CN102767099A - 蚕丝织物的活性染料生态染色方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蚕丝织物的活性染料生态染色方法，该方法包括如下步骤：（1）均染：用质量比为1:10-50的活性染料和十甲基环五硅氧烷（D5）配置成活性染料/D5悬浮分散液，蚕丝织物在30-90g/l的碳酸氢钠溶液浸轧，以160-200%的轧液率室温下置入活性染料/D5悬浮分散液中入染，时间为25-35分钟；轧液率主要保证织物匀染性。（2）固色：将步骤（1）得到的混合物体系升温至40～50℃，保温20～30分钟，再升温至70～90℃，保温20～30分钟；将蚕丝织物取出，进行皂煮。本发明的染色过程无需加入电解质促染，染料上染率接近100%，固着率也高于传统水浴染色，染色后织物各项牢度优良。无需电解质促染，有效减轻了染色废水处理负担，有利于生态环境保护。

Description

蚕丝织物的活性染料生态染色方法

技术领域

本发明属于染整技术领域，具体涉及一种蚕丝织物以十甲基环五硅氧烷为介质的活性染料生态染色方法。

背景技术

长期以来，蚕丝织物染色主要应用酸性染料和中性染料。酸性染料色谱齐全，色光鲜艳，但染色牢度差，尤其是湿处理牢度差；中性染料比酸性染料的染色牢度好，但其色谱中艳色较少。活性染料色谱齐全、色泽鲜艳、价格较低，以其优良的染色性能日益受到人们的重视。活性染料中的活性基可与真丝纤维中氨基、亚氨基等发生亲核取代或亲核加成反应成共价键结合，从而赋予染成品优异的耐洗牢度。

通常活性染料不论是哪种染色工艺，都是在碱性条件下，以碱剂作固色剂进行固色。而蚕丝的等电点在pH值3.5-5.5，在碱性条件下蚕丝织物和染料均带负电，这就导致活性染料的上染仍需大量盐的促染，同时，活性染料在碱性条件下也会发生水解，因此，活性染料染对蚕丝的染色也存在染料利用率较低、污水排放量大、染色用电解质量大等问题。

目前，研究活性染料低盐或无盐染色方法主要有：（1）低盐无盐活性染料开发。（2）优化染色工艺。（3）开发无盐染色交联剂。（4）“代用盐”的使用。（5）织物改性。以上途径虽然可以在一定程度上改善活性染料盐用量过多的问题，但是改善的程度有限，不能从根本上解决活性染料的废水污染问题。

活性染料无水或少水染色主要目的就是避免水的使用，目前，最受关注的就是超临界流体染色和反胶束染色技术。众所周知，聚酯，聚酰胺等合成纤维可以在超临界二氧化碳中用分散染料得到令人满意的染色效果。但是，天然纤维并不能在常规的超临界流体中得到有效的染色。尽管科研人员试图通过对棉纤维改性，对活性染料修饰改性，应用超临界二氧化碳共溶剂和助剂，以提高染色介质对染料的溶解和对纤维的溶胀能力，但均不是非常理想。另一条途径是有机溶剂反胶束染色，根据K. Sawada等人的研究，反胶束体系在非水介质中提供了一个相对稳定的微水环境—“水池”，并且，在反胶束体系中水溶性染料对纤维有高的吸附和固着的能力。然而，反胶束体系的制备需要大量的表面活性剂和助表面活性剂，其连续相介质又大多是烃类溶剂，依然存在生态及环保的问题。目前，已有研究人员利用生态环保的介质制备了相关反胶束体系，成功实现了活性染料在反胶束体系对棉织物的上染，但是，反胶束的增溶能力有限，实际应用有很大的限制。

