CN103184697B

CN103184697B - 一种芳纶分散染料同浴染色和避蚊整理的方法

Info

Publication number: CN103184697B
Application number: CN201310149925.8A
Authority: CN
Inventors: 郑庆康; 许晓锋; 雷乐颜; 宋庆双; 郑进渠; 范小敏; 郑丹
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2033-04-26
Also published as: CN103184697A

Abstract

本发明公开一种芳纶分散染料同浴染色和避蚊整理的方法，属于聚酰胺纤维或织物染色及后整理的技术领域。本发明通过使用避蚊胺为分散染料芳纶染色载体，促使分散染料芳纶纺织品的染色，同时赋予芳纶纺织品一定的避蚊功能。具体工艺流程包括芳纶前处理，同浴染色和避蚊整理，还原清洗。通过本发明染色和避蚊整理的芳纶，可以取得较高的上染率和染色效果，还有一定的避蚊能力。此方法适用性广，工艺简单，处理成本较低，具有较高的工业应用价值。

Description

一种芳纶分散染料同浴染色和避蚊整理的方法

技术领域

本发明属于聚酰胺纤维或织物染色及后整理的技术领域，具体涉及一种对间位芳纶和对位芳纶纤维或织物的染色和避蚊同浴整理的方法。

背景技术

芳纶全称为芳香族聚酰胺纤维，是以芳香族化合物为原料经缩聚液晶纺丝制得的合成纤维，因刚性链结构和良好的规整性而具有优异的物理机械性能、热氧化性、阻燃性及优良的电性能等，广泛应用于国防、消防、汽车、航空航天等领域。目前，芳纶按结构主要分为间位芳纶（又称芳纶1313，英文简称PMIA）和对位芳纶（又称芳纶1414，英文简称PPTA）。

间位芳纶，其化学名称为聚对苯二甲酰对苯二胺，结构式见式1，由美国杜邦公司在20世纪60年代首先研制成功。其结构中酰胺键和苯环间位相连，内旋转位能低力学性能并不突出，然而苯环基团易形成梯形结构，赋予纤维优异的耐热性能。因此，作为一种耐高温纤维材料，可以用于航空航天领域、耐高温纺织品、高温下使用的过滤材料、防火材料和工业耐高温设备的衬垫等。对位芳纶，其化学名称为聚对苯二甲酰对苯二胺，结构式见式2，由美国杜邦于20世纪70年代研发成功对位芳纶产业化。其分子链为棒状伸直链构象，酰胺基和对苯二甲基能在一个平面内稳定地共存，使得纤维在轴向具有相当高的取向度和结晶度，赋予了其高强高模性能。目前对位芳纶主要应用于汽车轮胎帘子布，防弹材料、防刺与防切割材料和摩擦材料。

式1

式2。

无论是间位芳纶作为消防等特殊行业的服装，还是对位芳纶作为军用防弹迷彩服，均要求有专门的标志、色彩，此外还有许多用途都要求芳纶纤维及织物具有高品质的色泽以便得到更好地广泛应用。然而，芳纶的玻璃化温度很高，间位芳纶为270℃，对位芳纶超过300℃，其表面缺少可以染料分子结合的基团，且结晶取向度高，导致其染色困难、色牢度差。因此，研究芳纶染色有关国计民生，具有很重要的意义。

迄今为止，各国科学家尝试过多种方法进行芳纶染色，常见的有纺丝原液染色法，接枝染色法，预处理染色法，溶剂染色法，载体染色法，超高温高压染色等方法，其中效果较好、操作性较强、研究较多的是载体染色法。载体染色中使用的载体，也称携染剂，是一类在染色过程中具有促进染料上染作用的化合物，它对染料和纤维都具有亲和力，能使纤维膨化，可携带染料从高浓度处扩散到低浓度区域，当进入纤维内部时，也能把染料分子带进去。载体主要是起增塑作用和降低玻璃化温度作用。

