近日，江南大學王潮霞教授團隊在新型紡織品循環(huán)涂料泡沫著色技術(shù)領(lǐng)域取得重要成果，相關(guān)成果以“A versatile and recycled pigment foam coloring approach for natural and synthetic fibers with nearly-zero pollutant discharge”為題，發(fā)表在化學領(lǐng)域的著名期刊《清潔生產(chǎn)雜志》（Journal of Cleaner Production）上，以期解決紡織品泡沫染色中的技術(shù)問題。
泡沫染整技術(shù)作為一種低給液、高節(jié)能的加工方法可有效改善傳統(tǒng)染整工藝的高污染、高能耗、高排放問題。涂料不僅顏色齊全、著色過程簡單，且主要通過粘合劑固著在織物上，對纖維沒有選擇性，可適用于大部分纖維類型及其混紡織物，因此融合泡沫染整技術(shù)和涂料染色技術(shù)的涂料泡沫著色技術(shù)在提高紡織行業(yè)的環(huán)保、經(jīng)濟效益方面具有廣泛的應(yīng)用前景。解決泡沫染整前后對泡沫穩(wěn)定性需求不一致的矛盾，降低殘余泡沫的處理難度和污染，開發(fā)一種適用于多種纖維的涂料泡沫著色方法以真正實現(xiàn)泡沫染整技術(shù)的低污染、低排放還鮮有報道。
為了實現(xiàn)多種纖維的涂料泡沫著色，江南大學智能紡織化學品研究室研究團隊基于偶氮苯光響應(yīng)基團設(shè)計合成了一種含有丁烷基為疏水鏈、聚氧乙烯醚為親水鏈的非離子偶氮苯表面活性劑(Nonionic Azobenzene Surfactant，NAS)；將其應(yīng)用于涂料泡沫著色體系，可與涂料泡沫著色體系中各種組分混溶并協(xié)同制備光響應(yīng)彩色泡沫用于對棉、蠶絲、滌綸等織物著色。通過光調(diào)控染色前后泡沫穩(wěn)定性，著色過程中穩(wěn)定泡沫有利于獲得優(yōu)異的著色效果，著色結(jié)束后采用紫外光照可促進殘余泡沫快速破滅變?yōu)闅堃，回收的殘液通過可見光照射可重新恢復(fù)到可發(fā)泡狀態(tài)，重新發(fā)泡后實現(xiàn)光響應(yīng)彩色泡沫的再利用，達到最大限度減少含涂料、助劑的染色廢液排放（圖1）。
圖1. 非離子偶氮苯表面活性劑(NAS)和循環(huán)涂料泡沫著色工藝
在涂料泡沫著色體系中，NAS可保持其光異構(gòu)速度和耐光疲勞性。通過選擇紫外光或可見光照可精確控制其光異構(gòu)過程。經(jīng)過10次交替采用紫外光和可見光照射，其間每次光照到達光穩(wěn)態(tài)所需時間以及對應(yīng)光穩(wěn)態(tài)下的紫外可見吸收光譜沒有明顯差異（圖2）。
圖2. 非離子偶氮苯表面活性劑(NAS)在涂料泡沫著色體系中的光敏異構(gòu)性及耐光化學疲勞性
研究發(fā)現(xiàn)含有反式NAS涂料泡沫著色液可制備穩(wěn)定的彩色泡沫(泡沫半衰期~6.3 min)，滿足涂料著色的需要；而將其放置于紫外光下泡沫迅速破滅(泡沫半衰期~1.0 min)，滿足殘泡快速清理的要求。同時光響應(yīng)彩色泡沫具有良好的耐光化學疲勞性（圖3）。
圖3. 由含有NAS的涂料泡沫著色液制備泡沫的光響應(yīng)性和耐光化學疲勞性
由含有反式NAS的涂料泡沫著色液制備的彩色光響應(yīng)泡沫采用涂布機施加于棉、蠶絲和滌綸織物上，然后經(jīng)過焙烘促使粘合劑成膜將涂料固著在織物上，僅需兩個工藝步驟即可完成織物的著色。采用紫外光照殘余泡沫由于反式NAS轉(zhuǎn)變?yōu)轫樖絅AS，通過改變?nèi)疽旱谋砻鎻埩亩偈古菽茰缫员慊厥罩河糜谙乱淮慰椢镏。由?jīng)過多次回收的殘液再次發(fā)泡后用于織物著色，所得織物顏色和色牢度可重復(fù)性高，實現(xiàn)了著色液的充分使用，最大限度減少生產(chǎn)過程污染物的排放（圖4）。
圖4. 循環(huán)涂料泡沫著色方法織物顏色性能
文章信息：Shaoyu Chen, Liang Fei, Fangqing Ge, Jingyan Liu, Yunjie Yin, Chaoxia Wang*. A versatile and recycled pigment foam coloring approach for natural and synthetic fibers with nearly-zero pollutant discharge. Journal of Cleaner Production, 2020, 243, 118504, DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.118504.
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652619333748
