CN102493222A - 一种含有离子液体的活性染料染色方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含有离子液体的活性染料染色方法，包括季胺盐离子液体的合成和活性染料染色等步骤。季胺盐离子液体采用羟基羧酸与胺类在极性有机溶剂通过中和反应制备。染色采用一卤均三嗪型活性染料，以离子液体替代传统无机盐，在较低温度下进行浸染，获得与传统染色相当的上染率和固色率。

Description

一种含有离子液体的活性染料染色方法

技术领域

本发明属活性染料染色领域，特别是涉及一卤均三嗪型活性染料的染色方法。

背景技术

活性染料具有色泽鲜艳，色谱齐全，应用方便，牢度优良的特点，且可以与多种纤维形成共价键结合，因而备受关注。近年来活性染料发展很快，产量逐年大幅度增加，新品种的开发速度也名列染料品种之首。然而随着活性染料应用实践的发展，活性染料染色的缺点逐渐暴露，其中受到广泛关注的是：

(1)活性染料的利用率不高，一般在65-80％，印染加工过程产生大量的有色污水。

(2)使用染料时为了抑制纤维表面的负电荷，需耗用大量无机盐，既提高了劳动强度，又造成废水中的无机盐浓度高达100000mg/kg以上，大大地增加了治理活性染料染色废水的难度。

因此，实现低盐和无盐染色是人们一直关心的问题，对此国内外学者作了大量的研究工作。近几十年来，研究者对活性染料的缺点采取了不同的解决方法。

(1)对活性染料的结构进行改进，提高染料的竭染率，从早期开发单一活性基的活性染料发展到引入两个活性基，双活性基染料的开发成功对活性染料利用率的提高具有明显作用；目前活性染料结构改进集中在活性基、母体染料和连结基的合理配置来提高活性染料的固着率和色牢度。几十年的研究证明活性染料结构改进可以适当减少染色过程中盐的用量，但无实现活性染料的无盐染色。

(2)对纤维素纤维进行阳离子化改性，使纤维素纤维带有永久阳离子性，提高纤维与活性染料的亲和力，在染色过程中减少甚至不使用无机盐，从而大大地降低染色废水的排放。目前常用的改性试剂多为一些胺类物质，改性剂本身对环境造成影响，且不同试剂改性纤维染色稳定性和匀染性差别较大，因此未得到推广应用。

(3)开发新型染色交联剂，在染色过程交联剂与染料和纤维同时形成交联共价键，以此来提高染料的上染率和染色纤维的染色牢度。传统使用的交联剂是含有甲醛类化合物，近年来人们已经合成了一系列非醛交联剂，其分子结构中含有反应性或活性基团，主要有N，N-亚甲基二丙烯酰胺、环氧类化合物、活性乙烯基化合物、多异氰酸酯类，三聚氯氰及其衍生物等。但交联剂的存在会导致染色织物的色光会发生改变。

(4)合理设计和控制染色工艺实现低盐和无盐染色，染色过程中染料的直接性与染色温度和浴比有关。染色温度越低，染料直接性越高，需要盐用量也就越少。浴比越小，染料直接性越高，盐用量也越少。因此合适的低温型活性染料在小浴比时染色能有效的减少盐的用量。如中国授权专利200610168121.2公开了一种活性染料无盐轧蒸连续染色方法，通过合理的选择染料、助剂及控制染色过程，实现无盐染色。目前已工业化的活性染料连续轧染的Econtrol工艺具有节能、环保、无盐、低化学品用量的现代化染色技术，但是工艺控制过程难度较大，较难推广。

(5)应用代用盐的低盐染色，染色时用有机羧酸盐代替传统的传统的食盐或元明粉，这些化合物大多数仍然是盐类，故称作“代用盐”。有机羧酸盐在环境中能够生物降解，是环境友好型助剂，有机羧酸盐对染料的促染作用大，能够减少染色过程的盐用量，但是过高的促染作用使染色过程不易控制，染色匀染性较差，染色织物上易出现色差。有机羧酸盐与传统的无机盐一样为固体粉末，在染色过程中向溶液中加入时，需要一定溶解时间，且溶解不均匀会导致染色疵点的产生。

发明内容

本发明利用离子液体在溶液中电离产生体积较大的阳离子基团，一方面可以染料的磺酸根离子作用形成电中性的染料，减小染料在染液的电离程度，减弱染料与纤维间的静电斥力作用，使染色过程不再依赖无机盐，实现不含无机盐的染色工艺。另一方面有机阳离子可渗透到纤维里与纤维素阴离子发生反应，使纤维素纤维阳离子化，有利于纤维对染料的吸附，提高染料的利用率。此外，离子液体对纤维的良好溶胀作用能够扩张纤维的微孔结构，加速染料在纤维上的吸附扩散速度，节省染色时间。离子液体的独特性能在染色体系中均能够得到充分的应用，有利于实现活性染色过程的低盐、高染料利用率。

实施该发明的技术方案包括两部分，第一部分是离子液体的合成，合成的离子液体结构如式1所示。

式中m＝1-3；n＝1-3；R1含有0-2个碳原子的羟基烷基；R2，R3和R4为含有1-2个碳原子的羟基烷基，R2，R3和R4的结构可以相同，也可以不同。合成过程如下，在四口烧瓶中加入适量乙醇、丙醇或N，N-二甲基甲酰胺等极性溶剂和适量胺类反应物，搅拌溶解。将多元羟基羧酸加入适量极性溶剂溶解，通过恒压滴液漏斗缓慢加入到四口烧瓶中，回流温度下反应10-36h，停止搅拌。去除溶剂，得淡黄色粘稠离子液体。

