CN104233799A

CN104233799A - 一种阳离子改性食用色素染棉工艺

Info

Publication number: CN104233799A
Application number: CN201310240808.2A
Authority: CN
Inventors: 于锦清
Original assignee: WUXI DONGXIN WEAVING Co Ltd
Current assignee: WUXI DONGXIN WEAVING Co Ltd
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2014-12-24

Abstract

本发明涉及一种阳离子改性食用色素染棉工艺。其流程包括：阳离子改性处理→热水洗→冷水洗(3次)→挤干→烘干→染色→水洗→皂洗→水洗→烘干。所述工艺所得产品染色深度和各项牢度均达到要求，试剂安全，工艺简单，高上染率也使染色残液易于净化，是一种高效节能环保的染色工艺。

Description

一种阳离子改性食用色素染棉工艺

技术领域

本发明涉及纺织领域，具体涉及一种阳离子改性食用色素染棉工艺。

背景技术

食用色素是一种以食品着色为目的的食品添加剂,有时又称之为食用染料或着色剂。食用色素按来源分为天然色素和合成色素两类。合成色素的优点是颜色鲜艳,着色力强,不易褪色,用量较低,性能稳定。天然色素的优点是安全性高(个别除外),资源丰富,但稳定性差,着色力低,成本高。

目前大多数对纺织品进行染色的染料、助剂、中间体也有相当的毒性，染整加工过程中对环境的污染也不可避免。食用色素具有无毒、污染小、成本低等特点，如果能成功应用于织物的染色，对于减轻日益严重的健康威胁和环境污染可以起到关键性的作用，在当今人们崇尚绿色消费品的冲击下，必将有广阔的发展前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种阳离子改性食用色素染棉工艺。所述工艺所得产品染色深度和各项牢度均达到要求，试剂安全，工艺简单，高上染率也使染色残液易于净化，是一种高效节能环保的染色工艺。

本发明采用了以下技术方案：

一种阳离子改性食用色素染棉工艺，其包括：阳离子改性处理→热水洗→冷水洗((3次)→挤干→烘干→染色→水洗→皂洗→水洗→烘干；

阳离子改性处方：阳离子改性剂3-5%owf；NaOH为1.5-2.5g/L；温度50-70℃；时间15-25min；浴比18-22：1；

染色处方：食用色素4-6%owf；元明粉8-12g/L；pH值6-8；温度60-80℃；时间25-35min；浴比18-22:1。

其中，阳离子改性剂的制备方法，依次包括下列步骤：(1)由浓盐酸、三甲胺水溶液反应生成中间体三甲胺盐酸盐；(2)在乙醇作溶剂的条件下，将三甲胺盐酸盐与环氧氯丙烷反应制得产品。其中步骤(1)中浓盐酸的质量分数为36％～38％，三甲胺水溶液的质量分数为33％，反应时向浓盐酸中滴加三甲胺水溶液，控制反应温度为20～30℃，反应完成后蒸发，结晶，得中间体三甲胺盐酸盐；步骤(2)中反应温度40～60℃，乙醇用量为中间体三甲胺盐酸盐质量的3～5倍，中间体三甲胺盐酸盐与环氧氯丙烷的质量比例为1∶1～1.05∶1。

其中，优选的食用色素为日落黄

其中，优选的阳离子改性处方为：阳离子改性剂4%owf；NaOH为2g/L；温度60℃；时间20min；浴比20：1。

其中，优选的染色处方为：食用色素5%owf；元明粉10g/L；pH值7；温度70℃；时间30min；浴比20:1。

以下对本发明进行详细说明：

（1）本发明经过大量的研究发现：当阳离子改性剂浓度为4%o.w.f.时，其K/S值为23.5812,相较于其它试样其值最大。当改性剂浓度降低时，其K/S值相应减小。未进行阳离子改性的试样染色K/S值仅为0.1819，染料基本不上染。

由此可见，对纤维阳离子化是食用色素对棉织物染色过程中至关重要的一步。因为日落黄的结构简单，水溶性强，对棉织物的亲和力低，因此不经改性的棉织物很难用食用色素染上颜色。棉纤维素纤维经改性后带正电荷，对染料负离子有静电吸引力，因此随着改性剂浓度的增加，棉织物上带的正电荷越多，吸附的染料也就越多。

