CN102975254B - 一种高牢度彩色塑木复合材料用木粉的低废水排放染色方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高牢度彩色塑木复合材料用木粉的低废水排放染色方法，包括以下步骤：步骤1：将塑木复合材料用的木粉用阳离子改性剂进行接枝改性处理；步骤2：将接枝改性后的木粉用直接耐晒系列染料染色；步骤3：将染色好并脱水过的木粉，用热水洗1遍，以便去除未固着的染料，提高染色木粉的牢度；步骤4：使染色残液中的染料浓度跟步骤2中染料浓度一致，然后加入按照步骤1已经改性好的木粉，按照步骤2的染色方法进行残液染色，按照步骤3对染色木粉进行洗涤，并如此循环。本发明能使染料进入木粉纤维内部，而不仅是吸附在木粉表面，达到提高着色力，将获得颜色鲜艳的彩色塑木材料。提高染色木粉或塑木材料的耐晒牢度、水浸牢度。

Description

一种高牢度彩色塑木复合材料用木粉的低废水排放染色方法

技术领域

本发明涉及木粉的改性和染色技术领域，特别是一种高牢度彩色塑木复合材料用木粉的低废水排放染色方法。

背景技术

塑木复合材料(简称塑木材料)指将经过预处理的植物纤维或粉末(如木、竹、花生壳、椰子壳、亚麻、秸秆等)为主要成分，与高分子树脂基体塑料、各种助剂复合而成的一种新型材料。它具有塑料的耐水防腐和木材的质感等两种材料的特性，在许多领域可以替代木材和钢材，真正实现以塑代木、以塑代钢，可生产制作成各种二次、三次产品。

由于加工中所用的塑料既可是新塑料，也可是回收的废旧塑料，所以塑木材料的出现大大减轻塑料因难以自然降解而造成对环境的破坏。此外，我国作为一个森林覆盖率极低的国家，长期以来天然林木的过度砍伐对我国社会和工业发展带来了极大的负面影响，所以对木材的有效利用或寻找新的木材替代物越来越重要。使用塑料(甚至回收塑料)及废旧木屑、竹、花生壳、椰子壳、亚麻、秸秆、稻糠等天然植物纤维粉术为原料加工而成的塑木，在减轻污染、保护生态环境的同时，也能节约宝贵的自然资源。不仅如此，塑木材料可以回收循环使用，是真正意义上的环保产品。

通常塑木材料中木粉所占比例达到60％-70％，但木粉本身外观为灰白色或黄褐色，而新产塑料本身一般是无色，所以做成的普通塑木材料颜色外观比较单一。本发明主要是将塑木材料中用到的木粉进行改性处理后再用染料染色，以丰富塑木材料的观赏性，提高他的附加值，扩大其应用范围，如用于日晒雨淋的户外装饰材料、地板、栅栏、亭台、椅凳、园林或水岸景观设施等。

在我国，塑木技术的开发和应用还是一种较新的概念，但近年发展势头迅猛，国内已出现多家塑木材料生产企业。尽管如此，经广泛查询文献资料，国内外对于染料染色的彩色塑木材料的应用研究报导极少，仅有的报导也只是将颜料混合在塑料中来着色，该方法简单，但是颜料对塑木材料中占绝大多数的木粉没有亲和力、上色性差，颜料只能夹杂在塑料与木粉之间，造成最终的塑木产品颜色外观不够鲜艳，且影响塑料与木粉之间的粘结性能。对于木材的染料染色国内外基本成熟，但木材也只能表面着色，而且日晒牢度、水洗牢度也很差，不适合用于户外尤其是露天场合，所以传统意义上的木材的染料染色方法和工艺不能简单照搬到木粉染色中来。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，摒弃现有塑木材料中塑料的颜料着色法，而改为对塑木材料中的木粉先接枝改性，随后用染料染色。

为实现上述目的，本发明方法所采用的技术方案是：一种高牢度彩色塑木复合材料用木粉的低废水排放染色方法，包括以下步骤：

步骤1：将塑木复合材料用的木粉用阳离子改性剂进行接枝改性处理，其中改性工艺参数为：改性剂用量为1-5％owf，浴比1∶5-10，在80-95℃条件下处理15-30min，离心脱水；

步骤2：将接枝改性后的木粉用直接耐晒系列染料染色，直接耐晒染料的用量为0-5％，浴比1∶10，染色温度80-95℃，染色时间30min；离心脱水，并收集染色残液；

步骤3：将染色好并脱水过的木粉，用热水洗1遍，以便去除未固着的染料，提高染色木粉的牢度；其中洗涤工艺参数为：浴比1∶10，温度80-95℃，时间约10min，然后离心脱水；残液收集后并入步骤2中的染色残液，一起混合待下次染色用；脱水后的木粉烘干，则可用于高牢度彩色塑木复合材料；

步骤4：先测试所有染色残液中各染料的残余量，然后根据步骤2中染料的用量，补加染料，使染色残液中的染料浓度跟步骤2中染料浓度一致，然后加入按照步骤1已经改性好的木粉，按照步骤2的染色方法进行残液染色，按照步骤3对染色木粉进行洗涤，并如此循环。

