CN109853260A - 一种少水染色工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种少水染色工艺，包括将棉纤维织物加入藏青色染浴进行染色的步骤和染色的棉纤维织物皂洗步骤；藏青色染浴由藏青色染料高浓度水溶液和液体石蜡反胶束体系组成。该工艺能够改善活性染料的匀染性能；湿摩擦色牢度与传统水浴染色方法相当；或者优于现有技术。
Description
技术领域
本发明属于印染技术领域，涉及一种棉纤维织物的染色工艺，具体涉及一种棉纤维织物的少水染色工艺。
背景技术
传统的棉纤维织物染色通常采取浸染法进行，将棉纤维织物浸泡在活性染料染浴并加碱固色，从而在棉纤维行形成牢固的共价键。然而，在染色过程中，棉纤维和染料均带负电荷，必须加入电解质例如元明粉等减弱二者的电荷排斥作用。大量电解质的使用固然提高了棉纤维的上染率，但是无法回收和降解，导致染色废水处理困难。除电解质之外，染色废水通常还包含三分之一以上的未固着染料，导致染色废水COD值高达104mg/L。因此，染色废水一直是困扰印染行业的一大难题。
为了从根源上解决废水问题，人们逐渐发展出多种基于非水溶剂体系或少水溶剂体系的染色方法，例如超临界CO2染色、有机溶剂染色、悬浮体系染色和反胶束染色。这些染色方法通过使用其它溶剂体系替代水作为染色介质，避免或减少水的使用量；同时也可减少盐的使用量。这其中，使用较多的溶剂体系为液体石蜡和有机硅氧烷。
中国专利申请CN106368016A公开了一种棉纤维的液体石蜡染色方法，所述方法将还原染料隐色体分散于液体石蜡中，在染色过程中，还原染料隐色体自发地转移到棉纤维上并经氧化上染。染料上染率高，助剂消耗量少，染色工艺简单。然而，该方法的匀染性不佳，同时湿摩擦色牢度较差。
中国专利申请CN101922121B公开了一种活性染料对纺织品的无水染色方法，该方法将活性染料、表面活性剂、偶联剂和作为溶剂的环状甲基硅氧烷混合，经过球磨使活性染料在环状甲基硅氧烷中均匀分散，制备成稳定的染料介质悬浮体系染浴，再经过一定的染色工艺进行染色。该方法可以实现不以水为介质的活性染料对纤维素纤维的无盐染色，杜绝电解质污染，并且大幅减少染料水解，提高染料固着率。该方法的湿摩擦色牢度与传统水浴染色方法相当，但仍然未解决染料的匀染性问题。
针对现有技术的上述缺陷，仍然需要针对基于非水溶剂体系或少水溶剂体系的染色工艺作出持续改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种藏青色棉纤维织物的少水染色工艺。本发明的少水染色工艺能够解决下列技术问题的一种或多种：改善活性染料的匀染性能；湿摩擦色牢度与传统水浴染色方法相当；或者优于现有技术。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种少水染色工艺，包括将棉纤维织物加入藏青色染浴进行染色的步骤和染色的棉纤维织物皂洗步骤。
根据本发明前述的少水染色工艺，其中，所述藏青色染浴由藏青色染料高浓度水溶液和液体石蜡反胶束体系组成。
根据本发明前述的少水染色工艺，其中，所述染色过程的浴比为1：(10-30)。
优选地，所述染色过程的浴比为1：(12-28)；更优选地，所述染色过程的浴比为1：(15-25)；以及，最优选地，所述染色过程的浴比为1：(18-22)。
在一个具体的实施方式中，所述染色过程的浴比为1：20。
根据本发明前述的少水染色工艺，其中，所述染色过程包括室温至目标温度的升温上染阶段和目标温度下的保温固色阶段。
根据本发明前述的少水染色工艺，其中，所述目标温度为50-80℃。
优选地，所述目标温度为50-75℃；更优选地，所述目标温度为55-70℃；以及，最优选地，所述目标温度为60-70℃。
在一个具体的实施方式中，所述目标温度为65℃。
根据本发明前述的少水染色工艺，其中，所述升温上染阶段和目标温度下的保温固色阶段的时长均为10-120min。
优选地，所述升温上染阶段的升温速率为0.5-3℃/min；更优选地，所述升温上染阶段的升温速率为0.5-2.5℃/min；以及，最优选地，所述升温上染阶段的升温速率为0.5-2℃/min。
