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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 自粘性有機(jī)顏料微膠囊的制備及其在涂料印染中的應(yīng)用
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 有機(jī)顏料在水相介質(zhì)中的分散性和潤濕性較差，對(duì)纖維基本無親和力，因而使用時(shí)必須借助大量粘合劑的連續(xù)成膜作用，才能將其粘附到織物表面。而這則會(huì)不可避免地帶來印制織物手感偏硬、耐摩擦牢度不高等問題。粘合劑高分子對(duì)有機(jī)顏料顆粒進(jìn)行高效定向的微膠囊化處理，被認(rèn)為是解決上述問題的有效方法之一。
- 詳細(xì)介紹：
- 本文通過原位細(xì)乳液聚合方法，將具有適當(dāng)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和較好粘結(jié)性能的苯丙聚合物和顏料顆粒進(jìn)行復(fù)合，制備了一系列包裹有多個(gè)有機(jī)顏料顆粒在聚合物膠粒內(nèi)的微膠囊，并將其應(yīng)用于棉和真絲織物的涂料印花和涂料染色，成功地實(shí)現(xiàn)了顏料顆粒與印染織物表面均勻、牢固、薄型的結(jié)合，進(jìn)而可有效提高印制織物牢度、手感等服用性能。 本課題所開發(fā)的有機(jī)顏料微膠囊在織物印花方面具有較好的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，原位聚合穩(wěn)定性和形態(tài)結(jié)構(gòu)控制等技術(shù)成果在核殼結(jié)構(gòu)型復(fù)合整理劑制備領(lǐng)域具有一定的理論參考價(jià)值。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 有機(jī)顏料微膠囊化是提高顏料印花織物品質(zhì)、擴(kuò)大涂料印花適用范圍、突破涂料印花技術(shù)難點(diǎn)的關(guān)鍵。本項(xiàng)目將在課題組已有研究工作基礎(chǔ)上，進(jìn)行涂料印花應(yīng)用背景下的自粘性有機(jī)顏料微膠囊設(shè)計(jì)、原位聚合法制備、形態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)控和效果驗(yàn)證工作，以制備手感好、牢度高的高品質(zhì)涂料印花織物。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 微膠囊技術(shù)是現(xiàn)今科研的一個(gè)熱點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)。因此本項(xiàng)目技術(shù)起點(diǎn)高、與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合好，研究內(nèi)容具有較好的創(chuàng)新性。 本項(xiàng)目將在借鑒上述先進(jìn)研究成果基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際需要和課題組現(xiàn)有技術(shù)積累，設(shè)計(jì)和制備適合于涂料印花用的有機(jī)顏料微膠囊，另外，研究內(nèi)容中的微膠囊自粘性外層修飾技術(shù)和有機(jī)顏料顆粒在織物表面的薄型定向錨固技術(shù)研究均屬于創(chuàng)新型研究，國內(nèi)同類研究較少，具有一定的技術(shù)前沿性。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 涂料印花中的粘合劑粘著效率偏低是一個(gè)行業(yè)共性問題，本項(xiàng)目通過原位聚合反應(yīng)在有機(jī)顏料顆粒表面預(yù)先進(jìn)行高效定向的包裹，可以大大提高粘合劑對(duì)顏料顆粒的粘附針對(duì)性，因而可以在提高印花織物品質(zhì)的同時(shí)明顯減少粘合劑的用量。同時(shí)，原位聚合技術(shù)是一種比較成熟的工業(yè)化合成技術(shù)，大規(guī)模生產(chǎn)成本較低。因此本技術(shù)具有節(jié)約成本、提高產(chǎn)品附加值的好處，在現(xiàn)有的涂料印花領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 有機(jī)顏料銅酞菁具有較強(qiáng)的親油性和較好的單體相容性，通過簡單的超聲分散及強(qiáng)力剪切即可將濾餅中的有機(jī)顏料顆粒以初級(jí)粒子形式均勻穩(wěn)定地分散到單體分散液和細(xì)乳液中的單體小液滴內(nèi)，因此經(jīng)有機(jī)顏料單體分散液的預(yù)聚處理和原位細(xì)乳液聚合可制備得到一系列具有高顏料包裹率和窄粒徑分布特點(diǎn)的準(zhǔn)納米級(jí)聚合物膠粒。本研究所開發(fā)有機(jī)顏料微膠囊制備技術(shù)具有工藝簡單、體系穩(wěn)定、對(duì)顏料適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品有望應(yīng)用于涂料印花、涂料染色和噴墨打印等領(lǐng)域。 將原位細(xì)乳液聚合制備得到的有機(jī)顏料微膠囊應(yīng)用于棉織物的涂料印花，考察了色漿構(gòu)成方式、微膠囊壁材和印花工藝等因素對(duì)印花效果的影響。發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)顏料印花相比，微膠囊印花織物的耐干、濕摩擦牢度、手感和K/S值均有不同程度的提高，表明顏料的微膠囊化處理可以有效提高顏料顆粒與織物表面的結(jié)合牢度以及顏料在織物表面的分散均勻性。同時(shí)發(fā)現(xiàn)受高分子鏈段柔順性和運(yùn)動(dòng)能力的影響，微膠囊壁材對(duì)印花效果也具有較為明顯的影響，以丙烯酯丁酯共聚少量剛性單體為壁材的微膠囊印花效果最佳，此時(shí)較佳的焙烘溫度為140℃，焙烘時(shí)間為5min。
獲獎(jiǎng)情況
