基于低场核磁共振技术设计水性印花墨水配方的方法与流程

本发明涉及印花墨水领域，尤其涉及一种基于低场核磁共振技术设计水性印花墨水配方的方法。

背景技术：

喷墨印花技术具有许多优越性，如设备投入少、工艺简单、占地面积少、操作方便、印后无须水洗、无污水排放、绿色环保、图案精细、正品率高，很适应商业化需要。喷墨印花工艺是通过喷墨打印机，将设计好的图案精确的打印在纤维织物，再通过高温烘焙的将墨水更好的吸附或黏附在纤维织物上的过程。该工艺的关键技术有两点：一、色浆的制备；二、印花墨水的配制。印花墨水具有适当的黏度、ph、电导率与表面张力等物理性质以及稳定性才能保证好的打印效果。但是，目前市场上的水性印花墨水在配方研发过程中，主要凭借实验经验进行配方的调整，此过程中需要进行大量的正交实验，存在效率低、需要劳动力多、实验复杂以及消耗大量化学试剂等一系列问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于低场核磁共振技术设计水性印花墨水配方的方法，本发明可应用于设计水性印花墨水配方的过程中，实现水性印花墨水或保湿剂的快速筛选，包括水含量和水分布状态检测，以此预测印花图案轮廓清晰度。

本发明的第一个目的是公开低场核磁共振技术在设计水性印花墨水配方、筛选水性印花墨水或筛选保湿剂中的应用。

本发明的第二个目的是提供一种基于低场核磁共振技术设计水性印花墨水配方的方法，包括以下步骤：

(1)利用cpmg脉冲序列法采集水性印花墨水的核磁共振回波信号，获得回波衰减曲线；其中，cpmg脉冲序列参数为：90度脉宽p1：8.0μs，180度脉宽p2：15μs，重复采样等待时间tw：12000.00ms，模拟增益rg1：20.0，数字增益dgr1：3，前置放大增益pgr：1，重复采样次数ns：4，回拨个数nech：12000，接收机带宽sw：100khz，开始采样时间的控制参数rfd：0.150ms；

(2)通过横向弛豫时间t2反演算法根据所述回波衰减曲线得到横向弛豫时间t2图谱曲线；

(3)根据横向弛豫时间t2图谱曲线中不可移动水和自由水对应的峰面积和位移判断水性印花墨水的保湿性和/或流动性，如果保湿性能和/或流动性符合目标值则终止调整水性印花墨水的配方，如果保湿性能和/或流动性不符合目标值，则进行步骤(4)；

(4)调整水性印花墨水的配方，然后转向所述步骤(1)。

进一步地，在步骤(1)中，采集核磁共振回波信号前，还包括将水性印花墨水在55-65℃下干燥不同时间的步骤。

进一步地，在步骤(4)中，调整水性印花墨水的配方包括改变保湿剂的种类和/或保湿剂的用量。

在步骤(3)中，横向弛豫时间t2越小，水性印花墨水中水的流动性越小，保水性能越好。

通常水性印花墨水中水以自由水、缔合水及结合水的状态存在，其中缔合水和结合水含量的增多有利于印花墨水保湿性能的提高。还可以通过调控水性印花墨水中水的含量及状态来控制印花图案的轮廓清晰度，印花图案的轮廓清晰度与水性印花墨水在织物渗化有直接关系，而水性印花墨水在织物上的渗化与其流动性相关，因此可通过调控水性印花墨水中水的含量及水的分布状态来提高印花图案轮廓清晰度。

本发明的第三个目的是提供一种基于低场核磁共振技术筛选水性印花墨水的方法，包括以下步骤：

(1)利用cpmg脉冲序列法采集一种或多种水性印花墨水的核磁共振回波信号，获得回波衰减曲线；其中，cpmg脉冲序列参数为：90度脉宽p1：8.0μs，180度脉宽p2：15μs，重复采样等待时间tw：12000.00ms，模拟增益rg1：20.0，数字增益dgr1：3，前置放大增益pgr：1，重复采样次数ns：4，回拨个数nech：12000，接收机带宽sw：100khz，开始采样时间的控制参数rfd：0.150ms；