在一个具体的实施方式中，所述升温上染阶段的升温速率为1℃/min。
优选地，所述保温固色阶段的时长为10-90min；更优选地，所述保温固色阶段的时长为10-60min；以及，最优选地，所述保温固色阶段的时长为10-40min。
在一个具体的实施方式中，所述保温固色阶段的时长为30min。
根据本发明前述的少水染色工艺，其中，所述染色过程进一步包括目标温度至室温的降温阶段。
所述降温阶段可以采取自然降温，或者程序降温。
有利地，所述降温速率为0.5-5℃/min；更优选地，所述降温速率为0.5-4℃/min；以及，最优选地，所述降温速率为1-3℃/min。
在一个具体的实施方式中，所述降温速率为2℃/min。
根据本发明前述的少水染色工艺，其中，进一步包括棉纤维织物溶胀处理的步骤。
根据本发明前述的少水染色工艺，其中，所述溶胀处理步骤为：将棉纤维织物使用碱液溶胀，控制带液率为80-160％。
优选地，将棉纤维织物使用碱液溶胀，控制带液率为90-150％；更优选地，将棉纤维织物使用碱液溶胀，控制带液率为100-140％；以及，最优选地，将棉纤维织物使用碱液溶胀，控制带液率为110-130％。
在一个具体的实施方式中，将棉纤维织物使用碱液溶胀，控制带液率为120％。
其中，所述碱液中的碱选自无机弱碱，包括但不限于，碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐和焦磷酸盐。
优选地，所述无机弱碱选自碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和磷酸二氢盐；更优选地，所述无机弱碱选自碳酸盐、磷酸盐和硅酸盐；以及，最优选地，所述无机弱碱选自碳酸盐和硅酸盐。
在一个具体的实施方式中，所述无机弱碱选自碳酸盐。
作为无机弱碱的阳离子，可以是锂、钠、钾和铵离子。
优选地，所述碱液的浓度为10-50g/L；更优选地，所述碱液的浓度为20-45g/L；以及，最优选地，所述碱液的浓度为30-40g/L。
在一个具体的实施方式中，所述碱液选自35g/L的碳酸钠水溶液。
根据本发明前述的少水染色工艺，其中，所述藏青色染料选自式(I)所示的化合物；
其中，R1-R4各自独立地选自H、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和SO3M；Y1-Y2各自独立地选自SO2CH＝CH2或SO2CH2CH2OSO3M；M选自H或碱金属。
优选地，在式(I)所示的化合物中，R1-R4各自独立地选自H、C1-C4烷基和C1-C4烷氧基；Y1-Y2各自独立地选自SO2CH＝CH2或SO2CH2CH2OSO3M；M选自H或碱金属。
更优选地，在式(I)所示的化合物中，R1-R4各自独立地选自H和C1-C4烷基；Y1-Y2各自独立地选自SO2CH＝CH2或SO2CH2CH2OSO3M；M选自H或碱金属。
以及，最优选地，在式(I)所示的化合物中，R1-R4各自独立地选自H；Y1-Y2各自独立地选自SO2CH＝CH2或SO2CH2CH2OSO3M；M选自碱金属。
作为碱金属，M可以是锂、钠、钾；优选为钠和钾。
在一个具体的实施方式中，在式(I)所示的化合物中，R1-R4各自独立地选自H；Y1-Y2各自独立地选自SO2CH2CH2OSO3M；M选自钠。
在一个更具体的实施方式中，式(I)所示的化合物选自活性黑RB5(CAS号17095-24-8)。
根据本发明前述的少水染色工艺，其中，所述藏青色染料高浓度水溶液的浓度为8-24g/L。
优选地，所述藏青色染料水溶液的浓度为10-22g/L；更优选地，所述藏青色染料高浓度水溶液的浓度为12-20g/L；以及，最优选地，所述藏青色染料高浓度水溶液的浓度为14-18g/L。
在一个具体的实施方式中，所述藏青色染料高浓度水溶液的浓度为15g/L。
根据本发明前述的少水染色工艺，其中，所述液体石蜡反胶束体系为有机溶剂、表面活性剂、助表面活性剂和液体石蜡混合而成。
优选地，所述有机溶剂选自二甲亚砜和二甲基甲酰胺；更优选地，所述有机溶剂选自二甲基甲酰胺。
