CN102268823A - 一种用壳聚糖提高纤维素纤维织物染色深度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用壳聚糖提高纤维素纤维织物染色深度的方法，该方法以多元羧酸溶液作为壳聚糖的溶剂和交联剂，环氧氯丙烷作为交联剂，通过浸轧、预烘、高温焙烘，将壳聚糖共价接枝到纤维素纤维织物表面，大大提高了壳聚糖与纤维素纤维织物的结合牢度，减少了纤维素纤维织物与阴离子染料之间的静电斥力，使染料的上染率和织物的颜色深度明显提高，且经该方法整理的纤维素纤维织物的抗皱性能明显提高。
Description
技术领域
本发明属于纺织领域，具体涉及一种用壳聚糖提高纤维素纤维织物染色深度的方法。
背景技术
当纤维素纤维织物与水溶液接触时，由于纤维素大分子中某些基团的电离，会使织物表面带上负电荷；阴离子染料在水溶液中也带负电荷，染色时，染料与纤维之间会存在较大的静电斥力，使得染料的上染率降低。目前大多采用在染色过程中加入大量中性电解质来降低纤维表面的电动电位，减小染料与纤维间的静电斥力，提高上染率。但电解质的加入会造成染色成本的增加，同时使得染色废水中电解质的浓度增加，加重了废水处理的难度。
近年来不少研究者采用阳离子改性剂对纤维素纤维进行改性处理，在纤维素纤维上引入氨基、胺基，使纤维素纤维在染浴中呈正电性，让其与阴离子染料之间的静电斥力减小，加大纤维素纤维对阴离子染料的吸附能力，提高染料的上染率和固色率。
壳聚糖是一种天然聚阳离子化合物，与纤维素纤维具有非常相似的结构，很容易被纤维素吸附。在酸性条件下，壳聚糖的氨基能结合H+而带正电荷，将其施加于纤维素纤维上，能减少纤维表面所带的负电荷，从而减少染色过程中纤维表面负电荷对染料色素阴离子的静电斥力，提高染料上染率。周文常[周文常，汪南方.壳聚糖在棉织物染色中的应用探讨[J]纺织科技进展，2006，(6)：33-35.]和李连举[李连举，张建丽.壳聚糖浸渍处理对棉织物活性染料染色的影响[J]印染，2006，(22)：1-3.]分别采用浸轧和浸渍的方式，将壳聚糖整理到棉织物表面，来提高染料的上染率和织物的颜色深度。这两种方式主要是利用壳聚糖与纤维素纤维之间的物理吸附使壳聚糖附着在纤维素纤维织物表面，两者结合不牢，在随后的染色过程中，壳聚糖容易从织物上脱落，影响最终效果。彭勇刚[彭勇刚，纪俊玲，陶永新，等.壳聚糖接枝氧化棉织物的染色性能研究[J]印染，2011(8)：12-14，32.]将纤维素纤维选择性氧化，制得2，3-二醛基纤维素，然后利用壳聚糖上-NH2与醛基之间的席夫碱反应，将壳聚糖共价结合到纤维素纤维上，显著提高了壳聚糖与纤维素纤维之间的结合牢度，但在纤维素纤维的氧化过程中，容易造成纤维强度的损伤。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用壳聚糖提高纤维素纤维织物染色深度的方法，通过该方法显著提高壳聚糖与纤维素纤维之间的结合牢度，得到的壳聚糖改性纤维素纤维织物对染料的吸附能力明显增强，染料的上染率和织物的颜色深度明显提高。
实现上述目的的技术方案是：以多元羧酸溶液作为壳聚糖的溶剂和交联剂，环氧氯丙烷作为交联剂，通过浸轧、预烘、高温焙烘，将壳聚糖共价接枝到纤维素纤维织物表面，然后选用阴离子染料进行常规染色。
本发明提供了一种用壳聚糖提高纤维素纤维织物染色深度的方法，包括以下步骤：
(1)将退浆、煮炼、漂白的纤维素纤维织物室温下浸入质量分数为10-30％的NaOH溶液，浸泡10-20min后，水洗3-5次，再在质量分数为5％-10％的冰乙酸中浸泡30-45min，最后水洗至中性，80-85℃烘干制得碱预处理纤维素纤维织物；
(2)将壳聚糖溶解在质量分数为5％-10％的多元羧酸溶液中，待其完全溶解后，加入交联剂，制得壳聚糖整理液；
(3)将经碱预处理的纤维素纤维织物浸轧壳聚糖整理液，两浸两轧，轧余率70％-100％，再浸轧质量分数为5％-20％NaOH溶液，两浸两轧，轧余率80％-100％，80-85℃烘干后，高温焙烘1-3min，然后水洗3-5次，除去未共价交联的壳聚糖，80-85℃烘干后，选用阴离子型染料进行常规染色，染色结束后，经水洗、皂洗、烘干即可。