芳纶染色的载体，目前通常采用具有苯环结构的醚、醇、酯一系列物质。公开号为CN101319462A使用了苯甲酸甲酯、环丁砜作为载体对间位芳纶进行染色获得较好效果，但苯甲酸甲酯具有一定的致敏性，而环丁砜也具有一定的腐蚀性，不宜大量应用。公开号为CN102535196A提供了一种对芳纶1414进行染色的方法，该方法采用CINDYE DNK作为载体在40-70℃下对芳纶1414进行预处理，然后按常规方法进行染色，效果鲜艳，色牢度高，但载体用量较高，成本较大，且未公开载体结构。公开号为CN102286889A使用了芳香酯、烷基苯乙酮作为载体对对位芳纶进行染色，工艺简单环保，但使用浴比较大，用水较多。芳香醇、芳香酮、芳香醚为载体进行芳纶染色也已经实现并获得较好的染色效果，公开号为CN101570940A使用了此类物质对对位芳纶进行染色，公开号为CN101029457A也使用了此类物质对间位芳纶进行染色，但这两个专利均需要对芳纶先进行预处理，延长了工序且与处理后对芳纶的物理性能有较大影响。余艳娥等探讨芳纶织物的阳离子染料载体染色，发现苯乙酮、苯甲醇作为载体效果较佳(印染，2006，12: 25 ~26)。

理想的载体应该是无毒、无气味，促染效果好，不影响色泽和牢度，易于洗除和成本低廉的化合物。目前大多数研究的载体难以两全，本发明就是要寻找一种环保低毒，价格低廉，可以获得良好染色效果的理想载体。避蚊胺，化学名为N，N-二乙基间甲苯酰胺，结构式见式3。根据相似相溶原理，其具有和芳纶结构相似的苯环及酰胺键可以对芳纶染色起到较好的载体作用。公开号为CN102920617A的专利提供了一种水剂型避蚊胺的配置方法，其乳液体系耐高温较稳定，可进行高温高压载体染色。但其仅限于驱蚊液的应用，并没有应用于芳纶纤维的载体染色和避蚊整理。公开号为CN1664227A的专利使用了菊酯和避蚊胺作为防蚊的主要成分进行防蚊整理，显示避蚊剂有效成分在10-1000mg/m²(涤纶织物30g/ m²)即有效成分在0.4-34mg/g就可实现较好的驱蚊效果。此外，避蚊胺为国际卫生组织（WHO）认可的无毒驱蚊剂（雄性大鼠急性经口LD₅₀=5840 mg/kg），少量的避蚊胺对人的皮肤并无刺激作用。因此，避蚊胺可以作为非常理想的载体。

式3。

经常出没需要在丛林、草原、荒野生活的人，其使用衣物需要具有驱蚊作用，以预防皮肤病或经蚊虫叮咬传染的疾病。因此，由芳纶纤维制成的军用服装等服用产品进行避蚊整理显得十分重要。避蚊胺易挥发，并且包含人类的汗液和气息，可以通过阻断昆虫嗅觉受体的1辛烯- 3 -醇而起到防蚊作用。此外，避蚊胺还具有抗光老化的功能。公开号为CN101215782A提供了一种使用避蚊胺为整理剂处理芳纶纤维，经测试在35~40℃连续照射100 h，可保持87%左右的强度，但是此专利并没有应用于芳纶的载体染色和避蚊整理方面。

在生产、使用过程中不影响人体健康情况下，对芳纶纤维或织物进行有效染色的同时，又使其具有防蚊方面的作用，甚至抗紫外老化功能，此种处理方法将非常良好的应用前景。

发明内容

本发明提供一种芳纶分散染料同浴染色和避蚊整理的方法，其主要是解决现存对芳纶染色中出现的上染率低、染色不匀，所使用的染色载体有毒、不利于环境保护，成本偏高等问题，并可以在芳纶分散染料染色同时实现赋予芳纶防蚊功能。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决，提供一种芳纶分散染料同浴染色和避蚊整理的方法，具体包括芳纶的前处理，同浴染色和避蚊整理，还原清洗。

具体地，该方法包括如下步骤：

（1）芳纶前处理：

将芳纶放入由5~20 g/L氢氧化钠，2~5 g/L除油剂组成的溶液中，浴比1:20~30，在95~100℃处理30~60分钟，然后依次用热水、冷水进行清洗烘干；

（2）芳纶分散染料同浴染色和避蚊整理：

将步骤（1）得到的芳纶放入由以织物重量计为0.5~5%的分散染料、浓度为1~50 g/L的主要成分为N，N-二乙基间甲基苯甲酰胺的整理剂组成的染色和整理工作液中，工作液起始温度为65~70℃，浴比为1:20~50，以2℃/min升温至染色和整理所需温度，经一定时间保温处理后，取出芳纶，水洗后挤干；

（3）芳纶还原清洗：

将步骤（2）中得到的挤干的芳纶放入由3 g/L连二亚硫酸钠（保险粉）、5 ml 30%NaOH溶液组成的清洗液中，浴比为1:20~30，在70℃-80℃于震荡水浴锅中处理10~20 min后，热水洗、冷水洗、烘干。