改性剂的浓度对沾色牢度和变色牢度基本都没有影响。但改性剂浓度升高时其耐摩擦牢度稍有下降，这是因为改性剂在浓度高的情况下有可能过多存在于织物的表面，从而造成浮色染料多，影响摩擦牢度。

从K/S值和色牢度两方面综合考虑，可以确定阳离子改性剂的最适宜浓度是4%o.w.f.。

（2）本发明经过大量的研究发现：阳离子改性时处理液的NaOH浓度为2g/L时，试样的K/S值最大。碱性强，利于打开环氧环，使改性剂与纤维素纤维的反应性增强。

NaOH浓度对各项牢度的影响并不是很明显，但经过仔细观察发现K/S值较高的试样其耐摩擦牢度略低一些。

从K/S值和色牢度两方面综合考虑，可以确定NaOH的最佳使用浓度为2g/L。

（3）本发明经过大量的研究发现：当改性温度为60℃时，其K/S值最大。总体来看，温度的改变对染色深度K/S值的影响较小，当温度超过40℃时，染色深度K/S值基本无变化。只有在室温(30℃)下进行改性时其K/S值略低一些，但从目测效果来看并无明显区别。这说明，此改性剂与棉织物的反应性很强。

当温度升高时，湿摩擦牢度和变色牢度稍有提高。总体来说，改性处理温度的变化对牢度并无甚影响。

综合两方面，可以确定60℃为阳离子改性时的最适宜温度。如对染色深度无过高要求室温改性也可行。

（4）本发明经过大量的研究发现：阳离子改性时间的变化对K/S值影响不大。说明棉纤维经过改性剂处理后，反应速度太快，l0min就能达到很好的改性效果。

随着改性时间的延长，试样的变色牢度有所提高，湿摩擦牢度也有些微的改善。这可能是由于处理时间越长，原来部分吸附在棉织物表面的改性剂有充分的时间发生接枝反应，使牢度得到提高。

综合两方面，选20min为阳离子改性时的最适宜时间。

（5）本发明经过大量的研究发现：K/S值随染料用量的加大而增大，但当染料用量超过5%o.w.f.后基本保持不变，说明纤维上的染料浓度不再随染液浓度而增加，即达到了染色平衡，此浓度为平衡吸附量，超过其浓度的染料也不能上染纤维。

随着染料浓度的升高，耐洗牢度和干摩擦牢度基本不受影响，但湿摩擦牢度随

染料浓度的升高而下降，这是由于当染料到达一定的浓度后纤维吸附饱和，部分染料附着在纤维表面，并没有与纤维发生反应，当受到湿摩擦时，染料与水的亲和力大于与染料的亲和力，随之沾附在衬布上，使试样的湿摩擦牢度降低。

综合两方面，染料最佳用量为5%o.w.f.，此条件下试样的染色深度K/S值最高而且各项牢度也很优良。

（6）本发明经过大量的研究发现：弱碱性条件下可以使染料以阴离子形式存在，易于和阳离子化之后的纤维反应。当pH=8时，试样的K/S值最高。当pH>8时，试样的K/S值随pH值的升高而降低。这可能是由于随OH^-浓度的增加，棉织物上的阳离子减少，影响其与染料的直接性，减小了染料在棉纤维上的吸附。

染色pH值对各项牢度几乎无影响。总的说来，在不同pH值条件下染色的试样的各项色牢度都很优秀，湿摩擦牢度相较于其它几项色牢度要低一些，但也达到实验的要求。

当pH值为8时，试样的K/S值最高，但湿摩擦牢度及变色牢度逊于其他试样。

从两方面来考虑，选用pH为7的染色条件，此条件下染色的试样其K/S值只略低一点，但其各项色牢度都好，故最终确定染色pH值为7，既在中性条件下染色。

（7）本发明经过大量的研究发现：当染色温度低于60℃时，其K/S值相对较低，当温度高于60℃时，其K/S值较高，70℃时，试样的K/S值最高，而温度继续升高时其K/S值反而开始下降。这可能是因为温度过高后，分子动能过大，改性剂与纤维形成的结合不稳定，使得改性程度降低，造成染色深度K/S值的下降。当染色温度为50℃和70℃时，其各项色牢度都比其它试样优秀。

