CN110016819A - 靛蓝染料乳液、棉纤维染色织物及其棉纤维的染色方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种靛蓝染料乳液、棉纤维染色织物及其棉纤维的染色方法。靛蓝染料乳液包括靛蓝隐色体和动物油脂。本发明选择以动物油脂作为靛蓝隐色体的分散介质,形成靛蓝染料乳液,能够使靛蓝隐色体均匀分散于动物油脂中,具有一定的稳定性,而且以乳液状形态存在的靛蓝染料在染色过程中能够提高染色的均匀性。此外,动物油脂完全无毒,水洗后棉纤维上残留的微量动物脂肪对人体无害,同时水洗废水中的动物脂肪易生物降解,染色后的染液收集的脂肪直接补充适量的新油脂后即可重新用于染色,可以重复多次使用。

Description

靛蓝染料乳液、棉纤维染色织物及其棉纤维的染色方法
技术领域
本发明涉及染整技术领域,特别是涉及一种靛蓝染料乳液、棉纤维染色织物及其棉纤维的染色方法。
背景技术
靛蓝染料是人类已知的最古老的染料之一。合成靛蓝作为对牛仔服饰和箱包染色用的最重要的染料,染出的产品具有独特的染色风格;而天然靛蓝在纺织品上的应用的典型代表是南通的蓝印花布和贵州的侗布。
靛蓝染色目前存在的主要缺陷有两方面,其一是靛蓝染料在染色的过程中被还原为靛蓝隐色体后对棉纤维的亲和力较低,正常的浸轧水浴染色为了得到比较深的颜色,需要重复浸轧和氧化这一工序达6~10次;其二是靛蓝染料本身不具有水溶性基团,而为了达到对棉纤维的上染,在生产中需要添加大量的还原剂保险粉,而保险粉易分解为含硫的化合物,污染空气环境。传统的解决办法是将靛蓝隐色体的染色介质大部分替换为十甲基环五硅氧烷(D5)和石蜡。但是,大部分非水介质的十甲基环五硅氧烷和石蜡都来源自石油类产品,因此具有不可再生、本身不可降解和低毒性等缺点。
发明内容
基于此,有必要针对靛蓝染色不环保的问题,提供一种靛蓝染料乳液、棉纤维染色织物及其棉纤维的染色方法。
一种靛蓝染料乳液,包括靛蓝隐色体和动物油脂。
在其中一个实施例中,所述靛蓝隐色体与动物油脂的质量比为1:(15~20)。
在其中一个实施例中,所述动物油脂为猪油。
在其中一个实施例中,所述靛蓝染料乳液中的颗粒的平均粒径为0.1μm~200μm。
本发明还提供一种棉纤维的染色方法,包括以下步骤:
提供靛蓝染料乳液和含潮率为3%~5%的棉纤维,所述靛蓝染料乳液包括靛蓝隐色体和动物油脂;
将所述含潮率为3%~5%的棉纤维置于所述靛蓝染料乳液中进行染色,然后进行氧化处理和皂煮处理。
在其中一个实施例中,所述染色的过程在分段控制温度下进行:先以0.5℃/min升温至30℃~35℃,保温50min~80min,然后再以0.5℃/min升温至40℃~50℃,保温30min~60min。
在其中一个实施例中,所述染色的过程在分段控制温度下进行:先以0.5℃/min升温至35℃,保温60min,然后再以0.5℃/min升温至40℃,保温60min。
在其中一个实施例中,还包括所述靛蓝隐色体的制备步骤:将氢氧化钠、保险粉、二氧化硫脲和靛蓝溶于水中,在60℃~80℃下还原30min~60min。
在其中一个实施例中,所述靛蓝染料乳液与所述棉纤维的干重的质量比为(1~20):1;所述靛蓝隐色体与动物油脂的质量比为1:(15~20);所述靛蓝隐色体与所述棉纤维的干重的质量比为(1~2):1;所述靛蓝隐色体的浓度为20g/L~50g/L。
本发明还提供一种棉纤维染色织物,采用所述的棉纤维的染色方法染色而成。
为寻找安全无毒的染色介质和染色技术来满足生态染整技术的需求,同时为动物油脂寻找一条高附加值的利用途径。本发明选择以动物油脂作为靛蓝隐色体的分散介质,形成靛蓝染料乳液,能够使靛蓝隐色体均匀分散于动物油脂中,具有一定的稳定性,而且以乳液状形态存在的靛蓝染料在染色过程中能够提高染色的均匀性。此外,动物油脂完全无毒,水洗后棉纤维上残留的微量动物脂肪对人体无害,同时水洗废水中的动物脂肪易生物降解,染色后的染液收集的脂肪直接补充适量的新油脂后即可重新用于染色,可以重复多次使用。
