CN106835777A - 一种新型代用碱及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种新型代用碱，由以下重量百分比的原料制成：有机碱和碳酸钾73%～82%，缓冲剂10%～15%，添加剂8%～12%。本发明的新型代用碱和纯碱的耐湿摩擦牢度值接近，且将其用于活性深蓝SGE、活性蓝SPR染料染色、固色后棉织物的耐湿摩擦牢度值均达到4级，达到或优于高浓缩染色代用碱及纯碱的固色性能。

Description

一种新型代用碱及其制备方法

技术领域

本发明属于印染助剂染色技术领域，具体涉及一种新型代用碱及其制备方法。

背景技术

活性染料是含有活性基团的水溶性染料，是目前用于纤维素纤维染色最重要的一类染料，它能在碱性条件下与纤维素分子上的羟基发生共价交联而达到固色的目的。传统活性染料染色工艺中使用的固色碱剂主要是一些无机物，常见的有碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐等。实践中发现使用纯碱具有对染色织物重现性好、染液的pH值稳定等特性。但纯碱使用过程中存在易产生粉尘、水溶性差、易结块堵塞设备滤网等缺陷，科学家们着手研究用于活性染料固色的代用碱，以期解决纯碱等使用过程中存在的诸多缺陷。

研究发现，代用碱不仅可以明显地解决纯碱在使用中存在的问题，而且能够提高生产效率、节约成本、减少废水排放等具有优良的应用性能。一般来说，代用碱主要由供碱组份、缓冲剂组份和添加剂组份等组成。设计代用碱配方的首要原则是选择合适的碱来获得足够高的总碱度，并保证特定的固色反应所需的缓冲能力。但已有代用碱在使用过程中仍存在某些染料上染率欠稳定、染色织物色光与纯碱固色的织物色光有偏离等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型代用碱，同时提供其制备方法是本发明的另一发明目的。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种新型代用碱，由以下重量百分比的原料制成：有机碱和碳酸钾73％～82％，缓冲剂10％～15％，添加剂8％～12％。

所述有机碱和碳酸钾的重量比为(10～20):(80～90)。

所述有机碱为三乙醇胺。

缓冲剂为偏硅酸钠，所述添加剂为氢氧化钠。

所述的新型代用碱的制备方法，将有机碱与碳酸钾、缓冲剂和添加剂按比例混合，室温搅拌至无色透明液体即得。

本发明代用碱推荐染色棉织物的工艺：

先将染料按需要浓度配制好，取计量好的染液、元明粉和碱剂加入到染液杯中，室温下加入润湿后的棉织物，搅拌升温至60℃左右，染、固色60min左右后取出水洗；然后皂洗，皂洗的工艺条件为：在温度约为90℃下皂洗，之后取出棉织物水洗烘干即可。推荐工艺配方：染料2％(o.w.f)，元明粉50g/L，代用碱1.5-5g/L，浴比1:(15-20)。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的新型代用碱和纯碱的耐湿摩擦牢度值接近，且将其用于活性深蓝SGE、活性蓝SPR染料染色、固色后棉织物的耐湿摩擦牢度值均达到4级，达到或优于高浓缩染色代用碱及纯碱的固色性能；

2、本发明的新型代用碱使用简便，且用量约为纯碱的十分之一，可节省储存空间，降低运输成本，针对目前日益严峻的环保要求，采用代用碱工艺能够带来良好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

下面以具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1

一种新型代用碱，由以下重量百分比的原料制成：有机碱和碳酸钾82％，缓冲剂10％，添加剂8％。所述有机碱和碳酸钾的重量比为10:90。所述有机碱为三乙醇胺，缓冲剂为偏硅酸钠，所述添加剂为氢氧化钠。

所述的新型代用碱的制备方法，将有机碱与碳酸钾、缓冲剂和添加剂按比例混合，室温搅拌至无色透明液体即得。

实施例2

一种新型代用碱及其制备方法，同实施例1，不同之处在于，所述新型代用碱由以下重量百分比的原料制成：有机碱和碳酸钾73％，缓冲剂15％，添加剂12％。其中，有机碱和碳酸钾的重量比为20:80。

实施例3

一种新型代用碱及其制备方法，同实施例1，不同之处在于，所述新型代用碱由以下重量百分比的原料制成：有机碱和碳酸钾77％，缓冲剂15％，添加剂8％。其中，有机碱和碳酸钾的重量比为20:80。

