CN114775312A - 一种耐水洗棉织物染料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐水洗棉织物染料及其制备方法，属于印染技术领域，包括以下质量百分比原料：可交联颜料2‑4％、季铵盐‑52 1‑2％、多异氰酸酯30‑40％、多元醇18‑27％、二月桂酸二丁基锡0.3‑0.5％、扩链剂8‑14％、丙烯酸酯单体6‑10％、引发剂0.06‑0.1％；制备过程如下：将多元醇、异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡混合，搅拌反应2h后降温至60℃加入溶剂、季铵盐‑52、可交联颜料和扩链剂，80℃搅拌反应2h，降温至70‑75℃，加入丙烯酸酯单体和引发剂，70‑80℃搅拌反应5‑6h，真空除溶剂，得到耐水洗棉织物染料，本发明制备的染料耐水洗牢固度为5级，具有优异的耐水洗特性。
Description
技术领域
本发明属于印染技术领域，具体地，涉及一种耐水洗棉织物染料及其制备方法。
背景技术
棉织物由棉纤维制备而成，具有良好的吸水性、吸湿性、易染色性，手感柔软，强度适度，穿着舒适等优点，被广泛应用于生产生活中。
传统棉织物染色采用活性染料或直接染料，染色过程中棉纤维表面呈负电性，需要加入中性电解质等助剂使染料上染纤维，现有的染料改性一般是通过赋予染料正电荷或增加染料的直接性，提高染料与纤维之间的静电引力或库仑力作用，从而减少染色过程中助剂的使用，中国专利CN101187175A公开了棉纤维的天然染料染色方法，用含有阳离子基团的改性剂制备成改性液，先对棉纤维进行改性处理，用天然染料进行染色加工，清洗后完成棉纤维的天然染料染色。该专利工艺复杂，需要将棉纤维通过阳离子改性液先进行改性处理，再进行染色，并且该专利染色使用小分子染料，小分子染料染色过程中容易造成环境污染，并且容易迁移、变色、不耐水洗，因此，提供一种耐水洗棉织物染料是目前需要解决的技术问题。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种耐水洗棉织物染料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种耐水洗棉织物染料，包括以下质量百分比原料：可交联颜料2-4％、季铵盐-521-2％、多异氰酸酯30-40％、多元醇18-27％、二月桂酸二丁基锡0.3-0.5％、扩链剂8-14％、丙烯酸酯单体6-10％、引发剂0.06-0.1％；
该耐水洗棉织物染料由以下步骤制成：
第一步、将可交联颜料、季铵盐-52和多元醇在110℃下真空脱水，然后将多元醇、异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡混合，氮气保护下，70-80℃下搅拌反应2h，然后降温至60℃，加入溶剂、季铵盐-52、可交联颜料和扩链剂，升温至80℃，搅拌反应2h，得到第一组合物；
第二步、将第一组合物降温至70-75℃并保温，加入丙烯酸酯单体和引发剂，控制反应温度70-80℃，搅拌反应5-6h，反应结束后，升温至110℃，真空除溶剂，自然冷却至室温，得到耐水洗棉织物染料。
进一步地，可交联颜料由以下步骤制成：
步骤A1、冰浴条件下，将活性艳红X-3B、四氢呋喃和去离子水加入三口烧瓶中，升温至45℃，搅拌条件下同时向三口烧瓶中滴加八氟戊醇四氢呋喃溶液和质量分数10％的氢氧化钠溶液，控制滴加速度1滴/秒，滴加结束后，搅拌反应2h，反应结束后，旋蒸去除四氢呋喃和去离子水，得到中间产物；
其中，活性艳红X-3B、四氢呋喃、去离子水、八氟戊醇四氢呋喃溶液和氢氧化钠溶液的用量比为0.01mol：60-70mL：30-40mL：10mL：4.5-5.2g，八氟戊醇四氢呋喃溶液由八氟戊醇和四氢呋喃按照用量比0.01mol：10mL混合而成，在碱性条件下，使活性艳红X-3B与八氟戊醇发生消去HCl反应得到中间产物，具体反应过程如下：
步骤A2、将碳酸钾和二乙烯三胺加入DMF中，控制反应温度60℃，搅拌条件下加入中间产物，用TLC监测至反应原料点消失，反应结束后，旋蒸去除DMF，得到可交联颜料；