本发明采用以动物油脂作为染色介质的靛蓝染料乳液在进行棉纤维的染色过程中,靛蓝染料乳液破乳,释放出靛蓝隐色体,能够实现均匀染色。进一步地,棉纤维染色的过程在分段控制温度下进行,让靛蓝染料乳液以较慢的速度破乳,均匀地释放出靛蓝隐色体,提高了匀染性。而且相比动物油脂,水对棉纤维有更高的亲和力,会导致靛蓝染料乳液中溶于水里的靛蓝隐色体基本上全部进入到棉纤维上,从而达到一次染深色的目的。而且在染色的过程中,只使用了少量的水,染色后废水排放量也随之减少。此外,在染色过程中只需将棉纤维的含潮率控制在3%~5%即可进行染色,从工艺和织物组织的实施难度上来说,比将含潮率控制在100%~200%更容易控制。
本发明的棉维纤染色织物,采用上述的棉纤维的染色方法染色而成,织物染色更为均匀,水洗后织物上残留的微量动物油脂对人体无害。
附图说明
图1为本发明一实施方式的棉纤维的染色方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施方式的靛蓝染料乳液,包括靛蓝隐色体和动物油脂。
靛蓝染料乳液的制备工艺为:将靛蓝隐色体溶于动物油脂中,在3000r/min~6000r/min的速度下搅拌形成乳液。这种高速搅拌下得到的乳液,有一定的稳定性,在染色前,该乳液可以存放6~12个小时,方便染布操作。
优选地,靛蓝染料乳液中的颗粒的平均粒径为0.1μm~200μm。更优选地,靛蓝染料乳液中的颗粒的平均粒径为10μm~100μm。上述粒径更有利于染色的晕染效果。
优选地,靛蓝隐色体与动物油脂的质量比为1:(15~20)。
优选地,动物油脂的熔点为20℃~35℃,动物油脂为猪油。
我国肉类的消费数量达到每年8000吨以上,是肉类食品生产量较多的国家,尤其猪肉的产量居世界首位。随着我国居民生活水平的提高,动物脂肪含有远高于一般植物油中所含的胆固醇,而摄入过量的胆固醇会成为心脑血管病的诱因,因此限制了消费者对动物脂肪的消费。为猪油寻找一条高附加值的利用途径,本发明优选以猪油作为靛蓝隐色体的染色介质,相比动物油脂(高级脂肪酸甘油酯),水对棉纤维有更高的亲和力,会导致靛蓝染料乳液中溶于水里的靛蓝隐色体基本上全部进入到棉纤维上,从而达到染深色的目的。
参见图1,本发明一实施方式的棉纤维的靛蓝染料乳液的染色方法,包括以下步骤:
S10、提供靛蓝染料乳液和含潮率为3%~5%的棉纤维。
其中的靛蓝染料乳液,包括靛蓝隐色体和动物油脂。本发明选择以动物油脂作为靛蓝隐色体的分散介质,形成靛蓝染料乳液,能够使靛蓝隐色体均匀分散于动物油脂中,具有一定的稳定性,而且以乳液状形态存在的靛蓝染料在染色过程中能够提高染色的均匀性。此外,动物油脂完全无毒,水洗后棉纤维上残留的微量动物脂肪对人体无害,同时水洗废水中的动物脂肪易生物降解,染色后的染液收集的脂肪直接补充适量的新油脂后即可重新用于染色,可以重复多次使用。
靛蓝染料乳液的制备工艺为:将靛蓝隐色体溶于动物油脂中,在3000r/min~6000r/min的速度下搅拌形成乳液。这种高速搅拌下得到的乳液,有一定的稳定性,在染色前,该乳液可以存放6~12个小时,方便染布操作。
在其中一个实施例中,靛蓝隐色体与动物油脂的质量比为1:(15~20)。
进一步地,动物油脂为猪油。猪油完全无毒,水洗后棉纤维上残留的微量猪油对人体无害,同时水洗废水中的猪油易生物降解,染色后的染液收集的猪油直接补充适量的新猪油后即可重新用于染色,可以重复多次使用。
在其中一个实施例中,靛蓝染料乳液中的颗粒的平均粒径为0.1μm~200μm。上述粒径更有利于染色的晕染效果。
在其中一个实施例中,该染色方法还包括靛蓝隐色体的制备步骤:将氢氧化钠、保险粉、二氧化硫脲和靛蓝溶于水中,在60℃~80℃下还原30min~60min。可理解,在其他实施例中,靛蓝隐色体也可通过购买或其他方法制备。
优选地,靛蓝隐色体的制备步骤:将40g/L~60g/L氢氧化钠、50g/L~80g/L保险粉、10g/L~30g/L二氧化硫脲和20g/L~50g/L靛蓝在60℃下还原30min~60min。
