CN105239428B - 直接染料光催化印花工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直接染料光催化印花工艺，其特征是，包括以下步骤：（1）棉织物采用直接染料进行染色；（2）拔白：采用水浴浸渍方式按1:30～40的浴比配制拔染剂水溶液，将拔染剂水溶液倒入光催化剥色装置中，再将染色后织物覆盖掩模后平整地置于石英套管外围并浸入拔染剂水溶液中，最后将光催化剥色装置置于暗箱并密闭后进行拔白；所述拔白剂水溶液采用K₂S₂O₈水溶液、Na₂S₂O₄水溶液或H₂O₂水溶液，拔白剂水溶液的浓度为1～10g/L，pH值1～13，拔白温度为25～90℃，时间为20～90 min；（3）拔白完成后取出织物，冷水充分洗涤三次后晾干。本发明通过光催对直接染料实现较好的拔白效果，具有较高的剥色率，实现绿色环保的印花工艺。

Description

直接染料光催化印花工艺

技术领域

本发明涉及一种直接染料光催化印花工艺，属于直接染料印花方法技术领域。

背景技术

棉织物的拔染印花是一种重要的印花工艺。传统的拔染印花工艺中化学药品使用多，污染重，给人们生活带来不利影响。因而，研发环保、生态型纺织品剥色处理方法及工艺，减少常规有毒有害化学品的大量使用，降低能源及水资源消耗，无论对提高染色纺织品质量，实现纺织印染企业的节能减排都具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种直接染料光催化印花工艺，通过光催对直接染料实现较好的拔白效果，具有较高的剥色率，实现绿色环保的印花工艺。

按照本发明提供的技术方案，所述直接染料光催化印花工艺，其特征是，包括以下步骤：

(1)棉织物采用直接染料进行染色；

(2)拔白：采用水浴浸渍方式按1:30～40的浴比配制拔染剂水溶液，将拔染剂水溶液倒入光催化剥色装置中，再将染色后织物覆盖掩模后平整地置于石英套管外围并浸入拔染剂水溶液中，最后将光催化剥色装置置于暗箱并密闭后进行拔白；所述拔白剂水溶液采用K₂S₂O₈水溶液、Na₂S₂O₄水溶液或H₂O₂水溶液，拔白剂水溶液的浓度为1～10g/L，pH值1～13，拔白温度为25～90℃，时间为20～90min；

(3)拔白完成后取出织物，冷水充分洗涤三次后晾干。

进一步的，所述光催化剥色装置包括玻璃容器，在玻璃容器中设置石英套管，石英套管内放置紫外灯，紫外灯通过电源线与电源连接，石英套管外表面包裹待光催化进行拔白的织物。

进一步的在所述玻璃容器中设置增氧泵。

进一步的所述紫外灯的功率为8～10W。

进一步的所述棉织物采用直接染料进行染色的过程为：配制染液，染液配方为：直接湖蓝5B用量为0.5～2.0％o.w.f、平平加O用量为0.2～0.4％o.w.f，浴比为1:50～60；将染液升温至40～45℃，将润湿的丝光漂白棉布挤干后投入染液中进行染色，染色过程为：在10～15min内逐渐升温至90～95℃，在90～95℃染10～15min后加入1/2食盐，90～95℃续染10～15min后加入剩余的1/2食盐，再续染10～15min，然后逐渐降温至50～55℃，取出丝光漂白棉布，用冷水洗，烘干，备用；所述食盐的总用量为20～25g/L。

本发明所述直接染料光催化印花工艺，通过光催化体系对直接染料进行拔白，具有较好的拔白效果，实现绿色环保的印花工艺。

附图说明

图1为本发明所述光催化剥色装置的结构示意图。

图2为几种拔染剂对织物进行拔白后的白度值。

图3为几种不同浓度K₂S₂O₈溶液对织物进行拔白后的强力保留率和剥色率曲线图。

图4所示为几种不同pH值K₂S₂O₈溶液对织物进行拔白后的强力保留率和剥色率曲线图。

图5所示为几种不同拔白时间对织物进行拔白后的强力保留率和剥色率曲线图。

图6所示为几种不同拔白温度对织物进行拔白后的强力保留率和剥色率曲线图。

图7所示为采用几种不同染料浓度染色后对织物进行拔白的强力保留率和剥色率曲线图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

