一种热升华转移纸用低粘度造纸级CMC及其制备工艺的制作方法

本发明涉及高分子材料，具体涉及一种热升华转移纸用低粘度造纸级cmc及其制备工艺。

背景技术：

1、热升华转移纸是数码热升华印花工艺的核心耗材，广泛应用于纺织服装、家居装饰、广告标识等领域。随着高速数码印花技术的普及，对转移纸涂层的涂布流畅性、转印清晰度和环境适应性提出了更高要求。羧甲基纤维素钠（cmc）作为热升华转移纸涂层的主要成膜助剂，其性能直接决定了转移纸的最终品质。

2、然而在实际工程应用中，现有热升华转移纸用低粘度造纸级cmc仍存在以下性能短板：其一，低粘度cmc因分子链过度降解导致水溶溶失率急剧下降，高温高湿转印时涂层易吸潮返粘、起皱，转印图案出现晕染；其二，羧甲基化工艺中氯乙酸钠水解副反应严重，乙醇酸钠、氯化物等副产物残留量高，不仅降低成膜强度，还会在高温转印时分解产生刺激性异味，污染被转印基材；其三，低粘度cmc初始分解温度多低于280℃，在180-220℃的转印温度下易发生轻度热降解，导致转印图案色偏、发暗，无法满足长时间连续高速转印的要求；其四，染料吸附率偏高，易与分散染料形成氢键结合，导致染料升华释放不充分，转印率普遍低于95%，既增加染料成本，又影响图案色彩饱和度。因此，现有热升华转移纸用低粘度造纸级cmc的纯度、热稳定性、水溶溶失率、热升华转印率和染料吸附率的综合性能仍有待系统性提升。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种热升华转移纸用低粘度造纸级cmc及其制备工艺，解决以下技术问题：

2、现有热升华转移纸用低粘度造纸级cmc依然存在纯度、热稳定性、水溶溶失率、热升华转印率和染料吸附率较差的问题。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种热升华转移纸用低粘度造纸级cmc的制备工艺，包括以下步骤：

5、s1：将棉短绒纤维素加到乙醇水溶液中并搅拌15-20min，之后滴入氢氧化钠水溶液并在35℃下保温碱化80min，再升温至45-48℃，随后滴入过氧化氢水溶液并搅拌20-30min，然后分批加入氯乙酸钠并在52-54℃下反应120min，降温至30℃后调节ph至7.0-7.3，最后减压抽滤、洗涤滤饼、烘干、粉碎、过筛，得到低粘度cmc粉末；

6、s2：在乙醇水溶液中加入低粘度cmc粉末并在25-40℃下搅拌20-40min，之后调节ph至8.2-8.6，搅拌10min后再加入乙二醇二缩水甘油醚，搅拌30min后升温至50-52℃并保温交联2.5-3.5h，降温至30℃后调节ph至7.0-7.3，然后减压抽滤、洗涤沉淀、烘干、粉碎、过筛，得到热升华转移纸用低粘度造纸级cmc。

7、优选的，s1中所述棉短绒纤维素、乙醇水溶液、氢氧化钠水溶液、过氧化氢水溶液、氯乙酸钠的质量比为100：450：300：5-8：120。

8、优选的，s1中所述乙醇水溶液的质量分数为90%。

9、优选的，s1中所述氢氧化钠水溶液的质量分数为30%。

10、优选的，s1中所述过氧化氢水溶液的质量分数为30%。

11、优选的，s1中所述氯乙酸钠需平均分为3批加入，每批需间隔20-25min。

12、优选的，s2中所述乙醇水溶液、低粘度cmc粉末、乙二醇二缩水甘油醚的质量比为1500：100：2.5-3。

13、优选的，s2中所述乙醇水溶液的质量分数为75%。

14、优选的，s2中所述保温交联期间需每30min监测一次ph，并将ph维持在8.0-8.5。

15、本发明的有益效果：

16、本发明提供了一种热升华转移纸用低粘度造纸级cmc及其制备工艺，本发明通过以下方法同时提高了热升华转移纸用低粘度造纸级cmc的纯度、热稳定性、水溶溶失率、热升华转印率和染料吸附率。

17、（1）本发明采用35℃保温碱化80min的工艺，可使棉短绒纤维素的无定形区充分溶胀，结晶度显著降低，为后续氧化降解和羧甲基化反应提供均匀且可及的反应位点。若碱化温度高于40℃，会引发纤维素分子链提前热降解和剥皮反应，导致分子量分布变宽；若碱化时间不足60min，则无定形区溶胀不充分，反应位点分布不均，最终产物取代度离散性大、批次稳定性差。

