一種梔子色素在羊毛或羊絨纖維或織物上的竭染方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種梔子色素在羊毛(羊絨)纖維或織物上的竭染方法。目前羊毛(羊絨)纖維天然染料上染率低和色牢度低的問題主要是來于纖維的鱗片層結(jié)構(gòu)細(xì)胞。本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括羊毛(羊絨)纖維的預(yù)處理、分段式溫控染色及中性水洗工藝，通過設(shè)計合適的溫控及低溫染色工藝，配合高效的二硫鍵選擇性還原劑與染料進(jìn)行同浴染色，通過溫度和助劑協(xié)同軟化羊毛(羊絨)鱗片層，使羊毛(羊絨)纖維在較低的溫度下達(dá)到梔子色素充分?jǐn)U散進(jìn)入羊毛(羊絨)纖維內(nèi)部而獲得勻染、透染的目的，實(shí)現(xiàn)羊毛(羊絨)纖維的生態(tài)、低溫、低損傷竭染工藝，不但節(jié)能、降耗、而且大大提升了羊毛(羊絨)制品品質(zhì)。
【專利說明】一種梔子色素在羊毛或羊絨纖維或織物上的竭染方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紡織化工領(lǐng)域，具體地涉及一種桅子色素在羊毛(或羊絨)纖維上的竭染方法，其也適用于毛條、紗線等織物的低溫染色。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對環(huán)保生態(tài)方面的要求越來越高，整個紡織染整行業(yè)也早已把目光聚焦到綠色環(huán)保生產(chǎn)工藝。歐盟和日本等制定了各種“環(huán)保標(biāo)簽制度”來控制染整產(chǎn)品的環(huán)保規(guī)格。眾所周知，印染加工工藝中應(yīng)用到的大量化學(xué)品是主要的污染源，尤其是廣泛應(yīng)用的合成染料及染整助劑。
[0003]相比合成染料，天然染料具有色澤自然鮮艷、安全性高、無毒、保健等特點(diǎn)。應(yīng)用天然染料進(jìn)行染色可以提升產(chǎn)品的檔次，賦予紡織品更高的附加值，尤其是對于來源天然、風(fēng)格突出的羊毛纖維制品更是如此。桅子染料是從桅子果中提取的天然染料，桅子是茜草科桅子屬植物。桅子染料具有一定的營養(yǎng)價值和保健作用，還有一定的消炎抗菌作用。桅子花的色素成分主要是萜類的藏紅花素和桅子黃素，所以直接染可得黃色。桅子黃又可作為原料來生產(chǎn)出桅子藍(lán)，桅子紅，桅子黑，桅子綠等系列的染料，可廣泛應(yīng)用于甜酒、飲料、點(diǎn)心等食品中。
[0004]目前已有部分學(xué)者對桅子染料在羊毛(或羊絨)纖維上的染色性能進(jìn)行了一定的研究。桅子染料的染色性能較差一直是制約其在染整行業(yè)生產(chǎn)化的主要問題:①上染率很低，結(jié)構(gòu)簡單，和羊毛纖維的親和力低，且受到羊毛(羊絨)特殊鱗片結(jié)構(gòu)的影響，難以擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部。②色牢度差。染料分子結(jié)構(gòu)簡單且缺乏和羊毛纖維發(fā)生共價鍵或氫鍵結(jié)合的基團(tuán)，染色時大量染料僅僅依靠微弱的分子間力大量附著于羊毛(羊絨)纖維的鱗片層表面，水洗或摩擦過程中很容易掉落。
[0005]國內(nèi)外很多研究發(fā)現(xiàn)利用媒染劑進(jìn)行媒染，媒染劑以金屬離子為中心，與織物和染料分子中的配位基團(tuán)形成配位，增加了染料分子對織物的上染率和固著率，這種方法在一定程度上的提高了天然染料的染色性能；但是很多的金屬媒染劑含有重金屬離子，這些金屬離子在紡織品上的殘留和污水中的排放會給環(huán)境和人體健康帶來極大的危害，這無疑有悖于生態(tài)環(huán)保的理念。