其中，上述方法中整理剂主要成分为N，N-二乙基间甲基苯甲酰胺（避蚊胺），其作用是，作为染色载体促使分散染料上染芳纶，同时赋予芳纶纺织品避蚊功能。

上述方法中整理剂的具体组分为避蚊胺80 %、农乳600 14 %、AES 2 %、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐4 %。整理剂的制备方法为按上述比例依次将避蚊胺、农乳600、AES、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐放入搅拌槽，在温度为20—30℃范围内搅拌5—10 min，慢慢加入水制成有效成分为5%溶液，继续在30—60℃范围内搅拌10—20 min，冷却静置。

上述方法中整理剂的用量范围为1~50 g/L，优选范围为3~20 g/L。

上述方法染色和整理温度为100~145℃，优选范围为120~140℃。

上述方法染色和整理保温时间为30~180 min，优选范围为40~90 min。

上述方法适用于任何一种分散染料对芳纶的染色，优选分散蓝2BLN、分散红3B、分散金黄E-3RL。

上述方法中的前处理使用的除油剂无特殊要求，优选除油剂CY-1113(创新德美化工)。

另外，本发明还提供一种将上述方法在各种类型的间位芳纶和对位芳纶的纤维或织物中的用途。

其中，用本发明方法整理后织物避蚊胺含量为10-75 mg/g，具有良好驱蚊效果。

本发明的优点在于：第一，独创性地以避蚊胺为分散染料芳纶染色载体，不仅可以获得颜色鲜艳、上染率高的纺织品，而且同时赋予芳纶纺织品避蚊效果，拓展了产品的功能性；第二，本方法工艺简单环保，操作性强，对人体几乎无损害。在染色前并不需要进行预处理，且不损失织物的力学性能；第三，本方法染色使用的是常规高温高压染色设备，载体用量不需太多，成本较低，具有良好的实用效果。

具体实施方案

下面提供的实施例，以对本发明进行更详细的说明，有必要指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明所作的一些非本质的改进和调整仍应属于本发明的保护范围。

另外，需要说明的是以下实施例采用的表征方法及处理手段为：

(1)上染率测定：通过可见光分光光度计对染液进行吸光度测定。首先，测绘标准曲线，染料配制成1.0000 g/L母液(精确到0.0001 g/L），然后利用母液配制成浓0.005 g/L，0.01 g/L，0.015 g/L，0.04 g/L，0.05 g/L的染液，再将染料溶液按体积比1:1配成染料DMF溶液，在该染料的最大吸收波长下测定其吸光度，并绘制出浓度与吸光度的关系曲线。其次，取各实施例染色后的残液5 mL (染料用量o.w.f.4-5%)或l0ml(染料用量o.w.f. 0.5-3 %)，将其稀释至100 mL，然后取各稀释液5 mL，再加入DMF溶液5 mL，并在染料的最大吸收波长下测定其染料DMF溶液的吸光度。最后根据标准曲线获得残液浓度，并计算出上染率。

(2)芳纶避蚊胺含量测定：首先，测绘避蚊胺标准曲线，避蚊胺溶液配制成1.0000 g/L母液(精确到0.0001 g/L），然后利用母液配制成浓0.005 g/L，0.01 g/L，0.015 g/L，0.04 g/L，0.05 g/L的染液，在避蚊胺的最大吸收波长下测定其吸光度，并绘制出浓度与吸光度的关系曲线。其次，对一定质量芳纶纺织品按照相同处理工艺，只添加相对应浓度的整理剂进行整理。最后，通过紫外分光光度计测得处理后整理剂溶液的浓度，从而换算出在芳纶纺织品上的避蚊胺含量。其中避蚊胺含量占整理剂80%。

实施例1

本实施例按以下步骤实施：

（1）将间位芳纶纤维浸没于由5 g/L氢氧化钠，除油剂CY-1113(创新德美化工)2 g/L组成的溶液中，浴比1:20，沸煮处理30分钟，然后依次用热水、冷水进行清洗烘干；

（2）芳纶的同浴染色和避蚊整理，将芳纶浸没于以织物重量计为2%的分散蓝2BLN、5 g/L整理剂（N，N-二乙基间甲基苯甲酰胺80 %、农乳600占14 %、AES 2 %、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐4 %，依次将其放入搅拌槽，在温度为20—30℃范围内搅拌5—10 min后冷却静置，制得整理剂）组成的整理液，水温为70℃，浴比为1:20，以2℃/min升温至130℃，经40 min保温处理后，取出芳纶，水洗后挤干；

