CN106930119B - 用植酸对蛋白质纤维进行染整加工的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用植酸对蛋白质纤维进行染整加工的方法，包括以下步骤：将植酸溶于水，然后加入酸性染料，混匀后得到染整加工液；将蛋白质纤维浸入染整加工液中，升温至80‑98℃，保温处理30‑90min，植酸的用量为20‑200％owf。本发明将植酸同时用作蛋白质纤维染色的促染剂和阻燃整理剂，使用其处理的蛋白质纤维不仅具有鲜艳的颜色，而且具有良好的阻燃性能。本发明的方法缩短了蛋白质纤维湿处理加工的流程，且能保证阻燃蛋白质纤维在使用过程中的环保安全性。

Description

用植酸对蛋白质纤维进行染整加工的方法
技术领域
本发明涉及纺织品印染整理技术领域，尤其涉及一种用植酸对蛋白质纤维进行染整加工的方法。
背景技术
天然蛋白质纤维与人们的日常生活密切相关，被广泛应用于各个领域，其中以蚕丝和羊毛的地位最为重要。蚕丝因其光泽柔和、穿着舒适、手感柔软等特点被称为“纤维皇后”，被广泛应用于服装和高档室内装饰用品，如床上用品、地毯、家具装饰用品、窗帘等。羊毛因其服用性能好、易于染色、不易点燃等特点，被广泛应用于毛衫、西服、地毯、高温防护服、飞机内装饰材料等领域。
目前，由纺织品引起的火灾在世界各国不断增加，对人类生命财产安全造成了极大的威胁，故纺织品阻燃整理一直是一个重大的研究课题。蚕丝纤维阻燃性能较差。羊毛纤维氮含量(15-16％)和硫含量(3-4％)较高，且吸湿性强，故其具有一定的阻燃性能，属于不易燃纤维。大多数羊毛织物能够通过水平燃烧测试，但不能通过45°和垂直燃烧法测试，不能满足我国《阻燃装饰织物》中B1级阻燃性能要求。
常用的卤素阻燃剂会产生生物累积，对人类和动物具有持久的危害。越来越多的卤素阻燃剂被欧盟等国家限制使用甚至禁止使用。目前，对羊毛阻燃处理比较成功的方法是Zirpro阻燃工艺，在酸性条件下，用锆酸盐和钛酸盐混合物处理羊毛，赋予羊毛良好的阻燃性能，而且其耐水洗牢度好。但是，该方法使用的重金属离子对人体有潜在的危害，且易引起环境污染。随着人们环保意识的增强，对生态纺织品的需求日益增加，故亟需开发新型环保的阻燃整理助剂及节能减排的阻燃整理技术。现有商业化阻燃剂中磷系阻燃剂成炭能力强，是卤素阻燃剂较好的替代物。天然产物植酸分子中含28％的磷元素，可作为环境友好型磷系阻燃剂。中国发明专利CN103321044B公开了一种采用植酸和壳聚糖通过层层自组装法对蚕丝织物进行阻燃的方法，制得的蚕丝织物具有良好的阻燃效果，但该方法需要反复浸渍阳离子性壳聚糖溶液和阴离子性植酸溶液，以使它们在蚕丝纤维表面产生静电结合，层层堆积，该方法操作繁杂、工艺流程长，对蚕丝织物的手感有不良影响，且整理蚕丝织物阻燃效果的耐久性尚不清楚。另外，中国发明专利CN 104264467B公开了一种在有机溶剂中制备天然植酸类化合物与γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷的反应产物及其利用含相应反应产物的有机溶剂整理加工液对棉织物进行阻燃整理的方法，尽管制得的棉织物具有良好的阻燃效果，但该方法采用有机溶剂整理加工液存在挥发性有机物污染的问题，且所用部分有机溶剂存在毒性的问题，该阻燃方法也不能与染料染色同浴进行。
蛋白质纤维的染色和功能整理需要经过一系列湿处理加工。蚕丝和羊毛等蛋白质纤维染色最常用的方法为酸性染料浸染，染色过程中不仅需要添加酸剂调节染液pH值，也需要添加匀染剂延缓染料的上染，提高匀染效果。蚕丝和羊毛等蛋白质纤维酸性染料染色常用醋酸作为酸剂，但醋酸易挥发、染液pH值波动大，从而影响了染色的重演性。传统的蚕丝和羊毛等蛋白质纤维的染色和阻燃整理需要分两浴法进行，即先染色后整理，加工时间长，对纤维有一定的损伤，且传统的阻燃整理会对蚕丝和羊毛织物的手感和颜色有一定的负面影响。在提高蛋白质纤维附加功能的同时又不损伤其高贵性能和颜色，这对印染加工提出了更高的要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用植酸对蛋白质纤维进行染整加工的方法，将植酸同时用作促染剂和阻燃整理剂，在实现蛋白质纤维染色的同时，能赋予蛋白质纤维阻燃功能，使处理后的蛋白质纤维不仅具有鲜艳的颜色，而且具有良好的阻燃性能，本发明的方法缩短了蛋白质纤维湿处理加工的流程，且能保证阻燃蛋白质纤维在使用过程中的环保安全性。