[0006]因此，對現(xiàn)有天然染料的生態(tài)應(yīng)用工藝進(jìn)行改進(jìn)，提高其上染率和染色牢度，降低或避免染色中禁用助劑的應(yīng)用以保持天然染料的生態(tài)環(huán)保性，從而擴(kuò)展天然染料的應(yīng)用，已成為生產(chǎn)中亟待解決的問題。
[0007]羊毛(羊絨)的主要特征是具有鱗片層結(jié)構(gòu)，它能夠賦予羊毛獨(dú)有的手感和物理性能，但同時它也是羊毛染色時主要障礙。鱗片層又分為三層:鱗片表層，又稱表皮細(xì)胞薄膜層，位于羊毛(羊絨)纖維鱗片層的最外側(cè)，它能夠賦予羊毛(羊絨)纖維良好的物理和化學(xué)性能，這與它獨(dú)有的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，鱗片表層的類脂整齊排列賦予它良好的拒水性能，類脂層下面是蛋白質(zhì)層，其中除了二硫鍵外還有酰胺鍵交聯(lián)，能夠使它具有較強(qiáng)的耐化學(xué)性能；鱗片外層，其位于鱗片表層之下，是一層較厚的蛋白質(zhì)，主要由角質(zhì)化蛋白質(zhì)構(gòu)成，其中胱氨酸以大量二硫鍵形式存在，致使它微結(jié)構(gòu)十分緊密，且結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬，能夠起到保護(hù)羊毛的作用，經(jīng)得起一般氧化劑、還原劑等的作用，以致在染色過程中成為阻礙染料和助劑進(jìn)入的主要因素；鱗片內(nèi)層，其位于鱗片層的最內(nèi)層，是一層非角朊蛋白質(zhì)，由于胱氨酸?；暮勘容^低下，極性氨基酸含量豐富，可被蛋白酶溶解。羊毛(羊絨)鱗片表層具有很大的拒水性，可能會降低染料對纖維的滲透能力，但是可以利用機(jī)械方法和化學(xué)方法破壞它的結(jié)構(gòu)，例如:氯化作用等化學(xué)作用和低溫等離子體刻蝕等方法，只要破壞掉表層的那層細(xì)胞薄膜，染料上染羊毛(羊絨)會變得更加容易；同時整個鱗片層被消除后的羊毛(羊絨)，也能極大程度的提高染色效果。
[0008]總而言之，羊毛(羊絨)纖維天然染料上染率低和色牢度低的問題主要是來于纖維的鱗片層結(jié)構(gòu)細(xì)胞。鱗片層阻礙染料的上染有三個方面的原因:第一方面是羊毛鱗片表層含有拒水性較高的類脂層，染液難以潤濕滲透纖維，很難形成滲透所需要的內(nèi)外濃度差。第二方面是在染色的擴(kuò)散階段中，由于羊毛鱗片外層中的胱氨酸含有大量的二硫鍵交聯(lián)，極大地阻礙了染料擴(kuò)散滲透進(jìn)羊毛纖維的內(nèi)部。故長久以來羊毛(羊絨)纖維的常規(guī)染色需要在沸騰條件下進(jìn)行，這是由于羊毛(羊絨)由于具有鱗片層的存在阻礙染料的擴(kuò)散，需要在沸騰條件下使羊毛(羊絨)鱗片層得以軟化，便于染料的擴(kuò)散。但是高溫勢必會使羊毛(羊絨)纖維造成損傷，彈性、強(qiáng)力、手感、制成率等都會下降，而且在高溫下桅子色素的色光和化學(xué)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也會受到挑戰(zhàn)。第三方面是對于結(jié)構(gòu)簡單、分子量較低、缺乏與羊毛(羊絨)結(jié)合的活性基團(tuán)，當(dāng)染料擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部后難以在纖維內(nèi)部通過多種作用力在纖維內(nèi)部附著，從而導(dǎo)致其染色牢度很差的問題，嚴(yán)重制約了桅子色素在羊毛(羊絨)纖維制品上的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有桅子色素對羊毛(羊絨)纖維或織物上染率低、染色牢度較差的問題，提供一種桅子色素在羊毛(或羊絨)纖維或織物上的竭染方法，其通過設(shè)計合適的溫控及低溫染色工藝，配合高效的二硫鍵選擇性還原劑與染料進(jìn)行同浴染色，通過溫度和助劑協(xié)同軟化羊毛(羊絨)鱗片層，使羊毛(羊絨)纖維在較低的溫度下達(dá)到桅子色素充分?jǐn)U散進(jìn)入羊毛(羊絨)纖維內(nèi)部而獲得勻染、透染的目的，實(shí)現(xiàn)羊毛(羊絨)纖維的生態(tài)、低溫、低損傷竭染工藝。
