CN104594072A - 一种活性染料的非水介质染色方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种活性染料的非水介质染色方法。该方法包括以下步骤：(1)碱性溶液预处理：将待染色物在碱性溶液中进行充分溶胀后，控制带液率并烘干；(2)活性染料的非水介质染色：将上述烘干的待染色物进行活性染料的非水介质染色，得到染色成品。该方法使用少量活性染料的良溶剂以及二氧化碳为染色介质，不仅可以避免活性染料在染色时发生水解，而且可以大幅度降低染色介质的毒性，染色结束后活性染料的良溶剂以及二氧化碳经过降压后自发分离，可循环使用，真正实现了活性染料的绿色环保染色。

Description

一种活性染料的非水介质染色方法

技术领域

本发明涉及一种活性染料的非水介质染色方法，属于纺织品染整技术领域。

背景技术

目前反应性纤维的染色大多采用活性染料，染色过程中由于活性基团在水介质中发生水解，不仅导致大量活性染料的浪费，而且在染色过程中需要消耗大量的水以及排放大量难以处理的高色度污水，这也是活性染料一直以来存在的问题。

为了能避免活性染料的水解反应，提高活性染料的利用率，科学家们在很早就已经注意并研究了活性染料在非水介质中的染色。采用非水介质染色的优势在于活性染料在染色过程中不会发生水解，有望能提高活性染料与纤维的反应程度。但同时，采用非水介质染色也一直存在着较多问题，主要包括活性染料在非水介质中的溶解性、纤维在非水介质中的溶胀能力、固色碱剂在非水介质中的溶解度、以及染色的匀染性、透染性等。尽管活性染料在非水介质中染色存在着诸多难点，但现阶段用水成本逐渐升高，以及人们对环境保护越来越重视，活性染料非水介质染色以其良好的应用前景也越来越受到关注。

上世纪80年代，印度纺织工艺研究所采用二甲基甲酰胺溶解活性染料C.I.活性红12，在升温至80℃的过程中分批加入三氯乙烯并保温1h，染料几乎完全上染，固色率为84％。该方法虽然提供了一个较好的溶剂染色思路，但是染色结束后需要采用蒸馏的方法分离回收两种溶剂，能耗高，溶剂回收周期长。同时，使用的含氯溶剂毒性较高，这也是一直限制该方法发展的重要因素之一。

超临界二氧化碳以其绿色环保廉价备受人们关注，超临界二氧化碳染色方法也一直备受人们关注，但到目前为止，超临界二氧化碳只适合于涤纶纤维的染色，而对天然纤维的染色一直处于瓶颈阶段。研究工作者们将目光集中在新型活性染料的开发，提高活性染料在超临界二氧化碳中的溶解度以及天然纤维的预处理上。

在现有的超临界二氧化碳染色方法里，无一例外的都是通过超临界二氧化碳去溶解或者分散活性染料，再将染料转移到纤维上，但这些方法大多存在固有的弊端，达不到预期的染色效果。比如，为了实现解决传统活性染料在超临界二氧化碳中溶解度低的问题，设计者们开发了不带有水溶性基团的分散活性染料，可以在一定程度解决染料在超临界二氧化碳中不溶的问题，但不带有水溶性基团的分散活性染料对天然纤维的亲和力低、难以染成深色、且渗透性匀染性较差；为了解决低极性染料(如分散染料，分散活性染料)对纤维亲和力低的问题，设计者们试图去疏水化改性纤维，提高染料与纤维的亲和力，但该方法导致了纤维成分以及手感的变化，且工艺复杂，难以保持天然纤维的穿着舒适感。总之，超临界二氧化碳染色方法目前对天然纤维的染色一直存在着染不深、染不匀、染不透的技术瓶颈。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种活性染料的非水介质染色方法，该方法具有低毒、廉价、染色效果优良、染料利用率高、溶剂用量小、溶剂回收容易等一系列优点。

为达到上述目的，本发明提供了一种活性染料的非水介质染色方法，其包括以下步骤：

(1)碱性溶液预处理：将待染色物在碱性溶液中进行充分溶胀后，控制带液率并烘干；

(2)活性染料的非水介质染色：将上述烘干的待染色物进行活性染料的非水介质染色，得到染色成品。

在上述方法中，优选地，在步骤(1)中，将待染色物在碱性溶液中进行充分溶胀包括：将待染色物置于浓度为1-100g/L的碱性溶液中，在10-40℃下浸泡1-30min；更优选地，所述碱性溶液的浓度为5-50g/L。

在上述方法中，优选地，在步骤(1)中，所述碱性溶液包括碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化锂溶液、氢氧化钾溶液中的一种或几种的组合。

在上述方法中，优选地，在步骤(1)中，所述带液率控制为30-200％；更优选地，控制带液率的方法包括离心脱水或轧辊压轧。

在上述方法中，优选地，所述步骤(2)包括：将经步骤(1)处理后的待染色物置于反应容器内，向其中加入活性染料以及活性染料的良溶剂，然后向其中通入CO₂气体，调节反应容器内的压力及温度至CO₂呈超临界状态，在该温度下恒温反应至活性染料充分上染，得到染色成品。

