通過(guò)控制復(fù)合染料與二醇分子的相互作用提高噴墨圖像質(zhì)量

青島大學(xué)房寬峻教授課題組使用MicroFab集成Inkjet噴墨打印系統(tǒng)研究了二甘醇或乙二醇濃度對(duì)在織物上噴墨打印圖像的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在活性黑8溶液中加入5mol/L二甘醇或乙二醇可形成完整穩(wěn)定的墨滴，墨滴在織物上的擴(kuò)散面積明顯減小，從而在棉織物上產(chǎn)生清晰、高分辨率的圖案。研究結(jié)果可促進(jìn)噴墨印花技術(shù)的廣泛發(fā)展，并擴(kuò)大其在高性能紡織品中的應(yīng)用。

紡織品數(shù)字噴墨打印技術(shù)因其具有靈活性、創(chuàng)造性、通用性和競(jìng)爭(zhēng)力等優(yōu)點(diǎn)，近十年來(lái)受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大關(guān)注?；钚匀玖暇哂猩V范圍廣、顏色鮮艷、適用性強(qiáng)、固色性好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在纖維素和蛋白質(zhì)織物的數(shù)字噴墨印花中應(yīng)用最為廣泛。盡管活性染料噴墨印花技術(shù)在織物圖案印花方面取得了重大進(jìn)展，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些問(wèn)題。其中一個(gè)挑戰(zhàn)是活性染料油墨的低質(zhì)量。一些提高活性染料油墨性能的策略已被報(bào)道。例如，Lykidou等人合成了適用于數(shù)字噴墨打印的偶氮乙烯基磺活性染料，經(jīng)處理的織物耐洗牢度高，耐光牢度中等。此外，在活性染料墨水中加入表面活性劑、聚合物等添加劑，調(diào)節(jié)其化學(xué)和物理性能(如表面張力、粘度、密度等)，從而提高噴墨打印性能。然而，目前報(bào)道的大部分研究都只是部分解決了問(wèn)題，活性染料噴墨打印工藝仍存在一些問(wèn)題，如高速打印可能會(huì)產(chǎn)生衛(wèi)星墨滴，導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降，在染料墨水中加入添加劑可能會(huì)導(dǎo)致噴嘴堵塞。

另一個(gè)重要的挑戰(zhàn)是在織物上打印高分辨率的圖像?，F(xiàn)有的活性染料在噴墨打印中由于染料在溶液中的聚集和/或墨滴在織物表面的大面積擴(kuò)散而表現(xiàn)出較差的圖像分辨率。到目前為止，高性能活性染料油墨的制備仍然是油墨配方、化學(xué)和紡織工業(yè)的一大挑戰(zhàn)。染料油墨的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)對(duì)噴墨打印圖像的質(zhì)量起著重要的決定作用。在青島大學(xué)房寬峻教授課題組“通過(guò)控制復(fù)雜染料和二醇分子的相互作用提高噴墨圖像質(zhì)量”的研究中，采用乙二醇和二甘醇兩種環(huán)保有機(jī)溶劑制備了活性黑8溶液，用于棉織物上的數(shù)字噴墨打印圖案?；钚院?是一種重要的染料，在噴墨打印中應(yīng)用廣泛，但是關(guān)于噴墨打印中黑色染料的研究工作*少。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)油墨的化學(xué)和物理性能進(jìn)行了表征，并對(duì)油墨在棉織物上的印花性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

結(jié)果表明，將這些溶劑引入活性黑8中。溶液能有效地增加染料溶液的粘度，降低染料溶液的表面張力，從而導(dǎo)致形成完整穩(wěn)定的油墨液滴。溶劑對(duì)活性黑8具有解聚作用。在活性黑8溶液中加入5mol/L二甘醇或乙二醇，可以形成穩(wěn)定的墨滴，減少墨滴在棉織物上的擴(kuò)散面積，從而在棉織物上產(chǎn)生高質(zhì)量、高分辨率的圖案。該研究報(bào)道了一種在活性黑8油墨中引入環(huán)保溶劑的簡(jiǎn)單方法，用于棉織物的高質(zhì)量、高分辨率噴墨印花。

完整穩(wěn)定的墨滴的形成是打印準(zhǔn)確圖案的前提。上圖是使用MicroFab的Inkjet噴墨打印系統(tǒng)，用不同的溶劑對(duì)不同墨滴在棉織物上的形態(tài)和擴(kuò)散面積進(jìn)行了研究?？梢郧宄乜吹綇?，乙二醇和二甘醇的顯示完整和穩(wěn)定的墨滴形狀，顯著提高油墨形態(tài)（圖b, c），而沒(méi)有乙二醇和二甘醇時(shí)，會(huì)生成衛(wèi)星液滴。

上圖為100mmol/L的活性黑8染料在不同濃度（A）乙二醇或（B）二甘醇下的打印圖案掃描圖像。（1-6:溶劑濃度0mol/L-5mol/L）噴墨印花前，采用1%海藻酸鈉、2%碳酸鈉、10%尿素的上漿配方對(duì)棉織物進(jìn)行預(yù)處理。然后，用含有不同濃度的乙二醇或二甘醇的活性穩(wěn)定黑8染料在純棉織物上進(jìn)行了圖案印花。溶劑的引入可以顯著提高打印清晰度，使圖案清晰細(xì)致。這是因?yàn)榧尤胍叶蓟蚨蚀继岣吡巳玖先芤旱膰娚湫阅?，減少了衛(wèi)星墨滴，形成了完整穩(wěn)定的墨滴。溶劑的存在減小了墨滴的擴(kuò)散面積，提高了印刷圖案的邊緣滲透能力。對(duì)于含有乙二醇的油墨溶液，打印圖案的質(zhì)量隨著乙二醇濃度的增加而不斷提高。當(dāng)濃度達(dá)到4mol/L時(shí)，打印圖案的清晰度開(kāi)始呈現(xiàn)良好狀態(tài)。在濃度為5mol/L時(shí)，成像效果**。二甘醇顯著提高了打印圖案的清晰度，。當(dāng)染料溶液中二甘醇的濃度達(dá)到3mol/L時(shí)，打印清晰度較好。這可能是因?yàn)槎蚀紝?duì)染料溶液的粘度有*強(qiáng)的調(diào)節(jié)作用。當(dāng)二甘醇濃度達(dá)到5mol/L時(shí)成像效果**。

本研究中，乙二醇和二甘醇均通過(guò)改善活性黑8染料的噴射性能和減少墨滴擴(kuò)散來(lái)提高活性黑8噴墨印花的圖案細(xì)度。乙二醇和二甘醇可以通過(guò)疏水作用解聚活性黑8染料簇，從而增加油墨溶液的粘度，降低油墨溶液的表面張力。在相同濃度下，二甘醇染料溶液效果較好。溶劑的加入減少了衛(wèi)星液滴的產(chǎn)生，減少了墨滴的擴(kuò)散面積和印品的邊緣滲透，導(dǎo)致印品清晰。

參考文獻(xiàn)：
Zhang X ,   Fang K ,   Zhou H , et al. Enhancing inkjet image quality through controlling the interaction of complex dye and diol molecules[J]. Journal of Molecular Liquids, 2020:113481.