可见，目前适用于天然纤维的非水介质染色的方法都存在一定的局限性，并且相关的研究重点都在于棉织物。目前，已有适合于棉织物的活性染料非水介质染色新工艺，可以提高活性染料上染率，但相关染色工艺并不适用于蚕丝织物，容易对蚕丝织物造成损伤。我国作为蚕丝的发源地，以蚕丝为原料制作的衣服，因其有良好的穿着舒适性、优美的丝鸣感和有口皆碑的保健性，为广大消费者所喜爱。活性染料的发展也可以有效解决了蚕丝传统染色中湿牢度低、色谱不全、染色水洗牢度不高等问题，提高了蚕丝的应用性能。但由于活性染料本身的性质，染色时不可避免的存在染料利用率低、废水中含盐量和碱性大，难处理的问题。因此，对于蚕丝织物活性染料染色而言，寻找一种合适的对环境友好的染色新介质并建立一套对蚕丝损伤小，染色工艺简单，无需电解质促染，染料水解少，废水排放少的技术显得尤为重要。

发明内容

针对蚕丝在活性染料传统水浴染色中存在的染料利用率低、废水中色度高、含盐量和碱性大，难处理的问题，本发明提供一种染色过程中无需盐促染、染料上染率高、固着率高的蚕丝织物的活性染料生态染色方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种蚕丝织物的活性染料生态染色方法，该方法包括如下步骤： 

（1）匀染：用质量比为1:10-50的活性染料和十甲基环五硅氧烷（D5）配置成活性染料/D5悬浮分散液，蚕丝织物在30-90g/l的碳酸氢钠溶液浸轧（薄织物一浸一轧，厚织物二浸二轧），以160-200%的轧液率室温下置入活性染料/D5悬浮分散液中入染，时间为25-35分钟；轧液率主要保证织物匀染性。

（2）固色：将步骤（1）得到的混合物体系升温至40～50℃，保温20～30分钟，再升温至70～90℃，保温20～30分钟；将蚕丝织物取出，进行皂煮。皂煮部分工艺为常规工艺，本发明采用的皂煮配方为：浴比1:50，净洗剂209，2g/l，95℃，皂煮10min。本发明的染色过程工艺流程图见图1。本发明在染色机中进行染色，染色结束对织物进行后处理。

作为优选，所述的碳酸氢钠溶液为30-40g/l。

作为优选，步骤（1）中，活性染料和十甲基环五硅氧烷（D5）的质量比为1:30-50。

作为优选，步骤（2）中，升温速度为4℃/min。

该方法采用生态友好的十甲基环五硅氧烷代替水进行蚕丝织物的活性染料染色，该技术在染色过程中无需盐促染，织物只需浸轧一定碱液以保证活性染料合适的固色条件。可实现蚕丝织物超低浴比染色，染料上染率接近100%，同时体系中极少水量可有效抑制染料水解，有效解决在活性染料对蚕丝织物染色时存在的染料上染率低，废水中含盐量高，碱性大难处理的问题。

染色第一阶段——匀染，主要保证蚕丝织物匀染性，此阶段包括活性染料从非水介质向织物表面自由水转移的过程，染料随着染浴的转动，反复与织物碰撞并溶解，随着织物表面染浴的流动达到较好的匀染性。一般棉织物纤维孔道内充满水时，含水率一般为纤维重的30%，纤维孔道中的水为束缚水，基本不能自由流动，而外相中的水为自由水才能随着染液流动改善织物的匀染。蚕丝织物相对于棉纤维而言，亲水基团更多，回潮率较高，纤维本身含水大于棉纤维，因而要实现匀染，蚕丝织物轧液率需更高。同时蚕丝织物含有较多能和活性染料反应的基团，因而蚕丝所轧的碱剂浓度在对染料活性产生影响的同时也会影响织物匀然性，一般轧的碱剂浓度越高，轧液率也越高，以保证蚕丝织物有较好的匀然性。

