CN109518480A - 一种分散染料染色助剂及其在辅助分散染料对羊毛进行染色的过程中的应用 - Google Patents

一种分散染料染色助剂及其在辅助分散染料对羊毛进行染色的过程中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分散染料染色助剂及其在辅助分散染料对羊毛进行染色的过程中的应用。按质量分数计，所述染色助剂包括：聚氧乙烯脂肪醇醚40～60％，三乙二醇单丁醚5～8％，十八烷基甜菜碱3～7％，溴化十六烷基吡啶2～4％，聚酰胺多胺环氧氯丙烷6～8％，壳聚糖2～4％，泊洛沙姆3～9％。本发明的染色助剂以聚氧乙烯脂肪醇醚为主要成分，通过添加三乙二醇单丁醚促使染料与纤维更有力地结合，通过添加十八烷基甜菜碱和溴化十六烷基吡啶提高聚氧乙烯脂肪醇醚的浊点，增强分散染料染色助剂的增溶染色效应；通过添加聚酰胺多胺环氧氯丙烷延长染料与纤维的接触之间，通过添加壳聚糖加快染料在纤维中的扩散速度，提高染料的上染百分率。

Description

一种分散染料染色助剂及其在辅助分散染料对羊毛进行染色 的过程中的应用
技术领域
本发明涉及分散染料染色技术领域，具体涉及一种分散染料染色助剂及其在辅助分散染料对羊毛进行染色的过程中的应用。
背景技术
众所周知，染料对纤维的上染速度除了决定于染料和纤维的分子结构外，还和染料在染浴中的溶解度以及染色时纤维的溶胀或增塑程度有关。而选用适当的助剂，在染浴中提高难溶染料的溶解度，就可加快染料对纤维的吸附速度，如果助剂又对纤维增溶或增塑，则又可加快染料在纤维中的扩散速度，从而可以加快整个上染速度。
助剂增溶染色的作用主要是从以下四个方面体现出来的：(1)增加难溶染料的溶解度；(2)加快染料对纤维表面的吸附；(3)对纤维进行增塑或提高溶胀程度，加快染料在纤维中的扩散速度；(4)充分使染料和纤维结合，保证足够高的上染率和牢度。
但目前，有关助剂增溶染色的报道还很少，国外有人用类脂例如磷脂作为增溶助剂，用分散染料染羊毛等亲水性纤维。但类脂类物质作为一种天然的表面活性剂，其提取加工较为复杂，成本也较高。因此有待开发一种增溶染色作用明显且成本较低的染色助剂。
发明内容
本申请提供了一种分散染料染色助剂，该分散染料染色助剂不仅具有较强的增溶染色作用，而且成本低，在低温(80℃)或高温(100℃)下均能用于辅助分散染料对纤维进行染色。
一种分散染料染色助剂，按质量分数计，该分散染料染色助剂包括如下组分：聚氧乙烯脂肪醇醚40～60％，三乙二醇单丁醚5～8％，十八烷基甜菜碱3～7％，溴化十六烷基吡啶2～4％，聚酰胺多胺环氧氯丙烷6～8％，壳聚糖2～4％，泊洛沙姆3～9％。
本发明以聚氧乙烯脂肪醇醚作为主要的助染成分，该组分在低温下已然具备良好的增溶染色能力，但其浊点较低，在高温条件下对分散染料的增溶染色作用就不明显了，因此本申请加入了十八烷基甜菜碱和溴化十六烷基吡啶。在溶液中，十八烷基甜菜碱胶束和溴化十六烷基吡啶胶束能插入聚氧乙烯脂肪醇醚胶束界面膜内，形成以聚氧乙烯脂肪醇醚为主的混合胶束；与单纯的聚氧乙烯脂肪醇醚胶束相比，混合胶束的表面电荷密度增大，从而能够提高聚氧乙烯脂肪醇醚的浊点。
长链的十八烷基甜菜碱具有较为坚固的界面膜，且溶解度较高，其乳化和润湿较强，能快速辅助分散染料形成悬浮液；且十八烷基甜菜碱对毛发等具有较好的溶胀能力，能够加快分散染料在毛发等纤维中的扩散速度，有利于分散染料对羊毛进行染色。