优选地，所述表面活性剂选自吐温系列表面活性剂、司盘系列表面活性剂和曲拉通系列表面活性剂；更优选地，所述表面活性剂选自吐温系列表面活性剂和司盘系列表面活性剂；以及，最优选地，所述表面活性剂选自司盘系列表面活性剂。
在一个具体的实施方式中，所述表面活性剂选自司盘80。
优选地，所述助表面活性剂选自正己醇、正庚醇、正辛醇和异辛醇；更优选地，所述助表面活性剂选自正庚醇、正辛醇和异辛醇；以及，最优选地，所述助表面活性剂选自正辛醇和异辛醇。
在一个具体的实施方式中，所述助表面活性剂选自正辛醇。
优选地，作为原料，有机溶剂、表面活性剂、助表面活性剂和液体石蜡的体积比为1：(0.4-0.8)：(1.2-1.8)：(4-6)。更优选地，有机溶剂、表面活性剂、助表面活性剂和液体石蜡的体积比为1：(0.5-0.8)：(1.4-1.8)：(4.5-6)；以及，最优选地，有机溶剂、表面活性剂、助表面活性剂和液体石蜡的体积比为1：(0.5-0.7)：(1.4-1.6)：(4.5-5.5)。
在一个具体的实施方式中，有机溶剂、表面活性剂、助表面活性剂和液体石蜡的体积比为1：0.6：1.5：5。
作为混合方式，有利地，采用超声和搅拌方式使原料混合均匀。
根据本发明前述的少水染色工艺，其中，所述藏青色染料高浓度水溶液和所述液体石蜡反胶束体系的体积比为1：(8-12)。
优选地，所述藏青色染料高浓度水溶液和所述液体石蜡反胶束体系的体积比为1：(8.5-11)；更优选地，所述藏青色染料高浓度水溶液和所述液体石蜡反胶束体系的体积比为1：(8.5-10)；以及，最优选地，所述藏青色染料高浓度水溶液和所述液体石蜡反胶束体系的体积比为1：(8.5-9.5)。
在一个具体的实施方式中，所述藏青色染料高浓度水溶液和所述液体石蜡反胶束体系的体积比为1：9。
作为混合方式，有利地，采用超声和搅拌方式使原料混合均匀。
在一个实施方式中，所述皂洗使用的皂洗剂为马来酸-丙烯酸共聚物钠盐、过硫酸钾、尿素和偏硅酸钠的混合溶液。
其中，马来酸-丙烯酸共聚物钠盐的数均分子量为22000-28000。
在一个具体的实施方式中，马来酸-丙烯酸共聚物钠盐的数均分子量为25000。
有利地，马来酸-丙烯酸共聚物钠盐的浓度为0.8-1.2g/L；过硫酸钾的浓度为0.2-0.4g/L；尿素的浓度为0.4-0.8g/L；偏硅酸钠的浓度为0.05-0.3g/L。
在一个具体的实施方式中，马来酸-丙烯酸共聚物钠盐的浓度为1g/L；过硫酸钾的浓度为0.3g/L；尿素的浓度为0.6g/L；偏硅酸钠的浓度为0.2g/L。
有利地，所述皂洗条件为60-80℃，浴比1：(20-40)，pH＝9.5-11，时间为10-30min。优选地，所述皂洗条件为60-75℃，浴比1：(25-35)，pH＝9.5-10.5，时间为10-20min。
在一个具体的实施方式中，所述皂洗条件为70℃，浴比1：30，pH＝10，时间为15min。
在另一个实施方式中，所述皂洗使用的皂洗剂为含有2-4g/L标准皂片和2-4g/L碳酸钠的皂煮液。
在一个具体的实施方式中，所述皂洗使用的皂洗剂可以为含有3g/L标准皂片和3g/L碳酸钠的皂煮液。
有利地，所述皂洗条件为90-95℃，浴比1：(40-60)，时间为5-20min。
在一个具体的实施方式中，所述皂洗条件为95℃，浴比1：50，时间为10min。
发明人基于液体石蜡改进得到的反胶束体系的藏青色染浴，通过偏光显微镜观察到胶束液滴的平均尺寸在200nm以下，并且大小分布较为均匀。不希望局限于任何理论，本发明采取上述染浴进行的染色工艺可以有效改善匀染性。另一方面，本发明通过特定的皂洗手段，洗去未上染的染料和部分水解染料，使得湿摩擦色牢度至少与现有技术相当(使用皂片的情形)，或者优于现有技术(使用马来酸-丙烯酸共聚物钠盐的情形)。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
应理解，本发明的具体实施方式仅用于阐释本发明的精神和原则，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明的技术方案作出各种改动、替换、删减、修正或调整，这些等价技术方案同样落于本发明权利要求书所限定的范围。
