基本信息
- 项目名称：
- 自粘性有机颜料微胶囊的制备及其在涂料印染中的应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 有机颜料在水相介质中的分散性和润湿性较差，对纤维基本无亲和力，因而使用时必须借助大量粘合剂的连续成膜作用，才能将其粘附到织物表面。而这则会不可避免地带来印制织物手感偏硬、耐摩擦牢度不高等问题。粘合剂高分子对有机颜料颗粒进行高效定向的微胶囊化处理，被认为是解决上述问题的有效方法之一。
- 详细介绍：
- 本文通过原位细乳液聚合方法，将具有适当玻璃化转变温度和较好粘结性能的苯丙聚合物和颜料颗粒进行复合，制备了一系列包裹有多个有机颜料颗粒在聚合物胶粒内的微胶囊，并将其应用于棉和真丝织物的涂料印花和涂料染色，成功地实现了颜料颗粒与印染织物表面均匀、牢固、薄型的结合，进而可有效提高印制织物牢度、手感等服用性能。 本课题所开发的有机颜料微胶囊在织物印花方面具有较好的工业应用价值，原位聚合稳定性和形态结构控制等技术成果在核壳结构型复合整理剂制备领域具有一定的理论参考价值。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 有机颜料微胶囊化是提高颜料印花织物品质、扩大涂料印花适用范围、突破涂料印花技术难点的关键。本项目将在课题组已有研究工作基础上，进行涂料印花应用背景下的自粘性有机颜料微胶囊设计、原位聚合法制备、形态结构调控和效果验证工作，以制备手感好、牢度高的高品质涂料印花织物。
科学性、先进性及独特之处
- 微胶囊技术是现今科研的一个热点与创新点。因此本项目技术起点高、与生产实际结合好，研究内容具有较好的创新性。 本项目将在借鉴上述先进研究成果基础上，结合生产实际需要和课题组现有技术积累，设计和制备适合于涂料印花用的有机颜料微胶囊，另外，研究内容中的微胶囊自粘性外层修饰技术和有机颜料颗粒在织物表面的薄型定向锚固技术研究均属于创新型研究，国内同类研究较少，具有一定的技术前沿性。
应用价值和现实意义
- 涂料印花中的粘合剂粘着效率偏低是一个行业共性问题，本项目通过原位聚合反应在有机颜料颗粒表面预先进行高效定向的包裹，可以大大提高粘合剂对颜料颗粒的粘附针对性，因而可以在提高印花织物品质的同时明显减少粘合剂的用量。同时，原位聚合技术是一种比较成熟的工业化合成技术，大规模生产成本较低。因此本技术具有节约成本、提高产品附加值的好处，在现有的涂料印花领域具有良好的应用价值和发展前景。
学术论文摘要
- 有机颜料铜酞菁具有较强的亲油性和较好的单体相容性，通过简单的超声分散及强力剪切即可将滤饼中的有机颜料颗粒以初级粒子形式均匀稳定地分散到单体分散液和细乳液中的单体小液滴内，因此经有机颜料单体分散液的预聚处理和原位细乳液聚合可制备得到一系列具有高颜料包裹率和窄粒径分布特点的准纳米级聚合物胶粒。本研究所开发有机颜料微胶囊制备技术具有工艺简单、体系稳定、对颜料适应性强等优点，产品有望应用于涂料印花、涂料染色和喷墨打印等领域。 将原位细乳液聚合制备得到的有机颜料微胶囊应用于棉织物的涂料印花，考察了色浆构成方式、微胶囊壁材和印花工艺等因素对印花效果的影响。发现与传统颜料印花相比，微胶囊印花织物的耐干、湿摩擦牢度、手感和K/S值均有不同程度的提高，表明颜料的微胶囊化处理可以有效提高颜料颗粒与织物表面的结合牢度以及颜料在织物表面的分散均匀性。同时发现受高分子链段柔顺性和运动能力的影响，微胶囊壁材对印花效果也具有较为明显的影响，以丙烯酯丁酯共聚少量刚性单体为壁材的微胶囊印花效果最佳，此时较佳的焙烘温度为140℃，焙烘时间为5min。
获奖情况
