CN110409202B - 一种绿色环保的芳纶织物染色的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保的芳纶织物染色的方法及其应用，属于绿色环保芳纶染色领域。在紫外线的照射下，利用染料的光反应例如光共聚合和光致交联对织物进行染色。并且染色可以在室温不加盐条件下进行，非常有利于环境保护。接枝率和染色深度主要受紫外线照射能量、染料和光敏引发剂浓度、二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺/染料摩尔比等因素的影响。本发明采用亲水性单体二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺和含α‑溴丙烯酰胺基活性染料接枝共聚到芳纶织物上，可以有效地改善芳纶织物染色性能，达到了织物色泽鲜艳，耐摩擦色牢度较高，水洗色牢度一般的效果。从而在不破坏芳纶性能的前提下实现芳纶织物的环保染色。
Description
技术领域
本发明属于绿色环保芳纶染色领域，特别涉及一种绿色环保的芳纶织物染色的方法及其应用。
背景技术
间位芳纶作为一种新型的高科技合成纤维，具有比强度高、高模量、耐高温、抗多种有机溶剂、重量轻以及阻燃性能优异等优良性能。但是由于芳纶分子结构紧密，具有很高的玻璃化温度，结晶度和取向度都很高，所以导致常规染色方法难以染色。尽管提高芳纶有限溶胀的方法包括液氨预处理，添加载体与各种膨胀剂可以实现溶剂染色，但是这些染色方法均存在染色颜色浅，色牢度差，强度下降，助剂去除困难，染色时间长、温度高的缺点。
紫外线引发的表面接枝共聚是一种简单、有效的改善纺织品表面性能的方法。光活性染色是利用某些染料在紫外线照射下的光反应性，例如，通过光聚合、光接枝和光交联过程，形成聚合交联网状结构的染料。
发明内容
为了解决芳纶织物由于结晶度和取向度很高，使用传统的染色方法染色通常难以实现的问题，本发明提供了一种环保的芳纶织物染色的方法—紫外线光活性染色。本发明在紫外线的照射下，利用染料的光反应例如光共聚合和光致交联对织物进行染色。采用亲水性单体和光活性染料接枝共聚到芳纶织物上，可以有效地改善芳纶织物染色性能，达到织物色泽鲜艳，水洗色牢度较高的效果。从而在不破坏芳纶性能的前提下实现芳纶织物的环保染色。本发明染色后的芳纶织物，色泽鲜艳，水洗色牢度较高，力学性能变化较小等优点。并且染色可以在室温不加盐条件下进行，非常有利于环境保护。
本发明通过将亲水性单体二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA)和含α-溴丙烯氨基活性基团的染料接枝共聚到芳纶织物。考察紫外线照射能量、共聚单体浓度、光敏引发剂浓度、染料浓度等因素对接枝率和染色深度的影响，从而确定芳纶织物紫外线光活性染色最佳工艺。
本发明紫外线光接枝的过程将烘干后的芳纶织物浸渍在含有水、二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA)、光活性染料、光敏引发剂4-苯甲酰苯甲酸和润湿剂的溶液中，然后以60％的压液率在压辊上进行挤压，浸轧后的芳纶织物采用紫外线进行照射，紫外线照射能量通过传送带运行圈数进行调节，照射后的芳纶织物进行皂洗和水洗，最后将接枝后的芳纶织物进行烘干。本发明染色后的芳纶织物，色泽鲜艳，水洗色牢度较高。这也是本发明的特点所在。
本发明提供了一种绿色环保的芳纶织物染色的方法，具体操作步骤如下：
(1)将光敏引发剂、亲水性单体、活性染料按一定浓度混合均匀，所述光敏引发剂的浓度为0～20％，所述活性染料的浓度为1～12％，所述亲水性单体与活性染料的摩尔比为0～9:1；
(2)将烘干后的芳纶织物浸渍在步骤(1)所得的溶液中，浸泡一段时间后，将芳纶织物放置于压辊上进行挤压，所述挤压的压液率为60～65％；
(3)将步骤(2)挤压后的芳纶织物在紫外灯下进行照射，所述紫外灯照射能量为5～25J/cm2，即得。
进一步地，上述技术方案中，所述步骤(1)中的光敏引发剂为4-苯甲酰苯甲酸，二苯甲酮。
进一步地，上述技术方案中，所述步骤(1)中的亲水性单体为二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺，丙烯酸，甲基丙烯酸羟乙酯，乙烯基吡咯烷酮。