[0010]為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:一種桅子色素在羊毛或羊絨纖維或織物上的竭染方法，包括以下步驟:
第一步，羊毛或羊絨纖維(或織物)的預(yù)處理:取0.5-5%纖維或織物重的碳酸鈉、0.5-4%纖維或織物重的碳酸氫鈉、0.5-4%纖維或織物重的椰子油二乙醇酰胺中的一種或多種混合物，用40-50°C溫水溶解后，將羊毛或羊絨纖維或織物加入其中，保持浴比1:10-30，溫度20-60°C，凈洗10-60min后排液，甩干纖維或織物；
第二步，分段式溫控染色工藝:往第一步得到的纖維或織物中，按先后順序加入六偏磷酸鈉0.02-lg/L、用于破壞羊毛或羊絨鱗片層中二硫鍵的選擇性還原劑0.3-5g/L、至少一種桅子色素1-10% (0.w.f)，加入適量的緩沖溶液調(diào)節(jié)pH為4-5，保持浴比1:10-50，20-30°C下開始升溫，10C /min升溫到50-60°C，保溫10_30min，使選擇性還原劑與纖維或織物充分作用；然后以0.5-30C /min，升溫到80-90°C，保溫20_60min，最后以0.5-3°C /min降溫至40-60°C排液，以待水洗；
第三步，中性水洗:往第二步得到的纖維或織物中加入0.5-3g/L中性純堿、l_3g/L皂粉和0.2-lg/L中性磷酸酯類凈洗劑，于40-70°C，清洗10_40min，大量清水沖洗，烘干。
[0011]本發(fā)明使羊毛的最佳染色溫度降低為85-90°C，且強(qiáng)力保留率達(dá)到了 95%以上，實(shí)現(xiàn)了羊毛(羊絨)纖維高色牢度低溫?zé)o損傷染色，不但節(jié)能、降耗、而且大大提升了羊毛(羊絨)制品品質(zhì)。
[0012]本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)桅子染料在羊毛纖維上的上染率達(dá)到95%左右，殘液基本無色度，達(dá)到竭染效果，與常溫沸染相比，染料利用率有非常顯著提升，染色牢度有所提升，并且對染料的色光沒有影響。
[0013]進(jìn)一步，所述的第二步中，進(jìn)行了兩次溫度調(diào)控，第一次在50-60°C時，第二次在80-900C時，調(diào)控的溫度和時間根據(jù)纖維或織物的形態(tài)和染色的深度而定，纖維或織物形態(tài)越松散，顏色需求越淺，則選擇較低溫度和較短時間為宜，否則選擇越高溫度和越長時間。
[0014]進(jìn)一步，在第二步中，所述選擇性還原劑(即染色試劑)的組成為:磷酸酯類表面活性劑0.5-3g/L、聚氧乙烯醚類表面活性劑0.5-3g/L、兩性表面活性劑0.05_3g/L，
0.01-2g/L巰基乙酸，0.01-2g/L二硫蘇糖醇、0.01_2g/L巰基乙醇、0.01_2g/L亞硫酸氫鈉、
0.01-2g/L亞硫酸鈉、0.01-2g/L亞硫酸鉀、質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.01-3%的三(2-氰乙基)膦、質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.01-5%的(2-羧丙基)膦鹽酸鹽、質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.05-3%的三正丁基膦，
0.01-5g/L乙醇、0.01-5g/L正丁醇、0-5g/L質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.05-3%的尿素和0_5g/L次磷酸鈉。其中，巰基乙酸、二硫蘇糖醇、巰基乙醇、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、三(2-氰乙基)膦、(2-羧丙基)膦鹽酸鹽和三正丁基膦，為該選擇性還原劑的主要成分。
