CN1099495C - 含有聚酯纤维的纤维的染色方法及染色助剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在碱性水溶性介质中对含有聚酯纤维的纤维制品进行尽染的方法，及能有效实施本方法的染色助剂，其特点是含有一种式(I)所代表的化合物(其中R为H或CH3，n为1-3，X为H或碱金属，或一种有机碱)同时，本发明还涉及用上述方法进行染色的含有聚酯纤维的纤维的染色产品。
Description
本发明涉及使用分散染料的染色方法，该方法能在含水碱性介质中有效防止分散染料分解以及高再现性地尽染聚酯纤维。本发明还涉及用分散染料和金属配合物型直接染料的染色方法，该方法能在含水碱性介质中通过防止分散染料的分解而高再现性地单浴尽染聚酯纤维和纤维素纤维的混合纤维，并且对所述的直接染料没有任何不良影响。本发明亦涉及能有效实施这两种染色方法的染色助剂。
通常聚酯纤维的染色是在温度为120℃-140℃的酸性染液(pH值为4-6)中，利用分散染料来进行。分散染料在碱性染液中不稳定，这就使得在碱性染液中难以达到高再现性的同一色泽的染色。
然而近来有一种新的技术需求，即需要在pH值为8-10的碱性染液中染色聚酯纤维，这是基于这样一种设想：即使染色之前用于煮练或减重整理的碱性物质，因为某种原因例如洗涤不充分被带入染色液中而导致染液碱化，也希望能得到染色再现性不受严重损害的染色产品。而且使用碱性染液还有这样的优点：它能溶解经过染色工序后仍留在织物上的任何低聚物(存在于聚酯纤维中的低分子量组分)，这样就可以防止如在筒子纱染色时，由于过滤后依然存在的粗大低聚物颗粒所引起的不良后果。同时使用碱性染液也使防止染料凝聚及保持织物的固有尺寸成为可能，而且可以减轻对条筒的污染。
近来也有这样一种新的技术需求：一种在pH值为8-10的碱性染液中利用分散染料和金属配合物型直接染料，单浴染色聚酯纤维和纤维素纤维的混合纤维，特别是聚酯纤维和人造纤维的混合纤维的方法。聚酯纤维和纤维素纤维的混合纤维通常也是在温度为120-140℃的酸性染液(pH为4-6)中进行染色的，而在碱性染液中染色的优点除了前述在碱性染液中染聚酯纤维的优点之外，还有因碱性染液能抑制直接染色的起始吸收、提高了染色的均匀程度，以及在染聚酯纤维和人造纤维的混合纤维时能取得更好的手感等等。
已有人提出在碱性染液中染聚酯纤维或含有聚酯纤维的纤维时，利用氨基酸或其衍生物来防止分散染料的分解(日本特许公开Nos.平成7-53952和平成7-18093)。使用氨基酸或其衍生物来防止分散染料分解，尽管在某种程度上确实是有效的，但不能说就取得了令人满意的效果。而且氨基酸(的使用)有一个缺点，即它很难应用于在碱性染液中用分散染料和金属配合物直接染料对聚酯纤维和纤维素纤维进行的单浴吸收染色，因为它抑制直接染料的尽染作用或者影响它的色彩。
在这种情况下，人们就希望建立这样一种方法：在碱性水溶性介质中通过防止分散染料分解而高再现性地利用分散染料尽染含聚酯纤维的纤维。另一种方法可以在碱性水溶性介质中利用分散染料和金属配合物型直接染料，通过防止分散染料分解而高再现性地单浴尽染聚酯纤维和纤维素纤维的混合纤维并且对直接染色没有任何不良影响。
我们——本发明的发明者，为了解决以上提到的问题进行了大量的研究并完成了这一发明。
本发明包括：
(1)一种利用分散染料对含有聚酯纤维的纤维进行染色的方法，其特征是在含有式(1)所示化合物的碱性含水介质中实现尽染；
(式中R为H或CH3，n为1～3，X为H、碱金属或有机碱)；
(2)一种用分散染料和金属配合物型直接染料染色聚酯纤维和纤维素纤维的混合纤维的方法，其特征是在含有式(I)所示化合物的碱性含水介质中单浴染色；
(3)如上述(1)、(2)所述的染色方法，其中(1)中式(I)所代表的化合物为牛磺酸；