第二部分是含有离子液体的活性染料染色应用，采用一卤均三嗪型活性染料对棉织物在无传统无机盐条件下于60℃染色40min，加碱固色50min。

采用离子液体替代无机盐的染色过程未见文献报道，染色过程中，在浸有织物的染色液中加入液态离子液体，离子液体能够快速与染液混合形成溶液。离子液体也能够增加染料在纤维上的吸附与扩散，提高染料对纤维的直接性和透染性，降低一卤均三嗪型活性染料的染色与固色温度。染色废液中含有的离子液体在环境中能够生物降解，从而减少了染色过程中无机盐对环境产生的危害。

具体实施方式

实施例1

在250ml三口烧瓶中加入0.1mol乙醇胺的乙醇溶液，快速搅拌下用滴液漏斗缓慢逐滴加入同摩尔数的乳酸溶液，控制滴加过程约为30-60min，滴加过程中溶液由无色透明变为淡黄色澄清溶液。升温至回流状态下反应24小时。反应结束后，降温至室温，停止搅拌。采用旋转仪蒸发除去溶剂乙醇，得到淡黄色粘稠状液体。放入真空干燥烘箱，50℃下干燥48小时。产物离子液体收率为83％。

实施例2

在250ml三口烧瓶中加入0.3mol三乙醇胺的乙醇溶液，快速搅拌下用滴液漏斗缓慢逐滴加入0.1mol的柠檬酸乙醇溶液，控制滴加过程约为30-60min，滴加完毕后升温至回流状态下反应12-18小时。反应结束后，降温至室温，停止搅拌。用分液漏斗分液，产物为淡黄色粘稠液体，放入真空干燥烘箱，50℃下干燥48小时，离子液体收率为92％。

实施例3

(1)含有离子液体的棉织物染色工艺

采用活性橙K-G、活性艳橙K-7R或活性红K-3B，用量为2％(质量百分数，对棉纤维重)，离子液体浓度10-20g/L，染色温度60℃，浴比1∶10，染色时间40min，然后加入碳酸钠20-40g/L，60℃下固色时间50min，水洗两次，皂洗(95℃，皂片为3g/L，)10min，水洗后晾干。

(2)常规棉织物染色工艺

采用活性橙K-G、活性艳橙K-7R或活性红K-3B，用量为2％(质量百分数，对棉纤维重)，氯化钠浓度40g/L，染色温度60℃，浴比1∶10，染色时间40min，然后加入碳酸钠20-40g/L，升温至90℃，固色时间50min，水洗两次，皂洗(95℃，皂片为3g/L，)10min，水洗后晾干。

采用本实施例技术方案染色的棉织物染色结果参见表1，含有离子液体的无盐染色与常规含有无机盐染色的上染率与固色率基本相同。

实施例4

(1)含有离子液体的棉织物染色工艺

采用活性活性翠蓝K-GL，用量为4％(质量百分数，对棉纤维重)，离子液体浓度10-20g/L，染色温度60℃，浴比1∶10，染色时间40min，然后升温至90℃，加入碳酸钠20-40g/L，固色时间50min，水洗两次，皂洗(95℃，皂片为3g/L，)10min，水洗后晾干。

(2)常规棉织物染色工艺

采用活性活性翠蓝K-GL，用量为4％(质量百分数，对棉纤维重)，氯化钠浓度60g/L，染色温度60℃，浴比1∶10，染色时间40min，然后升温至90℃，加入碳酸钠20-40g/L，固色时间50min，水洗两次，皂洗(95℃，皂片为3g/L，)10min，水洗后晾干。

采用本实施例技术方案染色的棉织物染色结果参见表1，含有离子液体的无盐染色与常规含有无机盐染色的上染率与固色率基本相同。

表1是采用一卤均三嗪型活性染料对棉织物染色工艺染色时上染率E和固色率F，其计算式如(1)和(2)所示。

$E=\frac{A_0-A_1}{A_0}\×100\%---\left(1\right)$

$F=\frac{A_0-A_1-A_2}{A_0}\×100\%---\left(2\right)$

式中，A₀、A₁、A₂分别是λ_max下染色前、染色后和皂洗后的染液残液的吸光度。

表1一卤均三嗪型活性染料染色上染率与固色率

Claims (3)

1.一种含有离子液体的活性染料染色方法，包括一卤均三嗪型活性染料和染色助剂的应用及染色温度的控制，其特征在于：所用染料包括活性橙K-G、活性翠蓝K-GL、活性红K-3B和活性艳橙K-7R；所用染色助剂包括离子液体和纯碱；染色工序步骤如下：

(1)根据染色要求将染料与离子液体加水溶解；

(2)室温下将棉织物加入到溶液中，升温至50-60℃，保温染色40min，加入纯碱，升温至60-90℃，固色反应40-60min；

(3)降温至室温，水洗1-2遍，皂洗(95℃，皂片为3g/L)10min，水洗后晾干。

2.根据权利要求1所述的一种含有离子液体的活性染料染色方法，其特征在于所用的离子液体为具有式(1)所示结构的季铵盐型离子液体，

式中m＝1-3；n＝1-3；R1含有0-2个碳原子的羟基烷基；R2，R3和R4为含有1-2个碳原子的羟基烷基，R2，R3和R4的结构可以相同，也可以不同。

3.根据权利要求1所述的一种含有离子液体的活性染料染色方法，其特征在于染色时离子液体浓度为20-40g/L，染色时以2℃/min升温60℃，保温染色40min，加入纯碱以控制固色液pH值为8-11，固色反应50min。