本发明中，所述聚氧乙烯脂肪醇醚为平平加O。
作为优选，所述聚氧乙烯脂肪醇醚为平平加O-15，平平加O-20或平平加O-30。
本发明的分散染料染色助剂中添加了三乙二醇单丁醚，该组分能够促进分散染料与纤维之间更好地结合，从而提高上染百分率。
本发明还在分散染料染色助剂中添加了聚酰胺多胺环氧氯丙烷，聚酰胺多胺环氧氯丙烷能够与纤维有效结合，在纤维表面形成网络，分散染料在该网络中逗留，增大染料与纤维的接触几率，从而提高上染百分率。
作为优选，所述聚酰胺多胺环氧氯丙烷的平均分子量为8000～12000D。适应的分子量能够帮助聚酰胺多胺环氧氯丙烷在纤维表面快速形成合适的网络，若分子量过大或过小，均会导致聚酰胺多胺环氧氯丙烷网络对分散染料的助留作用不明显。
本发明还在分散染料染色助剂中添加了壳聚糖，一方面，壳聚糖也能像聚乙二醇那样提高混合胶束的浊点，增强分散染料染色助剂的增溶染色作用；另一方面，在适宜的染浴条件下，壳聚糖分子能够发生空间构象的改变，壳聚糖分子在空间的伸展最小转而具有更高的分子扩散系数，能够将混合胶束更深地带入纤维网络，加快染料在纤维网络中的扩散速度，增强染料的匀染性。
作为优选，所述壳聚糖的脱乙酰基程度为75～85％，所述壳聚糖的平均分子量为4000～5000D。
壳聚糖是甲壳质经脱乙酰反应后的产品，脱乙酰基程度决定了大分子链上胺基含量的多少。脱乙酰基程度高，胺基含量就高，胺基质子化会使壳聚糖在酸性染浴中带电基团增多，混合胶束表面电荷密度增加；但脱乙酰基程度过高不利于壳聚糖发生有利于将混合胶束更深地带入纤维网络的空间构象转变。由于壳聚糖也是部分覆盖在混合胶束表面，若聚合链过长，聚合长链会包裹在混合胶束周围形成无规则线团，既难以将混合胶束带入纤维网络，又会导致混合胶束之间相互吸引，增加碰撞几率，导致浊点下降。
本发明还在分散染料染色助剂中添加了泊洛沙姆。本申请的发明人发现，泊洛沙姆不仅能够提高分散染料的溶解度，而且还能够软化毛发纤维(如羊毛)，提高毛发纤维的溶胀程度，促使分散染料与毛发纤维更好地结合。
所述泊洛沙姆可选用泊洛沙姆L65或泊洛沙姆F68。
本发明还提供了所述分散染料染色助剂在辅助分散染料对羊毛进行染色的过程中的应用。
作为优选，染色过程中，所述分散染料染色助剂在染浴中的添加量为4～6g/L。在该用量下，上染率达最高。
作为优选，染色过程中，染浴pH控制在5.5～6.5。这既符合羊毛染色pH＝5.5的最佳要求，而且在该pH下，壳聚糖分子在空间的伸展最小转而具有更高的分子扩散系数，能够将混合胶束更深地带入纤维网络，加快染料在纤维中的扩散速度。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)本发明在分散染料染色助剂中添加了十八烷基甜菜碱和溴化十六烷基吡啶，这两种离子型表面活性剂在溶液中形成的胶束能插入至聚氧乙烯脂肪醇醚胶束界面膜内，形成以聚氧乙烯脂肪醇醚为主的混合胶束；与单纯的聚氧乙烯脂肪醇醚胶束相比，混合胶束的表面电荷密度增大，从而能够提高聚氧乙烯脂肪醇醚的浊点，增强分散染料染色助剂的增溶染色效应；
(2)本发明的分散染料染色助剂中添加了三乙二醇单丁醚，该组分能够促进分散染料与纤维之间更好地结合，从而提高上染百分率；