在上述方法中，优选地，在步骤(2)中，所述待染色物与活性染料的良溶剂的质量比为1:2-50，优选为1:3-10；所述CO₂气体与活性染料的良溶剂的质量比为3-50:1；所述活性染料的用量没有特别限制，可以根据实际染色深度的要求确定染料的用量。

在上述方法中，优选地，在步骤(2)中，所述活性染料的良溶剂能够溶解活性染料，但不与活性染料发生化学反应；更优选地，所述活性染料的良溶剂为极性溶剂，其包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、离子液体、醇醚溶剂中的一种或几种的组合。

在染色时，活性染料的良溶剂与超临界二氧化碳协同作用，通过缓慢降低活性染料在活性染料的良溶剂中的溶解度来使活性染料向纤维上转移，同时该活性染料的良溶剂能与超临界二氧化碳互相混溶，并在降低温度与压力下能与二氧化碳分离。

在上述方法中，优选地，所述待染色物的材质包括纤维素纤维、蛋白质纤维、具有反应基团的合成纤维中的一种或几种的组合，其中，所述具有反应基团的合成纤维中的反应基团包括酰胺基、氨基、羟基中的一种或几种的组合；更优选地，所述纤维素纤维包括棉纤维、麻纤维、黏胶纤维中的一种或几种的组合；蛋白质纤维包括羊毛、蚕丝中的一种或两种的组合；具有反应基团的合成纤维包括尼龙；所述待染色物的形态包括纤维、纱线、面料或成衣。

在上述方法中，优选地，该方法还包括在步骤(2)结束后回收CO₂气体及活性染料的良溶剂的步骤。

在上述方法中，优选地，所述回收CO₂气体及活性染料的良溶剂的步骤包括：染色结束后，将高压釜内的压力降至100bar以下，对排出的CO₂气体和活性染料的良溶剂进行回收。

本发明的有益效果：

本发明另辟蹊径，首先将染料通过活性染料的良溶剂溶解并均匀润湿待染色物，再通过超临界二氧化碳与活性染料的良溶剂的相容性来降低染料在溶剂中的溶解度，达到染料高效上染的目的。该染色方案能最大程度的避免超临界二氧化碳应用于活性染料对纤维染色时存在的弊端，使染料的效果达到最好的状态。

本发明提供的活性染料的非水介质染色方法使用少量活性染料的良溶剂以及CO₂气体作为染色介质，不仅可以避免活性染料的水解，同时可以大幅度降低染色介质的毒性，并且染色结束之后活性染料的良溶剂以及CO₂气体经过降压后自发分离，可循环使用，真正实现了活性染料的绿色环保染色。该方法有效的结合了超临界CO₂染色介质以及活性染料的良溶剂染色介质在活性染料应用中的优点，具有低毒、廉价、染色效果优良、染料利用率高、溶剂用量小、溶剂回收容易等一系列优点，为活性染料的非水介质染色开辟了一条新的途径。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种活性染料非水介质染色方法，该方法包括以下步骤：

将2g纯棉针织布置于10g/L的氢氧化钠水溶液中室温浸泡10min，一浸一轧，将带液率控制在100％，然后进行烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为10min。

将预处理过的纯棉针织布置于高压釜内，加入0.06g(3％o.w.f)E BR Red 3BS，15g二甲基亚砜，通入100g CO₂，将高压釜内的压力升至230bar，温度升至100℃，此时CO₂气体呈超临界状态，在100℃下保温2h。

将高压釜内的压力降至50bar，CO₂与活性染料的良溶剂自动分离，将回收的CO₂压缩后储存，可用于循环染色；析出的二甲基亚砜残液几乎无色，可直接继续用于染色，染料的上染率近100％。

将取出的布样进行水洗后，染色布样呈深红色，其K/S＝15.3，染色牢度与传统水浴染色相当。

实施例2

本实施例提供了一种活性染料非水介质染色方法，该方法包括以下步骤：

将2g纯棉纱线置于10g/L的氢氧化钠水溶液中室温浸泡10min，离心脱水，将带液率控制在30％，然后进行烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为10min。

将预处理过的纯棉纱线置于高压釜内，加入0.06g(3％o.w.f)Avitera orange SE，15g N,N-二甲基乙酰胺，通入60g CO₂，将高压釜内的压力升至230bar，温度升至100℃，此时CO₂气体呈超临界状态，在100℃下保温2h。

将高压釜内的压力降至50bar，CO₂与活性染料的良溶剂自动分离，将回收的CO₂压缩后储存，可用于循环染色；析出的N,N-二甲基乙酰胺残液几乎无色，可直接继续用于染色，染料的上染率近100％。