匀染性试验按照文献方法进行，具体方法如下：将棉纤维织物按照本发明的少水染色工艺进行染色，得到所述藏青色棉纤维织物，然后将其平分为两份，均称为A织物。然后将一份A织物和相同重量的未染色织物B按照本发明的少水染色工艺同浴再次进行染色。分别测定A织物再次染色前的初始表观颜色深度(K/S值)和再次染色后的K/S值以及B织物同浴染色后的K/S值，分别记为(K/S)O、(K/S)A和(K/S)B。按照公式L＝(K/S)B/[(K/S)B+(K/S)A-(K/S)O]*100％计算匀染性指数L。L值越高，匀染性越好。
在本发明中，表观颜色深度K/S值的测定在Datacolor测色配色仪上进行，将染色织物叠成4层，每层正反面各取一个点，测定8个点并取平均值。
湿摩擦色牢度按照GB/T 3920-2008和GB/T 251-2008进行试验和测定。
实施例1
将棉纤维织物使用35g/L的碳酸钠水溶液溶胀，通过一浸一轧，控制带液率为120％。配制浓度15g/L的活性黑RB5水溶液。按照体积比为1：0.6：1.5：5，量取二甲基甲酰胺、司盘80、正辛醇和液体石蜡；采用超声方式使原料混合均匀，得到液体石蜡反胶束体系。然后按照活性黑RB5水溶液和液体石蜡反胶束体系体积比为1：9将二者在超声作用下混合均匀，得到藏青色染浴。通过偏光显微镜观察到胶束液滴的平均尺寸在200nm以下，并且大小分布较为均匀。将棉纤维织物加入藏青色染浴进行染色。染色过程的浴比为1：20。首先从室温升温至65℃，升温速率为1℃/min；然后保温固色30min；再从65℃降至室温，降温速率为2℃/min，出染。
实施例2
将实施例1出染的棉纤维织物先用60℃热水洗10min，然后置于皂洗剂中；其中，马来酸-丙烯酸共聚物钠盐(Mn＝25000)的浓度为1g/L；过硫酸钾的浓度为0.3g/L；尿素的浓度为0.6g/L；偏硅酸钠的浓度为0.2g/L；皂洗条件为70℃，浴比1：30，pH＝10，时间为15min。然后60℃热水洗10min，冷水洗5min，烘干，得到实施例2的藏青色棉纤维织物。
实施例3
将实施例1出染的棉纤维织物先用60℃热水洗10min，然后置于皂洗剂中；其中，皂洗剂为含有3g/L标准皂片和3g/L碳酸钠的皂煮液；皂洗条件为95℃，浴比1：50，时间为10min。然后60℃热水洗10min，冷水洗5min，烘干，得到实施例3的藏青色棉纤维织物。
实施例4
将棉纤维织物使用30g/L的碳酸钠水溶液溶胀，通过一浸一轧，控制带液率为130％。配制浓度14g/L的活性黑RB5水溶液。按照体积比为1：0.5：1.4：4.5，量取二甲基甲酰胺、司盘80、正辛醇和液体石蜡；采用超声方式使原料混合均匀，得到液体石蜡反胶束体系。然后按照活性黑RB5水溶液和液体石蜡反胶束体系体积比为1：9.5将二者在超声作用下混合均匀，得到藏青色染浴。通过偏光显微镜观察到胶束液滴的平均尺寸在200nm以下，并且大小分布较为均匀。将棉纤维织物加入藏青色染浴进行染色。染色过程的浴比为1：18。首先从室温升温至60℃，升温速率为1℃/min；然后保温固色30min；再从60℃降至室温，降温速率为2℃/min，出染。
实施例5
将实施例4出染的棉纤维织物先用60℃热水洗10min，然后置于皂洗剂中；其中，马来酸-丙烯酸共聚物钠盐(Mn＝25000)的浓度为1g/L；过硫酸钾的浓度为0.3g/L；尿素的浓度为0.6g/L；偏硅酸钠的浓度为0.2g/L；皂洗条件为70℃，浴比1：30，pH＝10，时间为15min。然后60℃热水洗10min，冷水洗5min，烘干，得到实施例5的藏青色棉纤维织物。
实施例6
将棉纤维织物使用40g/L的碳酸钠水溶液溶胀，通过一浸一轧，控制带液率为110％。配制浓度18g/L的活性黑RB5水溶液。按照体积比为1：0.6：1.6：5.5，量取二甲基甲酰胺、司盘80、正辛醇和液体石蜡；采用超声方式使原料混合均匀，得到液体石蜡反胶束体系。然后按照活性黑RB5水溶液和液体石蜡反胶束体系体积比为1：8.5将二者在超声作用下混合均匀，得到藏青色染浴。通过偏光显微镜观察到胶束液滴的平均尺寸在200nm以下，并且大小分布较为均匀。将棉纤维织物加入藏青色染浴进行染色。染色过程的浴比为1：22。首先从室温升温至70℃，升温速率为1℃/min；然后保温固色30min；再从70℃降至室温，降温速率为2℃/min，出染。