18、（2）本发明加入的过氧化氢在碱性条件下会分解产生羟基自由基，可选择性切断纤维素分子链中的β-1,4糖苷键，通过可控降解降低并精准调控分子量，从而实现低粘度的精准调节。由于纤维素具有结晶区与无定形区交替的两相结构，碱化后仅无定形区充分溶胀，结晶区糖苷键被紧密包裹难以被自由基渗透，因此降解反应优先发生在无定形区的薄弱环节。本发明在羧甲基化前进行氧化降解，此时纤维素处于碱纤维素的非均相溶胀状态，羟基自由基可有效接触无定形区的糖苷键，降解效率高且可控性好：相同过氧化氢用量下可获得更低的分子量，且产物分子量分布更窄。均匀的分子量分布有利于后续羧甲基化反应的均匀进行。若将氧化降解置于羧甲基化之后，则存在三重缺陷：一是羧甲基化引入的羧甲基会产生显著空间位阻，阻碍自由基接近主链糖苷键；二是羧基会与羟基自由基发生副反应，同时自由基之间的自淬灭效应加剧，导致有效降解剂浓度大幅降低；三是降解反应会优先发生在取代度较高的分子链段，进一步加宽分子量分布。最终表现为相同降解剂用量下，产物粘度明显升高，溶解时易出现凝胶颗粒，成膜均匀性差。

19、（3）本发明采用氯乙酸钠分三批间隔加料的方式，有效避免了体系中氯乙酸钠的瞬时局部高浓度，维持了均匀的碱性反应环境，显著抑制了氯乙酸钠的碱性水解副反应（生成乙醇酸钠），既提高了反应效率和原料利用率，也降低了副产物含量、提升了产品纯度。均匀的取代度分布使产品溶解时不易出现“鱼眼”，同时为后续交联反应提供了均匀的反应位点。与分批加料相匹配的52-54℃羧甲基化反应温度，精准平衡了主反应与副反应的速率：既保证了羧甲基化反应能快速达到0.6-0.7的目标取代度，又避免了温度过高导致氯乙酸钠水解加剧、碱纤维素热降解和剥皮反应速率上升，防止副产物增多、分子链过度降解及分子量分布变宽。本发明将取代度严格控制在0.6-0.7的窄区间，实现了亲水性与应用性能的最优平衡：若取代度低于0.6，分子链亲水性不足，溶解速度慢、溶液粘度不稳定，成膜后易因内应力产生裂纹；若取代度高于0.7，分子链亲水性过强，薄膜保水率过高，转印过程中染料与水分子结合过强难以升华释放，同时涂层水溶溶失率下降，转印后易吸潮返粘。

20、（4）本发明加入的乙二醇二缩水甘油醚分子中的两个环氧基团，在弱碱性条件下会优先与cmc分子链上的羟基发生开环反应（少量与羧基反应），在不同分子链之间形成共价键桥，构建轻度三维网络结构。本发明通过精准控制交联剂用量、反应温度和ph值，使交联改性与前期过氧化氢降解形成良好的协同效应：低分子量cmc分子链末端更多，需要更高的交联点密度才能形成连续网络；同时低分子量cmc在乙醇介质中溶胀度更高、分子链运动性更好，交联效率较中高分子量cmc显著提升。适量交联构建的轻度三维网络可显著提升水溶溶失率，避免涂层在高温高湿转印条件下遇水溶解；同时提高湿拉伸强度，使转印纸能承受高速涂布和转印过程中的机械张力；此外，还可以提升初始热分解温度至290℃以上，确保在180-220℃的转印温度下涂层稳定不分解。若交联剂用量不足，则无法形成有效的三维网络，薄膜遇水即溶、水溶溶失率显著升高，完全无法满足热升华转移纸的耐水使用要求；若交联剂过量，则会形成过于致密的网络结构，导致分子链运动受限、薄膜变脆，同时保水率大幅降低，涂层干燥过快易出现针孔缺陷，溶液中还会产生凝胶颗粒影响涂布均匀性。本发明控制交联反应在50-52℃、ph为8.0-8.5下进行，该工艺条件既避免了温度过低导致的交联度不足，也避免了温度过高导致反应速率过快、局部交联过度形成凝胶颗粒，同时防止了高温引起的cmc分子链轻度降解，避免其抵消交联带来的粘度提升效果。

21、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。