CN103074766A - 一种纤维素纤维织物活性染料无盐染深色方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纤维素纤维织物活性染料无盐染深色方法，包括：（1）配制改性剂水溶液，升温至60～80℃，加入试样，搅拌，加入氢氧化钠，搅拌，水洗，烘干，得到改性试样；（2）加入活性染料、匀染剂，升温至60～80℃，加入改性试样，搅拌染色20~30min，加入代用碱，搅拌保温染色30~45min，降温至室温、皂洗、水洗、烘干。本发明使用改性剂对纤维素纤维进行改性，可减少染料阴离子与纤维间的斥力，达到活性染料无盐染色的目的，本发明操作简便，效果明显，无需增添设备，成本可控制。

Description

一种纤维素纤维织物活性染料无盐染深色方法

技术领域

本发明属于纤维素纤维染色方法领域，特别涉及一种纤维素纤维织物活性染料无盐染色方法。

背景技术

我国纺织行业年耗水量超过100亿吨，废水排放量占全国各行业的第六位。其中印染行业又是纺织行业中的废水排放大户，每天大约有400万吨的废水排放，政府每年需花费大量的资金进行污水处理。推动节能减排政策是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。印染废水的成分依生产过程的不同而有明显差异，其中活性染料染色废水主要有两大来源，一是活性染料水解反应降低染料的利用率，染色后水洗液中较多的染料，造成水资源的污染。另一方面，染色过程大量无机盐的加入，不能通过简单的物理化学及生化方法加以处理。工业污水处理当中，含盐废水的处理难度要远远高于水解的染料，为此，近年来国内外就如何减少活性染料染色过程中盐的用量进行研究，低盐甚至无盐染色已成为一项重要议题。

活性染料是可与纤维形成共价键结合的一类染料，其分子结构简单，色泽鲜艳，色谱较全，因其较优的性价比在印染行业被广泛应用。但其主要问题之一是染料利用低，染色过程中需加入大量的电解质，特别是大浴比染色时更为突出。按染色基本理论，在活性染料浸染时，盐主要起到电荷屏蔽作用。纤维素纤维在碱性水溶液中表面带负电荷，如果吸附上活性染料阴离子后，染料离子的负电荷会使纤维带更多的负电荷，这种负电荷会阻止活性染料阴离子上染，降低上染速率和平衡上染量，降低染料利用率和深染性。染色时，向染液中加入电解质，它起到阳离子化作用，即起到电荷屏蔽作用，减少染料阴离子与纤维负电荷的斥力，进而起到促染作用。但无机盐（如硫酸钠）在染液中离解的钠离子，一方面由于其水合能力强，在染液中其表面会形成一层水化层，从而导致其在压缩纤维表面的双电层效果上会大大降低；另一方面，钠离子分子量较小，和纤维之间的范德华力较低，从而不易靠近纤维表面，即使能靠近，也会随着染液的流动而离开纤维表面，故在染色时需要加入大量的电解质来促染。从上述分析,活性染料的无盐或低盐染色可从如下几个方面进行：

（1）低盐活性染料开发

从染料化学结构看，主要取决于染料的疏水和亲水基团的结构和比例，尤其与分子中阴离子基(磺酸基)的数目和位置。阴离子基愈多，与纤维的电性斥力就愈大，降低直接性愈显著，反之，疏水基团愈多，芳环平面排列性愈强，染料直接性就愈高，盐用量愈低。通过合理改变染料的结构来达到低盐染色的目的，但此法存在生产成本过高，也不能根本上实现无盐染色。张华，赵涛.一种季铵盐阳离子活性染料的合成及对棉纤维的染色性能研究[J]2009,4(46),32~35。用1-氨基蒽醌为染料母体，先与三聚氯氰反应，后引入叔胺，最后再将叔胺季铵化的方法合成了一种阳离子活性染料。采用该种活性染料对棉织物进行无盐染色可获得较高的上染率和固色率。

（2）合理制定染色工艺

合理设计和控制染色工艺，如降低染色温度和小浴比染色也是实现低盐染色的重要手段。由染色理论可知，染色温度越低和浴比越小，染料的直接性越高，盐用量可大大减少。通过严格精确控制染色过程，采用先进的染色工艺进行生产，能减少盐染化料的用量，且生产效率高、正品率高、生产周期短、生产成本低、废水污染少。但小浴比染色，首先要求染料的溶解性和稳定性好，另一个难点是匀染性，对设备结构和控制***要求很高。而低温染色，必须选用适当的助剂来改善染料的溶解或分散性，加快染料的上染和固色速度，也存在染色时间长，重现性不易控制的缺点。

