CN108049212A - 无水可循环溶剂体系制备再生纤维素色浆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无水可循环溶剂体系制备再生纤维素色浆的方法，其特征在于，将再生纤维素加入到有机溶剂，得到再生纤维素悬浮液；向再生纤维素悬浮液中加入染料、碱剂，得到染液；将染液放入震荡染色机中染色；经过清洗后，得到再生纤维素色浆。本发明通过混入不良溶剂调节染料在染浴中的化学势，本发明使用无亲核活性的有机溶剂，免去加盐促染的必要，真正实现了活性染料的无水无盐染色，能够彻底避免活性染料与溶剂反应导致无效降解。再生纤维素在溶剂体系中的分散性极佳，能实现小浴比染色，并且染后的彩色再生纤维素具有良好的生物相容性、可降解性、分散稳定性、剪切变稀性等性能。

Description

无水可循环溶剂体系制备再生纤维素色浆的方法
技术领域
本发明涉及一种无水可循环溶剂体系制备再生纤维素色浆的方法，属于纺织印染技术领域。
背景技术
再生纤维素由于其相容性好、可反应性高以及乳化能力强等优点受到了越来越多的关注。为了赋予其丰富的色彩，活性染料上染再生纤维素是一种常用的方法。但是，染色过程中由于活性基团在水介质中的水解，不仅导致大量活性染料的浪费，而且在染色过程中需要消耗大量的水以及排放大量难以处理的高色度污水，这也是活性染料一直以来存在的难以克服的瓶颈。
为了能避免活性染料的水解反应，提高活性染料的利用率，科学家们在很早就已经注意并研究了活性染料在非水介质中的染色。采用非水介质染色的优势在于活性染料在染色过程中不会发生水解，有望能提高活性染料与纤维的反应程度。但同时，采用非水介质染色也一直存在较多的问题，主要包括活性染料在非水介质中的溶解性、固色碱剂在非水介质中的溶解度、以及染色的匀染性、透染性等。尽管活性染料在非水介质中染色存在着很多难点，但现阶段用水成本逐渐升高，以及人们对环境保护越来越重视，活性染料非水介质染色以及良好的应用前景也越来越受到关注。
浙江理工大学的邵建中、王际平等人(The Journal of The Textile Institute，2015)研究了十甲基环五硅氧烷(D5)悬浮体系在活性染料染色中的应用。该体系由活性染料、D5与分散剂制备而成，棉织物先经碱液预处理，然后浸入染浴，随着D5染液的搅拌，活性染料由于亲水憎溶剂而快速吸附到棉织物表面的水膜中，最终在碱剂的作用下完成固色。关于棉在二组份混合溶剂体系下的活性染料染色方面，研究成果较为突出的是广东溢达纺织有限公司的张玉高、邓勇等人(一种免水洗活性染料非水溶剂染色的方法[P]，2015)。他们使用DMSO/PCE混合溶剂体系染色。阮馨慧等(棉在有机溶剂中的活性染料染色及其环境影响评价[D].东华大学，2016)研究的非水染色新技术也取得了一定进展。
在再生纤维素染色的研究方面，Muzamil等人的工作比较突出。Muzamil K等人(Carbohydrate Polymers，2017，174：443-449)在传统水相体系中用还原染料上染再生纤维素。染后样品的色牢度达到4-5级，耐摩擦牢度到达4-5级，耐日晒牢度7级。
目前，无水体系染色主要都应用于棉织物的染色，而通过溶剂体系实现再生纤维素的染色还无人研究。与棉织物相比，再生纤维素有70％以上的无定形区，有更大的比表面积。因此，活性染料对再生纤维素的可及度高，固色率高，染色提升性更好。并且，在溶剂体系中染色可以避免染料的无效水解，可以提高染料利用率。再生纤维素在有机溶剂中的分散性极佳，可以实现小浴比染色。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有染色过程中活性染料的易出现活性染料与溶剂反应导致无效降解的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种无水可循环溶剂体系制备再生纤维素色浆的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：将再生纤维素加入到有机溶剂，得到再生纤维素悬浮液；向再生纤维素悬浮液中加入染料、碱剂，得到染液；