第二阶段——固色，主要决定染色织物表观深度。选择合适的活性染料，目前蚕丝织物较多采用双活性基团的活性染料以达到较好的固色效果。蚕丝中含较多种类氨基酸，具有亲核基团的氨基酸的反应活性、分布状况及含量决定了它们在活性染料染色中的作用。蚕丝纤维上可与活性染料反应的亲核基团主要有丝素大分子主链上的末端氨基及赖氨酸等碱性氨基酸剩基的侧链氨基（-NH₂）、酪氨酸剩基上的酚羟基（Ar-OH）以及丝氨酸剩基等的醇羟基（R-OH）。氨基亲和性较好，其适应的PH范围较宽；酚羟基具有一定弱酸性，在较低碱性条件下，即可形成负离子，所以在弱碱性条件下，两者都可以较好地与活性染料发生亲核取代或加成反应。因而染色所用碱剂为碳酸氢钠，并采用双温固色，在40-50℃，PH8-9条件下，丝素中的酚羟基与活性染料中的乙烯砜基发生亲核加成反应。当温度升高至70-90℃，碳酸氢钠会分解产生碳酸钠，此时，染浴pH会有小幅升高，达到氨基、醇羟基较适合的PH范围，与在该温度下有更高反应活性的一氯均三嗪基团反应。该工艺流程既兼顾了蚕丝不同基团的反应活性，也更适用于双活性基团活性染料的固色条件。使蚕丝织物的活性染料染色达到更高的固着率。

本发明染色所用介质为十甲基环五硅氧烷，其结构式如下所示：

                                                 

采用的染色机为浸染染色设备，包括卷染机、轴流染色机、溢流染色剂、喷射染色机、绳状染色机等。

本发明具有以下收益效果：

（1）本发明的染色主要过程在非水介质中进行，可节约大量的染色用水。

（2）本发明的染色过程不需加盐，中途无需加碱，操作方便。

（3）活性染料在该体系下对蚕丝染色在无盐条件下就可实现接近100%的上染率，双温固色也使结构更为复杂的蚕丝织物实现较好的固着率，体系中极少量水可以在一定程度抑制染料的水解，相对于传统水浴染色，明显提高了染料固着率，有效解决了蚕丝织物活性染料染色存在的染料上染率低，废水中含盐量高对环境污染的问题。

（4）本发明所用染色介质十甲基环五硅氧烷无色无嗅无毒，能降解，对环境无害，对健康无害，同时染色结束后，由于所用的染料和碱剂有良好的水溶性，因此很容易与非水介质分离，非水介质可以回收再利用。

附图说明

图1是本发明的染色工艺流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。

实施例1（C.I.活性红195）：

1、染色配方：

活性染料（C. I.活性红195）：2%(o.w.f)；

蚕丝织物重：1g；

活性染料与十甲基环五硅氧烷（D5）的质量比：1:30；

轧液率：160%；

碳酸氢钠浓度：40g/l；

2、染色工艺流程：

（1）匀染：根据配比将活性染料和十甲基环五硅氧烷（D5）混合配置成活性染料/D5悬浮分散液，蚕丝织物在碳酸氢钠溶液浸轧，以160%的轧液率室温下置入活性染料/D5悬浮分散液中入染，时间为30分钟；

（2）固色：将步骤（1）得到的混合物体系升温至50℃，保温20分钟，再升温至85℃，保温20分钟，两次的升温速度均为4℃/min；将蚕丝织物取出，进行皂煮，再用温水冲洗干净，晾干。皂煮配方为：浴比1:50，净洗剂209，2g/l，95℃，皂煮10min。染色过程结束。

（3）染色后蚕丝织物的性能测试及与常规水浴染色方法对比结果见表1和表2。

  

注：织物摩擦牢度按照GB/T 3920－1997标准进行测试；织物水洗牢度按照GB/T 3921.3-1997标准进行测试。

 