在靛蓝染色隐色体的制备工艺中,加入少量的二氧化硫脲,既可让保险粉将还原染料(靛蓝)溶解还原为隐色体钠盐(靛蓝隐色体),又可依靠二氧化硫脲使染料(靛蓝)始终保持还原状态(靛蓝隐色体)。这样可利用两者的协同作用,既増加了染液隐色体的稳定性,又降低了生产成本。此外,二氧化硫脲还有潜在的还原作用,两者混用,可避免过氧化情况。
优选地,靛蓝染料乳液与棉纤维的干重的质量比为(1~20):1;靛蓝隐色体与动物油脂的质量比为1:(15~20);靛蓝隐色体与棉纤维的干重的质量比为(1~2):1;靛蓝隐色体的浓度为20g/L~50g/L。采用上述染料与棉纤维的质量比,一次就可以实现染深色的目的。
S20、将含潮率为3%~5%的棉纤维置于靛蓝染料乳液中进行染色。
具体地,将棉纤维置于烘干机中烘干,控制棉纤维的含潮率为3%~5%。
在其中一个实施例中,染色的过程在分段控制温度下进行:先以0.5℃/min升温至30℃~35℃,保温50min~80min,然后再以0.5℃/min升温至40℃~50℃,保温30min~60min。
优选地,染色的过程在分段控制温度下进行:先以0.5℃/min升温至35℃,保温60min,然后再以0.5℃/min升温至40℃,保温60min。
上述通过分段温度控制靛蓝染料乳液破乳进行染色,让靛蓝染料乳液以较慢的速度破乳,释放出靛蓝隐色体,提高了匀染性。
S30、再进行氧化处理和皂煮处理。
在其中一个实施例中,氧化处理的条件为:在30℃~40℃的通风条件下进行氧化30min~120min。
在其中一个实施例中,皂煮处理所用的皂煮液为:含有1g/L标准皂片和1g/L纯碱的皂液。皂煮的条件为:浴比为1:50,于95℃温度下加热10min~20min。
经过皂煮后,通过HPLC测试,棉纤维上的动物油脂的含量小于0.008%(相对于皂煮后棉纤维的质量)。回收的动物油脂可以回用100次,优选地,回用次数可以达到50次。
其次,染色后的动物油脂经过活性污泥降解5~10天后可以达到即可达到GB4287-2012的排放标准。
以下为具体实施例。
实施例1
将0.8g氢氧化钠、1g保险粉和0.2g二氧化硫脲溶解于20g水中,溶解后加入0.4g靛蓝,密封,在60℃下还原30min,制得靛蓝隐色体。取2g靛蓝隐色体置于38g 30℃的猪油中,在3000r/min下搅拌15S,制得靛蓝染料乳液。
将2g纯棉平纹织物(退煮漂40×40,144×85,135g/m2)置于烘干机上,60℃下烘30S,得到含潮率为4.8%的纯棉平纹织物。
将上述含潮率为4.8%的纯棉平纹织物置于上述靛蓝染料乳液中,然后以0.5℃/min升温至35℃,在35℃下保温60min,然后再以0.5℃/min升温至40℃,在40℃下染色30min。之后在30℃下通风氧化30min,再加入到含有1g/L标准皂片和1g/L纯碱的皂液中,浴比为1:50,在95℃下皂煮10min,最后水洗烘干得到染色织物。
实施例2
将1g氢氧化钠、1.2g保险粉和0.4g二氧化硫脲溶解于20g水中,溶解后加入0.6g靛蓝,密封,在60℃下还原45min,制得靛蓝隐色体。取2g靛蓝隐色体置于38g 30℃的猪油中,在5000r/min下搅拌30S,制得靛蓝染料乳液。
将2g纯棉平纹织物(退煮漂40×40,144×85,135g/m2)置于烘干机上,70℃下烘45S,得到含潮率为4.1%的纯棉平纹织物。
将上述含潮率为4.1%的纯棉平纹织物投入到上述靛蓝染料乳液中,然后以0.5℃/min升温至35℃,在35℃下保温60min,然后再以0.5℃/min升温至40℃,在40℃下染色45min。之后在30℃下通风氧化60min,再加入到含有1g/L标准皂片和1g/L纯碱的皂液中,浴比为1:50,在95℃下皂煮10min,最后水洗烘干得到染色织物。
实施例3
将1.2g氢氧化钠、1.6g保险粉和0.6g二氧化硫脲溶解于20g水中,溶解后加入1g靛蓝,密封,在60℃下还原60min,制得靛蓝隐色体。取2g靛蓝隐色体置于37g 30℃的猪油中,在6000r/min下搅拌60S,制得靛蓝染料乳液。
将2g纯棉平纹织物(退煮漂40×40,144×85,135g/m2)置于烘干机上,80℃下烘60S,得到含潮率为3.1%的纯棉平纹织物。
