CN102286889A

CN102286889A - 一种染色剂及采用该染色剂对芳纶织物进行染色的方法

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Publication number: CN102286889A
Application number: CN 201110112313
Authority: CN
Inventors: 谭艳君; 刘昌南; 邢建伟; 刘昱含; 吴钦; 王剑炜; 赵扬
Original assignee: Xian Polytechnic University
Current assignee: Xian Polytechnic University
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2031-05-03
Also published as: CN102286889B

Abstract

本发明公开的一种染色剂，是由质量比为0.5～1∶1～3∶10～15∶5～10的磺酸盐、烷基酚与环氧乙烷缩合物、芳香酯及烷基酮，在剪切时间为30min，剪切转速为3000～5000转/min的条件下，制备得到的。本发明对芳纶织物进行染色的方法，首先对芳纶织物进行前处理，其次采用上述染色剂对前处理后的芳纶织物进行染色。本发明染色剂及染色方法，解决了凯夫拉常规染色方法基本不上染，染色深度不能够达到中深色的困难。本染色技术新颖、工艺流程短、操作简单，采用的化学助剂无污染，是一种绿色环保染色新工艺。染色后的织物各项性能指标均达到服用标准。具有一定的应用价值，是值得推广的新型技术。

Description

一种染色剂及采用该染色剂对芳纶织物进行染色的方法

技术领域

本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种染色剂，本发明还涉及采用该染色剂对芳纶织物进行染色的方法。

背景技术

芳纶1414，其化学名称为聚对苯二甲酰对苯二胺(英文名称简称PPTA)。美国杜邦公司商品名为凯夫拉(Kevlar)。结构式为

分子主链为苯环和酰胺键交替结构，并且形成了π共轭效应，分子内旋转位能相当高，分子链节呈平面刚性伸直链，使其具有极高的拉伸强度(仅次于玻璃纤维、石墨纤维和聚苯并咪唑纤维)和优异的耐热性和韧性，苯环之间的立体位阻现象是造成聚合物分子链形呈棒状的主要原因，使得大分子链结晶度高，玻璃化温度高，采用常规合纤染色方法染料无法上染纤维。据查国外对芳砜纶纤维染色方面的研究少有报道，国内外研究人员对芳纶纤维的染色方法主要有，McCarthy等采用溶胀剂对芳纶进行处理，王普惠等采用溶胀剂SW-A对芳砜纶织物进行预处理，孙枝林等在分散染料染浴中加入载体Sa等。上述染色方法均存在上染率低、染色色泽黯淡、色牢度不好、选用的助剂有一定的毒性以及染色工艺复杂，染色温度高等因素，凯夫拉染色一直是个难题。理想的载体应具有无毒、无臭、环保、促染效果好、用量低、不降低染料的亲和力、不影响色泽和色牢度、易于洗等特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种染色剂，解决了采用现有染色剂对芳纶纤维染色，上染率低、染色色泽黯淡、色牢度不好、选用的助剂有一定的毒性以及染色工艺复杂、染色温度高的问题。

本发明的另一目的是提供采用上述染色剂对芳纶织物进行染色的方法。

本发明所采用的技术方案是，一种染色剂，是由质量比为0.5～1∶1～3∶10～15∶5～10的磺酸盐、烷基酚与环氧乙烷缩合物、芳香酯及烷基酮，在剪切时间为30min，剪切转速为3000～5000转/min的条件下，制备得到的。

本发明所采用的另一技术方案是，一种对芳纶织物进行染色的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：对芳纶织物进行前处理，将待染色的芳纶织物按照浴比为100∶1浸泡在前处理液中，在温度为100℃的条件下煮沸30～60min，水洗后烘干；

步骤2：对步骤1得到的前处理后的芳纶织物进行染色，将步骤1得到的前处理后的芳纶织物按照浴比为100∶1放入染液中，用乙酸调节染浴pH值为3～4，以3℃/min的升温速度对织物进行染色，当温度达到110℃～130℃时，停止升温，进行保温固色60min，然后降温到60℃以下，取出织物进行水洗、皂煮、水洗、烘干、定型，完成织物染色。

本发明的特点还在于，

其中的步骤1中的前处理液，按照质量百分比，由以下组分组成：1％～3％的NaOH、0.5％～1％的Na₂SiO₃、0.1％～0.3％的表面活性剂、0.5％～1％的H₂O₂，余量为水，以上各组分的质量百分比之和为100％。

其中的表面活性剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚、OP-10乳化剂或脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种。

其中的步骤2中的染液，按照质量百分比，由以下组分组成：1.5％～2.5％的染色剂、3％～6％的染料、5％～15％的NaCl、0.5％～1％的OP-10，余量为水，以上各组分的质量百分比之和为100％。

其中的染色剂，是由质量比为0.5～1∶1～3∶10～15∶5～10的磺酸盐、烷基酚与环氧乙烷缩合物、芳香酯及烷基酮，在剪切时间为30min，剪切转速为3000～5000转/min的条件下，制备得到的。

其中的磺酸盐采用苯磺酸钠、烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠；所述的烷基酚与环氧乙烷缩合物采用OP系列表面活性剂；所述的烷基酮采用烷基苯乙酮。