性能测试：

1、不同组份用量对本发明代用碱应用性能的影响

为了获得一种性能较优的本发明代用碱，分别考察自制的有机碱与碳酸钾、缓冲剂和添加剂用量对棉织物染色、固色性能的影响。

(1)有机碱用量对本发明代用碱应用性能的影响

我们认为：有机碱的组份是本发明代用碱能否应用于生产实际的关键指标。在其它条件固定时，同时固定总碱量仅改变本发明代用碱体系中有机碱与碳酸钾用量的比例，考察了经活性蓝SPR染料染色、固色后棉织物的耐摩擦牢度及K/S值色差等，结果如表1所示。(注：色差测试中纯碱作为标准样，使用D65为光源)

表1有机碱用量对被染织物纤维性能的影响

由表1可知，在缓冲剂和其它添加剂组份保持不变时，随着总碱量中有机碱组分占有量的增加，染液的总碱度、染色织物的K/S值和耐摩擦牢度值随之提高；当代用碱中碳酸钾与有机碱的质量比为20:80时，其各项相关指标达到较佳值，色差比较小，特别是耐湿摩擦牢度值达到4级；当有机碱用量继续增加时，染液的总碱度虽继续增大，但染色棉织物的K/S值、耐摩擦牢度值不再明显增加。这是因为所制备的有机碱的碱性在理论上就明显的强于无机碱，加上有机碱分子结构的特殊性，能促使染料与纤维分子之间形成较强的化学键或氢键，增强染料在纤维上的上染率，提高耐湿摩擦牢度值等，且分子中含有的链烷基具有改善棉织物手感的功能。因此随着代用碱中有机碱占有量的增大而其溶液的总碱度增加，有利于活性染料中的连接基-NH-与纤维素分子中的羟基结合，使染、固色后棉织物的耐湿摩擦牢度值增加。综合各项指标，代用碱中选择碳酸钾与有机碱的质量比优选为20:80。

(2)缓冲剂用量对本发明代用碱应用性能的影响

一般认为，缓冲能力是评价本发明代用碱性能的一个重要指标。在其它条件固定时，改变本发明代用碱中缓冲剂用量，考察了经活性蓝SPR染料染、固色后棉织物的耐摩擦牢度及K/S值等，结果如表2所示。

表2缓冲剂用量对染液总碱度和染、固色后棉织物性能的影响

由表2结果可知，缓冲剂用量对染液总碱度影响不大；但染色棉织物的K/S值、耐摩擦牢度值均随缓冲剂用量的增加而增大，当缓冲剂用量为15％时，染色棉织物的K/S值、耐摩擦牢度值均达到较佳，当缓冲剂用量继续加大时，染色棉织物的K/S值、耐摩擦牢度值不再明显增加。这是因为缓冲剂的缓冲容量与缓冲剂的浓度有关，缓冲剂的浓度越大其缓冲容量相应越强，当缓冲剂的用量为15％时能满足染料有效的上染到被染织物纤维上而染料不会发生水解现象。当缓冲剂用量继续增大时，被染织物纤维的K/S值、耐摩擦牢度值不再明显增加。因此，本发明代用碱中缓冲剂用量优选为15％。

(3)添加剂用量对本发明代用碱应用性能的影响

实验发现，在本发明代用碱中加入合适的添加剂能使其具有良好的渗透力、稳定性等。在其它条件固定时，改变本发明代用碱中添加剂用量，考察了经活性蓝SPR染料染、固色后棉织物的耐摩擦牢度及K/S值等，结果如表3所示。

表3添加剂用量对染液总碱度和染、固色后棉织物性能的影响

由表3结果可知，添加剂用量对染液总碱度影响很小；本发明代用碱中随着添加剂用量的增加，染色棉织物的K/S值、耐摩擦牢度值也略有增大；当本发明代用碱中添加剂用量为8％时，被染织物纤维的K/S值、耐摩擦牢度值均达到较佳值，当添加剂用量继续增大时，被染织物纤维的K/S值、耐摩擦牢度值没有明显增加。这是由于本发明代用碱中的添加剂分子有利于染料在纤维分子中的渗透，增强活性染料在被染织物纤维上的上染率，使被染织物纤维的耐摩擦牢度值升高。

实验结果表明，当本发明代用碱的配方为：碳酸钾:有机碱＝20:80，缓冲剂用量为15％，添加剂用量为8％时，本发明代用碱溶液体系稳定性好；并能使被染织物纤维的K/S值、耐摩擦牢度值均达到较佳值。

