步聚合技術(shù)制成的核殼型硅丙微乳液，能夠進一步改善聚合物乳液的成膜質(zhì)量和膠膜強度。 技術(shù)關鍵：1、設計出核層和殼層的單體配比，考察乳化劑的最佳用量和分配比例，考察分段滴加的速度和單體配比；2、確定乙烯基硅油的種類和用量；3、確定可聚合乳化劑的用量和加入方式。 主要技術(shù)指標：由于沒有國家標準及行業(yè)標準，我們參照涂料印花行業(yè)的技術(shù)標準，包括外觀色澤、粘度、固含量、平均粒徑、 PH值、拉伸強度、伸長率、彈性恢復率等
科學性、先進性
- 1、通過引入乙烯基硅油制成有機硅改性聚丙烯酸酯粘合劑，能夠明顯改善涂料印花織物的柔軟性、耐磨性和耐腐蝕性。此外為了消除低分子量乳化劑對乳液性能的影響，改善聚合物涂膜的耐水性和黏結(jié)性能。2、通過使用可聚合乳化劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)低分子乳化劑，和其他單體發(fā)生聚合反應，結(jié)合到聚合物鏈上，解決了乳化劑解吸遷移所帶來的問題。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 華南理工大學“賽萊拉”第十二屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術(shù)科技作品競賽三等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 與東莞市英科水墨有限公司和百利合化工（中山）有限公司建立了項目合作關系
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品，圖片，樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 1. 本品適用范圍 本作品適用于數(shù)碼噴墨印花顏料墨水粘合劑。 2. 本作品主要優(yōu)勢在于： （1）引入乙烯基硅油，解決了聚丙烯酸酯粘合劑濕摩擦牢度低、易吸塵和粘搭等缺點，； （2）采用微乳液聚合工藝，控制種子單體用量，聚合物微膠乳粒子平均粒徑尺寸約在50nm或以下，穩(wěn)定性好，與其他組分的相容性良好，有效地解決了易堵噴頭的問題； （3）采用無皂微乳液聚合技術(shù)，產(chǎn)品耐水性能進一步提高，涂膜吸水率在10%以下，48小時冷水浸泡測試合格； （4）利用分步聚合技術(shù)制成的核殼型硅丙微乳液，可明顯改善產(chǎn)品的最低成膜溫度和膠膜性能。 3. 推廣前景、市場分析和經(jīng)濟效益預測 中國印花制品的產(chǎn)量位居世界第一，能耗指標卻是國外先進水平的3倍，用水量是2倍。我國印染廢水每天排放量為300~400萬m3， 目前而我國目前尚無性能優(yōu)異的墨水，普遍存在著：手感與牢度不協(xié)調(diào)、濕摩擦牢度差、易堵塞噴嘴等問題。因此對墨水的研制有很好的商業(yè)價值和生態(tài)效益。
同類課題研究水平概述
- 印花產(chǎn)品的性能很大程度上取決于噴墨印花所使用的墨水，按照配制墨水所使用的溶劑,可以分為水性墨水和溶劑性墨水。 1 水性墨水 1．1小分子染料墨水 活性染料具有良好的水溶性和固色率,活性染料墨水。目前商品化的酸性染料噴墨印花墨水的代表性品種主要有Huntsman公司的Lanaset SI系列和DuPont公司的Artistri 700系列；分散染料墨水主要適用于含有聚酯纖維的布料。 1．2高分子染料墨水 通過各種反應途徑將水溶性染料懸掛于高聚物的側(cè)鏈上或與高聚物分子復合而獲得水性高分子染料。例如N, O-羧甲基殼聚糖作為高分子染料的骨架,其易溶于水,可以通過與活性染料在水溶液中發(fā)生均相接枝反應制備水溶性高分子染料; 2溶劑型墨水 2．1顏料油墨 顏料是一種不溶于水和大多數(shù)有機溶劑的色素材料,在應用于紡織品的印花和染色前,需先與分散劑和其它添加劑一起粉碎加工,制成顆粒細小且具有足夠分散穩(wěn)定性的水性分散體系。目前可供試用的商品化顏料墨水有: Huntsman公司的Irgaphor系列、BASF 的Helizarin EVOP2100系列、DuPont公司的Atistri 700系列等。必須借助粘合劑的作用才能固著在纖維上。在噴墨印花油墨中引入粘合劑或者樹脂,將色素與纖維進一步實行機械混合。 2．2小分子染料油墨 分散染料的分子結(jié)構(gòu)比較小,分子中只含有極性基團,水溶性很差,在水中主要以微小顆粒呈分散狀態(tài)存在,是一種非離子染料。目前,代表性的分散染料墨水商品品種主要有Hunts- man公司的Terasil DI、TI和TS系列, DuPont公司的Atistri 700系列,BASF 公司的Bafixan系列。 2．3高分子染料油墨 將染料制備成高分子染料,然后通過高分子鏈上官能團、聚合性染料自身的化學反應或與纖維中的羥基或羧基形成氫鍵, 來提高牢度。 由于溶劑型墨水大多具有揮發(fā)性，且毒性大，環(huán)境污染嚴重，因此水性顏料墨水成為目前噴印墨水發(fā)展的主要方向。 本作品的目的就是研制一種具有印花色強度高,鮮艷度好,清晰度高,摩擦和水洗牢度良好,穩(wěn)定性佳等優(yōu)異性能的水性顏料噴墨印花墨水環(huán)保產(chǎn)品，幾乎適合于所有纖維織物印花，目前市場上已有相關水性顏料噴墨印花墨水，但產(chǎn)品質(zhì)量殘差不齊，普遍存在成膜耐水性差、手感差、冷脆熱粘、易堵噴嘴等問題。
