CN102330362B

CN102330362B - 采用钛酸四丁酯与活性染料对锦纶织物改性染色的方法

Info

Publication number: CN102330362B
Application number: CN 201110210577
Authority: CN
Inventors: 张辉; 朱红
Original assignee: Xian Polytechnic University
Current assignee: FUJIAN JINYUAN FASHION CO., LTD.
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2031-07-26
Also published as: CN102330362A

Abstract

本发明公开了采用钛酸四丁酯与活性染料对锦纶织物改性染色的方法，首先将锦纶织物在温度为60℃-90℃的条件下分别用去离子水和质量浓度为95%的无水乙醇反复超声振荡清洗，烘干；然后用钛酸四丁酯及活性染料对锦纶织物进行处理；最后，将锦纶织物以1：30-50的浴比，在95℃条件下用洗涤液洗涤10-30min，然后用热、冷水反复洗涤，烘干或自然晾干，得到改性染色后的锦纶织物。本发明方法，极大地简化了生产程序，节约了原料成本，提高了产品附加值。改性染色后的锦纶织物干、湿摩擦，刷洗和耐日晒色牢度优异，上染百分率比较高，染色均匀，经过30次洗涤之后，染色织物仍然具有良好的抗菌性能。

Description

采用钛酸四丁酯与活性染料对锦纶织物改性染色的方法

技术领域

本发明属于功能纺织材料技术领域，涉及一种锦纶织物改性与染色的方法，具体涉及一种采用钛酸四丁酯与活性染料对锦纶织物改性染色的方法。

背景技术

纳米二氧化钛是一种十分重要的无机半导体材料，其独特的紫外线屏蔽能力、光催化活性和颜色效应使其一经面世而倍受青睐，在防晒、杀菌、废水处理、环保和汽车工业等方面有着广阔的应用前景。利用纳米二氧化钛耐高温、难分解、无毒、功能持久、与聚合物相容性较好等特性，可以制备出具有多种功能的织物。纳米二氧化钛的制备方法主要包括气相法、液相法和固相法。相比之下，液相法具有合成温度低、设备简单、易操作等优点。液相法主要有液相沉淀、溶胶-凝胶、微乳液和水热等方法，其中水热法制备出的纳米晶体具有晶粒发育完整，粒度小，分布均匀，颗粒团聚较轻等优点，而且晶粒物相和形貌可以控制。

目前有关使用钛酸四丁酯与活性染料在水热条件下对锦纶织物进行改性和染色的研究还没有涉及。对涤纶织物进行表面改性方法主要有两种：一是制备含有纳米颗粒的功能性纤维，即在纺丝过程中将纳米颗粒分散在化纤原材料中，再纺丝成纤，其优点是性能持久，缺点是纳米颗粒与聚合物材料亲和性较差，纳米颗粒分散不均匀，团聚现象严重，大部分纳米颗粒包埋在纤维基体中，纤维表面的纳米颗粒很少，因此功能性大幅下降；二是采用后整理工艺将纳米颗粒整理到织物表面，通常使用粘合剂和助剂等原料，因此也同样面临着纳米颗粒团聚的问题，而且整理后的织物耐洗涤牢度不好，织物服用性能受到影响，手感明显变差。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用钛酸四丁酯与活性染料对锦纶织物改性染色的方法，解决了现有改性方法得到的锦纶织物抗紫外线、抗菌性能不高，耐洗涤性能不持久，纳米二氧化钛负载和染色不能同步实现，染色织物匀染性不好，织物手感和透气性能较差等问题。较其他功能纺织产品的生产与加工方法，极大地简化了生产程序，节约了原料成本，提高了产品附加值。

本发明所采用的技术方案是，采用钛酸四丁酯与活性染料对锦纶织物改性染色的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：将待改性染色的锦纶织物在温度为60-90℃的条件下分别用去离子水和质量浓度为95%的无水乙醇反复超声振荡清洗，烘干；

