CN101319469A

CN101319469A - 一种用于活性染料轧蒸法染色的固体固色碱剂

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Publication number: CN101319469A
Application number: CNA2008100628922A
Authority: CN
Inventors: 夏建明; 陈晓玉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2008-12-10

Abstract

本发明公开了一种用于活性染料轧蒸法染色的固体固色碱剂，按重量百分比计其组成为：碱金属氢氧化物15～30％、碱金属碳酸盐60～45％、碱金属磷酸盐16～10％、螯合剂1～2％、耐碱渗透剂2～3％、助溶剂4～8％及色光保护剂1～2％。具有用量少、制造方便、运输方便等特点，并有可以降低生产成本、减少环境污染的优点，满足增效、减排、清洁生产的要求，足以替代传统活性染料轧蒸法染色中的固色用纯碱。

Description

一种用于活性染料轧蒸法染色的固体固色碱剂

技术领域

本发明涉及染整行业中用于活性染料轧蒸法染色的固体固色碱剂，其赋予使用者在活性染料轧蒸法染纤维素织物时，替代碳酸钠(纯碱，以下同)用于染色后固色，就能完全达到传统的固体碱剂碳酸钠的固色效果。

背景技术

染整行业大量使用活性染料(或称反应性染料)，活性染料染色可采用浸染、轧染、卷染、冷轧堆等各种不同染色方法，浸染法分为常温常压、高温高压法的溢流、喷射等染法，轧染又有轧蒸、轧烘、湿短蒸等，其中轧蒸法是轧染法中使用最多的一种。其工艺流程如下：练漂半制品织物→轧染料溶液→烘干→轧固色液→汽蒸→水洗→中和→皂洗→水洗→烘干。活性染料染色对纯碱的依赖性很大。

活性染料因其与其它染料上染机理不同，使用时能与许多纤维形成牢固的共价键结合，因而具备一系列其它染料无法比拟的特点，如具有优良的色牢度和匀染性能、色谱齐全、使用方便等，在近年来发展极快，使用量越来越大。

在纺织纤维中，可用活性染料染色的纤维较多，如纤维素纤维(棉、麻、粘胶、天丝、莫代尔、铜氨纤维等)，蛋白质纤维(毛、大豆纤维、牛奶纤维等)、合纤(锦纶等)等。中国作为世界上最大的纺织品生产国，用活性染料染色的织物量也是世界上最大的。世界上传统的及目前的活性染料的染色方法是染料上染纤维以后，依靠加入大量纯碱使染料在碱性条件下与纤维上的羟基、氨基等活性基因发生共价结合(称为固色)才完成整个染色。传统的轧蒸法与其它方法一样对纯碱的依赖性很大，轧蒸法一般纯碱用量为20～55g/l，在轧蒸法中，轧染料溶液时如果染料浓度小于10g/l，则纯碱用量为20～30g/l，如果染料浓度大于10g/l，则纯碱用量为30～55g/l，纯碱用量很大。

纯碱作为传统的活性染料染色中的固色碱剂由来已久，对大多数颜色效果良好，但在轧蒸法使用时发现存在以下缺点：(1)加入量大、成本高，(2)大量纯碱完成固色任务后，均进入废水，造成废水污染程度大增而且增加废水处理的负荷和费用。(3)纯碱不易溶解、极易在化料时结块造成染机管道堵塞而造成生产事故，块状纯碱沾在织物上还极易造成染疵。(4)较易色花，易产生钙斑、碱斑。(5)对有些色光不易控制，(6)纯碱在染色完后残留在织物上极难洗涤，需花费大量水去洗净(废水也多)，否则也会造成染疵。轧蒸法染色后，通常工厂会采用六格以上平幅水洗槽的热水洗和冷水洗，以保证得到合格的皂洗和摩擦牢度，水电汽能量消耗较大，这是造成高能耗、高排放、高污染、高成本、低效率的问题。但又没法减量使用。

为适应目前发展越来越快的印染行业对活性染料固色用碱的新要求，设想通过开发新型固色碱剂用于活性染料染色时固色处理，克服使用纯碱的各种缺点，改善染色质量，并使染色成本有所降低，同时显著降低废水的量和污染程度，改善废水质量。近年来，国内外大量学者开始研究新型固色碱剂替代纯碱，在国内出现了一些各式各样的替代纯碱的产品，如代用碱、代碱剂、固色碱、固色代用碱、固色碱剂等等，在替代倍数，对颜色的适应性、价格、销量等方面均已超过国外的类似产品。