本发明的测试内容包括织物表面色深值(K/S)、剥色率、织物拉伸断裂强力测试和织物白度的测试。

所述织物表面色深值(K/S)的测定方法：织物剥色前后的表面色深值在UltraScanPRO型测色配色仪(美国HunterLab公司)上测定，采用D65光源和100视角，并依据下述公式计算织物剥色率：其中，(K/S)₁为剥色前织物的表面色深值，(K/S)₂为剥色后棉织物的表面色深值(剥色面)。

织物拉伸断裂强力测试方法：织物的拉伸断裂强力测定按国标GB/T 3923—1997《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长得测定条样法》。将织物修边成30cm×6cm条样，拆去条样长边纱线，且短边有效长度为5cm。放入恒温恒湿室中平衡12小时。剥色后织物的强力保留率按下式计算： 其中：F₁为剥色前织物的拉伸断裂强力，F₂为剥色后织物的拉伸断裂强力。

织物白度的测量方法：用WSB-3A智能数字白度计对织物的拔白处进行白度测量，织物折成4层(织物表面纹路方向尽可能一致，保持织物平整)，待仪器准备好即可测定。选3个不同的位置测量，然后取其平均值，为该织物的白度值。

如图1所示，本发明所使用的光催化剥色装置包括玻璃容器1，在玻璃容器1中设置石英套管3，石英套管3内放置紫外灯4，紫外灯4通过电源线6与电源连接，石英套管3外表面包裹待光催化进行拔白的织物2；在所述玻璃容器1 中设置增氧泵5。

实施例1-1～实施例1-9：一种直接染料光催化印花工艺，包括以下步骤：

(1)棉织物采用直接染料进行染色：

配制染液，染液配方为：直接湖蓝5B用量为0.5％o.w.f、平平加O用量为0.2％o.w.f，浴比为1:50；将染液升温至40℃，将润湿的丝光漂白棉布挤干后投入染液中进行染色，染色过程为：在10min内逐渐升温至90℃，在90℃染10min后加入1/2食盐，90℃续染10min后加入剩余的1/2食盐，再续染10min，然后逐渐降温至50℃，取出丝光漂白棉布，用冷水洗，烘干，备用；所述食盐的总用量为20g/L；

(2)拔白：采用水浴浸渍方式按1:30的浴比配制拔染剂水溶液，将拔染剂水溶液倒入光催化剥色装置中，再将染色后织物覆盖掩模后平整地置于石英套管外围并浸入拔染剂水溶液中，最后将光催化剥色装置置于暗箱并密闭后进行拔白；拔白的同时增氧泵向拔染剂水溶液中通氧气；

(3)拔白完成后取出织物，冷水充分洗涤三次后晾干。

实施例1-1～实施例1-9拔白条件如表1所示。

表1

如图2所示，为几种拔染剂对织物进行拔白后的白度值，柱形图1、2、3、4依次为实施例1-5、实施例1-8、实施例1-9、实施例1-7得到的织物的白度值。由图2可知，几种拔染剂的拔白效果依次为K₂S₂O₈＞Na₂S₂O₄＞H₂O₂＞H₂O。

