CN106368016B - 一种棉纤维的液体石蜡浴染色方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种棉纤维的液体石蜡浴染色方法。该方法应用液体石蜡浴进行棉纤维的还原染料染色，由于液体石蜡与水完全不互溶，而棉纤维和还原染料隐色体都与水有较好的相容性，分散在液体石蜡中的隐色体小液滴有着强烈的憎液体石蜡而亲棉纤维的趋势，因而还原染料隐色体会自发地从液体石蜡浴转移到纤维表面，进而扩散到纤维内部。所用的液体石蜡价格低廉，安全环保，可循环利用。该方法大大提高了还原染料的上染率，且染色过程中隐色体与氧化性物质隔绝，有效避免了隐色体的氧化和保险粉的损失，显著节省生产成本。更重要的是，该方法大大减少了染色用水和废水排放，符合生态染整的发展需要。
Description
技术领域
本发明属于染整技术领域，具体涉及了一种棉纤维的还原染料液体石蜡浴染色方法。
背景技术
还原染料具有色泽鲜艳，耐洗色牢度高的优点，是棉纤维及其制品染色的一类重要染料。还原染料的染色过程一般包括染料的还原溶解、隐色体上染、隐色体氧化、皂煮后处理等四个步骤。还原染料隐色体溶于水，以色素阴离子通过氢键和范德华力吸附于纤维表面，并向纤维内部扩散，上染后通过氧化过程，隐色体转变为不溶性的染料色淀，固着在纤维上。常规的还原染料染色是在水浴中进行的，其还原过程需要应用大量的烧碱和还原剂，且隐色体的直接性通常较低，以致染色废水的色度高，碱性大，COD和BOD远远超标，废水处理负担重。另一方面，还原染料隐色体在水浴染色过程中易被空气中的氧气氧化，为了保持隐色体的还原电位，实际生产中通常需要补加还原剂及烧碱，使染色过程繁复，生产成本增大。此外，目前工业生产中主要以保险粉为还原剂，保险粉稳定性差，易分解产生硫化物的混合物，污染大气，分解出的硫化盐又会污染水源。有的还原染料，如还原蓝1，因直接性低，需多次染色，染色时间长，耗水量大，所用的化学药品多。在节水节能、生态环保日益被重视的大背景下，还原染料的常规染色方法越来越不能适应生态染整的需要。
近些年，针对还原染料染色所存在的上述问题，已有一些研究工作从节能、环保的角度着眼进行革新，如：对棉纤维进行改性，可使纤维表面带正电荷，使隐色体更易上染；改用较环保的二氧化硫脲作为还原剂，既改善还原染料染色的生态适应性，又可达到较好的得色深度和牢度；采用电化学还原的方法还原染料等等。以上方法虽然在一定程度上对还原染料的染色工艺进行了改善，但是还原染料染色的染料利用率低、耗水量大、废水含污量高等问题仍然没有根本性解决。
针对还原染料常规水浴染色的上述问题，本发明提供一种棉纤维的还原染料液体石蜡浴染色方法。液体石蜡是碳原子数为8-24的正构烷烃，是一种无色、无味、无毒、难挥发的油性液体，由于其性质稳定，对人体无毒害作用，在医学上被广泛应用于创口处理、灌肠、体内填充物等方面；由于其低致敏性和较好的封闭性，可用于软膏、搽剂和化妆品的基质。根据加工方法不同，所得液体石蜡的组成亦有所差别。不同种类的液体石蜡由于其碳原子数不同，其平均分子量、沸程、粘度、表面张力及密度等参数也不同。液体石蜡的安全性高，粘度可调控，且价格低廉。本发明应用液体石蜡浴进行棉纤维的还原染料染色，由于液体石蜡与水完全不互溶，而纤维和隐色体都与水有较好的相容性，分散在液体石蜡中的隐色体小液滴有着强烈的憎液体石蜡而亲棉纤维的趋势。同时，还原染料隐色体本身对棉纤维具有亲和力，因而还原染料隐色体会自发地从液体石蜡浴转移到纤维表面，进而扩散到纤维内部。若将棉纤维看作溶剂，则该过程类似于棉纤维将还原染料隐色体从液体石蜡浴中萃取出来。