CN105019267A - 壳聚糖直接季铵盐染整低盐助剂制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于活性染料低盐染色的壳聚糖直接季铵盐及其制备方法。该壳聚糖衍生物以壳聚糖、碘甲烷为原料，碘化钾为催化剂，在碱性溶液中发生付-克反应生成壳聚糖直接季铵盐。本发明得到的壳聚糖直接季铵盐可生物降解，应用于活性染料棉织物低盐染色助剂，在不影响活性染料染色上染率的前提下，有效降低活性染料棉织物染色时盐用量。

Description

壳聚糖直接季铵盐染整低盐助剂制备方法

技术领域

本发明涉及一种纺织助剂及其制备方法，具体地说是一种用于活性染料棉织物低盐染色壳聚糖直接季铵盐及其制备方法。

背景技术

活性染料不仅色谱齐全、色泽鲜艳、应用工艺较简单，而且可以和许多纤维形成共价键结合，受到了广泛关注。但活性染料最突出的问题是固色率低，为了提高它的上染率，在棉纤维传统的染色工艺中，加入大量的无机盐，根据染料结构、颜色不同，用盐量一般为30~100g/l。大量无机盐的加入造成严重的环境污染，破坏生态平衡。因此，开发活性染料低盐染色助剂成为印染行业的研究热点。

棉织物的阳离子改性是比较直接有效实现低盐染色途径，阳离子处理后的棉织物表面富含正电荷，即使在低盐或者无盐条件下，阴离子活性染料也会通过静电吸引快速上染到织物表面。现有的阳离子改性剂包括环氧类含氮化合物、氮杂环丁烷氯化物、氯三嗪型季铵化合物等。但存在对棉织物本身的亲水性能有较大影响，活性染料上染率提高幅度有限，存在一定的毒副作用，不容易生物降解等缺陷。

发明内容

  本发明克服现有技术存在的缺陷，提供一种用于活性染料低盐染色的壳聚糖直接季铵盐，该壳聚糖衍生物可溶于水，对棉织物亲水性能影响小，在不影响染料上染率的前提下，可有效降低活性染料棉织物染色盐用量，且具有生物可降解特性。

所述的用于活性染料棉织物低盐染色的壳聚糖直接季铵盐，具体合成反应的化学方程式如下：

                                                 

    所述的用于活性染料棉织物低盐染色壳聚糖直接季铵盐，以壳聚糖、碘甲烷为原料，碘化钾为催化剂，在碱性溶液中发生付-克反应，其壳聚糖、碘甲烷原料质量比为1：1~100。

所述的壳聚糖原料分子量为5~20万。

所述的付-克反应温度为40~80℃。

所述的付-克反应时间为0.5~4小时。

所述的季铵盐含量为10~50wt%。

所述的壳聚糖直接季铵盐为淡黄色固体。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作进一步说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实例表示的范围。

一种用于活性染料棉织物低盐染色的壳聚糖直接季铵盐及其制备方法，具体实施方式如下：

实施例1

将1.0g壳聚糖(分子量5万)置于三口烧瓶中，向烧瓶中依次加入N-甲基吡咯烷酮40mL、碘化钾2.65g、15%氢氧化钠溶液5.5mL、碘甲烷5.75mL。将烧瓶置于搅拌器中快速搅拌，混合物呈浅黄色。在60℃水浴中搅拌回流75min，反应完毕，得到金黄色溶液。将所得溶液倒入5%氯化钠溶液40mL中交换碘离子，搅拌120min。然后将其倾入到大量无水乙醇中并搅拌。混合物放入4℃冰箱中沉淀过夜，倒掉上清液，得到浅黄色沉淀。沉淀物用大量无水乙醇和石油醚各洗3次，离心过滤，离心时间为10min，速度为3000转/min。产物置于真空干燥箱真空干燥，除去大部分乙醇，得到浅黄色固体沉淀，标记为A1组壳聚糖季铵盐。