如图3所示，为几种不同浓度K₂S₂O₈溶液对织物进行拔白后的强力保留率和剥色率曲线图，其中，横坐标为K₂S₂O₈溶液的浓度，左侧纵坐标为剥色率(％)，右侧纵坐标为强力保留率(％)，—△—为剥色率(％)曲线，—○—为强力保留率(％)曲线。由图3可知，随着过硫酸钾浓度的增加，织物的剥色率得到明显提升，当过硫酸钾浓度为8g/L上升至10g/L时，剥色率增加并不明显。从强力保留率上来看，随着浓度的增加，织物强力保留率成下降趋势，在浓度范围2g/L至8g/L强力保留率下降并不明显，当浓度超过8g/L时，织物强力保留率成锐减趋势。

如表2所示，为几种不同浓度K₂S₂O₈溶液对织物拔白后的白度值。由表2可知，随着浓度的增加，织物白度不断提高，其增加超势趋于缓慢，从8g/L上 升至10g/L时，织物白度增加并不明显。

表2

由于过硫酸钾经紫外光照后会形成·SO₄ ^-，而过硫酸钾用量增加，产生的活性自由基数量也随之增加，织物剥色效果得到改善。同时·SO₄ ^-比·OH更稳定(·SO₄ ^-的半衰期为4s)，在溶液中保留时间更长，更有利于传质，增大了与染料接触的机会。所以剥色效果更显著。当浓度达到一定程度时，剥色率上升并不明显，可能的原因是过硫酸钾浓度过高时，溶液中副产物浓度也随之增加，反而消耗了一定量的过硫酸钾。此外强力在2g/L至8g/L之间变化并不明显，由于K⁺具有一定水化能力，可以起到环节纤维由于受到活性自由基攻击所造成的强力损失。但当水溶液中K⁺超过一定浓度时，水化层反而变薄，纤维溶胀程度变小，因而对织物剥色没有明显提升，但对纤维素大分子氧化降解作用加强，所以浓度超过一定程度和剥色率上升并不明显，而强力保留率却呈锐减趋势。综合这三个评价指标，适宜的过硫酸钾浓度选择为8.0g/L。

实施例2-1～实施例2-7：一种直接染料光催化印花工艺，包括以下步骤：

(1)棉织物采用直接染料进行染色：

配制染液，染液配方为：直接湖蓝5B用量为2.0％o.w.f、平平加O用量为0.4％o.w.f，浴比为1:60；将染液升温至45℃，将润湿的丝光漂白棉布挤干后投入染液中进行染色，染色过程为：在15min内逐渐升温至95℃，在95℃染15min后加入1/2食盐，95℃续染15min后加入剩余的1/2食盐，再续染15min，然后逐渐降温至55℃，取出丝光漂白棉布，用冷水洗，烘干，备用；所述食盐的总用量为25g/L；

(2)拔白：采用水浴浸渍方式按1:40的浴比配制拔染剂水溶液，将拔染剂水溶液倒入光催化剥色装置中，再将染色后织物覆盖掩模后平整地置于石英套管外围并浸入拔染剂水溶液中，最后将光催化剥色装置置于暗箱并密闭后进行拔白；拔白的同时增氧泵向拔染剂水溶液中通氧气；

(3)拔白完成后取出织物，冷水充分洗涤三次后晾干。

实施例2-1～实施例2-7拔白条件如表3所示。

表3

如图4所示，为几种不同pH值K₂S₂O₈溶液对织物进行拔白后的强力保留率和剥色率曲线图，其中，横坐标为pH值，左侧纵坐标为剥色率(％)，右侧纵坐标为强力保留率(％)，—△—为剥色率(％)曲线，—○—为强力保留率(％)曲线。在光催化体系中，pH值的变化会影响到催化剂的稳定性，并对溶液中活性自由基的产生、种类，以及寿命等都有较大影响；不同pH值的光催化体系在剥色处理时也会对织物强力产生影响。由图4可知，在酸性条件下，在pH范围为3-4时，有较好的剥色率，随着酸性的增强，织物剥色率呈下降趋势。当pH值趋于中性至弱碱性时，剥色率下降。当pH超过10时，剥色率又逐渐上升。当pH超过12时，剥色率得到明显提升。从强力保留率上分析，在弱酸性条件下(pH为3-4左右)，织物具有较好的强力保留率，当pH＝1左右时，织物强力损失严重。此外，在碱性条件下，pH＝12左右强力保留率开始下降时，随着pH继续增加，强力呈不断下降趋势。

