纺织品蓝光固化颜料数码喷墨印花技术,通过喷印低聚物和单体取代大分子黏合剂在纺织基材表面发生原位光聚合反应而固化成膜,有效解决了黏合剂大分子容易堵塞喷头的问题。光固化墨水体系通常包括光引发体系(光引发剂、助引发剂、光敏剂等)、聚合体系(低聚物、单体)、有机颜料和助剂(分散剂、抗氧阻剂等)。低聚物及其聚合体系是光固化颜料数码印花墨水配方中的重要组分,决定了墨水喷印的流畅性、清晰度以及固化膜的理化性能。然而,现有光固化聚合体系主要为多官能团的环氧或丙烯酸酯单体及其低聚体,其固化膜在柔性、弹性和手感等方面存在局限性,无法在保证低黏度的同时满足柔性纺织品对固化膜“柔、弹、韧、强”的性能要求,也无法解决颜料印花固有的耐摩擦色牢度差,手感粗糙等问题。另一方面,光固化反应一直在寻求获得高引发效率及转化率,为此光固化产品通常添加小分子叔胺类化学品作为助引发剂或活化剂,这类小分子叔胺易迁移,存在潜在毒性与风险,限制其在与人体直接接触纺织品领域的应用。针对上述问题,本课题通过分子设计,合成一系列具有助引发功能的叔胺基改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物(PUA),提高光引发效率,并降低固化后产物因小分子叔胺迁移而导致黄变的可能性和潜在的安全风险;通过引入易于向表面富集的有机硅与叔胺基团接枝共聚,进一步提高光引发效率和抗氧阻能力,赋予固化膜柔软的手感和良好的拒水性;通过氧化硅原位合成有机无机杂化及超支化等功能一体化改性,进一步降低低聚物的黏度,提高固化膜的韧性;进而与高性能单体复配,构建具有大分子互穿网络(IPN)结构,并能兼顾强度与弹性的的聚合体系,在保证低黏度的同时,赋予固化膜“柔、弹、韧、强”的丰满手感。联合应用多种现代测试表征技术,阐明大分子助引发结构、半互穿网络结构(Semi-IPN)、有机硅表面定向富集理论和聚合物超支化结构与聚合性能、力学性能和流动性能之间的构效关系。综合课题组近年来的研究结果,集成创新,开发一体化纺织品光固化数码喷印墨水及配套设备。通过上述研究,为适用于柔性纺织品光固化聚合体系的构建与调控提供理论依据,为光固化颜料喷墨印花技术走向实际应用提供有益的实践经验。主要研究结果如下:1.以4,4-二异氰酸酯二环己基甲烷(HMDI)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、1,4-丁二醇(BDO)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)和丙烯酸羟乙酯(HEA)为主要原料,设计合成了一系列具有助引发性能的叔胺基改性光敏聚氨酯丙烯酸酯(PUA)低聚物。脂肪族N取代基的光引发效率高于芳香族,且引发效率与N取代基链长成正比。引发后低聚物自由基可分子内供氢,双基终止程度低,自由基寿命长,光反应活性高,最终转化率在95%以上,同时可避免外加小分子叔胺助引发剂迁移而导致的潜在毒性和泛黄问题。PUA与HEA质量比1:9时,固化膜能形成互穿网络结构(IPN),形成分子水平共混,大幅提升固化膜的力学性能和透光性能,其拉伸应力大于1.5 MPa,最大断裂伸长率大于520%,100%伸长应力低于0.4 MPa,可见光区透过率大于95%。2.有机硅氧烷PDMS表面能较低,采用顺序聚合工艺与PUA共聚后,在光固化过程中有机硅氧烷链段连带相邻叔胺基团向光固化膜表面定向富集运动,提高了抗氧阻能力和助引发效率。当PDMS含量为5 wt%以内时,固化膜表面富集形成50～70 μm相互连通的有机硅氧烷含量较高的微相结构,而内部大分子聚合网络骨架结构完整连续,固化膜机械拉伸性能保持90%以上,并能显著提高固化膜的柔韧性和耐水性。3.氨基改性率为98.3%的SiO2与PUA-HEA原位合成构建有机无机掺杂聚合体系,SiO2粒子分散均匀,表面接枝的PUA链段长,有机-无机界面过渡平稳,使固化膜的断裂应力相对比于未添加SiO2前提升3～4倍,最大断裂伸长率提高约20%,100%伸长应力不变,综合柔弹性好。将添加0.5 wt%的CQ引发剂和1 wt%着色剂颜料蓝60后配制的蓝光固化数码喷印墨水应用于织物后,印制部位的手感柔软,耐干摩色牢度为4-5级,耐湿摩色牢度为4-5级。4.SiO2@PUA核壳超支化低聚物表面接枝包覆了短而密集的PUA链段,与HEA复配的聚合体系黏度相对于未超支化改性前大幅度降低(降低约50%),有利于喷印的流畅性,但因固化后链段较短,固化膜的断裂应力提升率相对较低(提升约40%)。5.综合课题组近年来的研究结果,集成创新,制备TiO2@PUA-HEA颜料与聚合体系一体化墨水,采用合作开发的TT-6042R微型工业平板打印机,构建适用于纺织品蓝光固化颜料喷墨印花平台。优化喷墨打印参数,当喷印温度为45℃时,颜/聚一体化蓝光固化墨水黏度为4.2 mPa·s,喷印流畅,打印速度达30 cm/min(18 m/h),得到的图案化光固化颜料喷墨印花织物手感柔软,纹样线条清晰,定位精准,得色饱满,耐干摩色牢度为4-5级,耐湿摩色牢度为4-5级。