1 印花行业背景

随着国家对环保问题的日渐重视，政府对企业排放污水的COD值、BOD值、氨氮含量、尿素含量等指标要求越来越严格，结合国家发布的“淘汰行业落后产能"等政策以及不断上涨的生产要素成本，印染企业压力骤增，行业改造升级势在必行。在这种情况下，高能耗、高污染的传统印花方式面临着许多挑战，行业亟需开发绿色环保的印花技术来改变现状。本文主要就免水洗分散染料印花、泡沫印花、数码印花等3种生态印花方式进行讨论，以期为我国印花行业的生态发展提供参考。

2 免水洗分散染料印花

传统分散染料印花在蒸汽固着后需经多道水洗来保证产品的色牢度。因此，整个生产工艺过程中不仅会产生大量的污水，且其中的有机污染物含量大、色度深、碱性大，是一种较难处理的工业废水。分散染料免水洗印花工艺是一种结合了分散染料直接印花和涂料印花的新型印花工艺，用分散染料代替涂料印花中的颜料颗粒，再利用高分子黏合剂的染料载体作用以及成膜特性来实现织物印花。这种印花方式不仅有效解决了传统分散染料直接印花工艺中染料利用率低、用水量大、废水处理困难、织物色牢度低、色泽不够鲜艳等问题；同时也避免了涂料印花工艺中织物耐摩擦色牢度较差、手感较硬等弊端。免水洗分散染料印花的色浆主要由有色组分和无色组分组成。

2.1 色浆有色组分印花性能

色浆有色组分主要为染料分子。常规分散染料印花色浆在工艺结束后需要经过多道水洗、还原清洗工艺来提升印制品的色牢度。为实现免水洗的生态印花工艺，阮海兴等将分散染料溶解，经过研磨制备成液体分散染料，大大提高了染料的上染率和固色率，减少了助剂的使用量，达到绿色清洁印染的目的。不过，早期研究者们所制备的液体分散染料的分散性较差、易沉淀、易聚集，在染色过程中并不能很好地与织物结合，阻碍了其大规模应用。近年来，随着各种新型高性能分散剂的出现、研磨工艺的不断改进，以及人们对染液中染料粒径的认识逐步提高，液体分散染料又成为开发重点。如王兆峰等使用Tansdye分散染料制备出免水洗色浆，该色浆主要使用经特殊工艺生产而制得的Tansdye分散染料，该染料在焙烘过程时具有较高的固色率，在免水洗的情况下就可以达到4级以上的色牢度，同时色谱较齐全。

液体分散染料的纳米化程度及染料颗粒大小会对纺织品印花效果产生重要影响。基于这一理论观点，蒋俊浩等为研究液体分散染料的粒径和印花性能之间的关系，通过湿法研磨工艺制备出超细化液体分散染料，染料分子的平均粒径低至250nm以下。这种小颗粒染料分子本身具有良好的应用稳定性，在后续的织物印花过程中具有优异的印制效果。而且与粉体状分散染料印花织物的水洗性能和色牢度对比发现，纳米液体分散染料免水洗印花工艺具有更高的固色率及印花沾色牢度，其耐水洗色牢度、耐干/湿摩擦色牢度均可达3～4级以上。

2.2 色浆无色组分印花性能

2.2.1 色浆糊料的改性

分散染料的印花糊料主要为天然海藻酸钠类、植物种子胶类和改性淀粉糊料类等。这些糊料在实际应用中都存在一些缺陷，如海藻酸钠类糊料对电解质敏感；淀粉类和植物种子胶类糊料脱糊率不良、产品手感不好等。这些缺点使得印花织物必须经过水洗后才能得到满意的得色量和色牢度。刘宏东等使用纳米材料凝胶技术对印花糊料进行改性，通过溶胶凝胶法获得综合性能优异的糊料。由于溶胶具有高抱水作用，溶胶中高分子材料的用量可以很低，染料可以在溶胶体系中更好地分散。印花后，水分快速蒸发，染料上染纤维，溶胶变成凝胶后以纳米尺寸固定在纤维内部，不用水洗。朱亚伟等将乙烯基单体作为黏合剂、交联剂、增深剂的三合一功能性薄膜用于分散染料印花，印花后的织物不需要水洗就能达到优异的色牢度，实现了分散染料的免水洗印花。丁志平等使用高黏合性的丙烯腈与丙烯酸酯作为合成乳液单体并与分散染料、增稠剂复配制备印花色浆，印花后织物的色牢度与常规印花工艺相当。通过对印花糊料的改性既可以改善传统糊料织物得色量低、色牢度差等问题，也可实现分散染料的免水洗印花。

