CN101270551B

CN101270551B - 一种聚乳酸纤维分散染料染色促进剂

Info

Publication number: CN101270551B
Application number: CN2008100610435A
Authority: CN
Inventors: 郑今欢; 陈维国; 许建华; 崔志华; 梅开
Original assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Current assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU; Zhejiang University of Science and Technology ZUST
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2028-04-30
Also published as: CN101270551A

Abstract

本发明公开了一种聚乳酸纤维分散染料染色促进剂，它由乙酸正戊酯、复合乳化剂和水组成，它们的体积百分比为10∶0.3～0.6∶89.4～89.7；其中，所述复合乳化剂由Span型非离子表面活性剂、Tween型非离子表面活性剂和低分子有机醇组成，它们的体积百分比为2～60∶35～98∶0～5。本发明的聚乳酸纤维分散染料染色促进剂环保、稳定性好，对聚乳酸分散染料染色具有明显提高上染率的作用，能减轻染色废液对水资源的污染，而且染色色牢度较高，对聚乳酸纤维织物的断裂强力影响也不大。

Description

一种聚乳酸纤维分散染料染色促进剂

技术领域

本发明涉及以有机酯类化合物为主要成分的适用于聚乳酸纤维分散染料染色的染色促进剂和应用该促进剂来改善聚乳酸纤维染色性能的染色技术，特别地，涉及一种聚乳酸纤维分散染料染色促进剂。

背景技术

聚乳酸纤维(PLA纤维)是采用玉米等自然资源为原料制取的合成纤维，具有较好的可生物降解性，是一种新型环保型聚酯纤维，主要应用分散染料染色。但目前市售的分散染料对聚乳酸纤维的上染率普遍不高，只有少数分散染料对聚乳酸纤维的上染率能够达到80％以上，一部分为60～80％，大部分低于60％，不仅染料没有得到充分的利用，也给染后污水处理带来了一定的困难。其上染率低的原因可能主要是聚乳酸纤维耐热性较差，要维持其基本性能不变，只能在低于110℃的条件下染色，而与羊毛、羊绒等蛋白质纤维混纺时，甚至只能选择低于100℃的染色温度，而在这样的温度条件下目前市售的分散染料尚难以充分扩散进入聚乳酸纤维内部，与纤维形成牢固的结合，因此上染率偏低，生产实践中难以染得深浓色，不仅造成了染料的浪费和增加了废水处理的负担，也限制了聚乳酸纤维在纺织行业的推广应用。因此急需研究开发能提高聚乳酸纤维分散染料上染率的染色助剂和染色技术。

发明内容

本发明针对目前市售的分散染料对聚乳酸纤维染色上染率低的不足，提供一种聚乳酸纤维分散染料染色促进剂，并提供应用该染色促进剂染色的工艺技术，确保在有促进剂存在情况下提高分散染料对聚乳酸纤维染色的上染率，染色织物色牢度好，对纤维强力损伤小。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种聚乳酸纤维分散染料染色促进剂，其特征在于，它由乙酸正戊酯、复合乳化剂和水组成，它们的体积百分比乙酸正戊酯∶复合乳化剂∶水为10∶0.3～0.6∶89.4～89.7。其中，所述复合乳化剂由Span型非离子表面活性剂、Tween型非离子表面活性剂和低分子有机醇组成，它们的体积百分比Span型非离子表面活性剂∶Tween型非离子表面活性剂∶助乳化剂为2～60∶35～98∶0～5。

进一步地，所述Span型非离子表面活性剂为Span-20、Span-40、Span-60或Span-80；所述Tween型非离子表面活性剂为Tween-20、Tween-40、Tween-60或Tween-80；所述低分子有机醇为乙醇或丁醇。

本发明的有益效果是：本发明的聚乳酸纤维分散染料染色促进剂环保、稳定性好，对聚乳酸分散染料染色具有明显提高上染率的作用，能减轻染色废液对水资源的污染，而且染色色牢度较高，对聚乳酸纤维织物的断裂强力影响也不大。

附图说明

图1是聚乳酸纤维分散染料染色升温工艺示意图。

具体实施方式

下面详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

目前尚没有专门针对聚乳酸纤维结构特征开发的染色促进剂。聚乳酸是由乳酸脱水缩聚或由丙交酯开环聚合制得的线型聚酯类聚合物，根据相似相溶原理，理论上可以应用有机酯类化合物来调控染色过程中聚乳酸纤维的微结构，提高对纤维的溶胀性，从而促进分散染料向纤维内部的扩散，最终解决分散染料在聚乳酸纤维上上染率低的问题。因此我们研究了一系列不同结构的有机酯类化合物，分析它们在各种染色条件下对聚乳酸纤维结构和染色性能的影响，并通过乳化剂的筛选和复配，研制了一种环保、稳定性好的聚乳酸纤维分散染料染色促进剂，并开发了相应的染色应用技术，结果表明其对聚乳酸分散染料染色具有明显提高上染率的作用，而且染色色牢度较高，对聚乳酸纤维织物的断裂强力影响也不大。