[0015]進(jìn)一步，在第二步中，所述的磷酸酯類表面活性劑選用月桂醇醚磷酸酯、月桂醇醚磷酸酯鉀、聚氧乙烯單烷基磷酸酯、聚氧乙烯雙烷基磷酸酯、十二烷基磷酸酯中的一種或幾種；所述的聚氧乙烯醚類表面活性劑選用JFC、吐溫、OP、AE0-3、AE0-7、AE0-9、AE0-10、聚氧乙烯脂肪胺化合物中的一種或幾種；所述的兩性表面活性劑選用十二烷基二甲基甜菜堿、羧酸基甜菜堿、烷基三甲基甜菜堿、烷氧基甜菜堿、磺酸基甜菜堿中的一種或幾種。
[0016]進(jìn)一步，在第三步中，所述的中性磷酸酯類凈洗劑選用脂肪醇醚磷酸酯、硬脂基單磷酸酯或硬脂基雙磷酸酯。
[0017]本發(fā)明具有的有益效果如下:(1)染色時高效的選擇性還原劑對二硫鍵實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)選擇還原作用來軟化鱗片層，使得染料能夠在低溫下擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部，從而減輕溫度過高帶來的損傷；染色完畢后羊毛纖維在接觸空氣的過程中，打開的巰基被氧化，使得部分二硫鍵得以重建，羊毛強(qiáng)力和天然品質(zhì)不受損傷。(2)促進(jìn)染浴中桅子色素(即染料)的溶解，增加單分子狀態(tài)的染料，提升了染料向纖維內(nèi)部擴(kuò)散的動力。(3)在染料上染到纖維內(nèi)部后，實(shí)現(xiàn)了對染料分子的絡(luò)合，從而有效提升了染色牢度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明羊毛(羊絨)桅子色素染色工藝曲線圖。
[0019]圖2為本發(fā)明所配選擇性還原劑常溫下對桅子紅增溶圖(空白組為未加助劑的染料溶液，實(shí)驗(yàn)組為加入高效選擇性還原劑的染料溶液)。
[0020]圖3為本發(fā)明毛條桅子紅染淺色染色工藝曲線圖。[0021]圖4為本發(fā)明散毛桅子藍(lán)色素染中色染色工藝曲線圖。
[0022]圖5為本發(fā)明桅子黑色素絞紗染深色染色工藝曲線圖。
[0023]圖6為本發(fā)明羊毛織物桅子黃色素染色工藝曲線圖。
[0024]圖7為本發(fā)明羊絨散纖維桅子色素染色工藝曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過桅子色素在羊毛(絨)纖維或織物上的染色實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)一步闡述。
[0026]實(shí)施例1:毛條桅子紅染淺色 (I)羊毛預(yù)處理工藝
處理?xiàng)l件:取0.5%纖維重量的碳酸鈉、0.5%纖維重量的碳酸氫鈉、1%纖維重量的椰子油二乙醇酰胺，溫水溶解后，將羊毛加入其中，溫度50°C，浴比1:30，凈洗20min后排液，甩干。
[0027]( 2 )桅子紅色素羊毛染色工藝
染色配方:桅子紅色素1% (0.w.f)，
選擇性還原劑0.5g/L，
六偏磷酸鈉0.02g/L,
pH 為4-5，
浴比1:20，
對第一步得到的纖維經(jīng)過制造后獲得毛條，將毛條進(jìn)行染色:25°C下開始升溫，TC /min升溫到50°C,保溫IOmin,然后以1.5°C /min,升溫到85°C,保溫30min,以2°C /min降溫后排液，以待水洗，如圖3所不。
[0028](3)中性水洗
將第二步得到的染色毛條加入到含有0.5 g/L中性純堿、0.5g/L皂粉、0.5g/L中性磷酸酯類凈洗劑的凈洗液中，于60°C，清洗30min，大量清水沖洗，烘干。
[0029]( 4 )染色效果，見表1。
[0030]表1桅子紅色素染色效果_
【權(quán)利要求】