由上述技术方案可知：本发明首先采用碱液对织物进行活化处理，利用碱对纤维素纤维的膨化作用，提高纤维的可及性和反应性；多元羧酸既是壳聚糖的溶剂，又可作为交联剂，在合适的条件下可与纤维素、壳聚糖发生酯化反应，且多元羧酸的自由羧基也可与壳聚糖中的氨基反应形成盐式键；交联剂环氧氯丙烷在高温碱性条件下，可与纤维素大分子上的羟基、壳聚糖上的羟基、氨基交联，实现壳聚糖与纤维素纤维的共价交联。
作为优选，壳聚糖其分子量为1.1-2.5×105，脱乙酰度为75-95％。
作为优选，步骤(2)中所述的多元羧酸为柠檬酸、酒石酸中的一种或两种。壳聚糖在柠檬酸、酒石酸溶液中的溶解度较好。
作为优选，步骤(1)中所述的纤维素纤维织物为棉、麻、粘胶织物或两者的交织物。
作为优选，步骤(2)中所述的壳聚糖在多元羧酸溶液中的浓度为0.25g/L-1.25g/L。壳聚糖浓度太高，溶液粘度太高，影响后续处理。
作为优选，步骤(2)中所述的交联剂为环氧氯丙烷，在多元羧酸溶液中浓度为0.01-0.05mol/L。环氧氯丙烷浓度太高，会引起壳聚糖自身交联，减少壳聚糖与纤维素接枝的量。
作为优选，步骤(3)中所述的焙烘温度为140-160℃。
作为优选，步骤(3)中所述的阴离子型染料为活性染料、直接染料、酸性染料或可溶性还原染料。
本发明用壳聚糖提高纤维素纤维织物染色深度的方法优点在于：
(1)多元羧酸既是壳聚糖的溶剂，又是壳聚糖与纤维素纤维之间的交联剂，有利于壳聚糖在纤维素纤维织物上的固定。
(2)环氧氯丙烷既可与纤维素大分子上的羟基反应，又可与壳聚糖上的羟基、氨基反应，高温焙烘后，壳聚糖共价交联到纤维素纤维织物表面，防止染色过程中，壳聚糖从织物表面脱落。
(3)本发明改性的纤维素纤维织物对阴离子染料的吸附性能显著增强，提高了染料的上染率和织物的颜色深度，可减少染色过程中中性电解质的用量。
(4)本发明改性的纤维素纤维织物的抗皱性能明显提高。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，进一步详细地描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
碱预处理：将2g经退浆、煮炼、漂白的棉织物室温下浸入质量分数为20％的NaOH溶液，浸泡20min后，水洗3次，再在10％的冰乙酸中浸泡30min，水洗至中性，80℃烘干制得碱预处理棉织物；
将0.025g壳聚糖溶解在100mL质量分数为5％的柠檬酸溶液中，待其完全溶解后，加入0.001moL环氧氯丙烷，制得壳聚糖整理液；
将经碱预处理的棉织物浸轧壳聚糖整理液，两浸两轧，轧余率70％，再浸轧质量分数为5％NaOH溶液，两浸两轧，轧余率100％，85℃烘干后，140℃焙烘3min，然后水洗3次，除去未共价交联的壳聚糖，85℃烘干后，选用活性染料进行常规染色。
比较例1：
将0.025g壳聚糖溶解在100mL质量分数为1％的醋酸溶液中，制得壳聚糖整理液；然后将经碱预处理(处理过程同实施例1)的棉织物浸轧壳聚糖整理液，两浸两轧，轧余率70％，85℃烘干后，140℃焙烘3min，然后水洗3次，85℃烘干后，选用活性染料进行常规染色。实施例1与比较例1使用的染色处方：
活性染料3RS/％(o.w.f) 2
元明粉/g·L-1 50
碳酸钠/g·L-1 20
浴比 1∶50
室温入染，15min后加入元明粉，缓慢升温至60℃，续染15min后加入碳酸钠固色30min后，取出试样，用冷水洗，皂煮(皂片2g/L，纯碱2g/L，95℃，10min，浴比1∶30)，水洗，烘干。
实施例2
碱预处理：将2g经退浆、煮炼、漂白的粘胶织物室温下浸入质量分数为10％的NaOH溶液，浸泡10min后，水洗4次，再在5％的冰乙酸中浸泡45min，水洗至中性，85℃烘干制得碱预处理粘胶织物；
将0.05g壳聚糖溶解在100mL质量分数为10％的酒石酸溶液中，待其完全溶解后，加入0.002moL环氧氯丙烷，制得壳聚糖整理液；