所用的液体石蜡价格低廉，对人体和环境无毒害作用，可循环利用。该方法大大提高了还原染料隐色体的上染率，且染色过程中隐色体与氧化性物质隔绝，有效避免了隐色体的氧化和保险粉的无效分解，无需在染色过程中追加保险粉和强碱，可显著减少化学品消耗，简化染色工艺，节省生产成本。更重要的是，该染色方法大大减少了染色用水和废水排放，符合生态染整的发展方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种棉纤维的液体石蜡浴染色方法，针对还原染料上染率较低，染色工艺复杂，耗水量大，染色废水碱度高、含污量大、难处理等问题，提供一种染色过程中无需助剂促染、染料上染率高、耗水和耗化学药品少、节约成本，并显著减少染色废水排放的棉纤维还原染料染色方法。
为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种棉纤维的液体石蜡浴染色方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)棉纤维的预处理：将经精练的棉纤维在去离子水中浸湿，控制棉纤维的带液率为100～200％，备染；
(2)高浓度还原染料隐色体溶液制备：采用干缸还原法，用高浓度的烧碱和保险粉溶液在一定温度下还原溶解染料，在溶液上轻轻倒入适量液体石蜡进行液封隔绝空气，制备10～40g/L高浓度还原染料隐色体溶液，备用；
(3)隐色体上染：将带液率为100～200％的待染棉纤维投入到液体石蜡中，取一定量的高浓度还原染料隐色体溶液注入该体系，在一定温度下进行染色。染色设备需加盖，整个上染过程中要尽可能保证棉纤维始终浸渍在液体石蜡浴中，以免纤维表面的隐色体提前氧化，影响后续隐色体的吸附和扩散。
(4)隐色体氧化：取出液体石蜡浴中的棉纤维，对其进行氧化处理。
(5)皂煮：将氧化后的染色棉纤维置入皂煮液中进行皂煮，去除表面浮色。
作为优选，步骤(1)中控制棉纤维的带液率为120％～130％。
作为优选，步骤(2)中高浓度还原染料隐色体的制备工艺为：烧碱浓度为30～70g/L，保险粉浓度为80～160g/L，还原温度为50～60℃，还原时间为10～30min。
作为优选，步骤(2)和步骤(3)中所选液体石蜡初馏点大于200℃，粘度为21～42mPa·s。
作为优选，步骤(3)中待染棉纤维重量(以干重计)与隐色体溶液体积之比为m(棉，g):V(隐色体溶液，mL)＝1:2，待染棉纤维重量(以干重计)与液体石蜡重量之比为m(棉，以干重计):m(液体石蜡)＝1:50。
作为优选，步骤(3)染色过程在加盖的常压浸染设备中进行，染色过程为：先升温至40～80℃，然后保温染色30～60min。
作为优选，步骤(4)中染色后棉纤维的氧化处理条件一般为：在通风条件下，空气氧化5～10min(对于氧化速率慢、溶解度大的染料隐色体，可在含氧化剂的水溶液中氧化处理)。
作为优选，步骤(5)中的皂煮过程为：配制含有3g/L标准皂片和3g/L碳酸钠的溶液，浴比为1:50。将染色后的棉纤维置入该溶液，在95℃的温度条件下，皂煮5～10min。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
1、由于水与液体石蜡互不相溶，分散在液体石蜡中的高浓度还原染料隐色体小液滴有着强烈的憎液体石蜡而亲纤维的趋势。同时还原染料隐色体本身对棉纤维具有亲和力，因而在该染色体系中的隐色体会自发地从液体石蜡浴转移到纤维表面，进而扩散到纤维内部。染料上染率高，助剂消耗量少，染色工艺简单。