(2)通过横向弛豫时间t2反演算法根据所述回波衰减曲线得到横向弛豫时间t2图谱曲线；

(3)根据横向弛豫时间t2图谱曲线中不可移动水和自由水对应的峰面积和位移判断水性印花墨水的保湿性能和/或流动性，筛选出保湿性能和/或流动性符合目标值的水性印花墨水。

进一步地，在步骤(1)中，采集核磁共振回波信号前，还包括将所述水性印花墨水在55-65℃下干燥不同时间的步骤。

在步骤(3)中，横向弛豫时间t2越小，水性印花墨水中水的流动性越小，保水性能越好。

本发明的第四个目的是提供一种基于低场核磁共振技术筛选保湿剂的方法，包括以下步骤：

(1)利用cpmg脉冲序列法采集一种或多种保湿剂水溶液的核磁共振回波信号，获得回波衰减曲线；其中，cpmg脉冲序列参数为：90度脉宽p1：8.0μs，180度脉宽p2：15μs，重复采样等待时间tw：12000.00ms，模拟增益rg1：20.0，数字增益dgr1：3，前置放大增益pgr：1，重复采样次数ns：4，回拨个数nech：12000，接收机带宽sw：100khz，开始采样时间的控制参数rfd：0.150ms；

(2)通过横向弛豫时间t2反演算法根据所述回波衰减曲线得到横向弛豫时间t2图谱曲线；

(3)根据横向弛豫时间t2图谱曲线中不可移动水和自由水对应的峰面积和位移判断保湿剂的保湿性能和/或流动性，筛选出保湿性能和/或流动性符合目标值的保湿剂。

进一步地，在步骤(1)中，采集核磁共振回波信号前，还包括将所述保湿剂在55-65℃下干燥不同时间的步骤。

进一步地，在步骤(1)中，所述保湿剂水溶液的浓度为5-30wt％。

在步骤(3)中，横向弛豫时间t2越小，保湿剂水溶液中水的流动性越小，保湿剂与水的作用越强，保湿剂的保水性能越好。

如无特殊说明，本发明中，水性印花墨水优选为水性直喷分散印花墨水。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1、本发明公开了的低场核磁共振技术的新用途，其涉及的操作过程简单方便，能够快速准确的筛选出保湿性能优异的保湿剂或水性印花墨水，还可以加快水性印花墨水配方的研发进程；

2、本发明的针对水性印花墨水或保湿剂中水的含量和水的分布状态和保水性能评测方法的建立，以待测样品的低场核磁共振弛豫反演数据为研究对象，以待测样品中水质子强度和水的分布状态和水在不同环境下的变化为指标，对直喷分散印花墨水的低场核磁共振参数与理化指标进行相关分析，从而可以检测和优选出保水性能最佳的水性印花墨水或保湿剂，根据筛选结果，通过调控水性印花墨水中水的含量和水的分布状态状况，调控水性印花墨水在织物的渗化状况，有利于指导设计和研发高品质的水性直喷分散印花墨水。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。

附图说明

图1是不同浓度的异丙醇水溶液在60℃干燥210min后的横向弛豫图谱；

图2是不同浓度的乙二醇水溶液在60℃干燥210min后的横向弛豫图谱；

图3是不同浓度的二甘醇水溶液在60℃干燥210min后的横向弛豫图谱；

图4是不同浓度的丙三醇水溶液在60℃干燥210min后的横向弛豫图谱；

图5是不同浓度的丙二醇水溶液在60℃干燥210min后的横向弛豫图谱；

图6为不同保湿剂水溶液的反演数据(t22)与保湿剂浓度的关系图；

图7为不同配方的直喷分散印花墨水在60℃干燥0min的t21和t22横向弛豫图谱；

图8为不同配方的直喷分散印花墨水在60℃干燥70min的t21和t22横向弛豫图谱；

图9为不同配方的直喷分散印花墨水在60℃干燥140min的t21和t22横向弛豫图谱；

图10为不同配方的直喷分散印花墨水在60℃干燥210min的t21和t22横向弛豫图谱；

图11为不同配方直喷分散印花墨水的横向弛豫图谱；

图12为一种直喷分散印花墨水在不同织物上的印花样品图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供了一种基于低场核磁共振技术筛选直喷分散印花墨水保湿剂的方法，具体实施步骤如下：