- 1、《有機(jī)顏料酞菁藍(lán)微膠囊的原位微懸浮法制備及其表征》高分子學(xué)報(bào)、2011年2月第二期145-150 SCI收錄 2、《有機(jī)顏料微膠囊形態(tài)對(duì)棉織物涂料印花效果的影響》紡織學(xué)報(bào), 錄用（校樣(論文編號(hào)2010-3424) 3、《有機(jī)顏料微膠囊及其在棉織物涂料印花中的應(yīng)用》佶龍杯第九屆全國印染行業(yè)新材料、新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品技術(shù)交流會(huì)論文集485頁 佶龍杯第九屆全國印染行業(yè)新材料、新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品技術(shù)交流會(huì)優(yōu)秀論文評(píng)選活動(dòng)獲優(yōu)秀論文獎(jiǎng) 4、《自粘性高顏料含量有機(jī)顏料微膠囊的制備及表征》第六屆全國化學(xué)工程與生物化工年會(huì)論文摘要集（下）1016頁 5、《 有機(jī)顏料微膠囊在涂料染色中的應(yīng)用》 全國印染行業(yè)節(jié)能環(huán)保年會(huì)論文集(蕭山), P509-514 (2010年11月)
鑒定結(jié)果
- 本課題生產(chǎn)的微膠囊結(jié)構(gòu)經(jīng)過浙江大學(xué)分析測試中心的檢測
參考文獻(xiàn)
- 1、曲穎.有機(jī)顏料在涂料工業(yè)中的應(yīng)用前景.上海染料,2001.29(6):1-7 2、曲穎.有機(jī)顏料在涂料工業(yè)中的應(yīng)用前景.上海染料,2001.29(6):1-7 3、Zhang Tianyoung, Fei Xuening, Song Jian, Zhou Chunlong. Properties of Copper Phthalocyanine Microencapsulated in Polystyrene by Phase Separation. Dyes and Pigments, 2000, 44: 1-7 4、曾軍等.聚丁二酸丁二醇酯負(fù)載熒光顏料微膠囊的制備與表征[J].高分子材料科學(xué)與工程, 2006, 22(6): 217-219 5、Hendri Widiyandari, Christopher J, Hogan Jr, Ki Myoung Yun, Ferry Iskandar, Pratim Biswas, Kikuo Okuyama. Production of Narrow-Size-Distribution Polymer-Pigment-Nanoparticle Composites via Electrohydrodynamic Atomization. Macromol Mater Eng. 2007, 292: 495-502
同類課題研究水平概述
- 化學(xué)方法主要通過原位(微)懸浮聚合、原位乳液聚合、原位細(xì)乳液聚合等方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)或多個(gè)顏料粒子的三維包裹。最近三年對(duì)此類方法的報(bào)道有集中暴發(fā)的態(tài)勢，但這些工作絕大部分都是由國外科研人員在開展。例如Hendri等人在2008年通過高速剪切和乳化劑輔助共同作用下的懸浮聚合，制備得到了納米顏料PB/P(St+BA+MMA)共聚微膠囊，重點(diǎn)研究了剪切強(qiáng)度、乳化劑NaDBS和顏料含量對(duì)微膠囊粒徑的影響。認(rèn)為含量在5%以下時(shí)顏料對(duì)微膠囊形態(tài)影響不明顯，通過改變攪拌速率和乳化劑用量可在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)微膠囊粒徑的調(diào)節(jié)。Yu Dong Guk采用無皂乳液聚合方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)有機(jī)顏料藍(lán)N和E-81的微膠囊包覆。Duc Nguyen在2008年采用乳液聚合方法將可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移(RAFT)共聚物應(yīng)用于顏料晶粒表面的包裹。細(xì)乳液聚合除了兼有常規(guī)乳液聚合的大部分優(yōu)點(diǎn)之外，還有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，例如聚合體系穩(wěn)定性高、形態(tài)結(jié)構(gòu)和粒徑可控性好，包裹完全等。因此近幾年，對(duì)細(xì)乳液聚合在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究日益受到重視。Bourgeat-Lami等人通過預(yù)聚處理調(diào)節(jié)體系滲透壓，阻止原位細(xì)乳液聚合過程中顏料顆粒的集聚和逃逸，成功制備出酞菁藍(lán)/苯乙烯乳膠。Landfester在2007年通過超聲分散作用將顏料顆粒分散于單體中，再通過細(xì)乳液聚合方法實(shí)現(xiàn)了聚苯乙烯PSt對(duì)喹吖啶酮PV19、銅酞菁PB15:3、偶氮黃PY74等納米顏料的成功包裹，制備所得顏料微膠囊具有包裹率高、顏料含量高、在水相體系分散穩(wěn)定均勻等特點(diǎn)。 上述研究主要側(cè)重于對(duì)聚合方法的探索和微膠囊形態(tài)結(jié)構(gòu)的表征。經(jīng)分析認(rèn)為：如果將上述有機(jī)顏料微膠囊應(yīng)用于顏料印花時(shí)，會(huì)存在以下幾個(gè)方面的問題： 1、上述大部分研究以苯乙烯St和甲基丙烯酸甲酯MMA等剛性單體為主，相應(yīng)的聚合物粘連性能較差，不利于顏料顆粒高效牢固附著在織物表面。 2、上述研究多以納米級(jí)顏料為目標(biāo)內(nèi)容物，這些顏料處理工藝較復(fù)雜，制作成本較高，不利于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。 3、部分微膠囊顆粒在10μm以上，不利于微膠囊及其中顏料顆粒在織物表面的均勻分散和薄層攤開。 因此，除了對(duì)微膠囊制備技術(shù)本身進(jìn)行研究之外，更重要的是還要在已有研究基礎(chǔ)上進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用背景下的有機(jī)顏料微膠囊形態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、調(diào)控和驗(yàn)證。
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