提到水性印花材料，其代表就是印花胶浆。在这个领域，日本的品牌胶浆产品是我们当之无愧的老师。铭骧化工研发部对于日本胶浆的几代产品进行了系统研究，得出的结论是：做为水性印花材料的终极问题——手感与色牢度的平衡，日本产品几乎已经做到了极致。做为一个化工产品，同其它产品一样，它也经历了很多的改进才达到了目前的水准。对于我们来讲，对于印花胶浆的发展与创新，就是要立足于日本产品的现状进行超越。即达到适印性、手感、弹力、水洗牢度、拒水拒油性的完美统一。

一、水性胶浆发展与创新的基础——聚氨酯与聚丙烯酸网络互穿结构乳液。

性能优良的胶浆的基础是要合成出性能优越的水溶性高分子树脂，它必须具有以下基本特征：

1、良好的成膜性能：结膜无色透明，皮膜坚固且有良好的延展性能，耐水洗与日晒老化。  

2、良好的手感：柔软，不发粘。

    3、良好的颜料兼容性。.印花织物的各项色牢度不低于染料印花水准。

传统的自交联水性聚丙烯酸树脂的特点是“热粘冷脆”，这是各种丙烯酸酯类单体均聚物的性能所决定的。尽管在共聚过程中，通过相变温度的调整及分子核壳结构的设计，可以部分的改善前述性能，但是仍然无法从根本上解决问题。

铭骧化工研发部通过聚氨酯与聚丙烯酸分步聚合后再键合的方法合成出了LPN(互穿聚合物网络结构)，达到了前述目的。

IPN(interpenetrating Polymer Network)即互穿聚合物网络结构，是由两种或两种以上的长链聚合物，分子链相互贯穿，并且聚合物分子链之间以化学键的方式交联而形成的网络结构。它的历史可以上溯到1914年，Aylsworth首先在天然橡胶、硫和部分反应的酚醛树脂制成IPN结构聚合物。1941年J.J.P.Studinger申请了第一个IPN专利。现在IPN结构已被广泛用作抗冲击材料。离子交换树脂、阻尼材料、热塑料弹性体等等的生产。

IPN结构的最大特点是可以将化学热力学不相容的聚合物通过化学键键合形成在热力学上稳定的聚合物合金，各种聚合物本身均为连续相，相区一般为l0-l00纳米，远远小于可见光的波长，成膜后具有很高的透明度。

同时，稳态的双相结构使得两相的相变转变区发生偏移并变宽，使得其具有良好的静态和动态的力学性能和相对宽的温度范围。由于IPN的各种聚合物的相变温度是可选择的，这就使得弹性和不返粘性成为可能。在化学交联的作用下，IPN在大部分的溶剂中都只能溶胀，不能溶解，也不会发生蠕变和流动，这使得胶浆具有更好的粘接力和较高的色牢度。

通过电镜照片分析，铭骧化工所合成的IPN结构的聚合物，从化学结构上已经优于进口的单一结构水性丙烯酸乳液，具备了生产高品质胶浆的基础。

    二、优质胶浆必须具有的性能——优越的操作性

合成出符合要求的水溶性高分子树脂，决定了胶浆的最重要的性能，即达到手感和色牢度的完美统一。但是做为一个优质的胶浆产品，仅仅有这些，是不够的。从水溶性高分子聚合物到成品印花胶浆，还有很长的路要走。在这中间所有的工作，目的只有一个：使得印花胶浆具有优越的操作性能。

谈到这一点，我们必须对目前胶浆存在的的问题做一个分析，这些问题，不仅国产的产品存在，日本的产品中也同样存在。

1、抱水性差，易干、塞网。不管是在网版上结皮还是印花花型变小，或者是印圆角最后变成锐角，都是这一问题的不同表现形式。增强抱水性，使得印刷能够顺利流畅，这是优质印花胶浆首先必须具备的操作性能。经过铭骧化工研发部的分析，在胶浆中的水分以如下四种形态存在：

A、 自由水，即构成体系连续相的水；

B、 化学结合水，通过氢键力、范德华力、色散力相互结合的水，

C、 结构水，由于大分子网状结构存在，被束缚住的水，

D、 吸附水，由于高分子链段相互吸附而相对“固定”的水。

做为一个水相做为连续相的乳液产品，一定温度下的平衡失水率决定了它的抱水性能。在达到平衡失水率之前，在失水过程中，先失去的是自由水，它们不受任何力的影响，受热易于蒸发，失水率急剧升高。随着时间的延长，开始失去化学结合水，这部分水由于受到氢键力等力的束缚，失去相对较难。相比较而言，结构水和吸附水所受的束缚最大，最不容易失去。尤其是结构水，只有在温度达到一定程度才能失去。这就造成了不同温度下，平衡失水率的不同。温度越高，失水越容易、越快，所以随着温度的升高，失水达到平衡所需时间减少。

尽管抱水性能好可以使得胶浆具有良好的过网性能，但是抱水性过于良好，反而对胶浆的性能有不利影响，这表现在：如果水分迟迟无法蒸发，使得胶浆无法形成坚韧的膜结构，会带来相当多的问题，比如色牢度的问题，粘附包装物的问题等等。经过大量的对比测试，铭骧化工根据不同的印刷要求，确定了相对有效的失水平衡值，在手工台面上，自由水的比例要高，水分蒸发相对较快，这样可以提高产量；在自动印花机上，结构水的含量要高，水分蒸发相对慢一些，使得湿对湿连续印刷成为可能。