实施例2

第一步合成：称取1.0g壳聚糖(分子量5万)置于三口烧瓶中，向烧瓶中依次加入N-甲基吡咯烷酮40mL、碘化钾2.65g、15%氢氧化钠溶液5.5mL、碘甲烷5.75mL。将烧瓶置于搅拌器中快速搅拌，混合物呈浅黄色。在60℃水浴中搅拌回流75min，反应完毕，得到金黄色溶液。将所得溶液倾入大量无水乙醇中搅拌，放入4℃冰箱中沉淀过夜，倒掉上清液，得到浅黄色沉淀，沉淀物用大量无水乙醇洗3次，离心过滤，离心时间为10min，速度为3000转/min，产物置于真空干燥箱干燥，得到浅黄色固体沉淀。第二步合成：将第一步合成得到的产物溶于40mL N-甲基吡咯烷酮中，加热到60℃。加入碘化钾2.65g、碘甲烷3.5mL、15%氢氧化钠溶液5.5mL，快速搅拌，于60℃水浴中加热搅拌回流120min，反应结束后得到反应产物，将产物倒入5%氯化钠溶液40mL中交换碘离子，将所得溶液逐滴加入大量无水乙醇中搅拌，沉淀过夜，倒掉上清液，分别用大量无水乙醇和石油醚各洗涤沉淀3次，并离心过滤，离心时间为10min，离心速度为3000转/min。将所得沉淀置于真空干燥箱干燥，得到壳聚糖季铵盐A2组。

实施例3

重复A2组实验第一步合成。第二步合成：加入N-甲基吡咯烷酮40mL，加热到60℃，再加入碘化钾2.65g、碘甲烷3.5mL、15%氢氧化钠溶液5.5mL，快速搅拌，于60℃水浴中加热搅拌回流240min，反应结束后，将产物倒入5%氯化钠溶液40mLl中交换碘离子，将所得溶液逐滴加入大量丙酮中，快速搅拌，沉淀过夜，倒掉上清液。分别用大量无水乙醇和石油醚各洗涤沉淀3次，并离心过滤，离心时间为10min，离心速度为3000转/min。将所得沉淀置于真空干燥箱真空干燥，得到壳聚糖季铵盐A3组。

上述样品采用下述方法测试其用于活性染料棉织物低盐染色效果：

1)      用壳聚糖直接季铵盐对棉织物进行改性处理

将所制备的壳聚糖直接季铵盐(A1、A2、A3)分别根据下述工艺处理棉织物：

壳聚糖直接季铵盐用量      2 g/L

温度                      60 ℃

时间                      60 min

浴比                      20:1

2)      改性棉织物低盐染色实验

将改性后的棉织物根据下述工艺进行染色实验：

染料浓度                 1 %owf.

食盐                     10g/L

纯碱                     20 g/L

温度                     60 ℃

时间                     60 min

浴比                     30:1

实验中所用染料为Huntsman公司生产的Novacron Black W-NN染料。

    3) 上染率的测定

根据Novacron Black W-NN染料的标准曲线，计算出染色前后染料的浓度，通过下式计算染料的上染率E%：

式中：C ₀ 为染色前染料浓度，C ₁ 为染色后残液的浓度。

4)      传统活性染料棉织物染色实验

为了对比考察棉织物经壳聚糖直接季铵盐改性后的棉织物低盐染色上染率效果，将棉织物根据下述传统染色工艺进行染色实验：

染料浓度                 1 %owf.

食盐                     30 g/L

纯碱                     20 g/L

温度                     60 ℃

时间                     60 min

浴比                     30:1

本发明实施中各样品上染率测试结果如表1。

表1 实施中各样品上染率表

由表中可以看出，所合成的壳聚糖直接季铵盐均能在显著降低无机盐用量的同时，有效提高活性染料棉织物上染率。

Claims (9)

1.一种用于活性染料低盐染色的壳聚糖直接季铵盐，其特征在于以壳聚糖、碘甲烷为原料，碘化钾为催化剂，在碱性溶液中发生付-克反应生成壳聚糖直接季铵盐，所述的壳聚糖、碘甲烷的质量比为1：1~100。

2.根据权利要求1所述的壳聚糖原料分子量为5~20万。

3.根据权利要求1所述的付-克反应温度为40~80℃。

4.根据权利要求1所述的付-克反应时间为0.5~4小时。

5.根据权利要求1所述的季铵盐含量为10~50wt%。

6.权利要求1的壳聚糖直接季铵盐在活性染料棉织物低盐染色工艺的用途。

7.按权利要求6的用途，其中所述的活性染料棉织物低盐染色工艺是将壳聚糖直接季铵盐通过浸轧工艺对棉织物进行改性处理，处理后棉织物表面富含阳离子壳聚糖衍生物。

8.按权利要求6的用途，其中所述的活性染料棉织物低盐染色工艺是经壳聚糖直接季铵盐改性后棉织物表面带正电荷，与阴离子活性染料通过静电库仑力结合，不影响活性染料上染率的同时，降低活性染料棉织物染色盐用量。

9.按权利要求6的用途，其中所述的活性染料棉织物低盐染色工艺可降低活性染料棉织物染色盐用量10~80%。