如表4所示，为几种不同pH值浓度K₂S₂O₈溶液对织物拔白后的白度值。从白度上分析，织物在pH＝3.3及pH在12.84处均取得了较好的白度。

表4

pH值	1	3	5	7	10	12	13
								白度值	47.0	66.5	60.2	57.3	56.7	58.2	70.3

酸本身可使纤维素纤维发生降解，纤维素大分子的苷键对酸的稳定性很低，在适当的条件下发生水解降解，使相邻两葡萄糖单体间碳原子和氧原子所形成的苷键发生断裂，其作用机理如式(Ⅰ)所示。

所以，当在强酸条件下时(pH＝1左右)，织物强力保留率较低，说明发生了水解反应。但溶液中适量的H⁺有利于抑制非选择性的高活性羟基自由基对纤维素纤维基元环上特别是C1、C2上的夺氢反应，对织物强力具有一定保护作用。而且在酸性条件下，纤维素纤维大分子与染料间的共价键易遭受攻击变得不稳定，故织物强力保留率在弱酸性条件下呈上升趋势。在较高pH条件下，碱对纤维素的氧化起降解作用，产生β-分裂现象，碱起催化作用，因而织物强力明显 损失。

实施例3-1～实施例3-6：一种直接染料光催化印花工艺，包括以下步骤：

(1)棉织物采用直接染料进行染色：

配制染液，染液配方为：直接湖蓝5B用量为1.0％o.w.f、平平加O用量为0.3％o.w.f，浴比为1:55；将染液升温至42℃，将润湿的丝光漂白棉布挤干后投入染液中进行染色，染色过程为：在12min内逐渐升温至92℃，在92℃染12min后加入1/2食盐，92℃续染12min后加入剩余的1/2食盐，再续染12min，然后逐渐降温至52℃，取出丝光漂白棉布，用冷水洗，烘干，备用；所述食盐的总用量为22g/L；

(2)拔白：采用水浴浸渍方式按1:35的浴比配制拔染剂水溶液，将拔染剂水溶液倒入光催化剥色装置中，再将染色后织物覆盖掩模后平整地置于石英套管外围并浸入拔染剂水溶液中，最后将光催化剥色装置置于暗箱并密闭后进行拔白；拔白的同时增氧泵向拔染剂水溶液中通氧气；

(3)拔白完成后取出织物，冷水充分洗涤三次后晾干。

实施例3-1～实施例3-6拔白条件如表5所示。

表5

如图5所示，为几种不同拔白时间对织物进行拔白后的强力保留率和剥色率曲线图，其中，横坐标为时间，左侧纵坐标为剥色率(％)，右侧纵坐标为强力保留率(％)，—△—为剥色率(％)曲线，—○—为强力保留率(％)曲线。催化时间的长短不仅可直接影响到织物上染料的去除程度，对织物的强力也会产生影响。由图5可知，随着催化时间的延长，织物的剥色率不断上升。在30min～45min时间段内，剥色率增加明显，在75min～90min时间段内，剥色率增加明显减慢。从强力保留率上看，织物的强力随着剥色时间的延长呈不断下降趋势。同样，在30min～45min时间段内，织物强力下降明显。此后织物强力略有下降，在75min～90min时间段内，强力下降有趋于明显。