本发明的有益效果是，解决了凯夫拉常规染色方法基本不上染，染色深度不能够达到中深色的困难。本染色技术新颖、工艺流程短、操作简单，采用的化学助剂无污染，是一种绿色环保染色新工艺。染色后的织物各项性能指标均达到服用标准。本染色技术在国内外属先进生产技术，具有一定的应用价值，可为生产企业带来一定的经济效益和市场效益，是值得推广的新型技术。

附图说明

图1是本发明对芳纶织物进行染色的方法的升温曲线图；

图2是本发明染色方法中染色剂用量对芳纶织物染色深度的影响曲线图；

图3是本发明染色方法中NaCl用量对芳纶织物染色深度的影响曲线图；

图4是本发明染色方法中pH值对芳纶织物染色深度的影响曲线图；

图5是本发明染色方法中温度对芳纶织物染色深度的影响曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明染色剂，是由质量比为0.5～1∶1～3∶10～15∶5～10的磺酸盐、烷基酚与环氧乙烷缩合物、芳香酯及烷基酮，在剪切时间为30min，剪切转速为3000～5000转/min的条件下，制备得到的。其中的磺酸盐采用苯磺酸钠、烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠；其中的烷基酚与环氧乙烷缩合物采用OP系列表面活性剂；其中的烷基酮采用烷基苯乙酮。

本发明对芳纶织物进行染色的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：对芳纶织物进行前处理，织物在织厂织造过程中，为便于纺纱、织造通常加入一定油剂，为使凯夫拉织物获得染匀、染透的染色效果，在染色前必须对织物进行前处理，处理织物上的油剂、污迹等。

前处理工艺为：将待染色的芳纶织物按照浴比为100∶1浸泡在前处理液中，在温度为100℃的条件下煮沸30～60min，水洗后烘干。前处理液的组分为：按照质量百分比，包括1％～3％的NaOH、0.5％～1％的Na₂SiO₃、0.1％～0.3％的表面活性剂、0.5％～1％的H₂O₂，余量为水，以上各组分的质量百分比之和为100％。其中的表面活性剂采用JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)、OP-10乳化剂(烷基酚与环氧乙烷缩合物)，平平加0(脂肪醇聚氧乙烯醚)

步骤2：对步骤1得到的前处理后的芳纶织物进行染色。

如图1所示，将步骤1得到的前处理后的芳纶织物按照浴比为100∶1放入染液中，用乙酸调节染浴pH值为3～4，以3℃/min的升温速度对织物进行染色，当温度达到110℃～130℃时，停止升温，进行保温固色60min，然后降温到60℃以下，取出织物进行水洗、皂煮、水洗、烘干、定型，完成织物染色。

染液的组分为：按照质量百分比，包括1.5％～2.5％的染色剂、3％～6％的染料、5％～15％的NaCl、0.5％～1％的OP-10(烷基酚与环氧乙烷缩合物)，余量为水，以上各组分的质量百分比之和为100％。

染色过程中，改变工艺参数：染色剂TB用量、NaCl用量、提高温度、调节适当的pH值等对染色的色深值(K/S)均有增大。

1.实验中染色剂TB用量在2％时，K/S值达到最大，织物颜色最深，改变染色剂TB用量，K/S值有明显的变化。随着染色剂TB用量的增加，染色织物的K/S值也在逐渐增大，如图2所示。

2.实验中电解质NaCl用量为15g/L时，其K/S值最大，这时，NaCl用量起到促染作用，当增大或是减小NaCl用量，K/S值反而减小，这可能是NaCl用量过多，又会引起染料的聚集，且NaCl用量过多会屏蔽纤维上的阴离子染座，使得其染色深度下降，所以最佳NaCl用量为15g/L。如图3所示。

3.染色过程中，控制好染浴的pH值非常重要，图4表明，pH值小于4，H+浓度大，与染料发生竞染；pH值增大染料上染增强，达到4.5时，染料上染最大，K/S为最大，继续增大pH值，K/S值反而下降。这是因为随pH值增加，H+浓度减小，减小了与染料的竞染能力，利于染料与纤维上阴离子染座的结合；而pH值增大到一定数值时，H+减小，纤维表面的双电层被氢离子置换减弱，染料不易扩散到纤维表面，所以最佳pH值为4.5。

4.染色温度是影响染料上染的重要因素，图5表明，当染色温度在110℃～130℃时，芳纶织物染色后的K/S值为最大。此时，纤维分子内链段运动逐渐增强，温度升高，K/S值在逐渐增大，阳离子染料的扩散速率有所增加，此时的温度达到了纤维的染色转变温度，纤维中部分链段由冻结状态转变为解冻状态，链运动加强，空隙增多，有利于染料的进入，继续增加温度，K/S值趋于平稳，此时上染趋于饱和，达到动态平衡。

实验得出阳离子染料染凯夫拉的最优方案是：染料用量3％～5％，染色剂用量1.5％～2.5％、NaCl用量10g/L～15g/L，pH为3～4，温度控制在110℃～130℃，染色保温时间60min。