(4)含聚酯纤维的纤维的染色助剂，它含有(1)中式(I)代表的化合物；
(5)上述(4)中所述的染色助剂，其是一种含有2-50％重量的式(I)所示的化合物的碱性水溶液：
(6)上述(4)、(5)所述的染色助剂，其中(1)中式(I)所代表的化合物为牛磺酸；和
(7)一种用上述(1)至(3)中的任一方法染色的含聚酯纤维的纤维产品。
以下是对本发明的详细描述。
首先说明依据本发明染色的方法。
本发明中所用的分散染料并没有特殊的限制，例如它可以为偶氮分散染料比如单偶氮染料或重氮染料，或是染料结构中含有易在碱性条件下水解的取代基如乙酰氨基、取代在芳香环上的氰基或-OCO-R基(这里R为碳原子数为1至3的烷基或苯基)的蒽醌类分散染料。
如果含聚酯纤维的纤维是聚酯纤维和纤维素纤维的混合纤维，就采用与分散染料并用的、用于纤维素纤维染色的金属配合物型直接染料，对此也没有特殊的限制，但优选采用偶氮含铜直接染料。
本发明中用于含聚酯纤维的纤维的染色方法包括两种：一种是用于染聚酯纤维的方法，一种是单浴染聚酯纤维和纤维素纤维的混合纤维的方法。本发明的染色方法是在水溶性介质中采用碱性染液进行尽染的方法，所用的碱性染液pH值通常为8-11之间，最好是在8-10之间。
作为pH调节剂，通常使用碱金属化合物如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸氢钠，或者是有机碱如单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺，但最好是用氢氧化钠、碳酸钠或二乙醇胺。并用两种或两种以上也可以。
根据本发明，用于含聚酯纤维的纤维尽染的碱性染液中必须含有前述式(1)所表示的化合物。式(I)所表示的化合物具体可以是牛磺酸、N-甲基牛磺酸和氨基甲磺酸，最好是牛磺酸。式(I)所表示的化合物可以用其游离酸的形式(即X为H)或者是其盐。如果用盐，最好是其碱金属盐或有机碱盐。
碱金属盐最好是钠、钾或锂盐。作为有机碱盐，优选采用如下式(II)所示的铵盐：
(其中R3、R4、R5可以是从氢、低级烷基和低级羟烷基等中选出的相同或不同的取代基。所述的低级烷基或低级羟烷基可以是碳原子数为1-6的直链或支链基因)。
式(I)所代表的化合物的用量通常是每升染液0.05-2g，最好是在0.1-1g之间。
本发明的染色方法可以用于任一种机织或针织织物、或聚酯纤维纱线、或聚酯纤维和纤维素纤维的混纺织物。
纤维素纤维包括天然纤维素如棉、麻纤维和再生纤维素纤维如人造丝、虎木棉和溶解细胞(lyocell)纤维。
制备的染液的pH值最后用前面提到的pH控制剂调至碱性范围，通常是8-11，最好是8-10(如果是减重处理后的物料甚至可以在其加入到染液中之后再进行调节)，至于染色条件，合理的温度为120℃-140℃加压条件下染30-60分钟，这与通常的聚酯纤维染色相同。通常采用的浴比为1∶10至1∶20之间。聚酯纤维和纤维素纤维的混合纤维的染色用分散染料和金属配合物型直接染料再加上无机盐如硫酸钠来完成，进行的工艺过程与前述染聚酯纤维的工艺相同，然后降低温度至90℃并继续处理10-20分钟以稳定直接染料的尽染作用，这样就能获得比较高的再现性。物料无论是否经过减重处理都可以用本发现的方法进行染色。聚酯纤维和纤维素纤维的混合纤维的染色后处理可以用水洗、必要时皂洗和固色来完成。仅含有聚酯纤维的纤维的染色后处理可以按常规的还原清洗来进行。
本发明的染色方法也可以对被染物再接着进行其它常规的后处理工艺，包括抗静电整理和软化处理。
以下说明本发明中的染色助剂。
本发明的染色助剂为含有式(I)所示化合物2-50％(重量)的碱性水溶液，最好将其pH值用前面提到的pH调节剂调到8-11之间(最好是用二乙醇胺、氢氧化钠或碳酸钠)。