- 1、《有机颜料酞菁蓝微胶囊的原位微悬浮法制备及其表征》高分子学报、2011年2月第二期145-150 SCI收录 2、《有机颜料微胶囊形态对棉织物涂料印花效果的影响》纺织学报, 录用（校样(论文编号2010-3424) 3、《有机颜料微胶囊及其在棉织物涂料印花中的应用》佶龙杯第九届全国印染行业新材料、新技术、新工艺、新产品技术交流会论文集485页 佶龙杯第九届全国印染行业新材料、新技术、新工艺、新产品技术交流会优秀论文评选活动获优秀论文奖 4、《自粘性高颜料含量有机颜料微胶囊的制备及表征》第六届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集（下）1016页 5、《 有机颜料微胶囊在涂料染色中的应用》 全国印染行业节能环保年会论文集(萧山), P509-514 (2010年11月)
鉴定结果
- 本课题生产的微胶囊结构经过浙江大学分析测试中心的检测
参考文献
- 1、曲颖.有机颜料在涂料工业中的应用前景.上海染料,2001.29(6):1-7 2、曲颖.有机颜料在涂料工业中的应用前景.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、曾军等.聚丁二酸丁二醇酯负载荧光颜料微胶囊的制备与表征[J].高分子材料科学与工程, 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
同类课题研究水平概述
- 化学方法主要通过原位(微)悬浮聚合、原位乳液聚合、原位细乳液聚合等方法来实现对单个或多个颜料粒子的三维包裹。最近三年对此类方法的报道有集中暴发的态势，但这些工作绝大部分都是由国外科研人员在开展。例如Hendri等人在2008年通过高速剪切和乳化剂辅助共同作用下的悬浮聚合，制备得到了纳米颜料PB/P(St+BA+MMA)共聚微胶囊，重点研究了剪切强度、乳化剂NaDBS和颜料含量对微胶囊粒径的影响。认为含量在5%以下时颜料对微胶囊形态影响不明显，通过改变搅拌速率和乳化剂用量可在一定范围内实现对微胶囊粒径的调节。Yu Dong Guk采用无皂乳液聚合方法实现了对有机颜料蓝N和E-81的微胶囊包覆。Duc Nguyen在2008年采用乳液聚合方法将可逆加成-断裂链转移(RAFT)共聚物应用于颜料晶粒表面的包裹。细乳液聚合除了兼有常规乳液聚合的大部分优点之外，还有一系列独特的优点，例如聚合体系稳定性高、形态结构和粒径可控性好，包裹完全等。因此近几年，对细乳液聚合在各个领域的应用研究日益受到重视。Bourgeat-Lami等人通过预聚处理调节体系渗透压，阻止原位细乳液聚合过程中颜料颗粒的集聚和逃逸，成功制备出酞菁蓝/苯乙烯乳胶。Landfester在2007年通过超声分散作用将颜料颗粒分散于单体中，再通过细乳液聚合方法实现了聚苯乙烯PSt对喹吖啶酮PV19、铜酞菁PB15:3、偶氮黄PY74等纳米颜料的成功包裹，制备所得颜料微胶囊具有包裹率高、颜料含量高、在水相体系分散稳定均匀等特点。 上述研究主要侧重于对聚合方法的探索和微胶囊形态结构的表征。经分析认为：如果将上述有机颜料微胶囊应用于颜料印花时，会存在以下几个方面的问题： 1、上述大部分研究以苯乙烯St和甲基丙烯酸甲酯MMA等刚性单体为主，相应的聚合物粘连性能较差，不利于颜料颗粒高效牢固附着在织物表面。 2、上述研究多以纳米级颜料为目标内容物，这些颜料处理工艺较复杂，制作成本较高，不利于工业化规模生产。 3、部分微胶囊颗粒在10μm以上，不利于微胶囊及其中颜料颗粒在织物表面的均匀分散和薄层摊开。 因此，除了对微胶囊制备技术本身进行研究之外，更重要的是还要在已有研究基础上进行工业应用背景下的有机颜料微胶囊形态结构设计、调控和验证。