(3)本发明还在分散染料染色助剂中添加了聚酰胺多胺环氧氯丙烷，聚酰胺多胺环氧氯丙烷能够与纤维有效结合，在纤维表面形成网络，分散染料在该网络中逗留，增大染料与纤维的接触几率，从而提高上染百分率；
(4)本发明还在分散染料染色助剂中添加了壳聚糖，一方面，壳聚糖也能像聚乙二醇那样提高混合胶束的浊点，增强分散染料染色助剂的增溶染色作用；另一方面，在适宜的染浴条件下，壳聚糖分子能够发生空间构象的改变，壳聚糖分子在空间的伸展最小转而具有更高的分子扩散系数，能够将混合胶束更深地带入纤维网络，加快染料在纤维网络中的扩散速度，增强染料的匀染性；
(5)本发明还在分散染料染色助剂中添加了泊洛沙姆。本申请的发明人发现，泊洛沙姆不仅能够提高分散染料的溶解度，而且还能够软化毛发纤维，提高毛发纤维的溶胀程度，促使分散染料与毛发纤维更好地结合。
具体实施方式
下面列举具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细说明，本申请的实施例以分散红M-BL为染料举例，测试本发明的分散染料染色助剂在羊毛染色过程中所起到的作用。
实施例1
本实施例一种分散染料染色助剂，按质量分数计，该分散染料染色助剂包括以下组分：平平加O-15 40％，三乙二醇单丁醚5％，十八烷基甜菜碱7％，溴化十六烷基吡啶2％，聚酰胺多胺环氧氯丙烷6％，壳聚糖4％，泊洛沙姆L65 3％；
其中，聚酰胺多胺环氧氯丙烷的平均分子量为8000D；
壳聚糖的脱乙酰基程度为75％，平均分子量为4000D。
采用上述分散染料染色助剂和分散红M-BL对羊毛进行染色，包括：
(1)将羊毛打成卷，在2g/L的己二胺液体中浸泡20min后，用去离子水清洗，待用；
(2)将分散染料染色助剂和分散染料以质量比为1:3混合，加水至1000mL，使染浴中分散染料染色助剂的浓度为4g/L，并采用冰醋酸调节染浴pH至5.5；
(3)将步骤(1)获得的羊毛加入步骤(2)的染浴中，分成两组，其中一组升温至80℃，保温60min，升温速率为1℃/min，另一组升温至100℃，保温60min，升温速率为1℃/min；进行染色；
(4)染色结束后，继续维持相应的染色温度，加入纯碱调节染浴pH至中性，保温20min；
(5)取出羊毛，用去离子水清洗干净，并使用40～50℃热风烘干即可。
实施例2
本实施例一种分散染料染色助剂，按质量分数计，该分散染料染色助剂包括以下组分：平平加O-30 60％，三乙二醇单丁醚8％，十八烷基甜菜碱3％，溴化十六烷基吡啶4％，聚酰胺多胺环氧氯丙烷8％，壳聚糖2％，泊洛沙姆F68 9％；
其中，聚酰胺多胺环氧氯丙烷的平均分子量为12000D；
壳聚糖的脱乙酰基程度为85％，平均分子量为5000D。
采用上述分散染料染色助剂和分散红M-BL对羊毛进行染色，包括：
(1)将羊毛打成卷，在2g/L的己二胺液体中浸泡20min后，用去离子水清洗，待用；
(2)将分散染料染色助剂和分散染料以质量比为1:3混合，加水至1000mL，使染浴中分散染料染色助剂的浓度为6g/L，并采用冰醋酸调节染浴pH至6.5；
(3)将步骤(1)获得的羊毛加入步骤(2)的染浴中，分成两组，其中一组升温至80℃，保温60min，升温速率为1℃/min，另一组升温至100℃，保温60min，升温速率为1℃/min；进行染色；