实施例7
将实施例6出染的棉纤维织物先用60℃热水洗10min，然后置于皂洗剂中；其中，皂洗剂为含有3g/L标准皂片和3g/L碳酸钠的皂煮液；皂洗条件为95℃，浴比1：50，时间为10min。然后60℃热水洗10min，冷水洗5min，烘干，得到实施例7的藏青色棉纤维织物。
比较例1
将棉纤维织物使用35g/L的碳酸钠水溶液溶胀，通过一浸一轧，控制带液率为120％。配制浓度15g/L的活性黑RB5水溶液。按照活性黑RB5水溶液和液体石蜡体积比为1：9将二者在超声作用下混合均匀，得到藏青色染浴。将棉纤维织物加入藏青色染浴进行染色。染色过程的浴比为1：20。首先从室温升温至65℃，升温速率为1℃/min；然后保温固色30min；再从65℃降至室温，降温速率为2℃/min，出染。然后，先用60℃热水洗10min，然后置于皂洗剂中；其中，皂洗剂为含有3g/L标准皂片和3g/L碳酸钠的皂煮液；皂洗条件为95℃，浴比1：50，时间为10min。然后60℃热水洗10min，冷水洗5min，烘干，得到比较例1的藏青色棉纤维织物。
按照本发明前述的方法测定实施例2-3、5和7以及比较例1的匀染性指数L和湿摩擦色牢度。结果参见表1。
表1
| 匀染性指数L | 湿摩擦色牢度 | |
| 实施例2 | 78％ | 4-5 |
| 实施例3 | 71％ | 3-4 |
| 实施例5 | 75％ | 4-5 |
| 实施例7 | 67％ | 4 |
| 比较例1 | 56％ | 3-4 |
由表1可以看出，本发明实施例2-3、5和7相对于比较例1，由于采取了液体石蜡改进得到的反胶束体系的藏青色染浴，匀染性指数L均得到显著提高。此外，实施例2和5的皂化工艺使用马来酸-丙烯酸共聚物钠盐，湿摩擦色牢度相对比较例1提高半级或一级。而实施例3和7的皂化工艺使用皂片，湿摩擦色牢度与比较例1基本相当。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种少水染色工艺，包括将棉纤维织物加入藏青色染浴进行染色的步骤和染色的棉纤维织物皂洗步骤；其特征在于，所述藏青色染浴由藏青色染料高浓度水溶液和液体石蜡反胶束体系组成。
2.根据权利要求1所述的少水染色工艺，其中，所述染色过程的浴比为1：(10-30)。
3.根据权利要求1所述的少水染色工艺，其中，所述染色过程包括室温至目标温度的升温上染阶段和目标温度下的保温固色阶段；所述目标温度为50-80℃。
4.根据权利要求3所述的少水染色工艺，其中，所述升温上染阶段和目标温度下的保温固色阶段的时长均为10-120min。
5.根据权利要求3所述的少水染色工艺，其中，所述升温上染阶段的升温速率为0.5-3℃/min；
6.根据权利要求3所述的少水染色工艺，其中，所述保温固色阶段的时长为10-90min。
7.根据权利要求1所述的少水染色工艺，其中，所述藏青色染料高浓度水溶液的浓度为8-24g/L。
8.根据权利要求7所述的少水染色工艺，其中，所述藏青色染料选自式(I)所示的化合物；
其中，R1-R4各自独立地选自H、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和SO3M；Y1-Y2各自独立地选自SO2CH＝CH2或SO2CH2CH2OSO3M；M选自H或碱金属。
9.根据权利要求1所述的少水染色工艺，其中，所述液体石蜡反胶束体系为二甲基甲酰胺、司盘80、正辛醇和液体石蜡混合而成。
10.根据权利要求9所述的少水染色工艺，其中，二甲基甲酰胺、司盘80、正辛醇和液体石蜡的体积比为1：(0.4-0.8)：(1.2-1.8)：(4-6)。
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