2.2.2 印花增稠剂的改性

印花增稠剂除了最基本的防渗化功能外，还需要具备分散介质、传递染料、黏着、吸湿溶解等作用。目前印花用增稠剂的主要分类如表1所示，对于其改性的研究主要集中在优化其流变性、增强与色浆其他组分相容性等方面。

阎克路等从黄原胶流变性的角度探索了其印花性能不良的原因。研究发现，较大的屈服应力导致黄原胶在印花过程中不能使色浆具有较好的流变性，从而导致染料的得色量和色牢度较低。因此，在实际应用过程中，既要利用其剪切变稀的特点，还应最大限度降低其屈服应力以利于增稠剂对印花色浆性能的改善。王强等对基于羧甲基纤维素钠（CMC）和海藻酸钠单体复配的混合增稠剂的流变性进行了研究，得出混合糊假塑性和触变性随CMC比例增加而增加的结论。

在增稠剂、染料和印花助剂间的相互作用研究方面，FIJAN等以聚氧乙烯醚类聚合物与瓜尔胶作为表面活性剂，探究了其与印花糊料之间的作用关系。结果表明，当表面活性剂达到一定量时，瓜尔胶中所包含的伯强基会与表面活性剂中的乙烯氧基产生强烈键合作用，使得糊料与色浆其他组分产生相分离，流变性大大提高。SAFFOUR等对瓜尔胶糊料与硼酸盐助剂之间的相互作用进行了研究。由于硼酸盐离子会与瓜尔胶中的聚糖基团发生络合反应，因此随着硼酸盐离子的加入会使得色浆产生凝胶。凝胶过程除了受硼酸盐添加量影响外，还会受到体系pH值的影响。因此，进一步深入对增稠剂、染料与印花助剂间的相互作用的研究，将对制备高性能印花增稠剂具有重要意义。

2.2.3 印花黏合剂的改性

目前的印花工艺中广泛应用的黏合剂主要是丙烯酸酯、丙烯腈等单体的共聚物，这些黏合剂具有较强的黏着性、良好的成膜性的同时，也存在不能使染料与底物完全结合的不足，只有通过水洗工艺才能使织物得到较高的色牢度。因此，通过对黏合剂的改性，增加染料与织物之间的黏合效果成为分散染料免水洗印花的研究热点。

周庆权等使用细乳液聚合法合成了氟硅改性丙烯酸酯黏合剂，并将其应用于分散染料的免水洗印花。印花时，分散染料随机分布在聚丙烯酸酯（PA）膜中，只有部分分散染料因与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）存在一些亲和力而吸附在PET界面。在对PA膜进行改性并引入疏水性氟、硅链段后，其主链会向界面处迁移。这种迁移显著提高了染料分子与黏合剂之间的溶解度参数差值，使得染料分子获得更高的扩散动能并与织物吸附结合。WANG等基于溶解度参数理论，使用乙基己基丙烯酸酯（EHA）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）作为单体，通过细乳液聚合法合成了一系列PA黏合剂（图1），并研究了混合乳化剂和EHA-MMA质量比对黏合剂性能的影响。结果表明，当EHA和MMA的质量比为11：9时，PA的机械性能更好，在分散染料免水洗印花中的应用性能超过了其他商业用黏合剂。