本发明提供了一种用植酸对蛋白质纤维进行染整加工的方法，包括以下步骤：
(1)将植酸溶于水，然后加入酸性染料，混匀后得到染整加工液；
(2)将蛋白质纤维浸入步骤(1)得到的染整加工液中，升温至80-98℃，保温处理30-90min，植酸的用量为20-200％owf。
进一步地，酸性染料为具有偶氮结构的酸性染料、具有蒽醌结构的酸性染料、具有三芳甲烷结构的酸性染料或者1:2型的酸性金属络合染料。
进一步地，在步骤(2)中，酸性染料的用量为0.5-10％owf。
进一步地，在步骤(2)中，植酸的用量为40-150％owf。染整加工液中植酸起到环保型染色助剂和阻燃整理剂的作用，植酸为来源于植物组织的天然植酸。植酸作为天然产物来源于植物组织，对人类和动物无毒，植酸分子磷元素含量较高，可作为环境友好型磷系阻燃剂。且植酸为强酸，分子中含有六个磷酸根基团，故可作为酸性染料染色的酸剂。
进一步地，在步骤(2)中，蛋白质纤维为蚕丝和/或羊毛纤维。
进一步地，在步骤(2)中，使用染整加工液对蛋白质纤维进行浸渍吸附法处理。
进一步地，在步骤(2)中，升温至80-95℃。
进一步地，在步骤(2)中，保温处理30-75min。
进一步地，在步骤(2)中，还包括对保温处理后的织物进行排液、水洗、烘干的步骤。
本发明的原理是：将植酸同时用作蛋白质纤维染色的促染剂和阻燃整理剂，在浸渍吸附法染色过程中，利用植酸作为蛋白质纤维酸性染料染色的酸剂，即植酸作为氢离子源，使蛋白质纤维带有正电荷，对酸性染料的上染起促染作用；同时，利用植酸作为阻燃剂，植酸能在蛋白质纤维上发生吸附，能促进蛋白质纤维在燃烧时成碳，延缓蛋白质纤维的燃烧，从而起到阻燃作用。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明使用的植酸来源于植物组织，天然无毒，利用植酸代替传统酸性染料染色所用酸剂醋酸，解决了醋酸易挥发、染液pH值波动大、染色重演性差的问题。植酸含磷量高，阻燃效果好，用本发明的方法制备的蛋白质纤维不仅具有鲜艳的颜色，而且具有良好的阻燃性能。本发明将植酸同时作为染色助剂和阻燃整理剂使用，在实现蛋白质纤维染色的同时，能赋予蛋白质纤维阻燃功能。该方法具有一剂多效、缩短蛋白质纤维湿处理加工流程的优点，解决了传统多步湿加工导致的蛋白质纤维损伤的问题，且能保证阻燃蛋白质纤维在使用过程中的环保安全性。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明以下实施例中，织物的阻燃性能按照GB/T 5454-1997《纺织品燃烧性能实验氧指数法》和GB/T 5455-2014《纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度阴燃和续燃时间的测定》进行测定。
实施例1
将植酸溶于水，然后加入弱酸性染料Everacid Yellow N-3R(具有偶氮结构的酸性染料)，混匀后得到染整加工液，其中酸性染料的用量为2％owf(对织物重的百分比)，植酸的用量为150％owf(对织物重的百分比)。然后将蚕丝电力纺、羊毛织物浸入到上述配制的染整加工液中，在水浴条件下加热至80℃，并保温处理60min，然后排液，将上述织物水洗后烘干，得到处理后的织物。分别对处理后的织物和未处理的织物进行性能测试。其中，未处理蚕丝织物的极限氧指数(LOI)为22.1％，未处理羊毛织物的LOI为23.6％。在垂直燃烧测试过程中未处理蚕丝和羊毛织物完全燃烧，炭长为30cm。而经本发明的方法处理后的蚕丝织物的LOI达到30.4％，炭长仅为10.0cm，染色蚕丝织物K/S值为12.5，满足我国《阻燃装饰织物》中B1级阻燃性能要求；处理后的羊毛织物的LOI达到37％，炭长仅为9cm，也满足我国《阻燃装饰织物》中B1级阻燃性能要求，染色羊毛织物K/S值为14.6。
实施例2