进一步地，上述技术方案中，所述步骤(1)中的活性染料为含有α-溴丙烯酰胺光反应性基团的活性染料。
进一步地，上述技术方案中，所述含有α-溴丙烯酰胺光反应性基团的活性染料包括活性红84，活性黄39，活性蓝50。
进一步地，上述技术方案中，步骤(2)中的浸泡时长为0.5-1.5min
进一步地，上述技术方案中，步骤(2)中将芳纶织物放置于压辊上进行挤压的压液率为60％。
进一步地，上述技术方案中，步骤(3)中紫外灯的照射能量为5、10、15、20、25J/cm2。
本发明还提供了一种利用绿色环保的芳纶织物染色的方法在芳纶织物染色中的应用。
进一步讨论如下最优条件：
(1)改变共聚单体浓度
亲水性单体二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA)和活性染料一起接枝到芳纶织物上，对于DMAPMA/染料系统，染色深度(K/S)随着DMAPMA和染料的摩尔比率的增加而增加，最佳的摩尔比是7:1。(染色深度(K/S)是评价染色好坏的一个标准，采用活性染料直接染芳纶织物时K/S为0，即不能成功进行染色。)
(2)改变光敏引发剂的浓度
采用4-苯甲酰苯甲酸(BBA)为光敏引发剂，在紫外线的照射下，光敏引发剂分子产生的自由基，通过吸附芳纶分子中的氢，在织物表面产生自由基，从而引发染料分子接枝到织物上。最佳的光敏引发剂的浓度15％。
(3)改变紫外线照射能量
在紫外线照射下，使光活性染料中C-S键和C-Br键断裂产生含有自由基的染料分子，并且可以通过自由基机理发生聚合接枝到芳纶织物上。最佳紫外线照射能量是15J/cm2。
(4)改变染料浓度
随着染料浓度的升高，芳纶织物接触染料的面积增大，单位时间内由紫外光引发的芳纶与染料聚合的反应比例增加，最佳染料浓度为9％。
发明有益效果
传统的染色过程主要是依靠染料的吸附和分散作用，所以不可避免地需要大量的能源消耗和废水排放。因为染色液包含未固定的染料，中性盐，碱以及其它物质，从而造成了环境污染。同时，传统的染料染色具有单一性，例如α-溴丙烯酰胺基活性染料常用于蛋白质纤维的亲核取代染色，乙烯基砜活性染料通过亲核加成来对纤维素纤维进行染色。如果蛋白质纤维和纤维素纤维互换染料进行染色，就会导致纤维和染料之间的亲和力低，固色性差，染色深度浅。为了取代吸附法染色，需要开发新的可替代的染色方法，这种新的染色方法要尽可能少的加入化学物质及助剂，消耗最少的水、时间和能量。本发明提出一种的芳纶染色方法—紫外线光活性染色。在紫外线的照射下，利用染料的光反应例如光共聚合和光致交联对织物进行染色。并且染色可以在室温不加盐条件下进行，非常有利于环境保护。
具体实施方式
下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
结合如下实施例，对本发明做进一步描述。
用到的主要设备：SK-102-150紫外线照射仪(深圳市三昆科技有限公司)。
实施例1
(1)采用4-苯甲酰苯甲酸(BBA)为光敏引发剂，二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA)为亲水性单体，含有α-溴丙烯酰胺光反应性基团的活性红84为活性染料，所述光敏引发剂浓度为10％，亲水性单体与活性染料摩尔比为5:1，染料浓度为3％，将上述原料混合成混合溶液。
(2)将烘干后的芳纶织物，浸渍在步骤(1)所得溶液中，然后以60％的压液率在压辊上进行挤压，浸轧后的芳纶织物在紫外线下进行照射，紫外线照射能量15J/cm2
(3)染色深度(K/S值)为4.6。
实施例2
(1)采用4-苯甲酰苯甲酸(BBA)为光敏引发剂，二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA)为亲水性单体，含有α-溴丙烯酰胺光反应性基团的活性红84为活性染料，所述光敏引发剂浓度为10％，亲水性单体与活性染料摩尔比为5:1，染料浓度为3％，将上述原料混合成混合溶液。
(2)将烘干后的芳纶织物，浸渍在步骤(1)所得溶液中，然后以60％的压液率在压辊上进行挤压，浸轧后的芳纶织物在紫外线下进行照射，紫外线照射能量20J/cm2
(3)染色深度(K/S值)为3.9。
实施例3
(1)采用4-苯甲酰苯甲酸(BBA)为光敏引发剂，二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA)为亲水性单体，含有α-溴丙烯酰胺光反应性基团的活性红84为活性染料，所述光敏引发剂浓度为15％，亲水性单体与活性染料摩尔比为5:1，染料浓度为3％，将上述原料混合成混合溶液。
