專利名稱：一種棉纖維用乙烯砜型活性染料無鹽染色方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬活性染料無鹽染色領(lǐng)域，特別是涉及乙烯砜型活性染料無鹽染色的方法。
背景技術(shù)：
活性染料以色澤鮮艷、色譜齊全、應(yīng)用簡(jiǎn)便、牢度優(yōu)異、性能優(yōu)良而著稱，再加上可以取代禁用染料和其他類型染料，且適合新型天然纖維，現(xiàn)已發(fā)展成天然纖維用最重要的染料類別，成為世界染料行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展與關(guān)注的一類染料品種。目前在國際染料市場(chǎng)上出現(xiàn)的商品活性染料當(dāng)中，絕大多數(shù)的活性染料品種，其活性基部分都是由鹵代均三嗪或羥乙基砜硫酸酯兩種結(jié)構(gòu)構(gòu)成；為了確?；钚匀玖暇哂袃?yōu)良的濕處理牢度，因此在設(shè)計(jì)活性染料的分子結(jié)構(gòu)時(shí)，人們通常采用對(duì)織物具有較低親和力的分子結(jié)構(gòu)作為染料母體，以確保染色后未反應(yīng)的活性染料和水解的活性染料易于從織物上洗除。正是由于染料對(duì)織物具有較低的親和力，因此在染色過程中，為了使活性染料能夠上染到織物上并獲得較高的上染率，通常采用大量的食鹽或元明粉來幫助上染。但這些無機(jī)鹽的使用會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此，如何實(shí)現(xiàn)低鹽和無鹽染色是人們一直關(guān)心的問題， 對(duì)此國內(nèi)外學(xué)者作了大量的研究工作。到目前為止，主要有以下幾種途徑(1)研制新型活性染料活性染料自1956年研制開發(fā)成功以來，國內(nèi)外染料化學(xué)家就一直對(duì)此問題進(jìn)行著不懈的努力。回顧活性染料的發(fā)展歷程，主要經(jīng)歷了三代，第一代是從1956年到1968年左右，發(fā)明不同類型的單一活性基的活性染料；第二代是從1968年到1990年左右，重點(diǎn)是通過引入兩個(gè)活性基來改進(jìn)染料的利用率，從而實(shí)現(xiàn)低鹽染色。雙活性基染料的研制開發(fā)成功對(duì)活性染料的利用率的提高具有明顯作用；第三代是從1990 年起到2010年左右，重點(diǎn)是通過活性基、母體染料和連結(jié)基的改進(jìn)，通過提高母體染料的直接性和進(jìn)一步完善兩個(gè)活性基配置來提高活性染料的固著率和色牢度，使活性染料的應(yīng)用更經(jīng)濟(jì)環(huán)保，牢度更好。(2)新型染色助劑即無鹽染色交聯(lián)劑，在染色的過程中交聯(lián)劑與染料與纖維形成交聯(lián)共價(jià)鍵。傳統(tǒng)使用的交聯(lián)劑是含有甲醛類化合物，近年來人們已經(jīng)合成了一系列非醛交聯(lián)劑，其分子結(jié)構(gòu)中含有反應(yīng)性或活性基團(tuán)，主要有N，N-亞甲基二丙烯酰胺、環(huán)氧類化合物、活性乙烯基化合物、多異氰酸酯類，三聚氯氰及其衍生物等。目前除了采用無鹽交聯(lián)劑外，相關(guān)學(xué)者也開始研究用有機(jī)鹽代替無機(jī)鹽用于活性染料的染色。(3)采用低鹽染色工藝染料的直接性與染色溫度和浴比有關(guān)，染色溫度越低直接性越高，需要鹽用量也就越少。但溫度太低會(huì)降低染料的溶解度和上染速率，因而必須選用適當(dāng)?shù)闹鷦﹣砀纳迫玖系娜芙夂头稚⑿?，加快染料的上染和固色速率。浴比越小，染料直接性越高，鹽用量也越少。中國授權(quán)公開號(hào)CN101532259A就公開了一種無鹽染色工藝。(4)棉纖維改性主要是通過化學(xué)結(jié)合或物理吸附使陽離子化合物(主要是含氮化合物)固著在棉纖維上，提高染料與纖維之間的親和力，從而提高染料的竭染率和固色率，在染色過程中減少甚至不使用無機(jī)鹽，從而大大地降低染色廢水的排放。近年來最常用的改性試劑可與纖維以共價(jià)鍵結(jié)合，即在胺鹽或季銨鹽中引入可與纖維中的羥基反應(yīng)的環(huán)氧基，經(jīng)過這種改性的纖維素纖維帶有永久陽離子性，染色性能比較穩(wěn)定，如用三乙醇胺的化合物來改性，或用氯乙基乙二胺的鹽酸鹽來改性，生成二乙胺基乙基纖維素，這種纖維對(duì)活性染料的反應(yīng)性很強(qiáng)；據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道用2-氯乙胺鹽酸鹽或者2-氨基乙基硫酸酯或者乙烯亞胺對(duì)棉纖維進(jìn)行改性均可以得到氨乙基纖維素；總體上纖維素纖維接上胺烷基后，不僅對(duì)活性染料的反應(yīng)性大大增強(qiáng)，而且在酸性介質(zhì)中會(huì)形成銨鹽正離子，可以定位吸附染料陰離子。