（3）芳纶还原清洗：将挤干的芳纶浸没于由3g/L连二亚硫酸钠、5 ml30%NaOH溶液组成的清洗液，浴比为1:30，在70℃-80℃于震荡水浴锅中处理15 min后，热水洗、冷水洗、烘干。

本实施例的间位芳纶纤维上染率为87%，间位芳纶纤维的避蚊胺含量为13.32 mg/g（其中整理剂中避蚊胺原浓度为4 g/L，整理后避蚊胺浓度为3.334 g/L，浴比1:20）。

实施例2

本实施例按以下步骤实施：

（1）将间位芳纶织物浸没于由10 g/L氢氧化钠，除油剂CY-1113(创新德美化工)5 g/L组成的溶液中，浴比1:20，沸煮处理30分钟，然后依次用热水、冷水进行清洗烘干；

（2）芳纶的同浴染色和避蚊整理，将芳纶浸没于以织物重量计为2%的分散金黄E-3RL、10 g/L整理剂（N，N-二乙基间甲基苯甲酰胺80 %、农乳600占14 %、AES 2 %、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐4 %，依次将其放入搅拌槽，在温度为20—30℃范围内搅拌5—10 min后冷却静置，制得整理剂）组成的整理液，水温为70℃，浴比为1:20，以2℃/min升温至140℃，经60 min保温处理后，取出芳纶，水洗后挤干；

（3）芳纶的还原清洗：将挤干的芳纶浸没于由3 g/L连二亚硫酸钠、5 ml 30%NaOH溶液组成的清洗液，浴比为1:30，在70℃-80℃于震荡水浴锅中处理15 min后，热水洗、冷水洗、烘干。

本实施例的间位芳纶织物上染率为84%，间位芳纶织物的DEET含量为33.27 mg/g（其中整理剂中避蚊胺原浓度为8 g/L，整理后避蚊胺浓度为6.5768 g/L，浴比1:20）。

实施例3

本实施例按以下步骤实施：

（1）将对位芳纶纤维浸没于由10 g/L氢氧化钠，除油剂CY-1113(创新德美化工)3g/L组成的溶液中，浴比1:20，沸煮处理30分钟，然后依次用热水、冷水进行清洗烘干；

（2）芳纶的同浴染色和避蚊整理，将芳纶浸没于以织物重量计为2%的分散蓝2BLN、10g/L整理剂（N，N-二乙基间甲基苯甲酰胺80 %、农乳600占14 %、AES 2 %、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐4 %，依次将其放入搅拌槽，在温度为20—30℃范围内搅拌5—10 min后冷却静置，制得整理剂）组成的整理液，水温为70℃，浴比为1:20，以2℃/min升温至130℃，经50 min保温处理后，取出芳纶，水洗后挤干；

（3）芳纶的还原清洗：将挤干的芳纶浸没于由3g/L连二亚硫酸钠、5 ml 30%NaOH溶液组成的清洗液，浴比为1:30，在70℃-80℃于震荡水浴锅中处理15 min后，热水洗、冷水洗、烘干。

本实施例的对位芳纶纤维上染率为92.67%，对位芳纶纤维的DEET含量为30.73 mg/g（其中整理剂中避蚊胺原浓度为8 g/L，整理后避蚊胺浓度为6.4635g/L，浴比1:20）。

实施例4

本实施例按以下步骤实施：

（1）将对位芳纶织物浸没于由15 g/L氢氧化钠，除油剂CY-1113(创新德美化工)5 g/L组成的溶液中，浴比1:20，沸煮处理30分钟，然后依次用热水、冷水进行清洗烘干；

（2）芳纶的同浴染色和避蚊整理，将芳纶浸没于以织物重量计为2%的分散蓝2BLN、20 g/L整理剂（N，N-二乙基间甲基苯甲酰胺80 %、农乳600占14 %、AES 2 %、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐4 %，依次将其放入搅拌槽，在温度为20—30℃范围内搅拌5—10 min后冷却静置，制得整理剂）组成的整理液，水温为70℃，浴比为1:20，以2℃/min升温至140℃，经90 min保温处理后，取出芳纶，水洗后挤干；