其中，碳酸钾、二乙烯三胺、DMF和中间产物的用量比为0.9-1.1g：0.01mol：50-60mL：0.01mol，在碱性条件下，使中间产物和二乙烯三胺发生消去HCl反应得到可交联颜料，具体反应过程如下：
进一步地，丙烯酸酯单体为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或多种按照任意比例混合而成。
进一步地，引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化苯乙酰中的一种或多种按照任意比例混合而成。
进一步地，多异氰酸酯为甲苯-2，4-二异氰酸酯、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种按照任意比例混合而成。
进一步地，多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一种或两种按照任意比混合而成。
进一步地，溶剂为二氧六环、N,N-二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮和乙酸乙酯中的一种或多种按照任意比例混合而成。
进一步地，扩链剂为二乙醇胺、三乙醇胺和2,2-二羟甲基丙酸中的一种或多种按照任意比例混合而成。
本发明的有益效果：
本发明提供一种耐水洗棉织物染料，该染料为丙烯酸酯化学改性聚氨酯高分子染料，丙烯酸酯和聚氨酯之间以化学键合形式结合，使得该染料具有聚氨酯和丙烯酸酯两者的优异性能，然后以活性艳红X-3B为发色体，将其分子接枝具有F-C长链的化合物和氨基化合物和得到可交联颜料，可交联性体现在其分子上的-NH2能够与NCO-反应，将活性艳红X-3B键合于聚氨酯链中，疏水性体现在F-C长链的低表面自由能，本发明高分子染料中还加入了季铵盐-52，含有多个羟基能够参与聚氨酯的聚合反应，含有季铵盐结构，一方面发挥抗菌特性，另一方面能够与可交联颜料之间形成静电吸附作用，提高染料在棉纤维上的上染率、颜色深度和耐磨擦牢固，综上，本发明制备的染料上染率在93％以上，耐水洗牢固度为5级，具有优异的耐水洗特性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种可交联颜料，由以下步骤制成：
步骤A1、冰浴条件下，将0.01mol活性艳红X-3B、60mL四氢呋喃和30mL去离子水加入三口烧瓶中，升温至45℃，搅拌条件下同时向三口烧瓶中滴加10mL八氟戊醇四氢呋喃溶液和4.5g质量分数10％的氢氧化钠溶液，控制滴加速度1滴/秒，滴加结束后，搅拌反应2h，反应结束后，旋蒸去除四氢呋喃和去离子水，得到中间产物，八氟戊醇四氢呋喃溶液由八氟戊醇和四氢呋喃按照用量比0.01mol：10mL混合而成；
步骤A2、将0.9g碳酸钾和0.01mol二乙烯三胺加入50mL DMF中，控制反应温度60℃，搅拌条件下加入0.01mol中间产物，用TLC监测至反应原料点消失，反应结束后，旋蒸去除DMF，得到可交联颜料。
实施例2
本实施例提供一种可交联颜料，由以下步骤制成：
步骤A1、冰浴条件下，将0.01mol活性艳红X-3B、65mL四氢呋喃和35mL去离子水加入三口烧瓶中，升温至45℃，搅拌条件下同时向三口烧瓶中滴加10mL八氟戊醇四氢呋喃溶液和4.8g质量分数10％的氢氧化钠溶液，控制滴加速度1滴/秒，滴加结束后，搅拌反应2h，反应结束后，旋蒸去除四氢呋喃和去离子水，得到中间产物，八氟戊醇四氢呋喃溶液由八氟戊醇和四氢呋喃按照用量比0.01mol：10mL混合而成；
步骤A2、将1.0g氢氧化钠和0.01mol二乙烯三胺加入55mL去离子水中，控制反应温度60℃，搅拌条件下加入0.01mol中间产物，用TLC监测至反应原料点消失，反应结束后，旋蒸去除DMF，得到可交联颜料。
实施例3
本实施例提供一种可交联颜料，由以下步骤制成：
步骤A1、冰浴条件下，将0.01mol活性艳红X-3B、70mL四氢呋喃和40mL去离子水加入三口烧瓶中，升温至45℃，搅拌条件下同时向三口烧瓶中滴加10mL八氟戊醇四氢呋喃溶液和5.2g质量分数10％的氢氧化钠溶液，控制滴加速度1滴/秒，滴加结束后，搅拌反应2h，反应结束后，旋蒸去除四氢呋喃和去离子水，得到中间产物，八氟戊醇四氢呋喃溶液由八氟戊醇和四氢呋喃按照用量比0.01mol：10mL混合而成；
