《Journal of Natural Fibers》：Vegetable Oil Waste-Based Formulation as a Binder for Pigment Printing of Natural and Synthetic Fabrics
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本文创新性地利用废弃植物油(VOW)通过微波辅助合成纳米级粘合剂，成功应用于棉、羊毛和PET织物的颜料印花。研究表明，该生物基粘合剂在颜色强度(K/S)和各项牢度性能上与商业粘合剂相当，且具备更优的环保特性。通过氧化(羊毛)和皂化(PET)预处理有效激活纤维表面，结合微波加热技术显著缩短反应时间至分钟级，TEM证实粘合剂粒径为25-250nm。这项工作为废弃油脂的高值化利用和纺织印花的绿色转型提供了技术支撑。
研究背景
废弃植物油(VOW)不当处置会导致水体污染和排水系统堵塞等环境问题。传统处理方式如生物燃料生产因碳中和目标受限，亟需开发高值化利用途径。纺织品颜料印花需使用粘合剂固定颜料，现有合成粘合剂存在环境隐患。本研究旨在利用VOW开发环保型纳米粘合剂，采用节能的微波加热技术，用于棉、羊毛和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)织物的印花加工。
实验方法
收集的VOW经淀粉吸附法纯化后，通过微波辅助醇解反应制备单甘油酯，再与邻苯二甲酸酐进行酯化反应合成四种不同油含量(45%-60%)的粘合剂。采用透射电镜(TEM)表征粒径分布，1H NMR分析化学结构，流变仪测试粘度特性。羊毛和PET织物分别通过过氧化氢氧化和氢氧化钠皂化进行表面活化处理。印花色浆包含合成粘合剂(5%-20%)、Printofix Orange HG80-ET颜料和增稠剂，通过平网印花后于160°C热固定色。
结果与讨论
粘合剂特性表征
随反应温度升高(120-170°C)，粘合剂的酸值和碘值显著降低，最佳反应温度为130°C。微波加热将反应时间从传统加热的9小时缩短至分钟级，且粘合剂表现非牛顿假塑性流体特性。TEM显示粒径分布为25-250nm，且随油含量增加而增大。粘合剂薄膜表现出疏水特性，50%油含量时吸水率最高。
纤维表面改性效果
扫描电镜(SEM)显示氧化羊毛表面鳞片出现裂纹，皂化PET纤维表面形成蚀刻沟槽。接触角测试表明，羊毛经氧化处理后接触角从133°降至37°，PET皂化后实现完全润湿，显著改善了纤维对印花色浆的亲和性。
印花性能评估
颜色强度(K/S)分析表明，15%粘合剂用量时效果最优，织物印花亲和力顺序为：氧化羊毛>羊毛>皂化PET>棉>PET。最佳固色条件为羊毛类140°C/4min，其他织物160°C/6min。各项牢度测试显示，合成粘合剂印花织物耐洗、耐摩擦、耐汗渍牢度达4-5级，耐光牢度优异。与商业粘合剂相比，合成粘合剂印花织物具有更好的悬垂性和平滑度，但颜色均匀性和渗透性稍逊。
应用价值
该VOW基纳米粘合剂不仅实现了废弃油脂的资源化利用，其微波合成工艺相比传统方法节能节水优势明显。在各项性能指标接近商业产品的同时，其生物可降解特性显著降低了环境负荷，为纺织印染行业提供了一条可行的绿色技术路径。后续研究将重点开展生命周期评估(LCA)和产业化经济性分析。