（3）芳纶的还原清洗：将挤干的芳纶浸没于由3g/L连二亚硫酸钠、5 ml 30%NaOH溶液组成的清洗液，浴比为1:30，在70℃-80℃于震荡水浴锅中处理15min后，热水洗、冷水洗、烘干。

本实施例的对位芳纶织物上染率为88.34%，对位芳纶织物的DEET含量为73.92 mg/g（其中整理剂中避蚊胺原浓度为16g/L，整理后避蚊胺浓度为12.304g/L，浴比1:20）。

实施例5

本实施例按以下步骤实施：

（1）将间位芳纶纤维浸没于由5g/L氢氧化钠，除油剂CY-1113(创新德美化工)2 g/L组成的溶液中，浴比1:20，沸煮处理30分钟，然后依次用热水、冷水进行清洗烘干；

（2）芳纶的同浴染色和避蚊整理，将芳纶浸没于以织物重量计为2%的分散红3B、15 g/L整理剂（N，N-二乙基间甲基苯甲酰胺80 %、农乳600占14 %、AES 2 %、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐4 %，依次将其放入搅拌槽，在温度为20—30℃范围内搅拌5—10 min后冷却静置，制得整理剂）组成的整理液，水温为70℃，浴比为1:20，以2℃/min升温至120℃，经70 min保温处理后，取出芳纶，水洗后挤干；

（3）芳纶还原清洗：将挤干的芳纶浸没于由3 g/L连二亚硫酸钠、5 ml 30%NaOH溶液组成的清洗液，浴比为1:30，在70℃-80℃于震荡水浴锅中处理15 min后，热水洗、冷水洗、烘干。

本实施例的间位芳纶纤维上染率为82.54%，间位芳纶纤维的DEET含量为34.37 mg/g（其中整理剂中避蚊胺原浓度为12 g/L，整理后避蚊胺浓度为10.2816 g/L，浴比1:20）。

Claims

1.一种芳纶分散染料同浴染色和避蚊整理的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)芳纶前处理：

将芳纶放入由5～20g/L氢氧化钠，2～5g/L除油剂组成的溶液中，浴比1:20～30，在95～100℃处理30～60分钟，然后依次用热水、冷水进行清洗烘干；

(2)芳纶分散染料同浴染色和避蚊整理：

将步骤(1)得到的芳纶放入由以织物重量计为0.5～5％的分散染料、浓度为1～50g/L的主要成分为N，N-二乙基间甲基苯甲酰胺的整理剂组成的染色和整理工作液中，工作液起始温度为65～70℃，浴比为1:20～50，以2℃/min升温至染色和整理所需温度，经一定时间保温处理后，取出芳纶，水洗后挤干；

(3)芳纶还原清洗：

将步骤(2)中得到的挤干的芳纶放入由3g/L连二亚硫酸钠、5ml30％NaOH溶液组成的清洗液中，浴比为1:20～30，在70℃-80℃于震荡水浴锅中处理10～20min后，热水洗、冷水洗、烘干。

2.如权利要求1所述的芳纶同浴染色和避蚊整理方法，其特征在于，其中整理剂的具体组分为避蚊胺80％、农乳600占14％、AES2％、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐4％。

3.如权利要求1或2所述的芳纶同浴染色和避蚊整理方法，其特征在于，其中整理剂的用量范围为1～50g/L。

4.如权利要求3所述的芳纶同浴染色和避蚊整理方法，其特征在于，其中整理剂的用量范围为3～20g/L。

5.如权利要求1或2所述的芳纶同浴染色和避蚊整理方法，其特征在于，其中染色和整理温度为100～145℃。

6.如权利要求5所述的芳纶同浴染色和避蚊整理方法，其特征在于，其中染色和整理温度范围为120～140℃。

7.如权利要求1或2所述的芳纶同浴染色和避蚊整理方法，其特征在于，其中染色和整理保温时间为30～180min。

8.如权利要求3所述的芳纶同浴染色和避蚊整理方法，其特征在于，其中染色和整理保温时间为30～180min。

9.如权利要求5所述的芳纶同浴染色和避蚊整理方法，其特征在于，其中染色和整理保温时间为30～180min。

10.如权利要求9所述的芳纶同浴染色和避蚊整理方法，其特征在于，其中染色和整理保温时间范围为40～90min。

11.一种如权利要求1-10任一项的方法在各种类型的间位芳纶和对位芳纶的纤维或织物中的用途。

12.如权利要求11所述的用途，其特征在于，其中用如权利要求1-10任一项的方法整理后织物织物避蚊胺含量为10-75mg/g。