(1)配制不同质量分数的异丙醇、乙二醇、二甘醇、丙三醇和丙二醇水溶液，各保湿剂水溶液浓度分别为5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％和30wt％。准确称取1.5g保湿剂水溶液，在恒温(60℃)干燥箱中放置210min。

(2)采用pq001型低场核磁共振对步骤(1)中不同的保湿剂水溶液进行低场核磁分析。利用cpmg脉冲序列法采集核磁共振回波信号，测量保湿剂水溶液横向弛豫时间t2，参数设置为：90度脉宽p1：8.0μs,180度脉宽p2：15μs，重复采样等待时间tw：12000.00ms，模拟增益rg1：20.0，数字增益dgr1：3，前置放大增益pgr：1，重复采样次数ns：4，回拨个数nech：12000，接收机带宽sw：100khz，开始采样时间的控制参数rfd：0.150ms，获得回波衰减曲线。

(3)将步骤(2)中低场核磁共振样品的回波衰减曲线数据通过横向弛豫时间t2反演算法，得到低场核磁共振横向弛豫图谱信息，包括各个峰的顶点时间和峰面积信息。

(4)图1-5分别为不同浓度的异丙醇、乙二醇、二甘醇、丙三醇和丙二醇水溶液在60℃干燥210min后的横向弛豫图谱。结果表明，各保湿剂水溶液样品中含有两种状态的水，t21为不可移动水(图1a、2a、3a、4a、5a)，t22为自由水(图1b、2b、3b、4b、5b)，保湿剂水溶液的横向弛豫时间随质量分数的增加位移左移，说明水的流动性随醇的含量的增加而挥发性降低。对比不同浓度的保湿剂水溶液，保湿剂水溶液中保湿剂的质量分数越大，低场核磁反演谱图的振幅强度越大。

图6为各种保湿剂水溶液的反演数据(t22)与保湿剂浓度的关系图，如图6所示，随不同保湿剂水溶液中保湿剂的质量分数增加，t22呈现左移趋势，说明保湿剂水溶液中水的流动性降低，并对数据进行拟合，其中，异丙醇的拟合曲线为y＝-62.84288x+3401，r²＝0.95007；乙二醇的拟合曲线为y＝-34.00071x+3018.7，r²＝0.95002；二甘醇的拟合曲线为y＝-52.47x+3173.6，r²＝0.99372；丙三醇的拟合曲线为y＝-42.66429x+3085，r²＝0.99758；丙二醇的拟合曲线为y＝-70.77429x+3155.8，r²＝0.98474。由图可知，不同保湿剂的斜率不同，其中丙二醇的斜率最小，说明其随质量分数的增加，能够快速降低水的流动性，有利于降低水的挥发。据此可以得出结论，上述保湿剂水溶液中，丙二醇的保水性最好。

实施例2

本实施例提供了一种基于低场核磁共振技术筛选直喷分散印花墨水的方法，通过对直喷分散印花墨水中水状态分布及保湿性能的动态监测，筛选出保水性能最佳的直喷分散印花墨水。具体实施步骤如下：

(1)配置五种配方的直喷分散印花墨水，分别命名为r1、r2、r3、r4、r5。准确称取1.5g的配制好的直喷分散印花墨水样品，各样品分别称取4份，然后将各样品的4份样品分别在恒温(60℃)干燥箱中放置0、70、140和210min。