步骤2：按照质量比为1-3：1称取步骤1得到的处理后的锦纶织物和钛酸四丁酯，按照锦纶织物与活性染料的质量比为1：0.003-0.02称取活性染料，按照体积比为1：1称取去离子水和无水乙醇混合，按照1：80-120的体积比将称取的钛酸四丁酯、活性染料依次溶解在去离子水和无水乙醇混合溶液中，将称取的锦纶织物浸渍在钛酸四丁酯活性染料的混合溶液中5-10min，然后将浸渍有锦纶织物的混合溶液添加到高温高压反应釜中，并用去离子水填充至反应釜体积的60-80%，用醋酸调节pH值为4-6，密封，在110-140℃的条件下恒温反应3-6h，待反应结束后取出锦纶织物；

步骤3：将步骤2得到的反应后的锦纶织物，以1：30-50的浴比，在95℃的条件下用洗涤液洗涤10-30min，然后用热、冷水反复洗涤，烘干或自然晾干，得到改性染色后的锦纶织物。

本发明的特点还在于，

其中步骤3中的洗涤液，按照质量-体积浓度，由2g/L的固体皂片、2g/L的纯碱溶于水组成。

其中步骤2中的活性染料，采用均三嗪型活性染料、乙烯砜基活性染料、双活性基型活性染料或卤代嘧啶活性染料中的一种。

本发明的有益效果是，采用水热合成技术在制备纳米二氧化钛颗粒的同时，直接在锦纶织物纤维表面负载纳米二氧化钛颗粒薄膜，与此同时活性染料对锦纶纤维进行染色，从而赋予锦纶织物抵抗紫外线、抗菌和染色等性能，通过控制反应温度和时间、溶液pH值、钛酸四丁酯、染料和去离子水的用量等工艺参数，优化了整理工艺，该方法节省原材料，操作简便，耐洗涤性能良好。测试结果表明，钛酸四丁酯与活性染料一步法纳米二氧化钛改性、染色后的锦纶织物干、湿摩擦，刷洗和耐日晒色牢度优异，上染百分率比较高，染色均匀，经过30次洗涤之后，染色织物仍然具有良好的抗菌性能。

附图说明

图1是锦纶织物钛酸四丁酯与活性艳蓝X-BR染料水热改性染色前的扫描电镜照片；

图2是采用钛酸四丁酯与活性艳蓝X-BR染料对锦纶织物水热改性染色后的扫描电镜照片；

图3是采用钛酸四丁酯与活性艳蓝X-BR染料对锦纶织物水热改性染色后的X射线衍射谱图；

图4是采用钛酸四丁酯与活性艳蓝X-BR染料对锦纶织物水热改性染色前、后的紫外线反射光谱曲线。

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。

本发明采用钛酸四丁酯与活性染料对锦纶织物改性染色的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：将待改性染色的锦纶织物在温度为60-90℃的条件下分别用去离子水和浓度为95%的无水乙醇反复超声振荡清洗，然后烘干备用。

步骤2：按照质量比为1-3：1称取步骤1得到的处理后的锦纶织物和钛酸四丁酯，按锦纶织物质量的0.3-2%（o.w.f）称取染料活性，以1：80-120的体积比将称取的钛酸四丁酯溶解在去离子水和无水乙醇（体积比1：1）的混合溶液中，随后加入活性染料，将称取的锦纶织物浸渍在钛酸四丁酯活性染料的混合溶液中5-10min，然后将浸渍有锦纶织物的钛酸四丁酯活性染料溶液添加到高温高压反应釜中，并用去离子水填充至反应釜体积的60-80%，用醋酸调节pH值为4-6，密封后的反应釜在110-140℃条件下恒温处理3-6h，待反应结束后取出锦纶织物。所用的活性染料采用均三嗪型活性染料、乙烯砜基活性染料、双活性基型活性染料或卤代嘧啶活性染料中的一种。

步骤3：将上步得到的反应后的锦纶织物，以1：30-50的浴比，在95℃条件下用洗涤液洗涤10-30min，然后用热、冷水反复洗涤，烘干或自然晾干，得到改性染色后的锦纶织物。其中的洗涤液，是由2g/L的固体皂片、2g/L的纯碱溶于水组成的。