专利情况：

在先发明专利(本人发明)″活性染色染色用液体固色碱剂″，专利号ZL200510050261·5(授权公告号CN1308542C)，为液体产品，适用浸染法，不适合轧蒸法工艺。

在先发明专利申请″活性染料染色用液体染色碱(SN)，″专利申请号200610034187·2(公开号CN1861897A)，为液体产品，适用浸染法，该文没有涉及到固体固色碱剂及可用于轧蒸法的信息。

在先发明专利申请″印染用新型碱剂及其生产工艺″，专利申请号2006100119221·6(公开号CN1970880A)，也为液体碱剂，用于浸染法，该文也没有涉及到固体固色碱剂及可用于轧蒸法的信息。

在先发明专利申请″环保型活性染料固色液体碱″，专利申请号200710092744·0(公开号CN101153467)，也为液体碱剂，用于浸染法，该文也没有涉及到固体固色碱剂及可用于轧蒸法的信息。

再看文献情况：

已发表文献″活性染料固色代用碱的分析″，《印染助剂》2006，23(9)：41～44中，氢氧化钾为33.2％，磷酸钾17.6％，偏硅酸钾10.3％，分散剂(未知)，螯合剂(未知)的代用碱配方，也只用于浸染法，该文也未涉及到可用于轧蒸法的信息。

已发表文献″液体混合碱的解析″，《印染助剂》2005，(21)：40～44中，给出了碳酸钾为主(28～41％)，氢氧化钾、钠为辅(4～20％)，总含量在56％左右液体产品用于浸染法，该文也未涉及到可用于轧蒸法的信息。

在替代纯碱的应用方面，已发表的文献：

″固色代用碱在活性染料浸染中的应用″(针织工业，2004，(5)：75～78)；″固色代用碱在活性染料冷轧堆染色中的应用″(山东纺织科技2004(2)：15～18；″多功能液体固色碱DA″在活性染料冷轧染中的应用，印染2006(14)27.28.44；″代用碱SH在丝光棉筒子纱活性染料染色中的应用″化纤与纺织技术，2005(4)17.18.25；″活性染料固色碱SH在生产中的应用″针织工业，2004(5)：23～25；″活性染料固色碱的实用性研究″染整技术，2005，27(9)：21～25；″新型碱剂E在活性染料染色中的应用″印染，2005，(11)：31～32；″代用碱E-1的应用″针织工业2006，(1)：49～50；″代用碱在棉活性染色中的应用″印染2007(4)：21～25；″活性染料新型碱剂SN的应用研究″，中国科技成果，2006(10)：27～29等等中，都只讨论了液体固色碱剂在活性染料浸染法中应用，都没有涉及固体固色碱剂及应用于活性染料蒸法的信息。

上述替代纯碱的产品，均为液体产品，未见固体固色碱剂产品的专利及报道，更未见适用于轧蒸法的固体固色碱剂产品及产品在活性染料轧蒸法染色中使用的报道。

对于液体碱剂，因为均是高碱度物体，均存在制造、运输麻烦，存在安全隐患，又是高浓液体产品，大多数液体碱剂存在温度变化(特别是低温环境，如冬季或我国北方寒冷地区)下易造成结晶、分层等不稳定现象，特别是不适合在轧蒸法工艺上的使用，而且目前大多数已有替代纯碱的个别固体固色碱剂又存在硅酸盐(如层状二硅酸钠，偏硅酸盐等)，如用于孔蒸法，会使织物手感变硬，而且会出现硅斑等严重影响染色质量的疵病。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合活性染料轧蒸法染色使用的固体固色碱剂，以替代传统活性染料轧蒸法染色中的固色用纯碱。

本发明为达到上述发明目的所采用的技术方案为：该用于活性染料轧蒸法染色的固体固色碱剂，其特征在于该固体固色碱剂按重量百分比计组成为：

碱金属氢氧化物： 15～30％；

碱金属碳酸盐： 60～45％；

碱金属磷酸盐： 16～10％

螯合剂： 1～2％

耐碱渗透剂： 2～3％

助溶剂： 4～8％

色光保护剂 1～2％。

本发明中的碱金属氢氧化物可以是纯净物，也可以是混合物，即既可以是单一的碱金属氢氧化物，也可以是多种碱金属氢氧化物的混合物。类似地，本发明中的碱金属碳酸盐、碱金属磷酸盐也是如此。

从成本、原料易得及溶解性等方面综合考虑，配方中所述的碱金属氢氧化物以选择氢氧化钾、氢氧化钠或二者的混合物为宜，优选二者的混合物。

配方中所述的碱金属碳酸盐以选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠中的至少一种为宜，优选碳酸钾与碳酸氢钾或碳酸氢钠的混合物。均为粉状。

