CN109518489A - 一种染色助剂及其在采用分散染料对羊毛进行染色的过程中的应用 - Google Patents

一种染色助剂及其在采用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

本发明公开了一种染色助剂及其在采用分散染料对羊毛进行染色的过程中的应用。按质量分数计，该染色助剂包括：聚氧乙烯脂肪醇醚30～65％，N‑烷基甜菜碱5～12％，溴化十六烷基吡啶1～5％，聚乙二醇1～3％，壳聚糖3～5％。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N‑烷基甜菜碱、溴化十六烷基吡啶和聚乙二醇提高聚氧乙烯脂肪醇醚的浊点，增强染色助剂的增溶染色效应；通过添加壳聚糖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，提高染料的上染百分率。

Description

一种染色助剂及其在采用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，具体涉及一种染色助剂及其在采用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
本申请提供了一种染色助剂，该染色助剂不仅具有较强的增溶染色作用，而且成本低，在室温或高温下均能用于辅助分散染料对纤维进行染色。
一种染色助剂，按质量分数计，该染色助剂包括如下组分：聚氧乙烯脂肪醇醚30～65％，N-烷基甜菜碱5～12％，溴化十六烷基吡啶1～5％，聚乙二醇1～3％，壳聚糖3～5％。
本发明以聚氧乙烯脂肪醇醚作为主要的助染成分，该组分在室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N-烷基甜菜碱和溴化十六烷基吡啶。在溶液中，N-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。
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。
作为优选，按质量分数计，所述N-烷基甜菜碱由4～9％的十八烷基甜菜碱和1～3％的十二烷基二羟乙基甜菜碱组成。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。
而十二烷基二羟乙基甜菜碱不仅具有优良的乳化分散性，而且稳定性佳，与本发明中其他阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂混合复配后能显著提高分散染料在染浴中的稳定性。
本发明还在染色助剂中添加了聚乙二醇，并且所述聚乙二醇为PEG1500或PEG2000。小分子量的聚乙二醇具有较短的乙氧链，由于聚合物链的空间效应和溶剂化作用，部分覆盖在混合胶束表面的乙氧链能够减少混合胶束之间发生碰撞的几率，进而提高混合胶束的浊点，增强染色助剂的增溶染色作用，使得染色助剂能够在高温下辅助分散染料进行染色。
本发明还在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，提高匀染性。
作为优选，所述壳聚糖的脱乙酰基程度为70～80％，所述壳聚糖的平均分子量为3000～5000D。
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。
本发明还提供了所述染色助剂在采用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，所述染色助剂在染浴中的添加量为3～5g/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)本发明在染色助剂中添加了N-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，增强染色助剂的增溶染色效应；
(2)本发明在染色助剂中添加了小分子量的聚乙二醇，小分子量的聚乙二醇具有较短的乙氧链，由于聚合物链的空间效应和溶剂化作用，部分覆盖在混合胶束表面的乙氧链能够减少混合胶束之间发生碰撞的几率，进而提高混合胶束的浊点，增强染色助剂的增溶染色作用，使得染色助剂能够在高温下辅助分散染料进行染色；
(3)本发明还在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，加快染料在纤维中的扩散速度。
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-1530％，十八烷基甜菜碱4％，十二烷基二羟乙基甜菜碱1％，溴化十六烷基吡啶1％，PEG15001％，壳聚糖3％；其中，壳聚糖的脱乙酰基程度为70％，平均分子量为3000D。
采用上述染色助剂和分散红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，使染浴中染色助剂的浓度为3g/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-3065％，十八烷基甜菜碱9％，十二烷基二羟乙基甜菜碱3％，溴化十六烷基吡啶5％，PEG15003％，壳聚糖5％；其中，壳聚糖的脱乙酰基程度为80％，平均分子量为5000D。
采用上述染色助剂和分散红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，使染浴中染色助剂的浓度为5g/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％，十八烷基甜菜碱7％，十二烷基二羟乙基甜菜碱2％，溴化十六烷基吡啶3％，PEG20002％，壳聚糖4％；其中，壳聚糖的脱乙酰基程度为80％，平均分子量为4000D。