在上述技术方案的基础上，步骤1中所使用的改性剂为阳离子接枝改性剂。可以采用广州创越化工有限公司的阳离子变性剂CY-210，佛山威腾化工有限公司的优色涂TT，广东德美精细化工股份有限公司的色媒体Color Media，。

在上述技术方案的基础上，步骤2中所使用的染料为广州市荣庆化学制品有限公司的直接耐晒系列染料。

在上述技术方案的基础上，步骤2中改性木粉用直接耐晒染料染色时，不再加任何促染剂，如元明粉或食盐之类的其他任何助剂。

在上述技术方案的基础上，步骤3中高牢度是指彩色塑木复合材料的高日晒牢度和高水浸牢度。

在上述技术方案的基础上，步骤4中所有收集滤液既包括初始染色时的染色残液，也包括二次循环染色时的残液，甚至更多次染色的染色残液。

本发明的有益效果是：

1)能使染料进入木粉纤维内部，而不仅是吸附在木粉表面，达到提高着色力，将获得颜色鲜艳的彩色塑木材料。

2)该新方法通过阳离子接枝改性后，木粉带上阳电荷，而直接耐晒染料是阴电荷，通过离子键和分子间范德华力，能提高染料的上染百分率高，且染色过程中无其他助剂，染色残液可循环使用，废水排放少，符合绿色生产要求。

3)染料与木粉通过离子键和分子间范德华力相互作用，且使用的是高日晒的直接染料，有利于提高染色木粉或塑木材料的耐晒牢度、水浸牢度，满足塑木材料的户外使用要求。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1：

一种高牢度彩色塑木复合材料用木粉的低废水排放染色工艺，它包括以下步骤：

步骤1：将木粉用阳离子变性剂CY-210进行接枝改性处理，其中改性工艺参数为：阳离子变性剂CY-210用量为1％owf(owf即指相对于木粉的重量)，浴比(即木粉的重量与水的重量的比)1∶5，在95℃条件下处理15min，离心脱水。

步骤2：将接枝改性后的木粉用直接耐晒兰BRL染色，直接耐晒兰BRL染料的用量为0.5％owf，浴比1∶10，染色温度95℃，染色时间30min。离心脱水，并收集染色残液。同时测试初始染色中残液的染料浓度，并换算出直接耐晒兰BRL染料的上染百分率。

步骤3：将完成染色并脱过水的木粉用热水洗1遍，洗涤工艺参数为：浴比1∶10，温度80℃，时间10min，然后离心脱水，并将木粉在130℃烘干。同样测试洗涤残液中染料的浓度并换算出染色木粉的保留率。

步骤4：将步骤2的初始染色残液和步骤3洗涤残液混合，同时测试混合液中直接耐晒兰BRL的浓度，然后根据初始染色时直接耐晒兰0.5％owf的用量，适量补加染料，使混合残液中的染料浓度跟初始染色时染料的浓度一致，达到0.5％owf，随后加入按照步骤1已经改性好的木粉，按照步骤2的方法进行残液染色，染完后离心脱水。测试残液二次染色后残液浓度，并换算出直接耐晒兰BRL染料的上染百分率。

步骤5：将步骤4中脱水后的二次染色木粉按照步骤3进行洗涤，然后离心脱水，并将木粉在130℃烘干。同样测试洗涤残液中染料的浓度并换算出二次染色木粉的保留率。

步骤6：将步骤3烘干后初始染色木粉与步骤5烘干后的二次染色木粉进行色差对比。同时将二者混合后直接测试其耐晒牢度。结果如下表1所示，可以看出初始染液染色与二次液染时，染料的上染百分率差别不大，而且着色后木粉的水浸牢度差不多，且都很理想。另两者的色光基本一致，有利于大生产，不会产生色差问题，同时阳离子改性后的木粉经直接耐晒染料染色后，其日晒牢度较高，完全可以满足户外塑木复合材料的要求。

实例1中所得各项数据如下表1

表1

注：阳离子变性剂CY-210用量为1％owf，直接耐晒兰BRL用量为0.5％owf

实施例2：

一种高牢度彩色塑木复合材料用木粉的低废水排放染色工艺，它包括以下步骤：

步骤1：将木粉用优色涂TT进行接枝改性处理，其中改性工艺参数为：优色涂TT用量为2％owf，浴比1∶10，在80℃条件下处理30min，离心脱水。

步骤2：将接枝改性后的木粉用直接耐晒红4BL染色，直接耐晒红4BL染料的用量为2％owf，浴比1∶10，染色温度80℃，染色时间30min。离心脱水，并收集染色残液。同时测试初始染色中残液的染料浓度，并换算出直接耐晒红4BL染料的上染百分率。

步骤3：将完成染色并脱过水的木粉用热水洗1遍，洗涤工艺参数为：浴比1∶10，温度95℃，时间10min，然后离心脱水，并将木粉在130℃烘干。同样测试洗涤残液中染料的浓度并换算出染色木粉的保留率。