综合K/S值和色牢度两方面的因素来考虑，染色最佳温度为70℃。

（8）本发明经过大量的研究发现：当染色时间为30min以下时，其试样因为染料在上染过程中随着时间推移不仅发生表面的吸附，更深入到纤维内部，故其K/S值增加。而当染色时间过长时，因染料分子量较小，与纤维的亲和力小，容易发生解吸而造成其染色深度K/S值降低，K/S值减小。各项色牢度比较理想。尤其是干摩擦牢度和耐洗牢度，效果都很理想。而湿摩擦牢度并不随染色时间而呈规律性的变化。综合两方面，染色的最适宜温度选30min。

本发明具有以下优点：所述工艺所得产品染色深度和各项牢度均达到要求，试剂安全，工艺简单，高上染率也使染色残液易于净化，是一种高效节能环保的染色工艺。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例一

阳离子改性处方为：阳离子改性剂4%owf；NaOH为2g/L；温度60℃；时间20min；浴比20：1。

染色处方为：食用色素5%owf；元明粉10g/L；pH值7；温度70℃；时间30min；浴比20:1。

阳离子改性剂的制备方法，依次包括下列步骤：(1)由浓盐酸、三甲胺水溶液反应生成中间体三甲胺盐酸盐；(2)在乙醇作溶剂的条件下，将三甲胺盐酸盐与环氧氯丙烷反应制得产品。其中步骤(1)中浓盐酸的质量分数为36％～38％，三甲胺水溶液的质量分数为33％，反应时向浓盐酸中滴加三甲胺水溶液，控制反应温度为20～30℃，反应完成后蒸发，结晶，得中间体三甲胺盐酸盐；步骤(2)中反应温度40～60℃，乙醇用量为中间体三甲胺盐酸盐质量的3～5倍，中间体三甲胺盐酸盐与环氧氯丙烷的质量比例为1∶1～1.05∶1。

实施例二

阳离子改性处方：阳离子改性剂3%owf；NaOH为1.5g/L；温度50℃；时间15min；浴比18：1；

染色处方：食用色素4%owf；元明粉8g/L；pH值6；温度60℃；时间25min；浴比18:1。

实施例三

阳离子改性处方：阳离子改性剂5%owf；NaOH为2.5g/L；温度70℃；时间25min；浴比22：1；

染色处方：食用色素6%owf；元明粉12g/L；pH值8；温度80℃；时间35min；浴比22:1。

实施例四

实施例五

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种阳离子改性食用色素染棉工艺，其包括：阳离子改性处理→热水洗→冷水洗((3次)→挤干→烘干→染色→水洗→皂洗→水洗→烘干；

2.根据权利要求1所述的工艺，其中，阳离子改性剂的制备方法，依次包括下列步骤：(1)由浓盐酸、三甲胺水溶液反应生成中间体三甲胺盐酸盐；(2)在乙醇作溶剂的条件下，将三甲胺盐酸盐与环氧氯丙烷反应制得产品。其中步骤(1)中浓盐酸的质量分数为36％～38％，三甲胺水溶液的质量分数为33％，反应时向浓盐酸中滴加三甲胺水溶液，控制反应温度为20～30℃，反应完成后蒸发，结晶，得中间体三甲胺盐酸盐；步骤(2)中反应温度40～60℃，乙醇用量为中间体三甲胺盐酸盐质量的3～5倍，中间体三甲胺盐酸盐与环氧氯丙烷的质量比例为1∶1～1.05∶1。

3.根据权利要求1所述的工艺，其中，优选的食用色素为日落黄。

4.根据权利要求1所述的工艺，其中优选阳离子改性剂4%owf；NaOH为2g/L；温度60℃；时间20min；浴比20：1。

5.根据权利要求1所述的工艺，其中优选染色处方为：食用色素5%owf；元明粉10g/L；pH值7；温度70℃；时间30min；浴比20:1。