(4)染色结束后，继续维持相应的染色温度，加入纯碱调节染浴pH至中性，保温20min；
(5)取出羊毛，用去离子水清洗干净，并使用40～50℃热风烘干即可。
实施例3
本实施例一种分散染料染色助剂，按质量分数计，该分散染料染色助剂包括以下组分：平平加O-20 50％，三乙二醇单丁醚6％，十八烷基甜菜碱5％，溴化十六烷基吡啶3％，聚酰胺多胺环氧氯丙烷7％，壳聚糖3％，泊洛沙姆F68 6％；
其中，聚酰胺多胺环氧氯丙烷的平均分子量为10000D；
壳聚糖的脱乙酰基程度为80％，平均分子量为4000D。
采用上述分散染料染色助剂和分散红M-BL对羊毛进行染色，包括：
(1)将羊毛打成卷，在2g/L的己二胺液体中浸泡20min后，用去离子水清洗，待用；
(2)将分散染料染色助剂和分散染料以质量比为1:3混合，加水至1000mL，使染浴中分散染料染色助剂的浓度为5g/L，并采用冰醋酸调节染浴pH至6；
(3)将步骤(1)获得的羊毛加入步骤(2)的染浴中，分成两组，其中一组升温至80℃，保温60min，升温速率为1℃/min，另一组升温至100℃，保温60min，升温速率为1℃/min；进行染色；
(4)染色结束后，继续维持相应的染色温度，加入纯碱调节染浴pH至中性，保温20min；
(5)取出羊毛，用去离子水清洗干净，并使用40～50℃热风烘干即可。
检测例1
分别检测实施例1～3中经染色后羊毛的上染百分率以及染色色牢度，检测结果见表1。
表1
由表1可见，在本发明分散染料染色助剂的辅助下，该分散染料对羊毛染色均能获得较高的上染百分率以及优良的染色色牢度。
对比例1
本对比例一种分散染料染色助剂，按质量分数计，该分散染料染色助剂包括以下组分：平平加O-20 50％，三乙二醇单丁醚6％，溴化十六烷基吡啶8％，聚酰胺多胺环氧氯丙烷7％，壳聚糖3％，泊洛沙姆L65 6％；
其中，聚酰胺多胺环氧氯丙烷的平均分子量为10000D；
壳聚糖的脱乙酰基程度为80％，平均分子量为4000D。
采用与实施例3相同的方法进行染色。
对比例2
本对比例一种分散染料染色助剂，按质量分数计，该分散染料染色助剂包括以下组分：
平平加O-20 50％，三乙二醇单丁醚6％，十八烷基甜菜碱8％，聚酰胺多胺环氧氯丙烷7％，壳聚糖3％，泊洛沙姆F68 6％；
其中，聚酰胺多胺环氧氯丙烷的平均分子量为10000D；
壳聚糖的脱乙酰基程度为80％，平均分子量为4000D。
采用与实施例3相同的方法进行染色。
检测例2
分别检测对比例1～2中经染色后羊毛的上染百分率以及染色色牢度，检测结果见表2。
表2
由表2可见，虽然各对比例的分散染料染色助剂中所含的离子型表面活性剂的总质量分数相同(均是8％)，但染色后羊毛的上染百分率和染色色牢度均不理想，可能是因为十八烷基甜菜碱和溴化十六烷基吡啶这两种离子型表面活性剂之间存在协同效应，只有两种同时存在时，它们才能最大限度地提高平平加的浊点，增强分散染料染色助剂的增溶染色作用。
对比例3
本对比例一种分散染料染色助剂，按质量分数计，该分散染料染色助剂包括以下组分：
平平加O-20 50％，十八烷基甜菜碱5％，溴化十六烷基吡啶3％，聚酰胺多胺环氧氯丙烷7％，壳聚糖3％，泊洛沙姆L65 6％；
其中，聚酰胺多胺环氧氯丙烷的平均分子量为10000D；
壳聚糖的脱乙酰基程度为80％，平均分子量为4000D。
采用与实施例3相同的方法进行染色。