如果需要，也可以加入螯合剂和用分散染料匀染聚酯纤维通常使用的分散剂或匀化剂。在加入适量的染色助剂使其含量在前面所说的范围之内后(如需要，按前述要求调节好pH值)，就可以开始染色。
本发明通过防止分散染料分解，使含聚酯纤维的纤维能在碱性染液中进行令人满意的染色，而且没有对金属配合物型直接染料造成任何不良影响。
这些纤维物料在碱性染液中染色与传统的在酸性染液中染色相比的优点有：更高程度的染色再现性、消除了由低聚体引起的各种不良后果、减少了对条筒的污染、被染物的色泽更均匀、手感更好。
下面结合应用本发明的实施例再进行更具体的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1-6及比较例1：
分别取C.I.Disperse Orange30、C.I.Disperse Blue291和C.I.Disperse Violet93∶1粉末加入分散剂按常规方法研磨，制备染料粉占30％(重量)的分散染料，然后将这些分散染料按4∶1∶2的重量比混合制成分散染料混合物(一种黑色染料)。取重量为物料重量2％的分散染料混合物，向其中按表1所示量加入式(I)所示化合物，除参考例1外每升染液各加入0.4g碳酸氢钠和0.3克苏打灰(无水)，再加少量的盐酸或苛性苏打，使染液pH值为9.5。薄型机织聚酯纤维织物用浴比为1∶20的染液在130℃温度下染60分钟，接着在80℃下进行水洗、还原漂清后以得到染好的织物。参考例1：
作为评价标准的染色织物，其染色时不用式(I)所示化合物，也不加入任何碱性物质，而是每升加入0.2克的乙酸和0.6克的乙酸钠使染液的pH值为0.5，其它工序按上述工序进行。
与参考例1所得的作为标准的染色织物相比较，评定每一种染色织物的染色效果，结果如表示所示。每种染色织物用下述方法评定。评定方法：
色差ΔE；每一种染色织物的反射率，以MacBeth CE-3100型分光光度计测定，相对于参考例1染色织物的总色差ΔE按国际色差测算公式(CIE L*a*b*)求出。ΔE的值越大，则表示色差越大。
目测评定：按与作为标准的参考例1在色泽上的差异程度作出目测评定：
○-Δ：色泽上有微小差别
Δ：色泽上有一些差别
×：色泽上显著差别(表1)
| 组别 | 式(I)所代表的化合物 | 染色条件 | 染色结果 | |||
| g/L | 染液起始pH值 | 染液最终pH值 | 色差ΔE | 目测评定 | ||
| 实施例1 | 牛磺酸 | 1.0 | 9.5 | 9.1 | 2.4 | Δ有些发红 |
| 实施例2 | 牛磺酸 | 2.0 | 9.5 | 9.2 | 2.3 | Δ有些发纤 |
| 实施例3 | N-甲基牛磺酸 | 1.0 | 9.5 | 9.0 | 2.3 | Δ有些发红 |
| 实施例4 | N-甲基牛磺酸 | 2.0 | 9.5 | 9.1 | 2.2 | Δ有些发红 |
| 实施例5 | 氨基甲磺酸 | 1.0 | 9.5 | 8.7 | 1.1 | ○-Δ极微发红 |
| 实施例6 | 氨基甲磺酸 | 2.0 | 9.5 | 8.6 | 0.9 | ○-Δ极微发红 |
| 比较例1 | - | - | 9.5 | 7.6 | 3.2 | ×明显发红 |
| 参考例1 | - | - | 5.0 | 4.9 | 标准 | 标准 |
从表1可以明显看出，和通常在pH值为5.0的酸性染液中染色的参考例1相比，比较例1有比较大的色差，这是因为在起始pH值为9.5的比较例1的碱性染液中分散染料分解所造成的结果；但实施例1-6仅有微小色差，这是由于所用的染液开始时pH值为9.5而且结束时pH值高于比较例1的pH而抑制了分散染料的分解所致。