将植酸溶于水，然后加入弱酸性染料Everacid Red N-RFL(具有偶氮结构的酸性染料)，混匀后得到染整加工液，其中酸性染料的用量为2.5％owf，植酸的用量为120％owf。然后将蚕丝电力纺、羊毛浸入到上述配制的染整加工液中，在水浴条件下加热至90℃，并保温处理50min，然后排液，将上述织物水洗后烘干，得到处理后的织物。分别对处理后的织物和未处理的织物进行性能测试。其中，未处理蚕丝织物的极限氧指数(LOI)为22.1％，未处理羊毛织物的LOI为23.6％。在垂直燃烧测试过程中未处理蚕丝和羊毛织物完全燃烧，炭长为30cm。而经本发明的方法处理的蚕丝织物LOI达到30.2％，炭长仅为10.3cm，满足我国《阻燃装饰织物》中B1级阻燃性能要求，染色蚕丝织物K/S值为18.2；本发明的方法处理的羊毛织物LOI达到34.2％，炭长仅为9.6cm，也满足我国《阻燃装饰织物》中B1级阻燃性能要求，染色羊毛织物K/S值为21.8。
实施例3
将植酸溶于水，然后加入1:2型酸性络合染料Everset Red M-G(1:2型的酸性金属络合染料)，混匀后得到染整加工液，其中酸性络合染料的用量为5％owf，植酸的用量为40％owf。然后将蚕丝电力纺、羊毛浸入上述配制的染整加工液中，在水浴条件下加热至90℃，并保温处理60min，然后排液，将上述织物水洗后烘干，得到处理后的织物。
实施例4
本实施例的方法与实施例3相同，但植酸的用量为80％owf。
实施例5
本实施例的方法与实施例3相同，但植酸的用量为120％owf。
以植酸的用量为0％owf作为空白对照，对实施例3-5中处理后的织物进行氧指数(LOI)、炭长进行测试，并对处理织物的表观色深值(K/S)进行测试，结果如表1所示。
表1处理后织物的阻燃性能和表观色深值
从表1可以看出，经同浴染色和阻燃整理后，蚕丝和羊毛织物的阻燃性能得到极大提高，且阻燃性能随着植酸用量的增加而提高。处理后的蚕丝和羊毛织物的炭长均小于11.2cm，满足我国《阻燃装饰织物》中B1级阻燃性能要求。添加植酸后，染色织物的K/S值明显增大，是因为植酸起到了促染作用，增加了酸性染料在蚕丝和羊毛上的吸附量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用植酸对蛋白质纤维进行染整加工的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将植酸溶于水，然后加入酸性染料，混匀后得到染整加工液；
(2)将蛋白质纤维浸入步骤(1)得到的所述染整加工液中，升温至80-98℃，保温处理30-90min，所述植酸的用量为20-200％owf。
2.根据权利要求1所述的用植酸对蛋白质纤维进行染整加工的方法，其特征在于：所述酸性染料为具有偶氮结构的酸性染料、具有蒽醌结构的酸性染料、具有三芳甲烷结构的酸性染料或者1:2型的酸性金属络合染料。
3.根据权利要求1所述的用植酸对蛋白质纤维进行染整加工的方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述酸性染料的用量为0.5-10％owf。
4.根据权利要求1所述的用植酸对蛋白质纤维进行染整加工的方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述植酸的用量为40-150％owf。
5.根据权利要求1所述的用植酸对蛋白质纤维进行染整加工的方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述蛋白质纤维为蚕丝和/或羊毛纤维。
6.根据权利要求1所述的用植酸对蛋白质纤维进行染整加工的方法，其特征在于：在步骤(2)中，使用所述染整加工液对蛋白质纤维进行浸渍吸附法处理。
7.根据权利要求1所述的用植酸对蛋白质纤维进行染整加工的方法，其特征在于：在步骤(2)中，升温至80-95℃。
8.根据权利要求1所述的用植酸对蛋白质纤维进行染整加工的方法，其特征在于：在步骤(2)中，保温处理30-75min。
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