将经碱预处理的粘胶织物浸轧壳聚糖整理液，两浸两轧，轧余率80％，再浸轧质量分数为10％NaOH溶液，两浸两轧，轧余率80％，80℃烘干后，150℃焙烘2min，然后水洗4次，除去未共价交联的壳聚糖，80℃烘干后，选用直接染料进行常规染色。
比较例2
将0.05g壳聚糖溶解在100mL质量分数为1％的醋酸溶液中，制得壳聚糖整理液；将经碱预处理(处理方法同实施例2)的粘胶织物浸轧壳聚糖整理液，两浸两轧，轧余率80％，80℃烘干后，150℃焙烘2min，然后水洗4次，80℃烘干后，选用直接染料进行常规染色。
实施例2和对比例2使用的染色处方：
直接染料刚果红/％(o.w.f) 2
元明粉/g·L-1 50
浴比 1∶50
室温入染，15min后加入元明粉，缓慢升温至50℃，保温30min后，取出试样，用冷水洗，皂煮(皂片2g/L，纯碱2g/L，95℃，10min，浴比1∶30)，水洗，烘干。
实施例3
碱预处理：将2g经退浆、煮炼、漂白的麻织物室温下浸入质量分数为30％的NaOH溶液，浸泡20min后，水洗5次，再在8％的冰乙酸中浸泡35min，水洗至中性，85℃烘干制得碱预处理麻织物；
将0.125g壳聚糖溶解在100mL质量分数为8％的柠檬酸、酒石酸混合溶液(柠檬酸与酒石酸的摩尔比为3∶1)中，待其完全溶解后，加入0.005moL环氧氯丙烷，制得壳聚糖整理液；
将经碱预处理的麻织物浸轧壳聚糖整理液，两浸两轧，轧余率100％，再浸轧质量分数为20％NaOH溶液，两浸两轧，轧余率90％，85℃烘干后，160℃焙烘1min，然后水洗5次，除去未共价交联的壳聚糖，85℃烘干后，选用可溶性还原染料进行常规染色，染色结束后，经水洗、皂洗、烘干即可。
比较例3
将0.125g壳聚糖溶解在100mL质量分数为1％的醋酸溶液中制得壳聚糖整理液，将经碱预处理(处理方法同实施例3)的麻织物浸轧壳聚糖整理液，两浸两轧，轧余率100％，85℃烘干后，160℃焙烘1min，然后水洗5次，85℃烘干后，选用可溶性还原染料进行常规染色，染色结束后，经水洗、皂洗、烘干即可。
实施例3和对比例3使用的染色处方：
溶蒽素蓝IBC/％(o.w.f) 2
元明粉/g·L-1 30
浴比 1∶50
室温入染，15min后加入元明粉，缓慢升温至40℃，保温30min后，取出试样，浸入显色液(97.7％硫酸浓度为20mL/L)中，10min后，取出试样，用冷水洗，皂煮(皂片2g/L，纯碱2g/L，95℃，10min，浴比1∶30)，水洗，烘干。
实施例4
碱预处理：将2g经退浆、煮炼、漂白的粘/棉(35/65)织物室温下浸入质量分数为20％的NaOH溶液，浸泡15min后，水洗3次，再在5％的冰乙酸中浸泡45min，水洗至中性，85℃烘干制得碱预处理粘/棉织物；
将0.1g壳聚糖溶解在100mL质量分数为6％的柠檬酸、酒石酸混合溶液(柠檬酸与酒石酸的摩尔比为4∶1)中，待其完全溶解后，加入0.004moL环氧氯丙烷，制得壳聚糖整理液；
将经碱预处理的粘/棉织物浸轧壳聚糖整理液，两浸两轧，轧余率90％，再浸轧质量分数为15％NaOH溶液，两浸两轧，轧余率100％，80℃烘干后，150℃焙烘3min，然后水洗4次，除去未共价交联的壳聚糖，80℃烘干后，选用酸性染料染色，染色结束后，经水洗、皂洗、烘干即可。
比较例4
将0.1g壳聚糖溶解在100mL质量分数为1％的醋酸溶液中制得壳聚糖整理液，将经碱预 处理(处理方法同实施例4)的粘/棉织物浸轧壳聚糖整理液，两浸两轧，轧余率90％，80℃烘干后，150℃焙烘3min，然后水洗4次，80℃烘干后，选用酸性染料染色，染色结束后，经水洗、皂洗、烘干即可。
实施例4和对比例4使用的染色处方：
酸性橙Ⅱ/％(o.w.f) 2
硫酸铵/％(o.w.f) 8
浴比 1∶50
按上述处方配好染液后，染浴升温至40℃，将织物投入染浴中开始染色。染浴以2℃/min的速度逐渐升温至100℃，在100℃染60min，染色完毕后取出试样，用冷水洗，烘干。
实施例5