步骤A2、将1.1g氢氧化钠和0.01mol二乙烯三胺加入60mL去离子水中，控制反应温度60℃，搅拌条件下加入0.01mol中间产物，用TLC监测至反应原料点消失，反应结束后，旋蒸去除DMF，得到可交联颜料。
对比例1
本实施例提供一种可交联颜料，由以下步骤制成：
步骤A1、将1.1g氢氧化钠和0.01mol二乙烯三胺加入60mL去离子水中，控制反应温度20℃，搅拌条件下加入0.01mol活性艳红X-3B，用TLC监测至反应原料(活性艳红X-3B)点消失，反应结束后，将反应产物转移至四倍体积量的丙酮中，析出固体过滤，滤饼60℃下真空干燥至恒重，得到可交联颜料。
对比例2
本对比例为活性艳红X-3B。
实施例4
一种耐水洗棉织物染料，包括以下质量百分比原料：实施例1的可交联颜料2％、季铵盐-52 2％、多异氰酸酯30％、多元醇27％、二月桂酸二丁基锡0.3％、扩链剂14％、丙烯酸酯单体6％、引发剂0.1％；
该耐水洗棉织物染料由以下步骤制成：
第一步、将可交联颜料、季铵盐-52和多元醇在110℃下真空脱水，然后将多元醇、异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡混合，氮气保护下，70℃下搅拌反应2h，然后降温至60℃，加入溶剂、季铵盐-52、可交联颜料和扩链剂，升温至80℃，搅拌反应2h，得到第一组合物；
第二步、将第一组合物降温至70℃并保温，加入丙烯酸酯单体和引发剂，控制反应温度70℃，搅拌反应5h，反应结束后，升温至110℃，真空除溶剂，自然冷却至室温，得到耐水洗棉织物染料。
其中，丙烯酸酯单体为丙烯酸酯，引发剂为偶氮二异丁腈，多异氰酸酯为甲苯-2，4-二异氰酸酯，多元醇为聚醚多元醇，扩链剂为二乙醇胺，溶剂为二氧六环。
实施例5
一种耐水洗棉织物染料，包括以下质量百分比原料：实施例2的可交联颜料4％、季铵盐-52 1％、多异氰酸酯40％、多元醇18％、二月桂酸二丁基锡0.5％、扩链剂8％、丙烯酸酯单体10％、引发剂0.06％；
该耐水洗棉织物染料由以下步骤制成：
第一步、将可交联颜料、季铵盐-52和多元醇在110℃下真空脱水，然后将多元醇、异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡混合，氮气保护下，70℃下搅拌反应2h，然后降温至60℃，加入溶剂、季铵盐-52、可交联颜料和扩链剂，升温至80℃，搅拌反应2h，得到第一组合物；
第二步、将第一组合物降温至70℃并保温，加入丙烯酸酯单体和引发剂，控制反应温度80℃，搅拌反应5h，反应结束后，升温至110℃，真空除溶剂，自然冷却至室温，得到耐水洗棉织物染料。
其中，丙烯酸酯单体为丙烯酸酯，引发剂为过氧化苯甲酰，多异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯，多元醇为聚酯多元醇，扩链剂为三乙醇胺，溶剂为二氧六环。
实施例6
一种耐水洗棉织物染料，包括以下质量百分比原料：实施例3的可交联颜料3％、季铵盐-52 1.5％、多异氰酸酯35％、多元醇22％、二月桂酸二丁基锡0.4％、扩链剂10％、丙烯酸酯单体8％、引发剂0.08％；
该耐水洗棉织物染料由以下步骤制成：
第一步、将可交联颜料、季铵盐-52和多元醇在110℃下真空脱水，然后将多元醇、异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡混合，氮气保护下，75℃下搅拌反应2h，然后降温至60℃，加入溶剂、季铵盐-52、可交联颜料和扩链剂，升温至80℃，搅拌反应2h，得到第一组合物；
第二步、将第一组合物降温至72℃并保温，加入丙烯酸酯单体和引发剂，控制反应温度75℃，搅拌反应5.5h，反应结束后，升温至110℃，真空除溶剂，自然冷却至室温，得到耐水洗棉织物染料。
其中，丙烯酸酯单体为丙烯酸丁酯，引发剂为过氧化苯甲酰，多异氰酸酯为甲苯-2，4-二异氰酸酯，多元醇为聚醚多元醇，扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸，溶剂为N,N-二甲基酰胺。
对比例3
将实施例4中的可交联颜料替换成对比例1中物质，其余原料及制备过程不变。
