吳桂軍 王潮霞 江南大學生態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合，性能互補和優化，制備出性能優異兼備有機和無機特性的網絡材料。在無機相和有機相之間存在相互作用力或形成了互穿網絡，形成了結合微區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，因此其在結構和性能上有很多的優點。有機和無機雜化材料是在無機網絡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。這種復合材料已經廣泛應用于制備各種特種玻璃[1]，纖維薄膜和涂層[2、3]、復合材料包括納米復合材料等[4]，顯示了明顯的優越性，具有很好的發展前景。
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物在一定的條件下水解、縮合成溶膠(sol)，然后再經溶劑揮發或者加熱等處理，使溶膠轉化為線性結構或者網狀結構的氧化物凝膠(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，根據需要在反應的不同階段得到薄膜材料。 根據無機與有機成分結合的情況，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生化學交聯的基團，使聚合物在無機材料中形成接枝、嵌段，互穿網絡的共聚結合，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域內，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。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 墨滴在介質表面沉積機理 在噴墨印花中，電子圖像的轉移性能容易受所用材料的限制，理想墨滴在介質表面的沉積過程可以分為三個部分：① 墨滴中溶劑的揮發和滲透，而以滲透為主；② 墨水中的染料吸附在基質的表面；③ 墨水中的顏料/染料干燥和固色在基質表面[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構的凝膠，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，而主要是聚合物以化學鍵與水結合。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，充分體現了紡織品生態和環保的理念，具有很好的前景。隨著人們對雜化材料組成、制備、結構與性能的深入研究及新的功能雜化材料的開發應用，它作為一種性能優異的新型材料，必將發揮更大的作用。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，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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