步骤2)：将步骤1)得到的染液放入震荡染色机中染色；经过清洗后，得到再生纤维素色浆。
优选地，所述步骤1)中的有机溶剂为脂肪酸酯类、二烷基酰胺类、小分子寡聚醚类、醇类、亚砜类溶剂中的任意一种或几种。
更优选地，所述脂肪酸酯类溶剂为正癸酸甲酯、正辛酸乙酯或两者的混合；二烷基酰胺类溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或两者的混合；小分子寡聚醚类溶剂为二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚或两者的混合；醇类溶剂为2，3-丁二醇、乙醇或两者的混合；亚砜类溶剂为二甲基亚砜。
优选地，所述步骤1)中的染料为均三嗪、乙烯砜类或卤代嘧啶类活性染料。
优选地，所述步骤1)中的碱剂为碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠和碱性氧化铝中的一种或几种。
优选地，所述染料、再生纤维素悬浮液、碱剂的比例为0.5～30g∶1L∶0.6～30g。
优选地，所述步骤2)中染色的工艺参数为：染色浴比为1∶15～100，染色温度为45～130℃，染色时间为0.5～3h。
优选地，所述步骤2)得到的再生纤维素色浆中再生纤维素与有机溶剂的比例为1-5g∶100mL。
优选地，所述步骤2)中清洗的具体步骤为：先在温度为25℃、浴比为1∶15～30的无水乙醇中清洗两次；再在温度为80～130℃、浴比为1∶15～30的皂洗液中清洗，每次时间为10-40分钟，清洗次数为1-3次。
优选地，所述步骤2)染色后的染色残液经过离心分层后回收其中的有机溶剂。有机溶剂的回收利用率在90％-100％。
本发明通过混入不良溶剂调节染料在染浴中的化学势，本发明使用无亲核活性的有机溶剂，免去加盐促染的必要，真正实现了活性染料的无水无盐染色，能够彻底避免活性染料与溶剂反应导致无效降解。该技术的染浴回用简单易操作，通过离心分层即可使有机溶剂循环利用。再生纤维素在溶剂体系中的分散性极佳，能实现小浴比染色，并且染后的彩色再生纤维素具有良好的生物相容性、可降解性、分散稳定性、剪切变稀性等性能，制备的再生纤维素色浆的用途相当广泛，可以用于制备彩色色浆、彩色涂料、彩色再生纤维素复合材料等，具有良好的发展前景。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明回用简单，通过离心分层即可使有机溶剂循环利用；
(2)本发明避免了染色过程中活性染料的无效水解；
(3)本发明为无盐染色；
(4)本发明提供的染色方法的染料利用率高，节约染料，而且染色工艺简单，能耗低。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。
实施例1
将1.0g再生纤维素分散在50mL DMSO中，得到再生纤维素悬浮液。将1.0gCI活性红24、1.3g碳酸钾置于悬浮液中，再加入50mL辛酸乙酯溶液。将上述染液放入震荡染色机，升温并保持在80℃染色2.5小时。待染浴冷却后，取出染液，离心收集上层染后残液，得到下层染后色浆；先用清水离心清洗色浆两次，再用无水乙醇清洗两次，再在95℃下，皂洗10min，再用清水离心清洗3次。清洗后得到的下层色浆即为红色再生纤维素色浆。染后的残液通过离心，分层，收集有机溶剂即可回收利用。上层辛酸乙酯的回收利用率可达100％。红色再生纤维素色浆的染料固色率为80.57％。
实施例2
将0.8g再生纤维素分散在30mL DMSO中，得到再生纤维素悬浮液。将0.60gCI活性橙5、0.78g碳酸钾置于悬浮液中，再加入40mL癸酸甲酯溶液。将上述染液放入震荡染色机，升温并保持在95℃染色2小时。待染浴冷却后，取出染液，离心收集上层染后残液，得到下层染后色浆；先用清水离心清洗色浆两次，再用无水乙醇清洗两次，再在95℃下，皂洗10min，再用清水离心清洗3次。清洗后得到的下层色浆即为橙色再生纤维素色浆。染后的残液通过离心，分层，收集有机溶剂即可回收利用。上层辛酸乙酯的回收利用率可达100％。橙色再生纤维素色浆的染料固色率为78.46％。
实施例3