上染百分率的测定：用722S分光光度仪在最大吸收波长处测定染液的吸光度，用以下公式计算上染率：
上染率/％＝(1-I/I0)×100
式中：I为染色后残液吸光度；I0为染液初始浓度吸光度。
颜色深度(K/S值)的测定：将染色织物折叠两次(四层)，采用Datacolor SF60OX电脑测色配色仪在λmax处测定染色织物的K/S值，每个试样测四次取平均值。
抗折皱性的测定：织物的抗折皱性按GB/T3819-1997《纺织品抗折皱性》标准测试。
按上面的方法测定实施例1～4、比较例1～4以及未经壳聚糖处理织物的上染率、颜色深度、抗皱性能，结果如表1，表2所示：
表1 壳聚糖整理织物的染色效果
从表1可看出，纤维素纤维织物经壳聚糖整理后，上染率、K/S值明显增加，比较例1～4中织物与壳聚糖之间仅仅依靠物理结合，在随后的染色过程中，壳聚糖易从织物上脱落；而本发明的实施例1-4使用的多元羧酸既是壳聚糖的溶剂同时又是交联剂、环氧氯丙烷也能实现壳聚糖与纤维素纤维的共价交联，使得最终染料的上染率以及织物的颜色深度远大于对比例。
表2 壳聚糖整理织物抗皱性能与未整理织物的对比
从表2可以看出，纤维素纤维织物浸轧壳聚糖溶液后，抗皱性能有所增加，这是因为壳聚糖是一种天然高聚物，在纤维素纤维表面能形成一层膜，但由于壳聚糖与纤维素纤维之间仅仅依靠物理吸附结合，所以抗皱性能增加不明显。而本发明的实施例1-4使用的多元羧酸和环氧氯丙烷均可作为壳聚糖与纤维素纤维之间的交联剂，高温焙烘后，在壳聚糖与纤维素纤维之间形成共价交联，增加了纤维的弹性，提高了织物从形变中回复的能力，使得织物的抗皱性能明显提高。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种用壳聚糖提高纤维素纤维织物染色深度的方法，其特征在于：以多元羧酸溶液作为壳聚糖的溶剂和交联剂，环氧氯丙烷作为交联剂，通过浸轧、预烘、高温焙烘，将壳聚糖共价接枝到纤维素纤维织物表面，然后选用阴离子染料进行常规染色。
2.权利要求1所述的用壳聚糖提高纤维素纤维织物染色深度的方法，包括以下步骤：
(1)将经退浆、煮炼、漂白的纤维素纤维织物室温下浸入质量分数为10-30％的NaOH溶液，浸泡10-20min后，水洗3-5次，再在质量分数为5％-10％的冰乙酸中浸泡30-45min，最后水洗至中性，80-85℃烘干制得碱预处理纤维素纤维织物；
(2)将壳聚糖溶解在质量分数为5％-10％的多元羧酸溶液中，待其完全溶解后，加入交联剂，制得壳聚糖整理液；
(3)将经碱预处理的纤维素纤维织物浸轧壳聚糖整理液，两浸两轧，轧余率70％-100％，再浸轧质量分数为5％-20％NaOH溶液，两浸两轧，轧余率80％-100％，80-85℃烘干后，高温焙烘1-3min，然后水洗3-5次，除去未共价交联的壳聚糖，80-85℃烘干后，选用阴离子型染料进行常规染色，染色结束后，经水洗、皂洗、烘干即可。
3.权利要求1所述的用壳聚糖提高纤维素纤维织物染色深度的方法，其特征在于：所用的壳聚糖其分子量为1.1-2.5×105，脱乙酰度为75-95％。
4.权利要求1所述的用壳聚糖提高纤维素纤维织物染色深度的方法，其特征在于：多元羧酸为柠檬酸、酒石酸中的一种或两种。
5.权利要求2所述的用壳聚糖提高纤维素纤维织物染色深度的方法，其特征在于：纤维素纤维织物为棉、麻、粘胶织物或两者的交织物。
6.权利要求2所述的用壳聚糖提高纤维素纤维织物染色深度的方法，其特征在于：壳聚糖在多元羧酸溶液中的浓度为0.25g/L-1.25g/L。
7.权利要求2所述的用壳聚糖提高纤维素纤维织物染色深度的方法，其特征在于：交联剂为环氧氯丙烷，在多元羧酸溶液中浓度为0.01-0.05mol/L。
8.权利要求2所述的用壳聚糖提高纤维素纤维织物染色深度的方法，其特征在于：焙烘温度为140-160℃。
9.权利要求2所述的用壳聚糖提高纤维素纤维织物染色深度的方法，其特征在于：阴离子型染料为活性染料、直接染料、酸性染料或可溶性还原染料。
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