CN110130090A - 一浴两步法增白和阳离子改性的方法和应用 - Google Patents

一浴两步法增白和阳离子改性的方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种一浴两步法增白和阳离子改性的方法和应用，包括以下步骤：在水中加入纤维和面料，加入部分过碳酸钠，然后加入碱调节pH＝11‑12，升温至68‑72℃后，加入剩余的过碳酸钠，进行增白；增白后，加入阳离子醚化剂进行改性，降温至38‑42℃后加入草酸，再升温至58‑62℃，中和、除氧后，完成增白和阳离子改性。该方法利用活性氧游离基对纤维和面料进行漂白、除杂，同时通过烃基自由基的强氧化性，破坏色素中的双键，使之褪色。经过前处理及漂白的面料和纤维，可以再提高约5度的白度。纤维和面料经过阳离子化改性后，增加了可以与染料产生反应的活性基座，提高染料的上染率和竭染率，具有提高色深、减少染色废水等效果。

Description

一浴两步法增白和阳离子改性的方法和应用
技术领域
本发明涉及印染技术领域，具体而言，涉及一种一浴两步法增白和阳离子改性的方法和应用。
背景技术
随着纺织技术的发展以及新型纺织材料的不断出现,染料的颜色越来越多，有些纤维存在底色，在染色之前，常常需要漂白处理，漂白处理效果差，会直接影响纤维的染色效果，尤其是颜色浅的织物染料。
植物纤维及涤纶纤维无法和阴离子型的染料有效结合，因此染色时需要使用大量的助染剂、固色剂，加重染后环保处理的负担，染色色牢度也不佳。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种一浴两步法增白和阳离子改性的方法，以提高纤维和面料的漂白程度，所述的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，利用活性氧游离基漂白、除杂，同时通过烃基自由基的强氧化性，破坏色素的双键，使之褪色。已经经过前处理及漂白的面料和纤维，可以再提高约5度的白度，并且，纤维和面料经过阳离子化改性后，增加了可以与染料产生反应的活性基座，提高染料的上染率和竭染率，具有提高色深、减少染色废水等效果，并且，该方法环保、无毒，不污染环境。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种一浴两步法增白和阳离子改性的方法，包括以下以下步骤：
(1)在水中加入纤维和面料，加入部分过碳酸钠，然后加入碱调节pH＝11-12，升温至68-72℃后，加入剩余的过碳酸钠，进行增白；
(2)增白后，加入阳离子醚化剂进行改性，降温至38-42℃后加入草酸，再升温至58-62℃，中和、除氧后，完成对面料和纤维的增白和阳离子改性。
优选的，在步骤(1)中，所述水的温度为38-42℃。
优选的，在步骤(1)中，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；
更优选的，所述碱的添加量为1-2g/L。
优选的，在步骤(1)中，加入的所述过碳酸钠的总量为25-35g/L。
优选的，在步骤(1)中，所述升温的速度为3-4℃/min。
优选的，所述阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵；
更优选的，所述3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的浓度为30％-90％；
更优选的，所述3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的浓度为50％-70％。
优选的，所述阳离子醚化剂的添加量为18-22g/L。
优选的，所述降温的速度为3-4℃/min。
优选的，所述方法在植物纤维、涤纶的合成纤维、及其再制纤维和面料的漂白和改性中的应用；
更优选的，所述植物纤维包括棉和麻。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明所提供的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，对纤维分子中的活性氢基团(包括-COOH、-CONH2、-OH、-NH2)接枝实现阳离子化，让具有羧基的染料可以更容易和纤维结合，代替传统的匀染剂、渗透剂等，更环保，且染色效果更好。
(2)本发明所提供的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，利用活性氧游离基漂白、除杂，同时通过烃基自由基的强氧化性，破坏色素中的双键，使之褪色。已经经过前处理及漂白处理的面料和纤维，可以再提高纤维白度约5度，增进染色效果。
(3)本发明所提供的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，以阳离子醚化剂作为稳定剂，以抑制由于催化分解产生的过量的游离基，降低对纤维的损伤。
(4)本发明所提供的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，以过碳酸钠产生的OH-作为阳离子醚化剂的催化剂，产生链式反应，使纤维接枝改性。
(5)本发明所提供的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，过碳酸钠分解生成的产物是碳酸钠，能够提高水中的pH值，降低水中钙镁离子的含量，使水软化，并且能对环境无害，同时色素和纤维在pH值增加时，带有更多的负电荷，会增加两者之间的排斥性，提高漂白效果。
(6)本发明所提供的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，加入适量氢氧化钠作为催化剂，可以提高溶液的pH值，溶胀纤维，产生丝光效果；另一方面，催化提高游离基的数量，在阳离子化改性剂的链式反应之外，多余的游离基还对纤维表面产生了蚀刻的效果，增加了染料的上染率和色深。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明所提供的一种一浴两步法增白和阳离子改性的方法，包括以下以下步骤：
(1)在水中加入纤维和面料，加入部分过碳酸钠，然后加入碱调节pH＝11-12，升温至68-72℃后，加入剩余的过碳酸钠，进行增白；
(2)增白后，加入阳离子醚化剂进行改性，降温至38-42℃后加入草酸，再升温至58-62℃，中和、除氧后，完成对面料和纤维的增白和阳离子改性。
本发明所提供的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，利用活性氧游离基漂白、除杂，同时通过烃基自由基的强氧化性，破坏色素中的双键，使之褪色。已经经过前处理及漂白的面料及纤维，可以再提高纤维白度约5度，增进染色效果；以阳离子醚化剂作为稳定剂，以抑制由于催化分解产生的过量的游离基，降低对纤维的损伤。以过碳酸钠产生的OH-作为阳离子醚化剂的催化剂，产生链式反应，使纤维接枝改性。
在本发明一些优选的实施例中，在步骤(1)中，所述水的温度为38-42℃。
在本发明一些优选的实施例中，在步骤(1)中，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；
进一步地，所述碱的添加量为1-2g/L。
加入适量氢氧化钠作为催化剂，可以提高溶液的pH值，溶胀纤维，产生丝光效果；另一方面，催化提高游离基的数量，在阳离子化改性剂的链式反应之外，多余的游离基还对纤维表面产生了蚀刻的效果，增加了染料的上染率和色深。