步骤4：将步骤2的初始染色残液和步骤3洗涤残液混合，同时测试混合液中直接耐晒红4BL的浓度，然后根据初始染色时直接耐晒红4BL的2％owf用量，适量补加染料，使混合残液中的染料浓度跟初始浓度一致，随后加入按照步骤1已经改性好的木粉，按照步骤2的方法进行残液染色，染完后离心脱水。测试残液二次染色后残液浓度，并换算出直接耐晒红4BL染料的上染百分率。

步骤5：将步骤4中脱水后的二次染色木粉按照步骤3进行洗涤，然后离心脱水，并将木粉在130℃烘干。同样测试洗涤残液中染料的浓度并换算出二次染色木粉的保留率。

步骤6：将步骤3烘干后初始染色木粉与步骤5烘干后的二次染色木粉进行色差对比。

实例2中所得各项数据如下表2

表2

注：改性剂优色涂TT的用量为2％owf，直接耐晒红4BL用量为2％owf

实施例3：

一种高牢度彩色塑木复合材料用木粉的低废水排放染色工艺，它包括以下步骤：

步骤1：将木粉用色媒体color Media进行接枝改性处理，其中改性工艺参数为：色媒体color Media用量为2％owf，浴比1∶10，在95℃条件下处理30min，离心脱水。

步骤2：将接枝改性后的木粉用直接耐晒兰BRL、直接耐晒红4BL、直接耐晒黄GLE拼混染色，染料的总用量为5％owf，其中直接耐晒兰BRL用量为2％owf、直接耐晒红4BL用量为2％owf、直接耐晒黄GLE用量为1％owf，浴比1∶10，染色温度90℃，染色时间30min。离心脱水，并收集染色残液。同时测试初始染色中残液的各染料浓度，并换算出各染料的上染百分率。

步骤3：将完成染色并脱过水的木粉用热水洗1遍，洗涤工艺参数为：浴比1∶10，温度95℃，时间10min，然后离心脱水，并将木粉在130℃烘干。同样测试洗涤残液中各染料的浓度并换算出染色木粉的总保留率。

步骤4：将步骤2的初始染色残液和步骤3洗涤残液混合，同时测试混合液中各染料的浓度，然后根据初始染色时各染料的用量，适量补加染料，使混合残液中的染料浓度跟初始浓度一致，随后加入按照步骤1已经改性好的木粉，按照步骤2的方法进行残液染色，染完后离心脱水。测试残液二次染色后残液中各染料浓度，并换算出各染料的上染百分率。

步骤5：将步骤4中脱水后的二次染色木粉按照步骤3进行洗涤，然后离心脱水，并将木粉在130℃烘干。同样测试洗涤残液中各染料的浓度并换算出二次染色木粉的总保留率。

步骤6：将步骤3烘干后初始染色木粉与步骤5烘干后的二次染色木粉进行色差对比。

实例3中所得各项数据如下表3

表3

注：色媒体color Media的用量为2％owf，直接耐晒兰BRL的用量为2％owf，直接耐晒红4BL的用量为2％owf，直接耐黄GLE的用量为1％owf。

本发明所例举的各项测试数据可以看出，木粉采用阳离子改性后再用直接耐晒染料染色，染色木粉可以获得很好的水洗牢度、日晒牢度，且残液二次染色的木粉与初始染液染色的木粉色差少，在允许范围内。染色残液可循环使用，废水排放少。染色后的木粉可以适用于户外塑木材料。

本发明所例举的各原料以及各原料的上下限取值，以及各工艺参数的上下限取值，都能实现本发明，在此不一一例举实施例。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种高牢度彩色塑木复合材料用木粉的低废水排放染色方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将塑木复合材料用的木粉用阳离子改性剂进行接枝改性处理，其中改性工艺参数为：改性剂用量为1-5％owf，浴比1∶5-10，在80-95℃条件下处理15-30min，离心脱水；

步骤2：将接枝改性后的木粉用直接耐晒系列染料染色，直接耐晒染料的用量为0.5-5％owf，浴比1∶10，染色温度80-95℃，染色时间30min；离心脱水，并收集染色残液；

步骤3：将染色好并脱水过的木粉，用热水洗1遍，以便去除未固着的染料，提高染色木粉的牢度；其中洗涤工艺参数为：浴比1∶10，温度80-95℃，时间10min，然后离心脱水；残液收集后并入步骤2中的染色残液，一起混合待下次染色用；脱水后的木粉烘干，则可用于高牢度彩色塑木复合材料；

步骤4：先测试所有染色残液中各染料的残余量，然后根据步骤2中染料的用量，补加染料，使染色残液中的染料浓度跟步骤2中染料浓度一致，然后加入按照步骤1已经改性好的木粉，按照步骤2的染色方法进行残液染色，按照步骤3对染色木粉进行洗涤，并如此循环，

所述步骤1中所使用的阳离子改性剂为广州创越化工有限公司的阳离子变性剂CY-210或佛山威腾化工有限公司的优色涂TT或广东德美精细化工股份有限公司的色媒体Color Media，

所述步骤2中所使用的染料为广州市荣庆化学制品有限公司的直接耐晒系列染料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中染色残液既包括初始染色时的染色残液，也包括二次循环染色时的残液和更多次染色的染色残液。