例5和例6能得到最好的结果显然是由于氨基甲磺酸有较低的缓冲能力，能使染液的最终pH值低于使用其它化合物的染液的pH。实施例7、比较例2和比较例3及参考例2
在实施例7中，用重量为物料重2％的含30％C.I.Disperse Blue281粉的分散染料制得pH值为9.0的染液，其它工艺与实施例1-6相同，以此得到染色织物。在比较例3中，织物用不加任何化合物、起始pH值为9.0的染液染色而得到染色织物，而在参考例2中，织物用不加任何化合物、起始pH值为5.0的染液染色而得到染色织物。在比较例2中，织物染色时按日本特许公开平成7-53952加入氨基酸以代替式(I)所代表化合物，其它同实施例7。
每种染好的织物与作为标准的参考例2的染色织物相比较，来评定染色结果，结果见表2。评定方法：
色差ΔE：以参考例2作为标准，方法与前述实施例1-6的方法相同。
表面密度：以CE-3000分光光度计测定各染色织物的反射率，求出其Q总值(表示表面密度)，以作为标准的参考例2为100，以相对于该100的相对值表示该Q总值。
(表2)
| 组别 | 所加化合物 | 染色条件 | 染色结果 | |||
| g/L | 染液起始pH值 | 染液最终pH值 | 色差ΔE | 表面密度 | ||
| 实施例7 | 牛磺酸 | 1.0 | 9.0 | 8.9 | 5.9 | 68 |
| 比较例2 | 甘氨酸 | 1.0 | 9.0 | 8.9 | 6.6 | 65 |
| 比较例3 | - | - | 9.0 | 7.9 | 15.4 | 38 |
| 参考例2 | - | 5.0 | 4.9 | 标准 | 100(标准) | |
从表2中可以明显看出，牛磺酸比日本特许公开平成7-53952所提出的氨基酸能更有效地防止分散染料分解。
实施例8-12
按确定的量称取表3所示的化合物(试剂)，溶于适量离子交换水中，室温下搅拌30分钟，分别制得本发明所用的1000克染色助剂。(表3)
| 化合物 | 牛磺酸 | A* | 碳酸钠 | 氢氧化钠 | 二乙醇胺 | B* | C* | 离子交换水(g) |
| 实施例8 | - | 100 | 10 | - | 100 | 1 | - | 789 |
| 实施例9 | 80 | - | 30 | - | 80 | - | 50 | 760 |
| 实施例10 | - | 80 | - | 10 | 80 | - | - | 830 |
| 实施例11 | 70 | - | 20 | - | 80 | - | 100 | 730 |
| 实施例12 | 75 | - | - | 20 | 75 | 1 | - | 829 |
A*：N-甲基牛磺酸(N-甲基牛磺酸钠盐水溶液，浓度为65％，以盐酸调pH为7)；
B*：乙二胺四乙酸(一种多价螯合剂)；
C*：氨基三亚甲基磷酸(含氨基三亚甲基磷酸(5-钠盐)40％的溶液用作螯合剂)
实施例13：
制备浴比为1∶15的染液：分别取0.5％(重量)的C.I.DirectYellow164(非铜配合物型)、0.3％(重量)的C.I.Direct Red83∶1(铜配合物型)和0.33％(重量)的C.I.Direct Blue201(铜配合物型)作为直接染料，再取0.15％(重量)的C.I.Disperse Yellow 64(用分散剂按普通方法制备，染料粉含量为30％)、0.25％(重量)的C.I.Disperse Red60(同上)和0.33％(重量)的C.I.Disperse Blue56(同上)作为分散染料，所有成分的量均以要被染色的物料重量为基准；然后加无水硫酸钠至10克/升，加实施例12中制得的染色助剂2克/升。所得染液pH为9.7。将聚酯和人造丝纤维的混合纤维(其两者的重量比为50/50)加入染液中，将染液加热至130℃，在该温度下保持60分钟，再降低温度至90℃并染20分钟，染色后所余染液的pH值为8.3。染色产品在温度为40℃，含非离子型皂化剂1克/升的溶液中皂洗15分钟，然后水洗，并干燥。将染色产品的聚酯纤维和人造丝纤维的色彩深度和色泽与在酸性染液(pH为5)中普通染色得的产品进行比较。染色产品的染色更均匀，手感更好。参考例3-7：