将上述含潮率为3.1%的纯棉平纹织物投入到上述靛蓝染料乳液中,然后以0.5℃/min升温至35℃,在35℃下保温60min,然后再以0.5℃/min升温至40℃,在40℃下染色60min。之后在30℃下通风氧化90min,再加入到含有1g/L标准皂片和1g/L纯碱的皂液中,浴比为1:50,在95℃下皂煮15min,最后水洗烘干得到染色织物。
实施例4
与实施例1的而不同之处在于:染色的过程为:直接升温至40℃进行染色30min。
对比例1
采用水染工艺,步骤同实施例1,区别在于将猪油替换为水。
对比例2
采用水染工艺,步骤同实施例2,区别在于将猪油替换为水。
对比例3
与实施例1的不同之处在于:将制备的靛蓝隐色体直接加入石蜡中,升温到40℃进行染色30min。
染色性能分析
1、采用常规的测试方法对实施例1~4与对比例1~2的染色织物的进行K/S值(上染率)测试,结果如表1所示:
表1实施例1~4与对比例1~2的染色织物的K/S值比较
染色体系 K/S值
实施例1 18.2
实施例2 22.2
实施例3 24.2
实施例4 12.3
对比例1 6.1
对比例2 10.5
从表1中可以看出,实施例1~4采用靛蓝染料乳液进行染色比对比例1~2采用水染工艺进行染色一次上染率高,染色深。通过分段控制温度进行染色(如实施例1)比在固定温度下进行染色(如实施例4)一次上染率高,染色深。
2、采用常规的测试方法对实施例1~4与对比例3的染色织物进行匀染性测试,结果如表2所示:
表2实施例1~4与对比例3的染色织物的匀染性比较
染色体系 匀染性
实施例1 0.2
实施例2 0.3
实施例3 0.3
实施例4 1.0
对比例3 1.5
从表2中可以看出,实施例1~3采用靛蓝染料乳液进行染色,并通过分段温度控制乳液破乳进行染色,让靛蓝染料乳液以较慢的速度破乳,释放出靛蓝隐色体,比在固定温度下进行染色(如实施例4)匀染性效果好。而采用石蜡作为染色介质(如对比例3),在固定温度下直接染色,染色后的织物的匀染性效果更差。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种靛蓝染料乳液,其特征在于,包括靛蓝隐色体和动物油脂。
2.根据权利要求1所述的靛蓝染料乳液,其特征在于,所述靛蓝隐色体与动物油脂的质量比为1:(15~20)。
3.根据权利要求1所述的靛蓝染料乳液,其特征在于,所述动物油脂为猪油。
4.根据权利要求1~3任一项所述的靛蓝染料乳液,其特征在于,所述靛蓝染料乳液中的颗粒的平均粒径为0.1μm~200μm。
5.一种棉纤维的染色方法,其特征在于,包括以下步骤:
提供靛蓝染料乳液和含潮率为3%~5%的棉纤维,所述靛蓝染料乳液包括靛蓝隐色体和动物油脂;
将所述含潮率为3%~5%的棉纤维置于所述靛蓝染料乳液中进行染色,然后进行氧化处理和皂煮处理。
6.根据权利要求5所述的棉纤维的染色方法,其特征在于,所述染色的过程在分段控制温度下进行:先以0.5℃/min升温至30℃~35℃,保温50min~80min,然后再以0.5℃/min升温至40℃~50℃,保温30min~60min。
7.根据权利要求6所述的棉纤维的染色方法,其特征在于,所述染色的过程在分段控制温度下进行:先以0.5℃/min升温至35℃,保温60min,然后再以0.5℃/min升温至40℃,保温60min。
8.根据权利要求5所述的棉纤维的染色方法,其特征在于,还包括所述靛蓝隐色体的制备步骤:将氢氧化钠、保险粉、二氧化硫脲和靛蓝溶于水中,在60℃~80℃下还原30min~60min。
9.根据权利要求5~8任一项所述的棉纤维的染色方法,其特征在于,所述靛蓝染料乳液与所述棉纤维的干重的质量比为(1~20):1;所述靛蓝隐色体与动物油脂的质量比为1:(15~20);所述靛蓝隐色体与所述棉纤维的干重的质量比为(1~2):1;所述靛蓝隐色体的浓度为20g/L~50g/L。
10.一种棉纤维染色织物,其特征在于,采用权利要求5~9任一项所述的棉纤维的染色方法染色而成。
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