1.一種桅子色素在羊毛或羊絨纖維或織物上的竭染方法，包括以下步驟: 第一步，羊毛或羊絨纖維或織物的預(yù)處理:取0.5-5%纖維或織物重的碳酸鈉、0.5-4%纖維或織物重的碳酸氫鈉、0.5-4%纖維或織物重的椰子油二乙醇酰胺中的一種或多種混合物，用40-50°C溫水溶解后，將羊毛或羊絨纖維或織物加入其中，保持浴比1:10-30，溫度20-60°C，凈洗10-60min后排液，甩干纖維或織物； 第二步，分段式溫控染色工藝:往第一步得到的纖維或織物中，按先后順序加入六偏磷酸鈉0.02-lg/L、用于破壞羊毛或羊絨鱗片層中二硫鍵的選擇性還原劑0.3-5g/L、至少一種桅子色素1-10% (0.w.f)，加入適量的緩沖溶液調(diào)節(jié)pH為4-5，保持浴比1:10-50，20-30°C下開始升溫，10C /min升溫到50-60°C，保溫10_30min，使選擇性還原劑與纖維或織物充分作用；然后以0.5-30C /min，升溫到80-90°C，保溫20_60min，最后以0.5-3°C /min降溫至40-60°C排液，以待水洗； 第三步，中性水洗:往第二步得到的纖維或織物中加入0.5-3g/L中性純堿、l_3g/L皂粉和0.2-lg/L中性磷酸酯類凈洗劑，于40-70°C，清洗10_40min，大量清水沖洗，烘干。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的桅子色素在羊毛或羊絨纖維或織物上的竭染方法，其特征在于，所述的第二步中，進(jìn)行了兩次溫度調(diào)控，第一次在50-60°C時，第二次在80-90°C時，調(diào)控的溫度和時間根據(jù)纖維或織物的形態(tài)和染色的深度而定，纖維或織物形態(tài)越松散，顏色需求越淺，則選擇較低溫度和較短時間為宜，否則選擇越高溫度和越長時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的桅子色素在羊毛或羊絨纖維或織物上的竭染方法，其特征在于，在第二步中，所述選擇性還原劑的組成為:磷酸酯類表面活性劑0.5-3g/L、聚氧乙烯醚類表面活性劑0.5-3g/L、兩性表面活性劑0.05-3g/L,0.01_2g/L巰基乙酸，0.01_2g/L二硫蘇糖醇、0.01-2g/L巰基乙醇、0.01-2g/L亞硫酸氫鈉、0.01_2g/L亞硫酸鈉、0.01_2g/L亞硫酸鉀、質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.01-3%的三(2-氰乙基)膦、質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.01-5%的(2-羧丙基)膦鹽酸鹽、質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.05-3%的三正丁基膦，0.01-5g/L乙醇、0.01_5g/L正丁醇、0-5g/L質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.05-3%的尿素和0-5g/L次磷酸鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的桅子色素在羊毛或羊絨纖維或織物上的竭染方法，其特征在于，在第二步中，所述的磷酸酯類表面活性劑選用月桂醇醚磷酸酯、月桂醇醚磷酸酯鉀、聚氧乙烯單烷基磷酸酯、聚氧乙烯雙烷基磷酸酯、十二烷基磷酸酯中的一種或幾種；所述的聚氧乙烯醚類表面活性劑選用JFC、吐溫、0P、AE0-3、AE0-7、AE0-9、AE0-10、聚氧乙烯脂肪胺化合物中的一種或幾種；所述的兩性表面活性劑選用十二烷基二甲基甜菜堿羧酸基甜菜堿、烷基三甲基甜菜堿、烷氧基甜菜堿、磺酸基甜菜堿中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的桅子色素在羊毛或羊絨纖維或織物上的竭染方法，其特征在于，在第三步中，所述的中性磷酸酯類凈洗劑選用脂肪醇醚磷酸酯、硬脂基單磷酸酯或硬脂基雙磷酸酯。
【文檔編號】D06M101/12GK103469616SQ201310438380
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】沈加加, 高普 申請人:嘉興學(xué)院