配方中所述的碱金属磷酸盐以选自磷酸钾、磷酸钠、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠中的至少一种为宜，优选磷酸钾和磷酸钠的混合物。均为粉状。

配方中所述的螯合剂为乙二胺四乙酸二钠、聚丙烯酸钠或二者的混合物，优选为二者的混合物。均为粉状。

乙二胺四乙酸二钠，其美国化学文摘登录号[CAS号]为6381-92-6。

聚丙烯酸钠，其分子量Mw＜10000，美国化学文摘登录号[CAS号]为9003-04-7。

配方中所述的渗透剂为C_14-16烯基磺酸钠，为粉状。

C14-16烯基磺酸钠，其美国化学文摘登录号[CAS号]为68439-57-6。

配方中所述的助溶剂为乳酸钠或羟基尿素，优选为羟基尿素。均为粉状。

乳酸钠，其美国化学文摘登录号[CAS号]为312-85-6。

羟基尿素，其美国化学文摘登录号[CAS号]为127-07-1。

配方中所述的色光保护剂为间硝基苯磺酸钠。粉状。

间硝基苯磺酸钠，其美国化学文摘登录号[CAS号]为127-68-4。

本发明固体固色碱剂复配物组分的化学机理：

碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属磷酸盐及其混合物为固色碱剂的主要成分，其中碱金属氢氧化物为提供碱度组分，碱金属碳酸盐及磷酸盐在提供碱度的同时并提供缓冲组分，使固色碱剂在用于活性染料轧蒸法染色时提供较好的PH缓冲性能，保证活性染料固色过程中PH值稳定在10～11之间，使活性染料与纤维发生最大程度的共价结合，同时碳酸盐、磷酸盐有一定螯合金属离子作用。

螯合剂主要是螯合吸附固色液中及织物上的金属离子，防止高碱条件下金属离子与染料发生结合而影响染色色光和质量，也能防止金属离子与碳酸盐、磷酸盐结合生成沉淀物而在织物上形成钙斑等而影响染色质量。螯合剂具有缓蚀效果，对设备在高碱条件下有保护作用。

渗透剂采用环保的表面活性剂烯基磺酸钠，帮助碱剂能很快渗入织物、纱线及纤维内部，使碱及时、迅速的渗入，也帮助活性染料渗入纤维内部，使染色均匀透彻，防止产生纤维内外染色不匀(环染)的现象。

助溶剂：帮助碱剂很好地溶于水，防止象纯碱那样产生溶解时结块而堵塞管道或形成碱斑疵病。也能促使织物汽蒸过程中能快速吸收蒸汽中水分，使织物迅速升温，并让染料、碱等随水分迅速向纤维内渗入，保持染色、固色能完全透彻地完成。

间硝基苯磺酸钠是一种弱氧化剂，可消除还原物质对活性染料造成影响，从而提高染色鲜艳度和染色均匀性。主要作用是作为活性染料轧染时的色光保护剂，防止活性染料在高温汽蒸条件下发生色变。

与现有技术相比，本发明有如下显著效果：

(1)解决了活性染料轧蒸法染色中替代纯碱的技术问题。

(2)用量省，本发明固色碱剂仅为现有技术中纯碱用量的1/5～1/8，这有助于降低生产成本，同时减少染色废水中的含碱量，有利于环保。

(3)缓冲性能好，PH值稳定，具有良好的匀染性。

(4)配方独特，溶解方便容易，不含硅酸盐，不会形成硅斑和硅垢，助溶剂的加入，使产品不会像纯碱那样易造成溶解不佳而造成的染斑或设备管路堵塞。

(5)具有良好的易洗涤性，能节约洗涤用水，减少含碱洗涤废水。

(6)适用于各类纤维织物的活性染料轧蒸法及冷轧堆法染色。

总之，本发明固体固色碱剂具有用量少、制造方便、运输方便等特点，并有可以降低生产成本、减少环境污染的优点，满足增效、减排、清洁生产的要求，足以替代传统活性染料轧蒸法染色中的固色用纯碱。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

一、本发明实施例中固体固色碱剂的加工方法为：

在不锈钢双螺旋混合搅拌器(如上海申银机械有限公司的VSH混合机系列设备)中，在搅拌下，按照配方量依次加入各组分，加完后再混合搅拌40分钟，保证混合均匀，然后放料包装即可。