3 泡沫印花技术

泡沫印花技术是指利用空气能将高浓度印花色浆形成泡沫来对织物进行印花。与传统印花相比，印制同样规格的纺织品所使用的液体溶剂量更少，且手感柔软、花纹更为清晰。此外，泡沫印花过程中还可通过控制染料渗透量来实现叠色效果，缩短工艺流程。英国的Tennants Textile公司研究了涂料印花浆泡沫密度对印花效果的影响，发现只有当其密度低于0.7g/mL时，才可以将黏度稳定在2～20Pa·s，并具有较好的印花效果。Alliea Colloias公司针对泡沫印花技术开发出的如Alcoprint PTF等系列增稠剂，对稳定泡沫浆理化性能及达到更好的印制效果起到了重要作用。尽管泡沫印花是实现生态印花的重要技术之一，但其印花浆的热力学性能极其不稳定，易被破坏。影响泡沫稳定性的主要因素有表面张力、溶液黏度、表面电荷等因素。目前，泡沫印花技术的关键主要集中于制备具有稳定热力学性能的印花泡沫色浆。目前常用的稳定泡沫性能的方法是加入抑制泡沫成长剂，来降低泡沫浆的表面能，抑制泡沫成长和破裂。

此外，泡沫印花浆的黏度主要取决于泡沫的密度及发泡比，泡沫密度越小，发泡比越大，泡沫浆黏度越大。不同涂料用量与发泡比的泡沫稳定性与织物印花效果如表2所示。与传统糊料印花一样，泡沫印花浆也具备假塑性流体的特点，只是泡沫印花浆流变性的改变是通过剪切应力改变发泡比来实现的。

4 数码印花技术

经过不断发展，数码印花已经从早期的打样、中小单为主，转向批量生产应用。分散直喷数码印花、活性数码印花、酸性数码印花、涂料直喷数码印花等已成为行业的成熟技术。目前来看，国内数码印花机械的发展也有较大进步，印花速度、精度、成本的控制均达到国际水平。在未来，数码印花技术将具有更大的市场发展前景。

4.1 印花墨水的发展

数码印花墨水可分为水性墨水和溶剂墨水（颜料墨水）两类，其中水性墨水在当前应用较多。然而水性墨水与纤维间的亲和力较低，印制品得色量差。目前对水性墨水性能的提升主要通过复配添加剂来实现，如CAO等使用二羧酸及其碱金属盐与活性染料墨水进行复配，改善了染料分子的上染性能并获得了较好的印花效果。相对于水性墨水，溶剂墨水的耐摩擦色牢度较差，但其具有高通用性、无需后处理等优势，但迄今为止，尚无普遍适用于织物喷墨印花的标准油墨配方。目前，溶剂墨水依然是根据每一次织物印制要求调整其黏度、pH值等。

4.2 印花设备

数码喷墨印花设备需具备印制速度快、适用性广、图案设计软件丰富、花纹清晰精准等特点，一些典型数码印花设备如表3所示。目前，市场上数码印花设备以中高速扫描机为主。更多的喷头组合、更快的打印速度以及单Pass数码印花机将是未来的主流发展方向。

4.3 印花方式交叉融合

数码印花与其他多种方式交叉融合将成为未来的发展趋势。例如，采用圆网（平网）+数码印花、椭圆机+数码印花、平板+数码印花（拉浆等工艺）、发泡印花+数码印花、免烫整理+数码印花、阻燃整理+数码印花、高渗透数码印花等多种印花方式对织物进行印花或整理，生产效率和产品质量会出现大幅度的提高。

5 总结与展望

在生态与多样化决胜未来服装行业的时代，印花行业必定朝着节能低耗、高效环保、优品多样的方向发展。为了打破“绿色贸易壁垒"，满足更多消费者需求，提高企业产品国内国际竞争力，必须利用生态技术和生态材料，然而正如本文所述，目前所开发的生态印花工艺，如分散染料免水洗印花、泡沫印花、数码印花等，或多或少还存在不足之处，进一步优化工艺并探索新型印花方法将成为未来印花技术发展的重点与趋势。