图1和图2是锦纶织物钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料一步法改性染色前、后的扫描电镜照片。可以看出，锦纶织物经过钛酸四丁酯活性染料水热改性染色之后，纤维表面包覆了一层纳米二氧化钛颗粒薄膜。图3是钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料一步法水热改性染色后的锦纶织物表面薄膜的X射线衍射谱图。可以看出该纳米二氧化钛薄膜为锐钛矿型。图4是钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料对锦纶织物水热改性染色前、后的紫外线反射光谱曲线。可以看出，锦纶织物经过钛酸四丁酯活性染料改性染色之后，对紫外线吸收能力明显提高。锐钛矿型纳米二氧化钛的晶型结构禁带宽度大于金红石矿型的晶型结构，从而使锐钛矿晶型所产生的空穴电子对具有更正和更负的电位，因此对于大多数光催化反应体系而言，锐钛矿型的纳米二氧化钛薄膜具有较高的催化活性。

本发明采用水热法在制备纳米二氧化钛颗粒的同时，直接在锦纶织物纤维表面进行负载纳米二氧化钛，与此同时活性染料对锦纶纤维进行染色，通过优化反应温度和时间、调节溶液pH值，调整锦纶织物、钛酸四丁酯、活性染料和去离子水用量比例，筛选出最佳改性染色工艺。锦纶织物、钛酸四丁酯、活性染料和去离子水的用量比例，填充量，pH值，水热反应温度和时间等都影响着二氧化钛的晶相、晶化程度、形貌和粒子尺寸，以及活性染料上染锦纶纤维的染色性能。锦纶织物与钛酸四丁酯质量比为1-3：1时，纤维表面能够包覆一定厚度的纳米二氧化钛颗粒薄膜，纳米颗粒与锦纶纤维结合牢固，不会发生团聚现象，溶液中也不会沉积过多的二氧化钛颗粒；当小于1：1时，钛酸四丁酯用量太大，易造成浪费，纤维表面包覆的薄膜过厚，不利于纳米颗粒的形成，影响织物手感和服用性能；当大于3：1时，钛酸四丁酯用量太少，纤维表面没有形成连续的薄膜，防紫外线和抗菌性能受到影响。钛酸四丁酯和去离子水用量比例控制在1：80-120时，纤维表面包覆一定厚度的纳米二氧化钛薄膜，颗粒不会发生团聚现象，同时溶液中不会沉积太多的纳米颗粒，而且与纤维结合牢固；当小于1：80时，钛酸四丁酯用量大易造成浪费，纤维表面粘附的二氧化钛太厚，附着牢度不好，使用过程中纳米颗粒容易脱落；当大于1：120时，纤维表面粘附的二氧化钛太少，没有形成连续的薄膜，影响防紫外线和抗菌性能。活性染料用量（o.w.f）为0.3-2%时，不会影响纳米二氧化钛晶体的生长，织物上染百分率较高，染色均匀，色牢度好；当小于0.3%时，织物染色深度太浅；当大于2%时，上染百分率有所下降，反应液中残留的染料太多，废水易造成污染，也影响纳米二氧化钛颗粒形成。溶液填充量在60-80%时，能够生成锐钛矿型纳米二氧化钛颗粒；当小于60%时，反应釜内压力偏低，会影响纳米二氧化钛的生成；当大于80%时同样不利于纳米二氧化钛的生成，反应釜安全性也会受到影响。反应温度和时间主要影响产物的晶化程度和晶体的形貌、尺寸，对生成的晶相也有一些影响，水热反应温度控制在110-140℃之间，可以生成锐钛矿型纳米二氧化钛颗粒；当低于110℃时，会影响纳米二氧化钛的晶体结构，达不到防紫外线、抗菌目的；当高于140℃时，处理后的织物手感明显发硬，织物强度损伤较大，丧失了使用性能。水热反应时间控制在3-6h之间，可以在纤维表面生成锐钛矿型纳米二氧化钛薄膜；当低于3h时，会影响纳米二氧化钛的晶化程度，防紫外线性能不好；当高于6h时，生成的二氧化钛颗粒会发生团聚，粒度明显增大，表面粗糙度增加易造成脱落。pH值对锦纶织物的染色工艺有一定的影响，pH值控制在4-6之间时，织物染色均匀、色牢度较好，超过该范围，染色性能下降。