但到目前為止棉纖維的改性工藝還存在諸多問題，例如染色織物的服用性能(透氣、透濕和撕破強(qiáng)力)的明顯下降，原料價(jià)格過高，工藝比較復(fù)雜，成本較高，毒性較大，工業(yè)應(yīng)用比較困難等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用乙烯砜型活性染料在pH = 5 10左右的反應(yīng)條件下同脂肪胺的氨基反應(yīng)活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同脂肪醇的醇羥基和氫氧根間的反應(yīng)活性的特點(diǎn)，通過對(duì)棉纖維進(jìn)行氨乙基化改性，制備含量適宜的氨乙基纖維素纖維。在堿性條件下乙烯砜型活性染料可以與纖維素纖維上的氨基以穩(wěn)定的共價(jià)鍵方式結(jié)合，使乙烯砜型活性染料較快的上染到纖維素纖維上，從而大大提高乙烯砜型活性染料的利用率。實(shí)施該發(fā)明的技術(shù)方案包括兩部分，第一部分是棉纖維改性處理，其原理見附圖1 所示第一步，邁克加成反應(yīng)。配制丙烯酰胺與氫氧化鈉的水溶液，加入微量亞硝酸鈉作為阻聚劑棉布在上述溶液中兩浸兩軋，軋余率為95% 105%，放入恒溫箱中70°C 125 0C恒溫，取出冷卻至室溫，水洗至中性，晾干。第二步，霍夫曼降解反應(yīng)。將上述改性棉布放入40°c次氯酸鈉與氫氧化鈉水溶液中浸泡lh。取出水洗至中性，放入pH值為4. 5的醋酸溶液中浸泡30min，水洗至中性，自然晾干。得到最終改性棉布。第二部分是染色采用乙烯砜型活性染料染色。在無鹽條件下室溫染色30min， 60°C加堿固色。經(jīng)改性后的棉纖維與乙烯砜型活性染料親和力好，可以在無鹽的條件下提高染料與纖維的直接性和透染性，從而使得活性染料在棉纖維上的上染率和固色率大幅提高，實(shí)現(xiàn)無鹽染色。本發(fā)明采用的改性工藝尚未見文獻(xiàn)報(bào)道，邁克加成反應(yīng)采用軋烘焙法對(duì)棉纖維進(jìn)行氨基化改性，可以很好的適應(yīng)印染廠的現(xiàn)有設(shè)備；霍夫曼降解工藝可以與印染中的退漿、 煮練、氯漂工藝相結(jié)合，基本不增加現(xiàn)有 的印染工序；而且采用的反應(yīng)試劑可以反復(fù)使用， 經(jīng)濟(jì)環(huán)保。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案棉纖維改性原理示意圖。其中1為棉纖維結(jié)構(gòu)式；2為邁克加成反應(yīng)后得到的氨基甲酰乙基化纖維結(jié)構(gòu)式；3為霍夫曼降解反應(yīng)后得到的氨乙基纖維素纖維結(jié)構(gòu)式。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 (1)棉纖維改性路線二浸二軋，軋余率為100%，浸軋所用的溶液為丙烯酰胺與氫氧化鈉的水溶液，溶液組成是丙烯酰胺20% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同)，氫氧化鈉1. 65%，亞硝酸鈉1%。，將浸軋完的棉纖維放入恒溫箱中70°C恒溫2h，取出冷卻至室溫，水洗至中性，將上述棉纖維放入 40°C次氯酸鈉與氫氧化鈉水溶液中浸泡lh，浴比為1 30，次氯酸鈉與氫氧化鈉水溶液組成是有效氯為0.9%，pH值為12。取出水洗至中性，放入pH值為4. 5的醋酸溶液中浸泡 30min，水洗至中性。(2)染色工藝路線及處方活性黑KN-B或者活性艷藍(lán)KN-R，用量為4% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，對(duì)棉纖維重)，染色溫度25°C，浴比1 30，染色時(shí)間30min，然后升溫至60°C，加入碳酸鈉15 20g/L，固色時(shí)間 60min，水洗，皂洗(95°C，皂片為3g/L，)lOmin，水洗后晾干。(3)未改性棉纖維染料工藝路線及處方活性黑KN-B或者活性艷藍(lán)KN-R，用量為4% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，對(duì)棉纖維重)，未改性棉纖維采用常規(guī)染色工藝，染色溫度25°C，浴比1 30，加入氯化鈉50g/L，染色時(shí)間 30min,然后升溫至60°C，加入碳酸鈉20g/L，固色時(shí)間60min，水洗，皂洗(95°C，皂片為3g/ L)10min，水洗后晾干。經(jīng)測(cè)試，采用本實(shí)施例技術(shù)方案處理的棉纖維其無鹽染色結(jié)果優(yōu)于與未改性的棉纖維有鹽染色效果，可以實(shí)現(xiàn)無鹽染色。