实施例2（安诺素黄L-H）：

1、染色配方：

活性染料（安诺素黄L-H）：2%(o.w.f)；

蚕丝织物重：1g；

活性染料与十甲基环五硅氧烷（D5）的质量比：1:20；

轧液率：160%；

碳酸氢钠浓度：30g/l；

2、染色工艺流程：采用上述染色配方，具体过程同实施例1，不同之处在于：固色步骤中，将步骤（1）得到的混合物体系升温至50℃，保温20分钟，再升温至70℃，保温30分钟。

3、染色后蚕丝织物的性能测试及与常规水浴染色方法对比结果见表3和表4。

  

实施例3（安诺素红L-H）：

1、染色配方：

活性染料（安诺素红L-H）：2%(o.w.f)；

织物重：1g；

活性染料与十甲基环五硅氧烷（D5）的质量比：1:50；

轧液率：200%；

碳酸氢钠浓度：80g/l；

2、染色工艺流程：采用上述染色配方，具体过程同实施例1，不同之处在于：固色步骤中，将步骤（1）得到的混合物体系升温至50℃，保温20分钟，再升温至70℃，保温20分钟。

3、染色后蚕丝织物的性能测试及与常规水浴染色方法对比结果见表5和表6。

 

实施例4（安诺素蓝L-H）：

1、染色配方：

活性染料（安诺素蓝L-H）：2%(o.w.f)；

织物重：1g；

活性染料与十甲基环五硅氧烷（D5）的质量比：1:30；

轧液率：220%；

碳酸氢钠浓度：90g/l；

2、染色工艺流程：采用上述染色配方，具体过程同实施例1，不同之处在于：固色步骤中，将步骤（1）得到的混合物体系升温至40℃，保温30分钟，再升温至70℃，保温20分钟。

3、染色后蚕丝织物的性能测试及与常规水浴染色方法对比结果见表7和表8。

  

实施例5（安诺素黑L-PN）：

1、染色配方：

活性染料（安诺素黑L-2R）：2%(o.w.f)；

织物重：1g；

活性染料与十甲基环五硅氧烷（D5）的质量比：1:30；

轧液率：170%；

碳酸氢钠浓度：30g/l；

2、染色工艺流程：采用上述染色配方，具体过程同实施例1，不同之处在于：固色步骤中，将步骤（1）得到的混合物体系升温至40℃，保温20分钟，再升温至75℃，保温20分钟。

3、染色后蚕丝织物的性能测试及与常规水浴染色方法对比结果见表9和表10。

  

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1.一种蚕丝织物的活性染料生态染色方法，其特征在于该方法包括如下步骤： 

（1）匀染：用质量比为1:10-50的活性染料和十甲基环五硅氧烷（D5）配置成活性染料/D5悬浮分散液，蚕丝织物在30-90g/l的碳酸氢钠溶液浸轧，以160-200%的轧液率室温下置入活性染料/D5悬浮分散液中入染，时间为25-35分钟；

（2）固色：将步骤（1）得到的混合物体系升温至40～50℃，保温20～30分钟，再升温至70～90℃，保温20～30分钟；将蚕丝织物取出，进行皂煮。

2.根据权利要求1所述的蚕丝织物的活性染料生态染色方法，其特征在于：皂煮配方为：浴比1:50，净洗剂209，2g/l，95℃，皂煮10min。

3.根据权利要求1或2所述的蚕丝织物的活性染料生态染色方法，其特征在于：所述的碳酸氢钠溶液为30-40g/l。

4.根据权利要求1或2所述的蚕丝织物的活性染料生态染色方法，其特征在于：步骤（1）中，活性染料和十甲基环五硅氧烷（D5）的质量比为1:30-50。

5.根据权利要求3所述的蚕丝织物的活性染料生态染色方法，其特征在于：步骤（1）中，活性染料和十甲基环五硅氧烷（D5）的质量比为1:30-50。

6.根据权利要求1或2所述的蚕丝织物的活性染料生态染色方法，其特征在于：步骤（2）中，升温速度为4℃/min。

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