根据国家标准GB/T 8629-2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》对钛酸四丁酯与活性艳蓝X-BR染料水热改性染色锦纶织物进行洗涤和干燥（选用A型洗衣机，4A洗涤程序，A型干燥程序），并根据国家标准GB/T 18830-2009《纺织品防紫外线性能的评定》测定钛酸四丁酯与活性艳蓝X-BR染料水热改性染色锦纶织物的防紫外线性能。经过标准洗涤之后，改性染色后的锦纶织物在UVB和UVA波段的光谱透射比T<3.3%，紫外线防护系数UPF>50，可以用作防紫外线产品。

根据国家标准GB/T 20944.1-2007《纺织品抗菌性能的评价第1部分：琼脂平皿扩散法》测定钛酸四丁酯与活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物抗菌效果。钛酸四丁酯与活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物对金黄色葡萄球菌（ATCC6538）、大肠杆菌（8099）的抑菌带均在1 mm之内，没有繁殖，抗菌效果好。

使用Data color SF-300型测色配色仪测定钛酸四丁酯与活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物在最大吸收波长（600 nm）处染色深度K/S值。根据国家标准GB/T 3920-2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》、GB/T 420-2009《纺织品色牢度试验颜料印染纺织品耐刷洗色牢度》和GB/T 8427-2008《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》分别测定钛酸四丁酯与活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物耐干、湿摩擦色牢度、耐刷洗色牢度和耐人造光色牢度。

实施例1

分别称取锦纶织物和钛酸四丁酯各5g，按锦纶织物质量的0.3%称取活性艳蓝X-BR染料，其中锦纶织物用体积比为1：1的去离子水和95%无水乙醇溶液，在温度80℃、频率50KHz、功率100W的条件下超声振荡洗涤30min，60℃烘干。钛酸四丁酯按1：80的比例用去离子水进行溶解，加入活性艳蓝X-BR染料，再将锦纶织物浸渍在钛酸四丁酯染料混合溶液中10min，随后将锦纶织物连同钛酸四丁酯染料的水溶液一起添加到200ml高温高压反应釜中，并用去离子水填充至反应釜体积的60%，用醋酸调节pH值6，密封后的反应釜在110℃条件下恒温处理6h。待反应结束后，用2g/L皂片和2g/L纯碱溶液，以1：30浴比在95℃条件下洗涤10min，接着用80℃热水、冷水反复洗涤，60℃烘干。

根据国家标准GB/T 8629-2001对钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物进行洗涤和干燥（选用A型洗衣机，4A洗涤程序，A型干燥程序），并根据国家标准GB/T 18830-2009测定钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物防紫外线性能。经过30次洗涤之后，改性染色后的锦纶织物在UVB和UVA波段的光谱透射比T=2.9%，紫外线防护系数UPF=56。根据国家标准GB/T 20944.1-2007测定钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物抗菌效果。改性染色后的锦纶织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌带均在1mm之内，没有繁殖，抗菌效果好。用Data color SF-300型测色配色仪测定钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物最大吸收波长处的K/S值为1.3。根据国家标准GB/T 3920-2008、GB/T 420-2009和GB/T 8427-2008分别测定钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物耐干、湿摩擦、耐刷洗和耐人造光色牢度。改性染色后的锦纶织物耐干、湿摩擦、耐刷洗和耐人造光色牢度均为5级。