2、在隐色体制备过程中，采用液体石蜡进行液封，隔绝了空气中的氧气接触还原体系，有效避免了隐色体的提前氧化和保险粉的无效分解。在染液制备和染色过程中，采用将一定带液率的纤维先投入液体石蜡中，再注入隐色体的方法，有利于减少隐色体的氧化。这些措施有效解决了实际生产过程中需补加碱剂和还原剂的问题，简化工艺，节省成本。
3、液体石蜡是一种无色无嗅的透明油状液体，性质稳定，不易挥发，对人体无毒害作用，安全环保。液体石蜡作为染色介质，不会参与染浴内各物质的任何化学反应，染色结束后，可以回收循环再利用。
4、该染色体系中只有少量水存在，具有显著的节水效果，同时有效解决了还原染料废水含污量大难处理的问题，无需投入大量的人力及物力处理废水，降低衍生成本，符合生态染整的发展方向，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：
一种棉纤维的液体石蜡浴染色方法，包括如下步骤：
(1)棉纤维的预处理：称取2g精练棉纤维，用刷子捋顺疏松，将其置入到去离子水中浸湿溶胀，控制棉纤维的带液率为120％，备染；
(2)高浓度还原蓝1隐色体溶液的制备：采用干缸还原法制备高浓度还原蓝1隐色体溶液，根据表1配方准确称取各药品。在20mL去离子水中加入0.6g烧碱和1.6g保险粉，在50℃恒温水浴锅中搅拌使其溶解制得还原液，再将0.2g还原蓝1染料加入还原液中，并用适量液体石蜡液封，在50℃恒温条件下还原20min，制得10g/L还原蓝1隐色体溶液，备用。
表1制备高浓度(10g/L)还原蓝1隐色体溶液的配方
(3)将步骤(1)所得棉纤维投入液体石蜡中，控制棉纤维重量(以干重计)与液体石蜡重量之比为m(棉，以干重计):m(液体石蜡)＝1:50，移取步骤(2)所得高浓度还原蓝1隐色体溶液4mL注入液体石蜡(液体石蜡相关参数如表2)中，在40℃下保温60min。
表2实施例1所用液体石蜡相关参数
(4)氧化：将步骤(3)所得染色棉纤维在通风条件下，空气氧化10min。
(5)皂煮：配制含3g/L标准皂片和3g/L碳酸钠的皂煮液，将步骤(4)所得棉纤维投入到该皂煮液中，浴比1：50，在95℃温度条件下皂煮10min，最后水洗、烘干获得染色棉纤维。
实施例2：
与实施例1不同之处在于：步骤(2)高浓度还原蓝1隐色体的制备条件和步骤(3)棉纤维的染色条件不同。其它条件与实施例1同。
步骤(2)制备高浓度还原蓝1隐色体溶液配方如表3所示。还原条件为：60℃恒温条件下还原10min。
表3制备高浓度(30g/L)还原蓝1隐色体溶液的配方
步骤(3)染色温度为80℃，染色时间为50min。
实施例3：
与实施例1不同之处在于：所用染料为还原艳紫2R；步骤(2)制备高浓度还原艳紫2R隐色体溶液配方如表4所示，还原条件为60℃恒温条件下还原30min；步骤(3)棉纤维的染色条件为温度60℃，时间50min。其它条件与实施例1同。
表4制备高浓度(40g/L)还原艳紫2R隐色体溶液的配方
实施例4：
与实施例2不同之处在于：步骤(2)和步骤(3)所用液体石蜡(液体石蜡相关参数如表5)不同。其它条件与实施例2同。
表5实施例4所用液体石蜡参数
对照例1：
采用常规还原染料水浴浸染染色工艺，控制还原蓝1染料用量与上述实施例1中还原蓝1染料用量一致(2％(o.w.f))。采用全浴法进行还原，浴比1:30，烧碱浓度10g/L，保险粉浓度15g/L，还原温度60℃，还原时间20min。染色过程为：把精练棉纤维置入已还原好的还原蓝1隐色体染液中，在40℃条件下染色60min，取出，充分氧化10min，皂洗去除浮色，水洗烘干。