本发明涉及的染色促进剂，其有效成分为一种有机酯类化合物乙酸正戊酯(n-amyl acetate)，分子式为C₇H₁₄O₂，微溶于水，可混溶于醇、醚等多数有机溶剂，常温下无刺激性气味。在研究中发现，本染色促进剂中的乙酸正戊酯，对聚乳酸纤维具有一定的增塑作用，能降低染色过程中聚乳酸纤维的玻璃化温度，有利于分散染料向聚乳酸纤维内部扩散，同时对聚乳酸纤维的物理机械性能又没有明显影响。

然而，乙酸正戊酯为油状液体，在染浴中的溶解度比较低，难以分散均匀，因而对聚乳酸纤维染色促进效果不均一，容易出现染色不均匀现象(即色花)。在本发明中通过乳化的途径使乙酸正戊酯以均匀细小的微滴状分散于水中，形成稳定的乳液体系，不仅对聚乳酸纤维起到提高上染率的促染作用，同时也保证了染色织物的匀染效果。

经过大量试验，确定采用复合乳化剂，具体为两种不同类型的非离子乳化剂与一种助乳化剂复配使用，即一种Span型非离子表面活性剂(如：Span-20、Span-40、Span-60和Span-80)和一种Tween型非离子表面活性剂(如：Tween-20、Tween-40、Tween-60、Tween-80)作为乳化剂的主体，以低分子有机醇类物质作为助乳化剂(如乙醇或丁醇)。他们的体积百分比Span型非离子表面活性剂∶Tween型非离子表面活性剂∶助乳化剂为2～60∶35～98∶0～5。

聚乳酸纤维分散染料染色促进剂由乙酸正戊酯、复合乳化剂和水组成，它们的体积百分比乙酸正戊酯∶复合乳化剂∶水为10∶0.3～0.6∶89.4～89.7。

染色促进剂的配制(即乙酸正戊酯的乳化)采用转相乳化法，按照聚乳酸纤维分散染料染色促进剂的组成体积百分比量取材料，将复配好的复合乳化剂加入乙酸正戊酯中并加热至40～70℃，在乳化机中剧烈搅拌，并慢慢加入40～70℃温水；加入的水开始以细小粒子分散于乙酸正戊酯中，呈W/O型；继续加水，乳液变稀，最后粘度急剧下降，转相成O/W型稳定乳液。

按上述方法配成的乙酸正戊酯乳液稳定性好，静置30天后未发生液珠聚结、乳析或凝聚等破乳现象。

本发明的染色工艺流程如下：织物前处理→染色→清洗。

聚乳酸织物前处理的目的是去除纤维表面所含有杂质如织造所含有的油剂等，以免染色时出现染色不均匀现象。

聚乳酸纤维主要用分散染料来进行染色，以常用的分散染料为主，主要包括：分散黄E-3G200、分散红FB200、分散蓝2BLN100、分散黄M-4GL200、分散红玉SE-GFL200、分散蓝RSE、分散橙S-4RL100、分散红玉S-5BL100、分散深蓝HGL 200，以及多闻公司的Lumacron型分散染料如：Disperse Red MFB(New)、Disperse Red MFB、Disperse Orange MFB、Disperse Yellow Brown SR、DisperseRudine MFB、Disperse Black SEF等。

染色后应彻底洗净织物中残留的各种染料和助剂，被染聚乳酸织物的pH应为中性。

实施效果

以下对不加染色促进剂和加60mL/L的染色促进剂两种不同染色工艺对聚乳酸纤维分散染料平衡上染百分率、染色织物色深值K/S和色牢度等染色效果进行比较，以了解所研制的染色促进剂对聚乳酸纤维分散染料染色性能的影响。不加促进剂的染色工艺条件和实施方案举例中加促进剂的染色工艺条件一样。

表1：染色促进剂对聚乳酸纤维分散染料平衡上染百分率的影响

表1表明本染色促进剂能明显提高大多数分散染料在聚乳酸纤维上的上染率，使原先由于上染率低而不适合在聚乳酸纤维上使用的分散染料可以适用，例如：分散红FB200、分散红SE-GFL200、分散黄S-4RL100、分散红S-5BL100、分散蓝HGL200、Disperse Red MFB(New)等等，也有利于减少聚乳酸纤维分散染料染色中染料的浪费，以及减轻染色废水处理的负担。