如表6所示，为几种不同拔白时间对织物拔白后的白度值。在白度上看，织物的白度随着催化时间延长而不断增加。

表6

时间

20

30

45

60

75

90

(min)
							白度值	40.7	44.0	57.1	64.4	70.1	73.7

实施例4-1～实施例4-6：一种直接染料光催化印花工艺，包括以下步骤：

(1)棉织物采用直接染料进行染色：

配制染液，染液配方为：直接湖蓝5B用量为1.0％o.w.f、平平加O用量为0.3％o.w.f，浴比为1:55；将染液升温至42℃，将润湿的丝光漂白棉布挤干后投入染液中进行染色，染色过程为：在12min内逐渐升温至92℃，在92℃染12min后加入1/2食盐，92℃续染12min后加入剩余的1/2食盐，再续染12min，然后逐渐降温至52℃，取出丝光漂白棉布，用冷水洗，烘干，备用；所述食盐的总用量为22g/L；

(2)拔白：采用水浴浸渍方式按1:35的浴比配制拔染剂水溶液，将拔染剂水溶液倒入光催化剥色装置中，再将染色后织物覆盖掩模后平整地置于石英套管外围并浸入拔染剂水溶液中，最后将光催化剥色装置置于暗箱并密闭后进行拔白；拔白的同时增氧泵向拔染剂水溶液中通氧气；

(3)拔白完成后取出织物，冷水充分洗涤三次后晾干。

实施例4-1～实施例4-6拔白条件如表7所示。

表7

如图6所示，为几种不同拔白温度对织物进行拔白后的强力保留率和剥色率曲线图，其中，横坐标为温度，左侧纵坐标为剥色率(％)，右侧纵坐标为强力保留率(％)，—△—为剥色率(％)曲线，—○—为强力保留率(％)曲线。温度是常规剥色工艺中大重要因素之一，温度不仅对过硫酸钾的稳定性有较大影响，且对产生的活性基寿命也有较大影响，同时对棉织物在水溶液中的溶胀性也有影响，从而影响织物强力。图6表明，在UV/K2S2O8体系中，30℃～40℃范围内，剥色率又明显上升现象，当温度超过40℃以后，织物剥色率变化不明显，几乎都在95％以上，说明温度对织物剥色率影响较小。从强力上分析，温度对织物强力有明显影响。总体上，织物的强力随着温度的增加呈下降趋势。在30℃～40℃织物强力下降不明显，温度超过40℃后，强力下降明显。

如表8所示，为几种不同拔白温度对织物拔白后的白度值。从白度上看，温度超过40℃以后，织物白度没有明显变化。

表8

温度(℃)	25	40	55	70	80	90
							白度值	66.5	72.1	75.2	73.1	72.9	78.1

实施例5-1～实施例5-11：一种直接染料光催化印花工艺，包括以下步骤：

(1)棉织物采用直接染料进行染色：

配制染液，染液配方如表9所示，浴比为1:55；将染液升温至42℃，将润湿的丝光漂白棉布挤干后投入染液中进行染色，染色过程为：在12min内逐渐升温至92℃，在92℃染12min后加入1/2食盐，92℃续染12min后加入剩余的1/2食盐，再续染12min，然后逐渐降温至52℃，取出丝光漂白棉布，用冷水洗，烘干，备用；所述食盐的总用量为22g/L；

(2)拔白：采用水浴浸渍方式按1:30的浴比配制拔染剂水溶液，将拔染剂水溶液倒入光催化剥色装置中，再将染色后织物覆盖掩模后平整地置于石英套管外围并浸入拔染剂水溶液中，最后将光催化剥色装置置于暗箱并密闭后进行拔白；所述拔白剂水溶液采用K₂S₂O₈水溶液，拔白剂水溶液的浓度为8g/L，pH值13，拔白温度为70℃，时间为75min；拔白的同时增氧泵向拔染剂水溶液中通氧气；

(3)拔白完成后取出织物，冷水充分洗涤三次后晾干。

表9

如图7所示，为采用几种不同染料浓度染色后对织物进行拔白的强力保留率和剥色率曲线图，其中，横坐标为染料浓度，左侧纵坐标为剥色率(％)，右侧纵坐标为强力保留率(％)，—△—为剥色率(％)曲线，—○—为强力保留率(％)曲线。光催化对织物上的染料剥色也有一定范围。染料浓度在一定范围内时，具有较好的效果，当织物上染料超过一定浓度，则在该条件下并不能取得较好的剥色率。图7表明，在染料的浓度范围为3％以内时，织物的剥色率都在95％左右，当染料浓度超过3％后，则剥色率层下降趋势，当染料浓度为5％时，剥色率仅为80％左右。