对比例4
本对比例一种分散染料染色助剂，按质量分数计，该分散染料染色助剂包括以下组分：
平平加O-20 50％，三乙二醇单丁醚6％，十八烷基甜菜碱5％，溴化十六烷基吡啶3％，聚酰胺多胺环氧氯丙烷7％，壳聚糖3％；
其中，聚酰胺多胺环氧氯丙烷的平均分子量为10000D；
壳聚糖的脱乙酰基程度为80％，平均分子量为4000D。
采用与实施例3相同的方法进行染色。
检测例3
分别检测对比例3～4中经染色后羊毛的上染百分率以及染色色牢度，检测结果见表3。
表3
由表3可见，对比例3由于缺失了三乙二醇单丁醚，染色后羊毛的上染百分率受到了严重影响。这是因为三乙二醇单丁醚的存在能够促进分散染料与纤维之间更好地结合，缺失后，分散染料与羊毛的结合力变弱，上染百分率也就降低了。
对比例4由于缺失了泊洛沙姆，使得染色助剂丧失了对纤维的溶胀作用，染料在纤维网络中的扩散速度降低，两者的结合力也变弱。不仅如此，染色助剂对分散染料的增溶染色作用也降低。
对比例5
本实施例一种分散染料染色助剂，按质量分数计，该分散染料染色助剂包括以下组分：
平平加O-20 50％，三乙二醇单丁醚6％，十八烷基甜菜碱5％，溴化十六烷基吡啶3％，壳聚糖3％，泊洛沙姆F68 6％；
其中，壳聚糖的脱乙酰基程度为80％，平均分子量为4000D。
采用与实施例3相同的方法进行染色。
对比例6
本实施例一种分散染料染色助剂，按质量分数计，该分散染料染色助剂包括以下组分：平平加O-20 50％，三乙二醇单丁醚6％，十八烷基甜菜碱5％，溴化十六烷基吡啶3％，聚酰胺多胺环氧氯丙烷7％，壳聚糖3％，泊洛沙姆L65 6％；
其中，聚酰胺多胺环氧氯丙烷的平均分子量为6000D；
壳聚糖的脱乙酰基程度为80％，平均分子量为4000D。
采用与实施例3相同的方法进行染色。
对比例7
本实施例一种分散染料染色助剂，按质量分数计，该分散染料染色助剂包括以下组分：平平加O-20 50％，三乙二醇单丁醚6％，十八烷基甜菜碱5％，溴化十六烷基吡啶3％，聚酰胺多胺环氧氯丙烷7％，壳聚糖3％，泊洛沙姆F68 6％；
其中，聚酰胺多胺环氧氯丙烷的平均分子量为15000D；
壳聚糖的脱乙酰基程度为80％，平均分子量为4000D。
采用与实施例3相同的方法进行染色。
检测例4
分别检测对比例5～7中经染色后羊毛的上染百分率以及染色色牢度，检测结果见表4。
表4
由表4可见，对比例5由于缺乏聚酰胺多胺环氧氯丙烷，染色后羊毛的上染百分率和染色色牢度均降低，对比例6和7虽然含有聚酰胺多胺环氧氯丙烷，但由于其分子量不合适，染色后羊毛的上染百分率和染色色牢度并未得到改善。这是因为聚酰胺多胺环氧氯丙烷能够与纤维有效结合，在纤维表面形成网络，分散染料在该网络中逗留，增大染料与纤维的接触几率，从而提高上染百分率。
对比例8
本实施例一种染色助剂，按质量分数计，该染色助剂包括以下组分：平平加O-2050％，三乙二醇单丁醚6％，十八烷基甜菜碱5％，溴化十六烷基吡啶3％，聚酰胺多胺环氧氯丙烷7％，泊洛沙姆F68 6％；
其中，聚酰胺多胺环氧氯丙烷的平均分子量为10000D。
采用与实施例3相同的方法进行染色。
对比例9
本实施例一种染色助剂，按质量分数计，该染色助剂包括以下组分：平平加O-2050％，三乙二醇单丁醚6％，十八烷基甜菜碱5％，溴化十六烷基吡啶3％，聚酰胺多胺环氧氯丙烷7％，壳聚糖3％，泊洛沙姆L65 6％；