(2)将烘干后的芳纶织物，浸渍在步骤(1)所得溶液中，然后以60％的压液率在压辊上进行挤压，浸轧后的芳纶织物在紫外线下进行照射，紫外线照射能量15J/cm2
(3)染色深度(K/S值)为7.9。
实施例4
(1)采用4-苯甲酰苯甲酸(BBA)为光敏引发剂，二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA)为亲水性单体，含有α-溴丙烯酰胺光反应性基团的活性红84为活性染料，所述光敏引发剂浓度为15％，亲水性单体与活性染料摩尔比为7:1，染料浓度为9％，将上述原料混合成混合溶液。
(2)将烘干后的芳纶织物，浸渍在步骤(1)所得溶液中，然后以60％的压液率在压辊上进行挤压，浸轧后的芳纶织物在紫外线下进行照射，紫外线照射能量15J/cm2
(3)染色深度(K/S值)为11.2。
Claims (8)
1.一种绿色环保的芳纶织物染色的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将光敏引发剂、亲水性单体、活性染料按一定浓度混合均匀，所述光敏引发剂的浓度为0～20％，所述光敏引发剂的浓度不为0，所述活性染料的浓度为1～12％，所述亲水性单体与活性染料的摩尔比为0～9:1，所述亲水性单体的摩尔比不为0；
(2)将烘干后的芳纶织物浸渍在步骤(1)所得的溶液中，浸泡0.5-1.5min后，将芳纶织物放置于压辊上进行挤压，所述挤压的压液率为60～65％；
(3)将步骤(2)挤压后的芳纶织物在紫外灯下进行照射，所述紫外灯照射能量为5～25J/cm2，即得。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的光敏引发剂包括4-苯甲酰苯甲酸、二苯甲酮。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的亲水性单体包括二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的活性染料为含有α-溴丙烯酰胺光反应性基团的活性染料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述含有α-溴丙烯酰胺光反应性基团的活性染料包括活性红84、活性黄39、活性蓝50。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中将芳纶织物放置于压辊上进行挤压的压液率为60％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中紫外灯的照射能量为5、10、15、20、25J/cm2。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法在芳纶织物染色中的应用。
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Patent Citations (3)
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Non-Patent Citations (3)
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| Reactive Dyeing of Meta-aramid Fabrics Photografted with Dimethylaminopropyl Methacrylamide;Eun-Min Kim et al.;《Fibers and Polymers》;20111231;第12卷(第5期);第580-586页 * |
| Reactive Dyeing of Photografted para-Aramid Fabrics;Eun Min Kim et al.;《Textile Coloration and Finishing》;20111231;第23卷(第3期);第155-162页 * |
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