将1.2g再生纤维素分散在60mL DMSO中，得到再生纤维素悬浮液。将1.20gCI活性红24、1.56g碳酸钾置于悬浮液中，再加入50mL癸酸甲酯溶液。将上述染液放入震荡染色机，升温并保持在90℃染色2小时。待染浴冷却后，取出染液，离心收集上层染后残液，得到下层染后色浆；先用清水离心清洗色浆两次，再用无水乙醇清洗两次，再在95℃下，皂洗10min，再用清水离心清洗3次。清洗后得到的下层色浆即为红色再生纤维素色浆。染后的残液通过离心，分层，收集有机溶剂即可回收利用。上层辛酸乙酯的回收利用率可达100％。红色再生纤维素色浆的染料固色率为78.72％。
实施例4
将1.0g再生纤维素分散在50mL DMSO中，得到再生纤维素悬浮液。将0.60gCI活性蓝19、0.78g碳酸钾置于悬浮液中，再加入40mL癸酸甲酯溶液。将上述染液放入震荡染色机，升温并保持在105℃染色1.5小时。待染浴冷却后，取出染液，离心收集上层染后残液，得到下层染后色浆；先用清水离心清洗色浆两次，再用无水乙醇清洗两次，再在95℃下，皂洗10min，再用清水离心清洗3次。清洗后得到的下层色浆即为蓝色再生纤维素色浆。染后的残液通过离心，分层，收集有机溶剂即可回收利用。上层辛酸乙酯的回收利用率可达100％。蓝色再生纤维素色浆的染料固色率为68.32％。

Claims (10)

1.一种无水可循环溶剂体系制备再生纤维素色浆的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：将再生纤维素加入到有机溶剂，得到再生纤维素悬浮液；向再生纤维素悬浮液中加入染料、碱剂，得到染液；
步骤2)：将步骤1)得到的染液放入震荡染色机中染色；经过清洗后，得到再生纤维素色浆。
2.如权利要求1所述的无水可循环溶剂体系制备再生纤维素色浆的方法，其特征在于，所述步骤1)中的有机溶剂为脂肪酸酯类、二烷基酰胺类、小分子寡聚醚类、醇类、亚砜类溶剂中的任意一种或几种。
3.如权利要求2所述的无水可循环溶剂体系制备再生纤维素色浆的方法，其特征在于，所述脂肪酸酯类溶剂为正癸酸甲酯、正辛酸乙酯或两者的混合；二烷基酰胺类溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或两者的混合；小分子寡聚醚类溶剂为二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚或两者的混合；醇类溶剂为2，3-丁二醇、乙醇或两者的混合；亚砜类溶剂为二甲基亚砜。
4.如权利要求1所述的无水可循环溶剂体系制备再生纤维素色浆的方法，其特征在于，所述步骤1)中的染料为均三嗪、乙烯砜类或卤代嘧啶类活性染料。
5.如权利要求1所述的无水可循环溶剂体系制备再生纤维素色浆的方法，其特征在于，所述步骤1)中的碱剂为碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠和碱性氧化铝中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的无水可循环溶剂体系制备再生纤维素色浆的方法，其特征在于，所述染料、再生纤维素悬浮液、碱剂的比例为0.5～30g∶1L∶0.6～30g。
7.如权利要求1所述的无水可循环溶剂体系制备再生纤维素色浆的方法，其特征在于，所述步骤2)中染色的工艺参数为：染色浴比为1∶15～100，染色温度为45～130℃，染色时间为0.5～3h。
8.如权利要求1所述的无水可循环溶剂体系制备再生纤维素色浆的方法，其特征在于，所述步骤2)得到的再生纤维素色浆中再生纤维素与有机溶剂的比例为1-5g∶100mL。
9.如权利要求1所述的无水可循环溶剂体系制备再生纤维素色浆的方法，其特征在于，所述步骤2)中清洗的具体步骤为：先在温度为25℃、浴比为1∶15～30的无水乙醇中清洗两次；再在温度为80～130℃、浴比为1∶15～30的皂洗液中清洗，每次时间为10-40分钟，清洗次数为1-3次。
10.如权利要求1所述的无水可循环溶剂体系制备再生纤维素色浆的方法，其特征在于，所述步骤2)染色后的染色残液经过离心分层后回收其中的有机溶剂。
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