在本发明一些优选的实施例中，在步骤(1)中，加入的所述过碳酸钠的总量为25-35g/L。
在本发明一些优选的实施例中，在步骤(1)中，所述升温的速度为3-4℃/min。
温度不宜过高，避免醚化剂分解，同时控制游离基的链式反应速度。
在本发明一些优选的实施例中，所述阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵；
进一步地，所述3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的浓度为30％-90％；
进一步地，所述3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的浓度为50％-70％。
在本发明一些优选的实施例中，所述阳离子醚化剂的添加量为18-22g/L。
利用活性氧游离基漂白、除杂，同时通过烃基自由基的强氧化性，破坏色素中的双键，使之褪色。已经经过前处理及漂白的面料及纤维，可以再提高纤维白度约5度，增进染色效果；本发明以阳离子醚化剂作为稳定剂，以抑制由于催化分解产生的过量的游离基，降低对纤维的损伤。
在本发明一些优选的实施例中，所述降温的速度为3-4℃/min。
在本发明一些优选的实施例中，所述方法在植物纤维、涤纶的合成纤维、及其再制纤维和面料的漂白和改性中的应用；
进一步地，所述植物纤维包括棉和麻。
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
本实施例对棉布料进行增白和改性，具体包括以下步骤：
(1)在40℃水中加入纤维和面料，加入15g/L的过碳酸钠，然后加入2g/L的氢氧化钠，调节pH＝11-12，以3℃/min的速度升温至70℃后，加入15g/L的过碳酸钠，进行增白；
(2)增白后，加入20g/L的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵进行改性，降温至40℃后，加入质量百分浓度为1％的草酸，再以3℃/min的速度升温至60℃后，中和、除氧后，完成对面料的增白和阳离子改性。
实施例2
本实施例对麻布料进行增白和改性，具体包括以下步骤：
(1)在38℃水中加入加入纤维和面料，15g/L的过碳酸钠，然后加入1.5g/L的氢氧化钠，调节pH＝11-12，以3.5℃/min的速度升温至68℃后，加入15g/L的过碳酸钠，进行增白；
(2)增白后，加入18g/L的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵进行改性，降温至38℃后，加入质量百分浓度为1.5％的草酸，再以3.5℃/min的速度升温至58℃后，中和、除氧后，完成对面料的增白和阳离子改性。
实施例3
本实施例对棉布料进行增白和改性，具体包括以下步骤：
(1)在42℃水中加入纤维和面料，加入15g/L的过碳酸钠，然后加入2g/L的氢氧化钠，调节pH＝11.5，以4℃/min的速度升温至68℃后，加入20g/L的过碳酸钠，进行增白；
(2)增白后，加入22g/L的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵进行改性，降温至42℃后，加入质量百分浓度为1％的草酸，再以4℃/min的速度升温至62℃后，中和、除氧后，完成对面料的增白和阳离子改性。
实施例4
本实施例对棉布料进行增白和改性，具体包括以下步骤：
(1)在39℃水中加入纤维和面料，加入12g/L的过碳酸钠，然后加入1g/L的氢氧化钠，调节pH＝11-12，以3℃/min的速度升温至68℃后，加入19g/L的过碳酸钠，进行增白；
(2)增白后，加入20g/L的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵进行改性，降温至40℃后，加入质量百分浓度为1％的草酸，再以3℃/min的速度升温至59℃后，中和、除氧后，完成对面料的增白和阳离子改性。
实施例5
本实施例对麻布料进行增白和改性，具体包括以下步骤：
(1)在42℃水中加入纤维和面料，加入15g/L的过碳酸钠，然后加入2g/L的氢氧化钠，调节pH＝11.5，以4℃/min的速度升温至68℃后，加入18g/L的过碳酸钠，进行增白；
(2)增白后，加入20g/L的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵进行改性，降温至39℃后，加入质量百分浓度为1％的草酸，再以3.5℃/min的速度升温至59℃后，中和、除氧后，完成对面料的增白和阳离子改性。
实施例6
本实施例对麻布料进行增白和改性，具体包括以下步骤：
(1)在41℃水中加入纤维和面料，加入12g/L的过碳酸钠，然后加入1g/L的氢氧化钠，调节pH＝12，以3.3℃/min的速度升温至72℃后，加入18g/L的过碳酸钠，进行增白；
(2)增白后，加入21g/L的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵进行改性，降温至41℃后，加入质量百分浓度为1％的草酸，再以3.5℃/min的速度升温至61℃后，中和、除氧后，完成对面料的增白和阳离子改性。
实验例1白度测试
对实施例1-6所提供的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，所得到的面料的白度进行测试，白度的增加值测试结果如表1所示。
表1白度增加值测试结果
序号 原面料白度 增白和改性后面料白度
实施例1 85 89
实施例2 85 87
实施例3 85 90
实施例4 85 86
实施例5 80 84
实施例6 80 83
实验例2竭染率的结果
对实施例1-6所提供的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，所得到的面料的竭染率进行测试，测试结果如表2所示。
表2竭染率测试结果
序号 竭染率/％
实施例1 87％
实施例2 86％
实施例3 88％
实施例4 86％
实施例5 88％
实施例6 88％
综上所述，本发明所提供的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，对纤维分子中的活性氢基团(包括-COOH、-CONH2、-OH、-NH2)接枝实现阳离子化，让具有羧基的染料可以更容易和纤维结合，代替传统的匀染剂、渗透剂等，更环保，且染色效果更好。利用活性氧游离基漂白、除杂，同时通过烃基自由基的强氧化性，破坏色素中的双键，使之褪色。已经经过前处理及漂白的面料及纤维，可以再提高纤维白度约5度，增进染色效果；以阳离子醚化剂作为稳定剂，以抑制由于催化分解产生的过量的游离基，降低对纤维的损伤。以过碳酸钠产生的OH-作为阳离子醚化剂的催化剂，产生链式反应，使纤维接枝改性。过碳酸钠分解生成的产物是碳酸钠，能够提高水中的pH值，降低水中钙镁离子的含量，使水软化，并且对环境无害，色素和纤维在pH值增加时，带有更多的负电荷，会增加两者之间的排斥性，提高漂白效果。该方法中，加入适量氢氧化钠作为催化剂，可以提高溶液的pH值，溶胀纤维，产生丝光效果；另一方面，催化提高游离基的数量，在阳离子化改性剂的链式反应之外，多余的游离基还对纤维表面产生了蚀刻的效果，增加了染料的上染率和色深。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。