（3）多功能代盐剂和无盐染色助剂

在染液中添加代盐剂，使其与染料形成松散结合降低染料的电性；或先被纤维吸附，降低纤维界面电性，减小纤维与染料间静电斥力，提高其上染率和固色率，实现低盐染色。刘丽军，姚金波.甜菜碱在活性染料对棉织物低盐染色中的应用[J].2009,4(28),53~57.甜菜碱是一种无毒易分解的两性化合物，其分子中带有一个正电荷和一个负电荷，在染液中加入甜菜碱后，甜菜碱分子中的正离子与染料阴离子开成离子键结合，由于磺酸基的离解性比羧基的大，甜菜碱正离子与磺酸基阴离子结合后，将减少活性染料的负电量，从而减少染料与纤维之间的静电排斥，使染料对纤维的直接性增强，从而达到低盐染色。加入甜菜碱后，以活性红B-3BF对棉织物染色，可减少60%左右盐的用量，染色牢度也有所提高。

（4）纤维素纤维阳离子改性

纤维阳离子化改性主要是通过化学结合或物理吸附使阳离子化合物(主要是含氮化合物)固着在纤维上。纤维经化学改性后，可大大提高染料与纤维之间亲和力，从而提高染料的竭染率和固色率，从而达到低盐或无盐染色。近几年，相关研究试图在棉纤维阳离子化的同时赋予纤维其他功能，如抗菌性，抗折皱性等，同时开发新型环保生物质阳离子化试剂，如壳聚糖类、淀粉衍生物类试剂等，也逐渐成为近年来纤维阳离子化试剂开发和研制的趋势。

李保梅，赵雅琴.棉纤维阳离子化改性工艺研究.染整技术[J].2011,10(33),18~31.采用改性剂3氯-2-羟基丙基三烷基氯化铵对棉织物进行化学改性，改性后的棉织物带正电荷，与染料间的斥力减小，达到无盐染色的目的。

近年来，在纺织工业稳步快速增长的拉动下，印染行业得到了快速发展，与此同时，也越来越受到资源、环境的制约。活性染料染色存在染料利用率低，用盐量大，染色废水处理负担重等一系列问题，因此推进活性染料低盐或无盐染色工艺成为当今适应环保要求的必然趋势，同时也是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择，落实科学发展观，实现行业可持续发展，转变行业经济增长方式的必然途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纤维素纤维织物活性染料无盐染色方法，该方法使用改性剂对纤维素纤维进行改性，可减少染料阴离子与纤维间的斥力，达到活性染料无盐染色的目的，该方法操作简便，效果明显，无需增添设备，成本可控制。

（1）改性方法

配方：

改性剂浓度：20～50g/L

氢氧化钠：5～25g/L

浴比：1：8～30

步骤

配制改性剂水溶液升温至60～80℃，加入纤维素纤维织物，搅拌5～15min加入氢氧化钠，搅拌15～30min，水洗，烘干。

（2）染色方法

配方：

活性染料2~5%(owf)

匀染剂O-250.2~1g/L(owf)

代用碱1～3%(owf)

浴比1：8~30

步骤

配制染液（加入染料，匀染剂）升温至60℃，加入改性纤维素纤维织物，搅拌染色20~30min加代用碱，搅拌保温染色30~45min以2~5℃/min降温至室温、皂洗、水洗、烘干。

皂洗处方

中性皂片2g/L，纯碱2g/L，皂洗温度95℃，皂洗时间10min，浴比1：20。

所述步骤（1）中的改性剂为阳离子改性剂，通式为

R₁，R₂,R₃为小分子烷基，小分子烷基为CH₃或C₂H₅。

所述步骤（2）中的匀染剂为匀染剂O-25，脂肪醇与环氧乙烷缩合物，海安县和辰化工有限公司提供。

（3）性能测试

a．活性染料上染率测定。

按实验处方将染料分别配制个染浴，放置在同一恒温水浴中，其中一个染浴中加被染织物，另一个染浴中不加被染织物称标准染液，然后两个染浴按染色工艺曲线升温或保温，加元明粉（若是阳离子改性后的织物则不加）和纯碱，直至染色完毕。将染色残液用蒸馏水稀释至500ml，吸取20ml加入到100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至100ml，用分光光度计测定染料的最大吸收波长λ_max，在λ_max处测定染色残液的吸光度B；将经历染色过程的标准染液也稀释至500ml，吸取5ml到100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至100ml，在最大吸收波长处测定标准染液的吸光度A，然后按下式计算染料的上染率E（%）：

$E=100\%-\frac{B}{A\×n}\×100\%$

式中：n为标准染液与染色残液的测试浓度的倍数。

注：标准染液稀释至500ml后吸取5ml，用蒸馏水稀释至100ml，染色残液稀释至500ml后吸取20ml，用蒸馏水稀释至100ml，则n=20/5=4。

b．活性染料固色率测定。

织物染毕后水洗，皂煮（皂片2g/L，纯碱2g/L，95℃，10min，浴比1：20），烘干。同样，分别配制两份皂煮液，一份用于染色织物皂煮，另一份用做对照标准皂液。将标准皂液稀释至500ml，吸取5ml到100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至100ml，在λ_max处测定其吸光度C；另将染色织物的洗涤液与皂煮残液混合，用蒸馏水稀释至500ml后，吸取20ml到100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至100ml，在λ_max处测定该混合液的吸光度D，然后将下式计算固色率F（%）：