二、本发明各实施例的组成及应用对比：

本发明各实施例按重量百分比计组成为：

碱金属氢氧化物： A％

碱金属碳酸盐： B％

碱金属磷酸盐： C％

螯合剂： D％

助溶剂： E％

耐碱渗透剂： F％

色光保护剂 G％

实例1～8

实例1～8在应用实例中与碳酸钠使用量的对比：

工艺流程：

轧染料溶液(二浸二轧，轧液率75％)→烘干(100℃×2分钟)→轧固色液→汽蒸(102℃×90秒)→水洗(平洗槽、热水洗1格，冷水2格)→中和(1格，冰乙酸2g/l)→水洗(冷水洗2格)→皂洗(1格，皂洗剂2g/l)→水洗(热水洗1格，冷水洗2格)→烘干。

染料配方及固色液配方：

	染料溶液	固色液
	染料溶液	固色液	浅色	染料用量10g/L以下，	NaCl 100g/L，Na₂CO₃ 20g/L或用本发明固色碱剂
深色	染料用量10g/L以下，	NaCl 200g/L，Na₂CO₃ 40g/L或用本发明固色碱剂	浅色	染料用量10g/L以下，	NaCl 100g/L，Na₂CO₃ 20g/L或用本发明固色碱剂

浅色：染料溶液实际配方示例：

活性藏青BBF：2.1g/l

活性红BBF：2.7g/l

活性黄BBF：3.8g/l

固色液：NaCl 100g/L，Na₂CO₃ 20g/L

深色：染料溶液实际配方示例：

活性藏青BBF：4.1g/l

活性红BBF：9.8g/l

活性黄BBF：8.4g/l

固色液：NaCl 200g/L，Na₂CO₃ 40g/L

(注：色光评定用目测法，由印染厂有经验的质量管理人员评定；各项色牢度按国家标准测定，皂洗牢度按国标GB/T3921.3-1997方法执行，摩擦牢度按国标GB/T3920-1997方法执行)。

可见，本发明的固体固色碱剂适用活性染料轧蒸法染色，在以纯碱用量的20％～12.8％的量(即1/5～1/8)即可达到使用纯碱(碳酸钠)的效果。

由此，我们得出固体固色碱剂的性状如下：

外观：白色粉状固体

PH值：12.5±0.3(1％水溶液)

因此，此发明技术方案适用于活性染料轧蒸法染色，以纯碱(碳酸钠)用量的1/5-1/8的用量可完全替代纯碱，而且克服了使用纯碱的缺点，符合减排节能的生产要求。

Claims

1、一种用于活性染料轧蒸法染色的固体固色碱剂，其特征在于该固体固色碱剂按重量百分比计组成为：

碱金属氢氧化物： 15～30％；

碱金属碳酸盐： 60～45％；

碱金属磷酸盐： 16～10％

螯合剂： 1～2％

耐碱渗透剂： 2～3％

助溶剂： 4～8％

色光保护剂 1～2％。

2、根据权利要求1所述的固体固色碱剂，其特征在于所述碱金属氢氧化物为氢氧化钾、氢氧化钠或二者的混合物。

3、根据权利要求1所述的固体固色碱剂，其特征在于所述碱金属碳酸盐为选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠中的至少一种。

4、根据权利要求3所述的固体固色碱剂，其特征在于所述碱金属碳酸盐为碳酸钾与碳酸氢钾或碳酸氢钠的混合物。

5、根据权利要求1所述的固体固色碱剂，其特征在于所述碱金属磷酸盐为选自磷酸钾、磷酸钠、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠中的至少一种。

6、根据权利要求5所述的固体固色碱剂，其特征在于所述碱金属磷酸盐为磷酸钾和磷酸钠的混合物。

7、根据权利要求1至6中任一权利要求所述的固体固色碱剂，其特征在于所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠、聚丙烯酸钠或二者的混合物；其中，聚丙烯酸钠的分子量Mw＜10000，其美国化学文摘登录号[CAS号]为9003-04-7。

8、根据权利要求1至6中任一权利要求所述的固体固色碱剂，其特征在于所述耐碱渗透剂为C_14-16烯基磺酸钠，其美国化学文摘登录号[CAS号]为68439-57-6。

9、根据权利要求1至6中任一权利要求所述的固体固色碱剂，其特征在于所述助溶剂为乳酸钠或羟基尿素；其中，羟基尿素的美国化学文摘登录号[CAS号]为127-07-1。

10、根据权利要求1至6中任一权利要求所述的固体固色碱剂，其特征在于所述色光保护剂为间硝基苯磺酸钠。