吳桂軍 王潮霞 江南大學生態(tài)紡織教育部童點實驗室，江蘇無錫 214122作者簡介：吳桂軍(1982-)，男，漢族，碩士在讀，主要研究方向為噴墨印花應(yīng)用性能
有機和無機雜化材料是通過兩種和多種材料的功能復(fù)合，性能互補和優(yōu)化，制備出性能優(yōu)異兼?zhèn)溆袡C和無機特性的網(wǎng)絡(luò)材料。在無機相和有機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，因此其在結(jié)構(gòu)和性能上有很多的優(yōu)點。有機和無機雜化材料是在無機網(wǎng)絡(luò)中摻入有機的功能分子或者聚合物，無機相一般是氧化硅、氧化鈦、氧化鋁等，有機相一般是有機聚合物。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-無機雜化材料的制備原理 溶膠凝膠法是指無機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，又可有選擇地摻雜化學成分，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)無機與有機成分結(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，成分之間存在強的化學鍵力(共價鍵、離子鍵或配位鍵)相連[6]。 sol-gel過程是凝膠前軀體水解、縮聚形成金屬氧化物的過程，是無機聚合過程。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 無機溶膠和親水性聚合物雜化 在無機溶膠中雜化親水性的高分子聚合物，通過在金屬醇鹽的金屬原子上引入合適的可與聚合物發(fā)生化學交聯(lián)的基團，使聚合物在無機材料中形成接枝、嵌段，互穿網(wǎng)絡(luò)的共聚結(jié)合，引入化學鍵，提高聚合物在無機相中分散的均一性，同時又賦予雜化材料親水性，通過化學方法固定墨水中溶劑，例如水[7、8]。通過固定墨水中的溶劑不僅可以快速的干燥，縮短干燥時間，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 無機溶膠和陽離子聚合物雜化 在無機溶膠中雜化陽離子聚合物，無機金屬醇鹽水解、縮合形成溶膠，再選擇共溶劑，使得溶膠和陽離子聚合物在溶劑中共混，將陽離子聚合物包埋在溶膠中，這樣就賦予雜化材料陽離子的性質(zhì)。墨水中的顏料/染料含有羧基、磺酸基，這些基團在墨水中易被離子化。在織物的表面整理這種陽離子性質(zhì)的雜化材料，對顏料/染料上的陰離子有一定的吸引作用，形成離子鍵結(jié)合，從而通過固定顏料/染料分子來提高了噴墨印花的牢度，達到固色的目的[9]。2·3 墨滴在介質(zhì)表面沉積機理 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)表面的沉積過程可以分為三個部分：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]。通過涂層來決定墨水的干燥時間、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 無機相對噴墨印花性能的影響 無機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%的陽離子單體(一般是季胺化合物)。陽離子單體有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 溶膠薄膜的厚度對噴墨印花性能的影響 有機無機雜化材料可以通過涂層 、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，溶脹過程發(fā)生在兩個階段：在前20-30s快速溶脹，然后緩慢溶脹到平衡，超過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，并且干燥時間在15s[1.jpg)
5 展望 國際上對紡織品的要求越來越高，通過溶膠凝膠技術(shù)制備有機無機雜化材料，并對紡織品進行表面改性，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[1]王華林 余錫賓 王長友等，PMTES/SiO2有機-無機雜化材料的研究[J]高分子材料科學與工程，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-無機雜化納米涂層[J]涂料工業(yè)，2004，(11)；36-38[4]符連社 張洪杰 邵華等，溶膠-凝膠法制備無機/有機雜化材料研究進展[J]材料科學與工程，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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