其中，聚酰胺多胺环氧氯丙烷的平均分子量为15000D；
壳聚糖的脱乙酰基程度为65％，平均分子量为4000D。
采用与实施例3相同的方法进行染色。
对比例10
本实施例一种染色助剂，按质量分数计，该染色助剂包括以下组分：平平加O-2050％，三乙二醇单丁醚6％，十八烷基甜菜碱5％，溴化十六烷基吡啶3％，聚酰胺多胺环氧氯丙烷7％，壳聚糖3％，泊洛沙姆F68 6％；
其中，聚酰胺多胺环氧氯丙烷的平均分子量为10000D；
壳聚糖的脱乙酰基程度为95％，平均分子量为6000D。
采用与实施例3相同的方法进行染色。
检测例5
分别检测对比例8～10中经染色后羊毛的上染百分率以及染色色牢度，检测结果见表5。
表5
由表5可见，对比例8由于缺乏壳聚糖，使得染料向纤维网络的扩散速率降低，导致染色后羊毛的上染百分率和染色色牢度均降低。对比例9虽然含有壳聚糖，但壳聚糖的脱乙酰度较低，胺基含量也低，使得染色助剂的增溶染色作用的提升不太明显。对比例10由于壳聚糖的分子量过大，不利于形成能够将染料更深地带入纤维网络的空间结构，同时也会降低混合胶束的浊点，削弱了染色助剂的增溶染色作用。在100℃下进行染色的染色结果比80℃下更差。
对比例11
采用与实施例3相同的分散染料染色助剂进行染色，但染色时染浴中分散染料染色助剂的浓度为3g/L，其他步骤相同。
对比例12
采用与实施例3相同的分散染料染色助剂进行染色，但染色时染浴中分散染料染色助剂的浓度为7g/L，其他步骤相同。
检测例6
分别检测对比例11～12中经染色后羊毛的上染百分率以及染色色牢度，检测结果见表6。
表6
由表6可见，染浴中，分散染料染色助剂的最佳添加量为4～6g/L，添加量过少或过高均不利于获得较好的染色百分率和染色色牢度。

Claims (9)

1.一种分散染料染色助剂，其特征在于，按质量分数计，包括如下组分：聚氧乙烯脂肪醇醚40～60％，三乙二醇单丁醚5～8％，十八烷基甜菜碱3～7％，溴化十六烷基吡啶2～4％，聚酰胺多胺环氧氯丙烷6～8％，壳聚糖2～4％，泊洛沙姆3～9％。
2.如权利要求1所述的分散染料染色助剂，其特征在于，所述聚氧乙烯脂肪醇醚为平平加O。
3.如权利要求2所述的分散染料染色助剂，其特征在于，所述聚氧乙烯脂肪醇醚为平平加O-15，平平加O-20或平平加O-30。
4.如权利要求1～3任一所述的分散染料染色助剂，其特征在于，所述聚酰胺多胺环氧氯丙烷的平均分子量为8000～12000D。
5.如权利要求1～3任一所述的分散染料染色助剂，其特征在于，所述壳聚糖的脱乙酰基程度为75～85％，所述壳聚糖的平均分子量为4000～5000D。
6.如权利要求1～3任一所述的分散染料染色助剂，其特征在于，所述泊洛沙姆为泊洛沙姆L65或泊洛沙姆F68。
7.如权利要求1～6任一所述的分散染料染色助剂在辅助分散染料对羊毛进行染色的过程中的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，染色过程中，所述分散染料染色助剂在染浴中的添加量为4～6g/L。
9.如权利要求7所述的应用，其特征在于，染色过程中，染浴pH控制在5.5～6.5。
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