2、表面针眼、缩孔，台面烘干温度过高时起泡。

这些都是成膜性能的问题。我们所看到T恤衫上的图案，都是胶浆成膜的结果，因此成膜性能至关重要。

胶浆的成膜过程有两个阶段，首先是失水，在这个过程中，聚合物会由于水分蒸发而来的毛细效应开始聚集，产生塌陷直至成为连续的膜结构。当台面烘干温度过高而排风不畅时，胶浆会首先在表面失水成膜，这时，内层的水无法出去，在热量的作用下，在这层膜的下面形成大量的水气，造成起泡的现象。在聚合物聚集的过程中，如果浆体间的表面张力不均匀，会导致成膜时的毛细效应不均一，这就会产生针眼与缩孔。铭骧化工研发部对表面失水成膜过程建立了数学模型，进行了大量演算，结合实验，确定了合理的张力值，解决了这一问题。

在失水成膜的同时，在一定温度条件下，大分子链上的官能团间发生交联作用，形成网状大分子， 这些官能团也可以与织物上的活性基团如羟基、氨基等交联，进一步形成多维结构，提高印花的牢度。

烘干温度的高低会影响粘接牢度的大小，若烘干温度太低，官能团间不能发生反应或反应性低，因而粘接牢度差。随着烘干温度的升高，牢度相应在提高。这是由于随着温度的升高，交联密度会增加。但是烘干的温度并不是越高越好，烘干温度过高，不仅会造成能源的浪费，更严重的是会使印花织物的手感变差，会使胶膜出现泛黄现象，造成不必要的损失。

实证发现，采用隧道式烘干机在120-130度烘干或者是用压烫机在同等温度下压烫都是可以的，尽管两者达到的印花效果不同。

目前在市面上有很多低温催化剂或是外带交联剂，关于它们的作用在后文中会继续讲到。在这里，我们明确二点：1、这些催化剂和外带交联对于提高胶浆的牢度很有意义，是可以也是应当采用的。2、要注意的是，这些催化剂和交联剂只能促进官能团的交联速度，不能促进胶浆失水成膜的速度。所以，必要的烘干温度和时间还是必须的。

   3、白胶浆易断裂，在印花时必须加入大量的透明浆。

   白色颜料是一种无机物，在有机高分子聚合物乳液中分散后，会存在有机物与无机物的界面效应。当白色颜料达到一定的量的时候，这种界面效应会变的非常明显。同时，这些无机物在聚合物中的存在，会在相当大的程度上阻隔交联。这些因素的共同作用，就导致了白胶浆的遮盖力与弹力的矛盾。在白色胶浆中加入透明浆，在一定程度上就是在削弱界面效应，虽然保证了弹力和水洗牢度，但是牺牲了遮盖力。

   铭骧化工对白色颜料进行了表面的偶合处理，使得白色颜料的表面与有机高分子聚合物的相关官能团产生偶合与锚定。实验证明，这种偶合的方法取得了良好的效果。在目前，这是唯一能够在保证胶浆遮盖力的同时，也保证胶浆的弹力的办法。

   三、关于胶浆的环保问题。

   在胶浆印花中目前讨论的最多的，就是甲醛问题。有很多品牌的产品都以无甲醛做为销售的卖点。事实上，在胶浆乳液中做为关联单体自交联时的甲醛释放量是几乎可以忽略不计的。

最可能导致甲醛超标的原因是，几乎所有的普通的水性印花浆，其中的游离甲醛含量都超过500PPM，水分的蒸发以及衣片烘干等过程，都会导致操作环境中空气的甲醛含量极高。这是因为：在合成常用的交联单体过程中，甲醛是过量的，而且甲醛的水溶性很好。那么在采用这种交联单体进行乳液合成的时候，甲醛会溶到水相中去。在印花衣片受热交联的时候，甲醛会随着水分一起从印花中逸到空气中去。

如果工厂的通风不好，或者印花衣片没有彻底烘干，都会在检测中存在甲醛超标的问题。反之，甲醛的问题如何解决也就一目了然了。这是一个关于环保问题的误区，应当引起注意。

除了甲醛之外，水性产品中的环保问题还有很多。关于更多的环保问题，请参阅笔者《高企的纺织品环保要求与最新的PVC FREE油墨系统》一文。

四、重要的助剂——外关联剂和催化剂。

首先要明确，外关联剂和催化剂是两种不同的物质。

催化剂是一种促进交联的物质，它的作用在于加快聚合物上大分子中所带的官能团的交联速度，其本身并不能够交联。因此，只要催化剂的用量不是十分过量，对胶浆本身的性能没有太多的影响。在使用中，催化剂加入胶浆后一定要搅拌均匀，这样可以使得大分子中的交联官能团交联的程度比较均匀，交联的速度也比较一致。注意：加入了催化剂的胶浆一定要在短时期内使用完毕，否则，在水相中的被加速的交联会导致胶浆的粘度急剧增大，操作性变差，严重的会使整个浆体破乳报废。

外交联剂是能够参与胶浆交联的物质，它的作用是增大胶浆的交联度，从而起到增强牢度的作用。使用了外交联剂的胶浆，手感会变得硬一些，弹力也有所下降。因此，在使用外交联剂的时候，一定要仔细阅读使用说明，并且做好测试。另外，做一个外带组分，它在水相中的稳定性也不是太好。所以，同催化剂一样，加过外交联剂的胶浆，也要在短时期内使用完毕。

铭骧化工已经研发出一种新型的外交联剂，使用后除了能够加强胶浆的牢度以外，还可以清除浆体中的游离甲醛。在实际使用中，这种性能具有极为重要的意义。