实施例2

分别称取15g的锦纶织物、5g的钛酸四丁酯，按锦纶织物质量的2%称取活性艳蓝X-BR染料，其中锦纶织物用体积比为1：1的去离子水和95%无水乙醇溶液，在温度80℃、频率50KHz、功率100W的条件下超声振荡洗涤30min，60℃烘干。钛酸四丁酯按1：120的比例用去离子水进行溶解，加入活性艳蓝X-BR染料，再将锦纶织物浸渍在钛酸四丁酯染料混合溶液中5min，随后将锦纶织物连同钛酸四丁酯染料的水溶液一起添加到200ml高温高压反应釜中，并用去离子水填充至反应釜体积的80%，用醋酸调节pH值4，密封后的反应釜在140℃条件下恒温处理3h。待反应结束后，用2g/L皂片和2g/L纯碱溶液，以1：50浴比在95℃条件下洗涤30min，接着用80℃热水、冷水反复洗涤，60℃烘干。

根据国家标准GB/T 8629-2001对钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物进行洗涤和干燥（选用A型洗衣机，4A洗涤程序，A型干燥程序），并根据国家标准GB/T 18830-2009测定钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物防紫外线性能。经过30次洗涤之后，改性染色后的锦纶织物在UVB和UVA波段的光谱透射比T=3.7%，紫外线防护系数UPF=50。根据国家标准GB/T 20944.1-2007测定钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物抗菌效果。改性染色后的锦纶织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌带均在1mm之内，没有繁殖，抗菌效果好。用Data color SF-300型测色配色仪测定钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物最大吸收波长处的K/S值为4.2。根据国家标准GB/T 3920-2008、GB/T 420-2009和GB/T 8427-2008分别测定钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物耐干、湿摩擦、耐刷洗和耐人造光色牢度。改性染色后的锦纶织物耐干、湿摩擦、耐刷洗和耐人造光色牢度均为5级。

实施例3

分别称取10g的锦纶织物、5g的钛酸四丁酯，按锦纶织物质量的1%称取活性艳蓝X-BR染料，其中锦纶织物用体积比为1：1的去离子水和95%无水乙醇溶液，在温度80℃、频率50KHz、功率100W的条件下超声振荡洗涤30min，60℃烘干。钛酸四丁酯按1：100的比例用去离子水进行溶解，加入活性艳蓝X-BR染料，再将锦纶织物浸渍在钛酸四丁酯染料混合溶液中8min，随后将锦纶织物连同钛酸四丁酯染料的水溶液一起添加到200ml高温高压反应釜中，并用去离子水填充至反应釜体积的70%，用醋酸调节pH值5，密封后的反应釜在120℃条件下恒温处理5h。待反应结束后，用2g/L皂片和2g/L纯碱溶液，以1：40浴比在95℃条件下洗涤20min，接着用80℃热水、冷水反复洗涤，60℃烘干。

根据国家标准GB/T 8629-2001对钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物进行洗涤和干燥（选用A型洗衣机，4A洗涤程序，A型干燥程序），并根据国家标准GB/T 18830-2009测定钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物防紫外线性能。经过30次洗涤之后，改性染色后的锦纶织物在UVB和UVA波段的光谱透射比T=3.2%，紫外线防护系数UPF=53。根据国家标准GB/T 20944.1-2007测定钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物抗菌效果。改性染色后的锦纶织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌带均在1mm之内，没有繁殖，抗菌效果好。用Data color SF-300型测色配色仪测定钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物最大吸收波长处的K/S值为3.1。根据国家标准GB/T 3920-2008、GB/T 420-2009和GB/T 8427-2008分别测定钛酸四丁酯活性艳蓝X-BR染料水热改性染色后的锦纶织物耐干、湿摩擦、耐刷洗和耐人造光色牢度。改性染色后的锦纶织物耐干、湿摩擦、耐刷洗和耐人造光色牢度均为5级。

Claims

1.采用钛酸四丁酯与活性染料对锦纶织物改性染色的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

2.根据权利要求1所述的采用钛酸四丁酯与活性染料对锦纶织物改性染色的方法，其特征在于，所述步骤3中的洗涤液，按照质量-体积浓度，由2g/L的固体皂片和2g/L的纯碱溶于水组成。

3.根据权利要求1所述的采用钛酸四丁酯与活性染料对锦纶织物改性染色的方法，其特征在于，所述步骤2中的活性染料，采用均三嗪型活性染料、乙烯砜基活性染料、双活性基型活性染料或卤代嘧啶活性染料中的一种。