$F=E-\frac{D}{C\×n}\×100\%$

式中：n为标准皂液与染色残液的测试浓度的倍数。

c．K/S值的测定。将试样叠成四层在SF600型电脑测色配色仪上测试五个不同的位置，每次读数的误差小于0.1时记下每块试样的K/S值；

d．耐日晒牢度。参照GB/T8427-1998《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》；

e．耐摩擦色牢度。参照GB/T3920-1997《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》。

本发明所用的阳离子改性剂的通式为：

其中：R₁，R₂,R₃为小分子烷基，如CH₃、C₂H₅等。

有益效果

（1）本发明使用该改性剂对纤维素纤维进行改性，可减少染料阴离子与纤维间的斥力，达到活性染料无盐染色的目的；

（2）本发明操作简便，效果明显，无需增添设备，成本可控制。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

配制改性液（浴比1：10，阳离子改性剂30g/L），升温至60℃，加入棉织物，搅拌5～15min，加入碱剂15g/L，搅拌15～30min，水洗，烘干。

配制染液（浴比1：10，ED-Q黑3.7%owf，科华素3RS黄0.44%owf，科华素3BSN红0.19%owf），匀染剂O-250.5g/L，升温至60℃，加入改性后的棉织物，搅拌染色20~30min，加代用碱2g/L，搅拌保温染色30~45min，以2~5℃/min降温至室温，皂洗（中性皂片2g/L，纯碱2g/L，95℃，10min，浴比1：20），水洗，烘干，测试性能（结果见表1）。

表1

实施例2

配制改性液（浴比1：10，阳离子改性剂45g/L），升温至60℃，加入棉织物，搅拌5～15min，加入碱剂15g/L，搅拌15～30min，水洗，烘干。

配制染液（浴比1：10，ED-Q黑3.7%owf，科华素3RS黄0.44%owf，科华素3BSN红0.19%owf），匀染剂O-250.2g/L，升温至60℃，加入改性棉织物，搅拌染色20~30min，加代用碱2g/L，搅拌保温染色30~45min，以2~5℃/min降温至室温，皂洗（中性皂片2g/L，纯碱2g/L，95℃，10min，浴比1：20），水洗，烘干，测试性能（结果见表2）。

表2

实施例3

配制改性液（浴比1：10，阳离子改性剂15g/L），升温至60℃，加入莫代尔纤维织物，搅拌5～15min，加入碱剂15g/L，搅拌15～30min，水洗，烘干。

配制染液（浴比1：10，ED-Q黑3.7%owf，科华素3RS黄0.44%owf，科华素3BSN红0.19%owf），匀染剂O-251g/L，升温至60℃，加入改性莫代尔纤维织物，搅拌染色20~30min，加代用碱2g/L，搅拌保温染色30~45min，以2~5℃/min降温至室温，皂洗（中性皂片2g/L，纯碱2g/L，95℃，10min，浴比1：20），水洗，烘干，测试性能（结果见表3）。

表3

实施例4

配制改性液（浴比1：10，阳离子改性剂25g/L），升温至60℃，加入莫代尔纤维织物，搅拌5～15min，加入碱剂10g/L，搅拌15～30min，水洗，烘干。

配制染液（浴比1：10，ED-Q黑3.7%owf，科华素3RS黄0.44%owf，科华素3BSN红0.19%owf），匀染剂O-250.2g/L，升温至60℃，加入改性莫代尔纤维织物，搅拌染色20~30min，加代用碱2g/L，搅拌保温染色30~45min，以2~5℃/min降温至室温，皂洗（中性皂片2g/L，纯碱2g/L，95℃，10min，浴比1：20），水洗，烘干，测试性能（结果见表4）。

表4

Claims (6)

1.一种纤维素纤维织物活性染料无盐染深色方法，包括：

（1）配制20～50g/L的改性剂水溶液，升温至60～80℃，加入纤维素纤维织物，浴比：1：8～30，搅拌5～15min，加入5～25g/L的氢氧化钠，搅拌15～30min，水洗，烘干，得到改性纤维素纤维织物；

（2）加入2~5%owf的活性染料、0.2~1g/L的匀染剂O-25，升温至60～80℃，加入改性纤维素纤维织物，浴比1：8~30，搅拌染色20~30min，加入1～3%owf代用碱，搅拌保温染色30~45min，降温至室温、皂洗、水洗、烘干。

2.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维织物活性染料无盐染深色方法，其特征在于：所述步骤（1）中的改性剂为阳离子改性剂，通式为

R₁，R₂,R₃为CH₃或C₂H₅。

3.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维织物活性染料无盐染深色方法，其特征在于：所述步骤（1）中的纤维素纤维织物为棉织物或莫代尔纤维织物。

4.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维织物活性染料无盐染深色方法，其特征在于：所述步骤（2）中的匀染剂为匀染剂O-25。

5.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维织物活性染料无盐染深色方法，其特征在于：所述步骤（2）中的皂洗处方为中性皂片2g/L，纯碱2g/L，皂洗温度95℃，皂洗时间10min，浴比1：20。

6.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维织物活性染料无盐染深色方法，其特征在于：所述降温的速率为2~5℃/min。