2应用效果测试

(1)不同碱剂的缓冲能力范围

配制纯碱、高浓缩染色代用碱(市售)和本发明代用碱浓度为5g/L时的碱液，在总碱量相同条件下，测试浓度为5g/L时的本发明代用碱和20g/L纯碱作为固色碱剂时在染色、固色过程中三个阶段的pH值，结果如表2-5所示。

表4不同碱剂在染色、固色过程中三个阶段的PH值

由表4可以看出，各种碱剂在pH2与pH3之间的差值约为0.05－0.09，波动范围很小，这表明本发明代用碱的缓冲性能完全达到了商品代用碱及纯碱的要求，能满足其对棉织物染、固色重现性的要求。

(2)不同碱剂对不同染料染色、固色后棉织物的K/S值、耐摩擦牢度等性能的影响

分别用本发明代用碱，纯碱和高浓缩染色代用碱作为固色碱剂，对使用三种不同活性染料染色后织物进行K/S值、耐摩擦牢度等性能测试，结果如表5所示。

表5不同碱剂、不同染料对染色、固色织物K/S值及耐摩擦牢度的影响

由表5可知，在相同条件下，经不同活性染料染色、不同代用碱固色后被染织物纤维的K/S值基本接近，被染织物纤维的耐干摩擦牢度值基本相同，都达到了4-5级；而棉织物的耐湿摩擦牢度值则有差异，本发明代用碱和纯碱的耐湿摩擦牢度值接近，且本发明代用碱用于活性深蓝SGE、活性蓝SPR染料染色、固色后棉织物的耐湿摩擦牢度值均达到4级，优于高浓缩染色代用碱、B固色后棉织物的耐湿摩擦牢度值。

(3)不同碱剂对染色时色差的影响

分别用纯碱、本发明代用碱剂、高浓缩染色代用碱、商品代用碱B作为固色碱剂对不同分量活性染料进行染色，并以纯碱作为标准样测试染色后织物的色差，测试结果如表6所示。(注：纯碱为标准样，使用D65光源)

表6不同固色碱剂对不同染料分量时对织物色差的影响

由表6可以看出，本发明代用碱与高浓缩染色代用碱、B在不同染料分量染色中效果不一样，在染料分量较少的浅中色染色试验中，本发明代用碱和高浓缩染色代用碱、B色差在允许范围内，且染色深度均达到或超过传统固色碱剂纯碱的染色深度，本发明代用碱的效果略优于商品代用碱。在染料分量较大的深色染色中，高浓缩染色代用碱色差超过允许范围，染色深度也较传统固色碱剂纯碱浅，本发明代用碱和商品代用碱B色差虽在许可范围内，但染色深度达不到传统固色碱剂纯碱的染色深度，故代用碱在活性染料染深色实验中的应用效果还有待提高。

因此说，本发明代用碱中有利于活性染料中的活性基与纤维素分子中的羟基结合，使染、固色后棉织物的耐湿摩擦牢度值增加，导致本发明代用碱的性能达到或优于商品代用碱和纯碱的固色性能。这是因为所制备的有机碱分子结构的特殊性，一是相同摩尔量的有机碱的碱性强于无机碱；二是有机碱分子在促进染料与棉织物纤维分子之间成键时也附带形成氢键，增强染料在纤维上的上染率；三是有机碱分子中含有大量的链烷基，当其与棉织物结合时还具有改善棉织物手感的功能。因此，本发明代用碱在使用时具有较好的社会和环境价值。

Claims (6)

1.一种新型代用碱，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：有机碱和碳酸钾73%～82%，缓冲剂10%～15%，添加剂8%～12%。

2.如权利要求1所述的新型代用碱，其特征在于，所述有机碱和碳酸钾的重量比为（10～20）:（80～90）。

3.如权利要求1或2所述的新型代用碱，其特征在于，所述代用碱由以下重量百分比的原料制成：有机碱和碳酸钾77%，缓冲剂15%，添加剂8%，所述有机碱和碳酸钾的重量比20:80。

4.如权利要求3所述的新型代用碱，其特征在于，所述有机碱为三乙醇胺。

5.如权利要求4所述的新型代用碱，其特征在于，所述缓冲剂为偏硅酸钠，所述添加剂为氢氧化钠。

6.权利要求1或2或4或5所述的新型代用碱的制备方法，其特征在于，将有机碱与碳酸钾、缓冲剂和添加剂按比例混合，室温搅拌至无色透明液体即得。