吳桂軍 王潮霞 江南大學(xué)生態(tài)紡織教育部童點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無(wú)錫 214122作者簡(jiǎn)介：吳桂軍(1982-)，男，漢族，碩士在讀，主要研究方向?yàn)閲娔』☉?yīng)用性能
有機(jī)和無(wú)機(jī)雜化材料是通過(guò)兩種和多種材料的功能復(fù)合，性能互補(bǔ)和優(yōu)化，制備出性能優(yōu)異兼?zhèn)溆袡C(jī)和無(wú)機(jī)特性的網(wǎng)絡(luò)材料。在無(wú)機(jī)相和有機(jī)相之間存在相互作用力或形成了互穿網(wǎng)絡(luò)，形成了結(jié)合微區(qū)的尺寸通常在納米級(jí)甚至分子水平，使得兩相之間的接觸面比較大，彼此之間的作用力較強(qiáng)，因此其在結(jié)構(gòu)和性能上有很多的優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)和無(wú)機(jī)雜化材料是在無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)中摻入有機(jī)的功能分子或者聚合物，無(wú)機(jī)相一般是氧化硅、氧化鈦、氧化鋁等，有機(jī)相一般是有機(jī)聚合物。這種復(fù)合材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制備各種特種玻璃[1]，纖維薄膜和涂層[2、3]、復(fù)合材料包括納米復(fù)合材料等[4]，顯示了明顯的優(yōu)越性，具有很好的發(fā)展前景。
1 有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料的制備原理 溶膠凝膠法是指無(wú)機(jī)物或金屬醇鹽等前驅(qū)物在一定的條件下水解、縮合成溶膠(sol)，然后再經(jīng)溶劑揮發(fā)或者加熱等處理，使溶膠轉(zhuǎn)化為線性結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的氧化物凝膠(gel)，進(jìn)而固化制備氧化物或者其它化合物的方法[5]。利用溶膠凝膠法制備的材料，由于操作溫度低，反應(yīng)從溶液開(kāi)始，既可從分子水平上得到高度均一雜化材料，又可有選擇地?fù)诫s化學(xué)成分，純度較高，根據(jù)需要在反應(yīng)的不同階段得到薄膜材料。 根據(jù)無(wú)機(jī)與有機(jī)成分結(jié)合的情況，功能材料分兩大類：第一類，成分之間存在弱的次價(jià)力(范德華力、氫鍵、靜電作用或親水疏水平衡)相互作用；第二類，成分之間存在強(qiáng)的化學(xué)鍵力(共價(jià)鍵、離子鍵或配位鍵)相連[6]。 sol-gel過(guò)程是凝膠前軀體水解、縮聚形成金屬氧化物的過(guò)程，是無(wú)機(jī)聚合過(guò)程。如反應(yīng)式(a)、(b)所示：.jpg)
式中的M為Si、Ti、Al、Zn等元素，R為-CH3、-C2H5、-C4H9等，P為聚合物。 凝膠在溶劑存在下陳化一段時(shí)間，使凝膠顆粒與顆粒之間形成較
2 雜化材料在噴墨印花中的作用2·1 無(wú)機(jī)溶膠和親水性聚合物雜化 在無(wú)機(jī)溶膠中雜化親水性的高分子聚合物，通過(guò)在金屬醇鹽的金屬原子上引入合適的可與聚合物發(fā)生化學(xué)交聯(lián)的基團(tuán)，使聚合物在無(wú)機(jī)材料中形成接枝、嵌段，互穿網(wǎng)絡(luò)的共聚結(jié)合，引入化學(xué)鍵，提高聚合物在無(wú)機(jī)相中分散的均一性，同時(shí)又賦予雜化材料親水性，通過(guò)化學(xué)方法固定墨水中溶劑，例如水[7、8]。通過(guò)固定墨水中的溶劑不僅可以快速的干燥，縮短干燥時(shí)間，而且可以將墨水中的染料或者顏料保持在一定的區(qū)域內(nèi)，從而提高了圖像的邊緣清晰度和分辨率。2·2 無(wú)機(jī)溶膠和陽(yáng)離子聚合物雜化 在無(wú)機(jī)溶膠中雜化陽(yáng)離子聚合物，無(wú)機(jī)金屬醇鹽水解、縮合形成溶膠，再選擇共溶劑，使得溶膠和陽(yáng)離子聚合物在溶劑中共混，將陽(yáng)離子聚合物包埋在溶膠中，這樣就賦予雜化材料陽(yáng)離子的性質(zhì)。墨水中的顏料/染料含有羧基、磺酸基，這些基團(tuán)在墨水中易被離子化。在織物的表面整理這種陽(yáng)離子性質(zhì)的雜化材料，對(duì)顏料/染料上的陰離子有一定的吸引作用，形成離子鍵結(jié)合，從而通過(guò)固定顏料/染料分子來(lái)提高了噴墨印花的牢度，達(dá)到固色的目的[9]。2·3 墨滴在介質(zhì)表面沉積機(jī)理 在噴墨印花中，電子圖像的轉(zhuǎn)移性能容易受所用材料的限制，理想墨滴在介質(zhì)表面的沉積過(guò)程可以分為三個(gè)部分：① 墨滴中溶劑的揮發(fā)和滲透，而以滲透為主；② 墨水中的染料吸附在基質(zhì)的表面；③ 墨水中的顏料/染料干燥和固色在基質(zhì)表面[9]。通過(guò)涂層來(lái)決定墨水的干燥時(shí)間、邊緣清晰度、圖案和顏色的重現(xiàn)性，以及光牢度和濕摩擦牢度。