将取出的纱线进行水洗后呈橙色，其K/S＝20.9，染色牢度与传统水浴染色相当。

实施例3

本实施例提供了一种活性染料非水介质染色方法，该方法包括以下步骤：

将2g棉/麻(60％棉+40％麻)混纺针织布置于20g/L的碳酸钠溶液中室温浸泡10min，一浸一轧，将带液率控制在100％，然后进行烘干，烘干温度为60℃，烘干时间10min。

将预处理过的棉/麻混纺针织布置于高压釜内，加入0.1g(5％o.w.f)Avitera blueSE，15g二丙二醇甲醚，通入60g CO₂，将高压釜内的压力升至230bar，温度升至100℃，此时CO₂气体呈超临界状态，在100℃下保温2h。

将高压釜内的压力降至50bar，CO₂与活性染料的良溶剂自动分离，将回收的CO₂压缩后储存，可用于循环染色；析出的二丙二醇甲醚残液几乎无色，可直接继续用于染色，染料上染率近100％。

将取出的布样进行水洗后，染色布样呈蓝色，其K/S＝22.9，染色牢度与传统水浴染色相当。

实施例4

本实施例提供了一种活性染料非水介质染色方法，该方法包括以下步骤：

将2g棉/尼龙(70％棉+30％尼龙)混纺针织布置于20g/L的碳酸钠溶液中室温浸泡10min，一浸一轧，将带液率控制在100％，然后进行烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为10min。

将预处理过的棉/尼龙混纺针织布置于高压釜内，加入0.06g(3％o.w.f)AviteraRed SE，15g二甲基亚砜，通入70g CO₂，将高压釜内的压力升至230bar，温度升至100℃，此时CO₂气体呈超临界状态，在100℃下保温2h。

将高压釜内的压力降至50bar，CO₂与活性染料的良溶剂自动分离，将回收的CO₂压缩后储存，可用于循环染色；析出的二甲基亚砜残液几乎无色，可直接继续用于染色，染料上染率近100％。

将取出的布样进行水洗后，染色布样呈红色，其K/S＝18.9，染色牢度与传统水浴染色相当。

实施例5

本实施例提供了一种活性染料非水介质染色方法，该方法包括以下步骤：

将2g棉散纤维置于20g/L的碳酸钠溶液中室温浸泡10min，离心脱水，将带液率控制在30％，然后进行烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为10min。

将预处理过的棉散纤维置于高压釜内，加入0.06g(3％o.w.f)Avitera Red SE，15g二甲基亚砜，通入70g CO₂，将高压釜内的压力升至230bar，温度升至100℃，此时CO₂气体呈超临界状态，在100℃下保温2h。

将高压釜内的压力降至50bar，CO₂与活性染料的良溶剂自动分离，将回收的CO₂压缩后储存，可用于循环染色；析出的二甲基亚砜残液几乎无色，可直接继续用于染色，染料上染率近100％。

将取出的棉散纤维进行水洗后，染色棉纤维呈深红色，染色牢度与传统水浴染色相当。

Claims (10)

1.一种活性染料的非水介质染色方法，其包括以下步骤：

(1)碱性溶液预处理：将待染色物在碱性溶液中进行充分溶胀后，控制带液率并烘干；

(2)活性染料的非水介质染色：将上述烘干的待染色物进行活性染料的非水介质染色，得到染色成品。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：所述将待染色物在碱性溶液中进行充分溶胀包括：

将待染色物置于浓度为1-100g/L的碱性溶液中，在10-40℃下浸泡1-30min；

优选地，所述碱性溶液的浓度为5-50g/L。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：所述碱性溶液包括碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化锂溶液、氢氧化钾溶液中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：所述带液率控制为30-200％；

优选地，控制带液率的方法包括离心脱水或轧辊压轧。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(2)包括：

将经步骤(1)处理后的待染色物置于反应容器内，向其中加入活性染料以及活性染料的良溶剂，然后向其中通入CO₂气体，调节反应容器内的压力及温度至CO₂呈超临界状态，在该温度下恒温反应至活性染料充分上染，得到染色成品。

6.根据权利要求5所述的方法，其中：所述待染色物与活性染料的良溶剂的质量比为1:2-50，优选为1:3-10；所述CO₂气体与活性染料的良溶剂的质量比为3-50:1。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中：所述活性染料的良溶剂能够溶解活性染料，但不与活性染料发生化学反应；

优选地，所述活性染料的良溶剂为极性溶剂；

更优选地，所述活性染料的良溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、离子液体、醇醚溶剂中的一种或几种的组合。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中：所述待染色物的材质包括纤维素纤维、蛋白质纤维、具有反应基团的合成纤维中的一种或几种的组合；所述待染色物的形态包括纤维、纱线、面料或成衣；

优选地，所述具有反应基团的合成纤维中的反应基团包括酰胺基、氨基、羟基中的一种或几种的组合。

9.根据权利要求1所述的方法，其中：该方法还包括在步骤(2)结束后回收CO₂气体及活性染料的良溶剂的步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述回收CO₂气体及活性染料的良溶剂的步骤包括：

染色结束后，将高压釜内的压力降至100bar以下，对排出的CO₂气体和活性染料的良溶剂进行回收。