对照例2：
与对照例1的不同之处在于：控制还原蓝1染料用量与上述实施例2中的还原蓝1染料用量一致(6％(o.w.f))，还原液中烧碱浓度15g/L，保险粉浓度20g/L。其它条件与对照例1同。
对照例3：
与对照例1的不同之处在于：控制还原艳紫2R染料用量与上述实施例3中的还原艳紫2R染料用量一致(8％(o.w.f))，还原液中烧碱浓度20g/L，保险粉浓度25g/L。其它条件与对照例1同。
上述实施例1-4的液体石蜡浴染色与对照例1-3的常规水浴染色的K/S值比较如表6所示：
表6常规水浴染色与液体石蜡染色的K/S值比较
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种棉纤维的液体石蜡浴染色方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)棉纤维的预处理：
将经精练的棉纤维在去离子水中浸湿，控制棉纤维的带液率为100～200％，备染；
(2)高浓度还原染料隐色体溶液制备：
将染料还原溶解，并在溶液上轻轻倒入适量液体石蜡进行液封隔绝空气，制备10～40g/L高浓度还原染料隐色体溶液，备用；
(3)棉纤维的隐色体上染：
将所述步骤(1)所得待染棉纤维投入到液体石蜡中，取高浓度还原染料隐色体溶液注入该体系，在一定温度下染色，整个上染过程中待染棉纤维始终浸渍在液体石蜡介质中；
(4)染色棉纤维的隐色体氧化；
(5)染色棉纤维皂煮；
所述步骤(2)与所述步骤(3)中所选液体石蜡的初馏点大于200℃，粘度为21～42mPa·s。
2.根据权利要求1所述一种棉纤维的液体石蜡浴染色方法，其特征在于：所述步骤(1)中控制棉纤维的带液率为120％～130％。
3.根据权利要求1所述一种棉纤维的液体石蜡浴染色方法，其特征在于：所述步骤(2)中高浓度还原染料隐色体的制备工艺为：采用干缸还原法，用高浓度的烧碱和保险粉溶液在一定温度下还原溶解染料；其中，烧碱浓度为30～70g/L，保险粉浓度为80～160g/L，还原温度为50～60℃，还原时间为10～30min。
4.根据权利要求1所述一种棉纤维的液体石蜡浴染色方法，其特征在于：所述步骤(3)中待染棉纤维重量与高浓度还原染料隐色体溶液体积之比为m(棉，g):V(隐色体溶液，mL)＝1:2，待染棉纤维重量以干重计。
5.根据权利要求1所述一种棉纤维的液体石蜡浴染色方法，其特征在于：所述步骤(3)中待染棉纤维重量与液体石蜡重量之比为m(棉，以干重计):m(液体石蜡)＝1:50，待染棉纤维重量以干重计。
6.根据权利要求1所述一种棉纤维的液体石蜡浴染色方法，其特征在于：所述步骤(3)中染色过程在加盖的常压浸染设备中进行，染色过程为：先升温至40～80℃，然后保温染色30～60min。
7.根据权利要求1所述一种棉纤维的液体石蜡浴染色方法，其特征在于：所述步骤(4)染色棉纤维氧化过程为：取出所述步骤(3)所得染色棉纤维，在通风条件下，对染色棉纤维进行空气氧化5～10min；对于氧化速率慢、溶解度大的染料隐色体，可在含氧化剂的水溶液中氧化处理。
8.根据权利要求1所述一种棉纤维的液体石蜡浴染色方法，其特征在于：所述步骤(5)染色棉纤维皂煮过程为：首先配制含有3g/L标准皂片和3g/L碳酸钠的皂煮液，浴比为1:50；然后将所述步骤(4)所得氧化后的染色棉纤维置入该皂煮液，在95℃的温度条件下，皂煮5～10min。
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