3 噴墨印花用雜化材料的選擇3·1 無(wú)機(jī)相對(duì)噴墨印花性能的影響 無(wú)機(jī)相主要是可以在整理后形成多孔性結(jié)構(gòu)的凝膠，例如二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵等。美國(guó)D.M Capma和D.Michos [
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日本Ito Masaru[14]等采用種子聚合的方式合成一種陽(yáng)離子乳化聚合物包含至少50%的一種或者多種乙烯酸單體，0-49.5%的不飽和烯羥單體，0.4%-3%的陽(yáng)離子單體(一般是季胺化合物)。陽(yáng)離子單體有N，N二烷基胺甲基丙烯酸、N,N二烷基胺甲基丙烯酰胺(烷基碳數(shù)一般在1-18)、乙烯吡啶、乙烯酰胺、N，N二烷基胺甲基丙烯酸、N，N二烷基胺甲基丙烯酰胺、二丙烯基二甲基氯化銨、甲基丙烯酰銨、丙基三甲基氯化銨、N，N二烷基胺烷基丙烯酸，N，N二烷基胺烷基甲基丙烯酸。乙烯酸.jpg)
4 溶膠薄膜的厚度對(duì)噴墨印花性能的影響 有機(jī)無(wú)機(jī)雜化材料可以通過(guò)涂層 、浸軋和浸漬的方法整理到紡織品上，雜化材料在紡織品表面形成薄膜的厚度將嚴(yán)重影響其吸附性能。噴墨印花墨水的干燥并不只是溶劑的揮發(fā)，而主要是聚合物以化學(xué)鍵與水結(jié)合。薄膜的溶脹主要取決于薄膜的厚度和組成，其能夠吸收墨水中大量的溶劑，薄膜可以溶脹到原始厚度的6-7倍。溶脹的能力及其速率直接影響其吸收墨水的能力和速率。不同厚度的薄膜的溶脹性能，如圖4所示，溶脹過(guò)程發(fā)生在兩個(gè)階段：在前20-30s快速溶脹，然后緩慢溶脹到平衡，超過(guò)100µm的薄膜溶脹可能需要幾分鐘。研究表明厚度在20-30µm得到最佳的打印效果，并且干燥時(shí)間在15s[1.jpg)
5 展望 國(guó)際上對(duì)紡織品的要求越來(lái)越高，通過(guò)溶膠凝膠技術(shù)制備有機(jī)無(wú)機(jī)雜化材料，并對(duì)紡織品進(jìn)行表面改性，提高紡織品噴墨印花的清晰度、顏色深度和牢度，同時(shí)可以提高顏料墨水的通用性，使其廣泛適用于棉、絲綢、羊毛、滌綸以及其它的一些合成纖維，而且具有很好的噴墨打印效果，充分體現(xiàn)了紡織品生態(tài)和環(huán)保的理念，具有很好的前景。隨著人們對(duì)雜化材料組成、制備、結(jié)構(gòu)與性能的深入研究及新的功能雜化材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，它作為一種性能優(yōu)異的新型材料，必將發(fā)揮更大的作用。6 參考文獻(xiàn)[1]王華林 余錫賓 王長(zhǎng)友等，PMTES/SiO2有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料的研究[J]高分子材料科學(xué)與工程，1999，(11)；92-94[2]Zaharescul M,Jitianul A,Braileanu A,et al. Composition and Thermal Stability of 5102 based Hybrid Materials TEOS-MTEOS System[J]Journal of Thermal Analysis and Calorimetry ,2003,71:421 -428[3]王秀華 何建平 王玲等，多功能有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米涂層[J]涂料工業(yè)，2004，(11)；36-38[4]符連社 張洪杰 邵華等，溶膠-凝膠法制備無(wú)機(jī)/有機(jī)雜化材料研究進(jìn)展[J]材料科學(xué)與工程，1999，17；84[5] Wen J ,Wikes GL. Organic / inorganic Hybrid Network Materials by the Sol-Gel Approach[J]Chemistry Material, 1996,(8)；1667-1681[6]Scanhez C,Lebeau B,Ribot F,et al. Molecular design of sol-gel derived
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