(2)采用pq001型低场核磁共振对步骤(1)中不同配方的的直喷分散印花墨水进行低场核磁分析。利用cpmg脉冲序列法采集核磁共振回波信号，测量直喷分散印花墨水横向弛豫时间t2，参数设置为：90度脉宽p1：8.0μs,180度脉宽p2：15μs，重复采样等待时间tw：12000.00ms，模拟增益rg1：20.0，数字增益dgr1：3，前置放大增益pgr：1，重复采样次数ns：4，回拨个数nech：12000接收机带宽sw：100khz，开始采样时间的控制参数rfd：0.150ms，获得回波衰减曲线。

(3)将步骤(2)中低场核磁共振样品的回波衰减曲线数据通过横向弛豫时间t2反演算法，得到低场核磁共振横向弛豫图谱信息。

(4)图7-10为不同配方的直喷分散印花墨水在60℃干燥0min、70min、140min和210min的t21(图7a-10a)和t22(图7b-10b)横向弛豫图谱。结果表明，不同配方的直喷分散印花墨水样品中含有两种状态的水，t21为不可移动水，t22为自由水，可根据t21和t22峰所占的峰面积和位移来判定墨水的保湿性能，t21所占的比例越大或t21和t22的位移左移说明该墨水的保水性能最佳。根据上述判断原则说明配方r4的保水性能最佳。

实施例3

本实施例提供了一种基于低场核磁共振技术筛选直喷分散印花墨水的方法，根据检测结果，推测出墨水中水的含量及状态与印花图案轮廓清晰度的关系。进一步地，由此可以筛选出能够得到清晰度较高的印花图案的墨水，具体实施步骤如下：

(1)配置不同配方的直喷分散印花墨水，分别命名为r-1、r-2、r-3、r-4、r-5、y-1、y-2、y-3、y-4、y-5、b-1、b-2、b-3、b-4、b-5、k-1、k-2、k-3、k-4、k-5。准确称取1.5g配制的不同配方的直喷分散印花墨水。

(2)采用pq001型低场核磁共振对步骤(1)中不同配方的直喷分散印花墨水进行低场核磁分析。利用cpmg脉冲序列法采集核磁共振回波信号，测量醇水溶液横向弛豫时间t2，参数设置为：90度脉宽p1：8.0μs，180度脉宽p2：15μs，重复采样等待时间tw：12000.00ms，模拟增益rg1：20.0，数字增益dgr1：3，前置放大增益pgr：1，重复采样次数ns：4，回拨个数nech：12000，接收机带宽sw：100khz，开始采样时间的控制参数rfd：0.150ms，获得回波衰减曲线。

(3)将步骤(2)中低场核磁共振样品的回波衰减曲线数据通过横向弛豫时间t2反演算法，得到直喷分散印花墨水低场核磁共振横向弛豫图谱信息。

图11为不同配方直喷分散印花墨水的横向弛豫图谱。图11所示，不同配方直喷分散印花墨水的横向弛豫时间t2不同，t2左移说明墨水中水的流动性小，整体来看直喷分散印花墨水r-4、y-4、b-4、k-4的横向弛豫时间最小，墨水的流动性最低。

选取r-1、r-2、r-3、r-4、r-5配方的墨水进行喷墨印花打印，打印至不同织物表面，结果表明，r-4的印花轮廓清晰度最好。这是由于r-4直喷分散印花墨水的t2最小，墨水的流动性最低，墨水在织物上不易渗化，可保证印花图案的清晰度。图12为r-4在不同织物上的印花样品图，其中，图12a1、12b1、12c1的打印方向为径向，图12a2、12b2、12c2的打印方向为纬向。12a1、12a2对应的织物为1号织物，12b1、12b2对应的织物为2号织物，12c1、12c2对应的织物为3号织物，结果表明，打印方向为纬向的印花图案的轮廓清晰度好于径向打印的印花图案。

综上，可通过低场核磁快速判断水性墨水的流动性，为直喷印花墨水研发提供有价值的信息，并应用于水性直喷分散印花墨水的设计和研发中，本发明是一种非常有潜力的新技术。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。