結(jié)果參見表1。實(shí)施例2(1)棉纖維改性路線二浸二軋，軋余率為105 %，浸軋所用的溶液為丙烯酰胺與氫氧化鈉的水溶液，溶液組成是丙烯酰胺20% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同)，氫氧化鈉1. 65%，亞硝酸鈉1%。，將浸軋完的棉纖維放入恒溫箱中70°C恒溫2h，取出冷卻至室溫，水洗至中性，將上述棉纖維放入 40°C次氯酸鈉與氫氧化鈉水溶液中浸泡lh，浴比為1 30，次氯酸鈉與氫氧化鈉水溶液組成是有效氯為0. 9%，PH值為12。取出水洗至中性，放入pH值為4. 5的醋酸溶液中浸泡 30min，水洗至中性。(2)染色工藝路線及處方科華素元青B133%或者科華素藏青GG或者科華素活性黃3RS或者科華素活性紅 3BSN，用量為4% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，對(duì)棉纖維重)，染色溫度25°C，浴比1 30，染色時(shí)間30分鐘，然后升溫至60°C，加入碳酸鈉15 20g/L，固色時(shí)間60min，水洗，皂洗(95°C，皂片為 3g/L)10min，水洗后晾干。(3)未改性棉纖維染料工藝路線及處方科華素元青B133%或者科華素藏青GG或者科華素活性黃3RS或者科華素活性紅 3BSN，用量為4% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，對(duì)棉纖維重)，未改性棉纖維采用常規(guī)染色工藝，染色溫度 25°C，浴比1 30，加入氯化鈉50g/L，染色時(shí)間30min，然后升溫至60°C，加入碳酸鈉20g/ L，固色時(shí)間60min，水洗，皂洗(95°C，皂片為3g/L) lOmin，水洗后晾干。
經(jīng)測(cè)試，采用本實(shí)施例技術(shù)方案處理的棉纖維其無鹽染色結(jié)果優(yōu)于與未改性的棉纖維有鹽染色效果或者與其基本等同，可以實(shí)現(xiàn)無鹽染色。結(jié)果參見表1。表1是采用乙烯砜型活性染料對(duì)棉纖維按常規(guī)有鹽染色工藝和對(duì)氨乙基化改性棉纖維按無鹽染色工藝分別測(cè)得的固色率和κ/s值結(jié)果對(duì)照表。其中上染率、固色率按下式計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種乙烯砜型活性染料無鹽染色的方法，包括對(duì)棉纖維的改性處理、染色等工序步驟，其特征包括下列步驟(1)將棉纖維二浸二軋，浸軋用的溶液由丙烯酰胺6% 40%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同)，氫氧化鈉1.65%，亞硝酸鈉1%。組成，軋余率為95% 105%，然后經(jīng)過70°C 125°C烘干、水洗至中性；(2)將上述棉纖維浸入40°C、有效氯為0.9%的次氯酸鈉溶液中讓，然后在？!1為4.5 的醋酸溶液中浸泡0. 5h，取出水洗至中性。(3)經(jīng)改性后的棉纖維可以用乙烯砜型活性染料進(jìn)行無鹽染色；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙烯砜型活性染料無鹽染色的方法，其特征在于所述的染料為活性黑KN-B、活性艷藍(lán)KN-R、科華素元青B 133%、科華素藏青GG、科華素活性黃 3RS、科華素活性艷紅3BSN。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙烯砜型活性染料無鹽染色的方法，其特征在于所述的無鹽染色方法是在10 30°c染色30min，升溫至60°C，加入15g/L 20g/L的碳酸鈉進(jìn)行固色lh，水洗，皂洗(95°C，皂片為3g/L)10min，水洗后晾干。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種棉纖維用乙烯砜型活性染料無鹽染色方法，包括棉纖維的改性處理、染色等步驟。所述的改性處理是將棉纖維用含有丙烯酰胺的溶液二浸二軋，然后浸入次氯酸鈉的溶液中，進(jìn)行霍夫曼降解。經(jīng)改性后的棉纖維可以在無鹽的條件下用乙烯砜型活性染料進(jìn)行染色，提高了染料的上染率和固色率。這種方法減少了印染廢水中無機(jī)鹽的含量，有利于環(huán)境保護(hù)，并且可以將棉纖維改性工藝與氯漂工藝相結(jié)合，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)D06P5/22GK102174748SQ20111002298
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者劉馨, 張曉東, 方龍 申請(qǐng)人:青島大學(xué)