对比例4
将实施例5中的可交联颜料替换成对比例2中物质，其余原料及制备过程不变。
对比例5
将实施例6中的季铵盐-52去除，其余原料及制备过程不变。
将实施例4-6和对比例3-5制备的染料用于棉织物涂料印染上，具体工艺为：将各组的染料溶液60℃的热水中，染料与水的重量比为1：10，搅拌均匀静置3h，通过刮板在织物上直接刮涂，然后置于60℃烘箱中干燥，然后性能测试；
(一)上染率：利用紫外分光光度计，在染料最大吸收波长处测量染色原液和染色残液的吸光度，根据标准曲线得到染液浓度，进而求得染料在不同纤维上的上染率。染料的上染率E及固色率F根据公式(1)和(2)进行计算。
E＝(C0-C1/C0)x100％ (1)
F＝(C0-C1-C2/C0)x100％ (2)
式中，C0和C1是染色前后的染液浓度，C2是皂洗后皂洗残液浓度。
(二)染色牢度：耐水洗色牢度按照ISO105C10-2006《纺织品色牢度试验第C10部分：肥皂或苏打水洗色牢度》测定；耐摩擦色牢度按照ISO105X12-2001《纺织品色牢度试验第X12部分：耐摩擦色牢度》测定；耐日晒色牢度按照ISO105B02-2013《纺织品色牢度试验第B02部分：耐人造色光牢度：氙弧》测定。
测试结果如表1所示：
表1
由表1可以看出，实施例4-6所制备的染料上染率在93％以上，耐水洗牢固度为5级，因此，本发明制备的染料具有更高的牢固度。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种耐水洗棉织物染料，其特征在于，包括以下质量百分比原料：可交联颜料2-4％、季铵盐-52 1-2％、多异氰酸酯30-40％、多元醇18-27％、二月桂酸二丁基锡0.3-0.5％、扩链剂8-14％、丙烯酸酯单体6-10％、引发剂0.06-0.1％；
其中，可交联颜料由以下步骤制成：
步骤A1、冰浴条件下，将活性艳红X-3B、四氢呋喃和去离子水混合，升温至45℃，搅拌下滴加八氟戊醇四氢呋喃溶液和质量分数10％的氢氧化钠溶液，滴加结束后，搅拌反应2h，得到中间产物；
步骤A2、将碳酸钾和二乙烯三胺加入DMF中，控制反应温度60℃，搅拌条件下加入中间产物，用TLC监测至反应原料点消失，反应结束后，旋蒸去除DMF，得到可交联颜料。
2.根据权利要求1所述的一种耐水洗棉织物染料，其特征在于，步骤A1中活性艳红X-3B、四氢呋喃、去离子水、八氟戊醇四氢呋喃溶液和氢氧化钠溶液的用量比为0.01mol：60-70mL：30-40mL：10mL：4.5-5.2g。
3.根据权利要求2所述的一种耐水洗棉织物染料，其特征在于，步骤A1中八氟戊醇四氢呋喃溶液由八氟戊醇和四氢呋喃按照用量比0.01mol：10mL混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种耐水洗棉织物染料，其特征在于，步骤A2中碳酸钾、二乙烯三胺、DMF和中间产物的用量比为0.9-1.1g：0.01mol：50-60mL：0.01mol。
5.根据权利要求4所述的一种耐水洗棉织物染料，其特征在于，溶剂为二氧六环、N,N-二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮和乙酸乙酯中的一种或多种按照任意比例混合而成。
6.根据权利要求1所述的一种耐水洗棉织物染料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、将可交联颜料、季铵盐-52和多元醇在110℃下真空脱水，然后将多元醇、异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡混合，氮气保护下，70-80℃下搅拌反应2h，然后降温至60℃，加入溶剂、季铵盐-52、可交联颜料和扩链剂，升温至80℃，搅拌反应2h，得到第一组合物；
第二步、将第一组合物降温至70-75℃并保温，加入丙烯酸酯单体和引发剂，控制反应温度70-80℃，搅拌反应5-6h，反应结束后，升温至110℃，真空除溶剂，自然冷却至室温，得到耐水洗棉织物染料。
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