采用上述染色助剂和分散红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，使染浴中染色助剂的浓度为4g/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％，十八烷基甜菜碱9％，溴化十六烷基吡啶3％，PEG2000 2％，壳聚糖4％；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2
本对比例一种染色助剂，按质量分数计，该染色助剂包括以下组分：平平加O-2050％，十二烷基二羟乙基甜菜碱9％，溴化十六烷基吡啶3％，PEG2000 2％，壳聚糖4％；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3
本对比例一种染色助剂，按质量分数计，该染色助剂包括以下组分：平平加O-2050％，十八烷基甜菜碱8％，十二烷基二羟乙基甜菜碱4％，PEG2000 2％，壳聚糖4％；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。
检测例2
分别检测对比例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2。
表2
由表2可见，虽然各对比例的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12％)，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、十二烷基二羟乙基甜菜碱以及溴化十六烷基吡啶这三种离子型表面活性剂之间存在协同效应，只有三种同时存在时，它们才能最大限度地提高平平加的浊点，增强染色助剂的增溶染色作用。
对比例4
本对比例一种染色助剂，按质量分数计，该染色助剂包括以下组分：平平加O-2050％，十八烷基甜菜碱7％，十二烷基二羟乙基甜菜碱2％，溴化十六烷基吡啶3％，壳聚糖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5
本对比例一种染色助剂，按质量分数计，该染色助剂包括以下组分：平平加O-2050％，十八烷基甜菜碱7％，十二烷基二羟乙基甜菜碱2％，溴化十六烷基吡啶3％，PEG40002％，壳聚糖4％；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。
检测例3
分别检测对比例4～5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4由于缺乏聚乙二醇，染色后羊毛的上染百分率和染色色牢度均降低，对比例5虽然含有聚乙二醇，但对于本发明染色助剂的混合胶束来说，PEG4000的分子量过大，反而降低了混合胶束的浊点，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在80℃下更差。
对比例6
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％，十八烷基甜菜碱7％，十二烷基二羟乙基甜菜碱2％，溴化十六烷基吡啶3％，PEG20006％。
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％，十八烷基甜菜碱7％，十二烷基二羟乙基甜菜碱2％，溴化十六烷基吡啶3％，PEG20002％，壳聚糖4％；其中，壳聚糖的脱乙酰基程度为60％，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％，十八烷基甜菜碱7％，十二烷基二羟乙基甜菜碱2％，溴化十六烷基吡啶3％，PEG20002％，壳聚糖4％；其中，壳聚糖的脱乙酰基程度为80％，平均分子量为7000D。
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6～8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6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7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8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9
采用与实施例3相同的染色助剂进行染色，但染色时染浴中染色助剂的浓度为1.5g/L，其他步骤相同。
对比例10
采用与实施例3相同的染色助剂进行染色，但染色时染浴中染色助剂的浓度为6g/L，其他步骤相同。
检测例5
分别检测对比例9～10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，染浴中，染色助剂的最佳添加量为3～5g/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30～65％，N-烷基甜菜碱5～12％，溴化十六烷基吡啶1～5％，聚乙二醇1～3％，壳聚糖3～5％。
2.如权利要求1所述的染色助剂，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任一所述的染色助剂，其特征在于，按质量分数计，所述N-烷基甜菜碱由4～9％的十八烷基甜菜碱和1～3％的十二烷基二羟乙基甜菜碱组成。
5.如权利要求1～3任一所述的染色助剂，其特征在于，所述聚乙二醇为PEG1500或PEG2000。
6.如权利要求1～3任一所述的染色助剂，其特征在于，所述壳聚糖的脱乙酰基程度为70～80％，所述壳聚糖的平均分子量为3000～5000D。
7.如权利要求1～6任一所述的染色助剂在采用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，所述染色助剂在染浴中的添加量为3～5g/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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