本发明凯夫拉织物染色后效果见表1、表2所示。表1为凯夫拉织物染色后色牢度；表2为凯夫拉织物染色前后主要物理性能变化。

表1凯夫拉织物染色后色牢度

从表中可以看出，加入染色剂TB后，染料的上染率增加，染色较深，染色后织物的色牢度较好，物理性能变化不大。

实施例1

将待染色的芳纶织物按照浴比为100∶1浸泡在前处理液中，在温度为100℃的条件下煮沸30～60min，水洗后烘干。前处理液的组分为：按照质量百分比，包括1％的NaOH、0.5％的Na₂SiO₃、0.1％的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.5％的H₂O₂，余量为水，以上各组分的质量百分比之和为100％。

将前处理后的芳纶织物按照浴比为100∶1放入染液中，用乙酸调节染浴pH值为3～4，以3℃/min的升温速度对织物进行染色，当温度达到110℃～130℃时，停止升温，进行保温固色60min，然后降温到60℃以下，取出织物进行水洗、皂煮、水洗、烘干、定型，完成织物染色。

染液的组分为：按照质量百分比，包括1.5％的染色剂、3％的染料、5％的NaCl、0.5％的OP-10，余量为水，以上各组分的质量百分比之和为100％。

染色剂，是由质量比为0.5∶1∶10∶5的苯磺酸钠、OP-10、芳香酯及烷基苯乙酮，在剪切时间为30min，剪切转速为3000～5000转/min的条件下，制备得到的。

实施例2

将待染色的芳纶织物按照浴比为100∶1浸泡在前处理液中，在温度为100℃的条件下煮沸30～60min，水洗后烘干。前处理液的组分为：按照质量百分比，包括3％的NaOH、1％的Na₂SiO₃、0.3％的OP-10乳化剂、1％的H₂O₂，余量为水，以上各组分的质量百分比之和为100％。

染液的组分为：按照质量百分比，包括2％的染色剂、6％的染料、15％的NaCl、1％的OP-10，余量为水，以上各组分的质量百分比之和为100％。

染色剂，是由质量比为1∶3∶15∶10的烷基苯磺酸钠、OP-4、芳香酯及烷基苯乙酮，在剪切时间为30min，剪切转速为3000～5000转/min的条件下，制备得到的。

实施例3

将待染色的芳纶织物按照浴比为100∶1浸泡在前处理液中，在温度为100℃的条件下煮沸30～60min，水洗后烘干。前处理液的组分为：按照质量百分比，包括2％的NaOH、0.8％的Na₂SiO₃、0.2％的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.8％的H₂O₂，余量为水，以上各组分的质量百分比之和为100％。

染液的组分为：按照质量百分比，包括2.5％的染色剂、5％的染料、10％的NaCl、0.8％的OP-10，余量为水，以上各组分的质量百分比之和为100％。

染色剂，是由质量比为0.6∶2∶12∶7的烷基磺酸钠、OP-7、芳香酯及烷基苯乙酮，在剪切时间为30min，剪切转速为3000～5000转/min的条件下，制备得到的。

Claims

1.一种染色剂，其特征在于，是由质量比为0.5～1∶1～3∶10～15∶5～10的磺酸盐、烷基酚与环氧乙烷缩合物、芳香酯及烷基酮，在剪切时间为30min，剪切转速为3000～5000转/min的条件下，制备得到的。

2.根据权利要求1所述的染色剂，其特征在于，所述的磺酸盐采用苯磺酸钠、烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠；所述的烷基酚与环氧乙烷缩合物采用OP系列表面活性剂；所述的烷基酮采用烷基苯乙酮。

3.一种对芳纶织物进行染色的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

4.根据权利要求3所述的对芳纶织物进行染色的方法，其特征在于，所述的步骤1中的前处理液，按照质量百分比，由以下组分组成：1％～3％的NaOH、0.5％～1％的Na₂SiO₃、0.1％～0.3％的表面活性剂、0.5％～1％的H₂O₂，余量为水，以上各组分的质量百分比之和为100％。

5.根据权利要求4所述的对芳纶织物进行染色的方法，其特征在于，所述的表面活性剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚、OP-10乳化剂或脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种。

6.根据权利要求3所述的对芳纶织物进行染色的方法，其特征在于，所述的步骤2中的染液，按照质量百分比，由以下组分组成：1.5％～2.5％的染色剂、3％～6％的染料、5％～15％的NaCl、0.5％～1％的OP-10，余量为水，以上各组分的质量百分比之和为100％。

7.根据权利要求6所述的对芳纶织物进行染色的方法，其特征在于，所述的染色剂，是由质量比为0.5～1∶1～3∶10～15∶5～10的磺酸盐、烷基酚与环氧乙烷缩合物、芳香酯及烷基酮，在剪切时间为30min，剪切转速为3000～5000转/min的条件下，制备得到的。

8.根据权利要求7所述的对芳纶织物进行染色的方法，其特征在于，所述的磺酸盐采用苯磺酸钠、烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠；所述的烷基酚与环氧乙烷缩合物采用OP系列表面活性剂；所述的烷基酮采用烷基苯乙酮。