在印染业中，涂料（涂料是制备涂料的色素母体）是第二大类着色材料。它不溶于水和常见的有机溶剂，通常是以颗粒状态对物体进行着色的。对用于纺织品的涂料来说，它们应该具备一定的耐酸、碱、氧化剂和还原剂的能力；有良好的耐日晒、耐气候牢度和耐热稳定性；粒径分布均匀、分散稳定性好；与各种化学助剂的配伍性好，等等。由于涂料对任何纤维都没有亲和力和选择性，它自身不能上染并固着在任何普通纤维上，而是借助粘合剂固着在纤维表面。
研究发现，涂料超细化后，各项物理化学性能都有了显著提高。与普通涂料相比，超细涂料具有比表面积大、着色强度高、颜色鲜艳纯正等优点。目前水性超细涂料是国内外科学工作者研究的热点。
水性超细涂料是以水为分散介质，粒径在150 nm左右的涂料分散体，有效降低了有机物质的排放量，符合环保要求，可被广泛应用于纺织、造纸、建筑、食品、塑料和金属喷涂等领域。但水性超细涂料色浆的制备仍然存在很多技术难点，归结起来主要有以下三个方面：1）商品化的涂料主要是以聚集体、凝聚体或絮凝体等形态存在，涂料颗粒较粗且分布不匀；2）涂料粒径越小，其表面自由能越高，自动减小表面积发生絮凝、凝聚、聚集和结晶成长的趋势越大，从而导致分散涂料的稳定性变差；3）涂料的表面极性较低，很难被水所润湿，因而要制备出性能稳定的水性超细涂料分散体系，必须对涂料实施表面改性。一般情况下，涂料的表面改性和分散往往同时进行。
1 采用分散剂直接对涂料研磨分散
在水相中将分散剂与涂料混合均匀，然后在适当设备上分散加工是涂料改性和分散细化最常见、最直接的方法，该法的关键技术是选择合适的研磨设备和分散剂。
目前常见的分散设备主要有两类：一类依靠机械剪切和碰撞等作用力使涂料发生破碎，如砂磨机、球磨机、三辊机、高速搅拌机等，这些设备的缺点是在颗粒分散过程中，由于分散桶的磨损或研磨介质的破碎，使分散体系中产生较多的杂质。有关资料表明，高压微射流粉碎机可以避免分散过程中产生的杂质，并能够在很短的时间内将涂料分散到纳米级。另一类是依靠超声波所产生的空化作用使涂料破碎的分散设备，普遍认为空化作用会产生局部的高温、高压，并在分散体系内部产生巨大的冲击力和微射流，从而使涂料发生破碎，粒径减小。其缺点是分散的耗能大，大规模生产成本高。
1.1 低分子分散剂对涂料改性和分散处理
仅仅靠分散设备的作用很难将涂料分散成超细粒子，一般情况下，涂料在研磨或超声分散作用的同时，还需要在分散体系中添加适当的分散剂，使分散剂吸附在涂料表面，从而达到涂料改性和分散的要求。低分子分散剂是涂料分散中常用的分散剂，该分散剂对涂料具有良好的润湿和分散作用，然而采用低分子分散剂制备超细涂料，由于解吸附现象的存在，导致所制备分散体系的稳定性较低。
1.2 高分子分散剂对涂料改性和分散处理
高分子分散剂具有对环境温度、pH值及体系中杂质离子不敏感，分散效果好等优点，成为涂料表面改性研究的热点，已有很多有关此类分散剂的专利和研究
报告发表。普遍观点认为高分子分散剂对涂料的分散稳定作用与其多锚固基团和长的溶剂化链有关，即依靠其链段上的多锚固基团吸附在涂料表面，其长的溶剂化链在液相中充分伸展，使涂料颗粒间产生一定的空间位阻和静电排斥作用，从而使分散体系获得较高的稳定性。
2 采用表面包覆法对涂料进行改性和分散
对涂料粒子进行表面包覆是涂料改性的另一个重要方法。该法以涂料为核心，通过适当方法在涂料表面包覆一层聚合物，从而达到改变涂料表面性质的目的，使其获得良好的润湿性能、分散性能和稳定性能。常见涂料粒子表面包覆的方法有溶剂蒸发法、喷雾干燥法、原位聚合法以及相分离法等。
2.1 原位聚合法
原位聚合是指把反应性单体(或其可溶性预聚体)与
催化剂全部加入分散相(或连续相)中，芯材物质为分散相。由于单体(或预聚体)在单一相中是可溶的,而其聚合物在整个体系中是不可溶的,所以聚合反应在分散相芯材上发生。具体到涂料分散中，所采用的芯材物质为涂料，反应开始，单体预聚形成预聚体，当预聚体聚合尺寸逐步增大后便沉积在涂料的表面，从而达到涂料表面改性的目的。
2.2 相分离法
将聚合物溶解在溶剂中，然后加入涂料粉体，搅拌或超声波分散使聚合物充分吸附到涂料表面，然后在体系中加入絮凝剂使聚合物逐渐沉淀出来，并包覆在涂料表面，从而达到涂料表面改性的目的（图1）。
图1 相分离法涂料表面改性示意图
江南大学纺织服装学院房宽峻教授所带领的课题组经过多年的研究，采用该法通过添加吸附促进剂，在有机涂料表面包覆了两性高分子化合物，有效降低了涂料的粒径（图2），提高了纳米涂料分散体系的稳定性。应用中发现该法制备的纳米涂料具有较高的着色强度、颜色鲜艳（表1）及耐晒牢度，经专家组鉴定，该技术已达到了国际先进水平。目前该技术所制备的涂料已被广泛应用到数字喷墨印花墨水的制备、纺织品染色和印花中，取得了良好的社会效益和经济效益。
Ⅰ 涂料红 122 Ⅱ 涂料蓝15:3 Ш 涂料黄 14
图2 相分离法制备纳米涂料的透射电镜照片表1 纳米涂料的颜色性能
|
涂料 |
L |
a |
b |
C |
H |
K/S |
|
涂料红 |
纳米涂料 |
63.38 |
41.96 |
-13.40 |
44.04 |
342.29 |
4.27 |
|
普通涂料 |
69.11 |
33.02 |
-9.47 |
34.35 |
344.00 |
1.87 |
|
涂料黄 |
纳米涂料 |
88.24 |
-5.25 |
79.20 |
79.37 |
93.79 |
5.25 |
|
普通涂料 |
89.10 |
-3.99 |
61.47 |
61.60 |
93.71 |
3.99 |
|
涂料蓝 |
纳米涂料 |
40.17 |
-21.85 |
-34.23 |
62.64 |
238.46 |
3.25 |
|
普通涂料 |
38.57 |
-19.92 |
-31.77 |
59.23 |
239.65 |
2.49 |
注：涂料质量含量为0.5%。工艺流程为：二浸二轧（轧余率70％）→烘干（60℃）→焙烘（120℃，3min）。
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