染液制备：取重量为待染物料重量1.5％的直接染料混合物(一种棕色染料)——由C.I.Direct Yellow164(非铜配合物型)、C.I.DirectRed83∶1(铜配合物型)和C.I.Direct Blue201(铜配合物型)按重量比1∶1∶1混合而成，按每升10克的用量加入无水硫酸钠，参考例3和例4加有本发明的染色助剂化合物(牛磺酸)，参考例5和例6中加有按日本特许公开平成8-18093所建议的一种氨基酸衍生物(N-甲基甘氨酸)，用量按表4所示，除参考例7之外，每升染液加入0.4克碳酸氢钠和0.3克苏打灰(无水)，然后加入少量盐酸或苛性苏打，使染液pH值为9.5。将人造丝平纹细布投入染液，在浴比为1∶20、温度为130℃的染色温度下染色60分钟，降低温度至90℃再染色20分钟，然后水洗得到染好的织物。每一种染色织物与作为标准的参考例7相比较，来评价染色结果，见表4所示。结果评价：
以参考例7作为标准，方法同前面实施例1-6所述。以符号表示目测评价的结果，其含义如下：
○： 色彩相当
Δ： 色彩略有差别
×： 色彩差别显著
××：色彩差别极显著(表4)
| 组别 | 所加化合物 | 染色条件 | 染色结果 | |||
| 克/升 | 染液起始pH值 | 染液最终pH值 | 色差ΔE | 目测评定 | ||
| 参考例3 | 牛磺酸 | 1.0 | 9.5 | 8.9 | 0.8 | ○(色彩相当) |
| 参考例4 | 牛磺酸 | 3.0 | 9.5 | 9.1 | 1.1 | Δ(略发黄) |
| 参考例5 | N-甲基甘氨酸 | 1.0 | 9.5 | 8.8 | 2.1 | ×(发黄) |
| 参考例6 | N-甲基甘氨酸 | 3.0 | 9.5 | 9.1 | 4.6 | ××(严重发黄) |
| 参考例7 | 9.5 | 9.1 | 标准 | 标准 | ||
从表4可以明显看出：N-甲基甘氨酸抑制铜配合物型直接染料的尽染作用(参考例5和例6)，产生极大的色彩变化；牛磺酸几乎不对铜配合物型直接染料产生任何不良影响。
根据本发明，含有特殊化合物的碱性染液能防止分散染料的分解，使到目前为止仍在酸性染液中染色的聚酯纤维能成功在碱性范围中高再现性地得以进行染色。而且，本发明还能使聚酯纤维和纤维素纤维的混合纤维，用金属配合物型直接染料和分散染料在碱性范围内，实现高现性的单浴染色，同时又不对直接染色产生任何不良影响，因此，本发明对染色工业具有重大价值。
Claims (7)
1.一种用分散染料对含聚酯纤维的纤维染色的方法，其特征在于在含有式(I)所示化合物的pH为8-11的含水碱性介质中进行尽染：
其中R是H或CH3，n是1-3，X是H、碱金属或有机碱。
2.用分散染料和金属配合型直接染料对聚酯和纤维素纤维的混合纤维染色的方法，其特征在于在含有权利要求1中式(I)所示化合物的pH为8-11的含水碱性介质中单浴染色。
3.权利要求1或2所述的染色方法，其特征在于式(I)所示的化合物为牛磺酸。
4.含聚酯纤维的纤维用的染色助剂，含有权利要求1中式(I)所示的化合物。
5.权利要求4所述的染色助剂，该助剂是含2-50％重量的式(I)化合物的碱性水溶液。
6.权利要求4或5所述的染色助剂，其特征在于式(I)的化合物是牛磺酸。
7.用权利要求1所述的方法染含聚酯纤维的纤维所得的染色产物。
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