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和涂料染色技術的涂料泡沫著色技術在提高紡織行業(yè)的環(huán)保、經濟效益方面具有廣泛的應用前景。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基團設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)同制備光響應彩色泡沫用于對棉、蠶絲、滌綸等織物著色。通過光調控染色前后泡沫穩(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到可發(fā)泡狀態(tài)，重新發(fā)泡后實現(xiàn)光響應彩色泡沫的再利用，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過程。經過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泡沫采用涂布機施加于棉、蠶絲和滌綸織物上，然后經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轉變?yōu)轫樖絅AS，通過改變染液的表面張力從而促使泡沫破滅以便回收著色液用于下一次織物著色。由經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性高，實現(xiàn)了著色液的充分使用，最大限度減少生產過程污染物的排放（圖4）。

圖4. 循環(huán)涂料泡沫著色方法織物顏色性能

相關成果以“A versatile and recycled pigment foam coloring approach for natural and synthetic fibers with nearly-zero pollutant discharge”為題，發(fā)表在化學領域的著名期刊《清潔生產雜志》（Journal of Cleaner Production）上。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652619333748