Claims (10)

1.一种一浴两步法增白和阳离子改性的方法，其特征在于，包括以下以下步骤：
(1)在水中加入纤维和面料，加入部分过碳酸钠，然后加入碱调节pH＝11-12，升温至68-72℃后，加入剩余的过碳酸钠，进行增白；
(2)增白后，加入阳离子醚化剂进行改性，降温至38-42℃后加入草酸，再升温至58-62℃，中和、除氧后，完成对面料和纤维的增白和阳离子改性。
2.根据权利要求1所述的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述水的温度为38-42℃。
3.根据权利要求1所述的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；
优选的，所述碱的添加量为1-2g/L。
4.根据权利要求1所述的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，其特征在于，在步骤(1)中，加入的所述过碳酸钠的总量为25-35g/L。
5.根据权利要求1所述的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述升温的速度为3-4℃/min。
6.根据权利要求1所述的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，其特征在于，所述阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵。
7.根据权利要求6所述的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，其特征在于，所述3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的浓度为30％-90％；
优选的，所述3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的浓度为50％-70％。
8.根据权利要求1所述的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，其特征在于，所述阳离子醚化剂的添加量为18-22g/L。
9.根据权利要求1所述的一浴两步法增白和阳离子改性的方法，其特征在于，所述降温的速度为3-4℃/min。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一浴两步法增白和阳离子改性的方法在植物纤维、涤纶的合成纤维、及其再制纤维和面料的漂白和改性中的应用；
优选的，所述植物纤维包括棉和麻。
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CN111411538A (zh) * 2020-03-14 2020-07-14 常州旭荣针织印染有限公司 纤维素纤维织物印花工艺
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