表2：染色促进剂对聚乳酸纤维分散染料染色织物色深值K/S的影响

表2表明本染色促进剂也能明显提高大多数分散染料在聚乳酸纤维上的色深值K/S，而且提升的幅度与其上染率的提升幅度基本一致，说明促染的部分染料已固着于纤维上。

表3：染色促进剂对聚乳酸纤维分散染料染色织物色牢度的影响

表3表明本染色促进剂对大多数分散染料在聚乳酸纤维中染色后的各项色牢度没有明显影响，绝大多数的色牢度都在4级及以上，有少数几只染料的部分色牢度指标比不加促染剂染色时略有下降，下降幅度一般不超过0.5级，说明应用促染剂染色后的产品能满足色牢度方面的要求。

表4：染色促进剂对聚乳酸纤维分散染料染色前后断裂强力保留率的影响

表4表明无论有无促染剂存在，上述工艺染色后纤维的断裂强力比染色前均有所下降(下降幅度一般不超过80％，这在实际生产中是可以接受的。)，而应用本染色促进剂没有加剧分散染料染色过程对聚乳酸纤维强力的损伤。实施例1：聚乳酸纤维分散染料染色促进剂的一种组成

按体积百分比表示为：乙酸正戊酯10，复合乳化剂0.3，水89.7；其中复合乳化剂的组成按体积百分比表示为：Span-20乳化剂3，Tween-20乳化剂92，乙醇5。

实施例2：聚乳酸纤维分散染料染色促进剂的一种组成

按体积百分比表示为：乙酸正戊酯10，复合乳化剂0.4，水89.6；其中复合乳化剂的组成按体积百分比表示为：Span-40乳化剂2，Tween-40乳化剂96，丁醇2。

实施例3：聚乳酸纤维分散染料染色促进剂的一种组成

按体积百分比表示为：乙酸正戊酯10，复合乳化剂0.5，水89.5；其中复合乳化剂的组成按体积百分比表示如：Span-60乳化剂10，Tween-60乳化剂90，乙醇0。

实施例4：聚乳酸纤维分散染料染色促进剂的一种组成

按体积百分比表示为：乙酸正戊酯10，复合乳化剂0.6，水89.4；其中复合乳化剂的组成按体积百分比表示如：Span-80乳化剂59，Tween-80乳化剂36，丁醇5。

实施例5：染色促进剂的配制

以配制100mL染色促进剂为例：

1.准确吸取乙酸正戊酯10mL以及复配好的复合乳化剂0.3～0.6mL于100mL的烧杯中加热至40～70℃。

2.将上述液体放在高剪切混合乳化机下剧烈搅拌，边慢慢加入40～70℃的温水。

3.待乳液变稀，粘度变小后边加水边搅拌到100mL为止。

实施例6：染色工艺流程

1.织物前处理

纯碱1g/L，净洗剂2092g/L，浴比1∶50，在温度50～60℃条件下处理15min。

2.染色工艺

染色配方和条件：分散染料1％(o.w.f)，分散剂NNO 5％(o.w.f)，渗透剂JFC0.5mL/L，染色促进剂30～80mL/L，用醋酸/醋酸钠调节染液pH至4.5左右，浴比1∶20～50。

3.清洗工艺

纯碱2g/L，净洗剂2092g/L，浴比1∶50，温度60℃条件下清洗15min。

Claims

1.一种聚乳酸纤维分散染料染色促进剂，其特征在于，它由乙酸正戊酯、复合乳化剂和水组成，它们的体积百分比乙酸正戊酯∶复合乳化剂∶水为10∶0.3～0.6∶89.4～89.7；其中，所述复合乳化剂由Span型非离子表面活性剂、Tween型非离子表面活性剂和助乳化剂组成，它们的体积百分比Span型非离子表面活性剂∶Tween型非离子表面活性剂∶助乳化剂为2～60∶35～98∶0～5；所述助乳化剂为乙醇或丁醇；所述聚乳酸纤维分散染料染色促进剂通过转相乳化法制备，按照聚乳酸纤维分散染料染色促进剂的组成体积百分比量取材料，将复配好的复合乳化剂加入乙酸正戊酯中并加热至40～70℃，在乳化机中剧烈搅拌，并慢慢加入40～70℃温水；加入的水开始以细小粒子分散于乙酸正戊酯中，呈W/O型；继续加水，乳液变稀，最后粘度急剧下降，转相成O/W型稳定乳液。

2.根据权利要求1所述的聚乳酸纤维分散染料染色促进剂，其特征在于，所述Span型非离子表面活性剂为Span-20、Span-40、Span-60或Span-80。

3.根据权利要求1所述的聚乳酸纤维分散染料染色促进剂，其特征在于，所述Tween型非离子表面活性剂为Tween-20、Tween-40、Tween-60或Tween-80。