如表10所示，为几种不同染料浓度染色后织物拔白的白度值。从白度上分 析，织物的白度随着染料浓度的增加而呈不断下降趋势。其中，染料浓度在0.5％及1％时白度并没有特别明显下降，当染料浓度超过1％时，白度从73.7下降至60.6。

表10

染料浓度(o.w.f)	白度值
		0.5％	79.3
1.0％	73.7
		1.5％	60.6
2.0％	58.3
		2.5％	46.8
3.0％	46.9
		4.0％	30.7
5.0％	24.2
		6.0％	22.0
7.0％	21.9
		8.0％	20.8

当染料浓度上升到一定程度后，紫外光就无法完全透过织物，光线的催化作用就明显减弱，溶液中产生的活性自由基就会相对减少，导致织物剥色率下降。染料浓度在0.5％及1％，紫外光几乎能透过，所以剥色织物有较高白度。

Claims (2)

1.一种直接染料光催化印花工艺，包括以下步骤：

（1）棉织物采用直接染料进行染色：

配制染液，染液配方为：直接湖蓝5B用量为0.5%o.w.f、平平加O用量为0.3% o.w.f，浴比为1:55；将染液升温至42℃，将润湿的丝光漂白棉布挤干后投入染液中进行染色，染色过程为：在12min内逐渐升温至92℃，在92℃染12min后加入1/2食盐，92℃续染12min后加入剩余的1/2食盐，再续染12min，然后逐渐降温至52℃，取出丝光漂白棉布，用冷水洗，烘干，备用；所述食盐的总用量为22g/L；

（2）拔白：采用水浴浸渍方式按1:30的浴比配制拔染剂水溶液，将拔染剂水溶液倒入光催化剥色装置中，再将染色后织物覆盖掩模后平整地置于石英套管外围并浸入拔染剂水溶液中，最后将光催化剥色装置置于暗箱并密闭后进行拔白；所述拔染剂水溶液采用K₂S₂O₈水溶液，拔染剂水溶液的浓度为8g/L，pH值13，拔白温度为70℃，时间为75min；拔白的同时增氧泵向拔染剂水溶液中通氧气；

（3）拔白完成后取出织物，冷水充分洗涤三次后晾干。

2.一种直接染料光催化印花工艺，包括以下步骤：

（1）棉织物采用直接染料进行染色：

配制染液，染液配方为：直接湖蓝5B用量为1%o.w.f、平平加O用量为0.3% o.w.f，浴比为1:55；将染液升温至42℃，将润湿的丝光漂白棉布挤干后投入染液中进行染色，染色过程为：在12min内逐渐升温至92℃，在92℃染12min后加入1/2食盐，92℃续染12min后加入剩余的1/2食盐，再续染12min，然后逐渐降温至52℃，取出丝光漂白棉布，用冷水洗，烘干，备用；所述食盐的总用量为22g/L；

（2）拔白：采用水浴浸渍方式按1:30的浴比配制拔染剂水溶液，将拔染剂水溶液倒入光催化剥色装置中，再将染色后织物覆盖掩模后平整地置于石英套管外围并浸入拔染剂水溶液中，最后将光催化剥色装置置于暗箱并密闭后进行拔白；所述拔染剂水溶液采用K₂S₂O₈水溶液，拔染剂水溶液的浓度为8g/L，pH值13，拔白温度为70℃，时间为75min；拔白的同时增氧泵向拔染剂水溶液中通氧气；

（3）拔白完成后取出织物，冷水充分洗涤三次后晾干。