CN110656514A - 一种生物质印花助剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物质印花助剂及其制备方法，所述的生物质印花助剂由如下重量份数的原料组成：生物质增稠剂3～12份、生物质乳化剂5～17份、活性菌种0.2～1份、生物质助长剂3～7份、去离子水20～50份。本发明的生物质印花助剂的制备全部采用天然生物基原料，特别是入侵植物，前期原料的准备可附带产生能源，主要制备过程依靠自然发酵，能显著提高涂料印花质量，提高印花织物的耐洗、耐光色牢度，且对织物的力学性能有一定的优化作用。

Description

一种生物质印花助剂及其制备方法
技术领域
本发明属于染整助剂技术领域，更具体是涉及一种生物质印花助剂及其制备方法。
背景技术
涂料印花是借助黏合剂的成膜作用将不溶生染料牢固在黏附在织物上，从而达到着色的目的，印花助剂是在织物印花过程中所需使用的助剂，它们能起到增稠、粘合和交联等作用，使染料牢固地粘附于织物表面，从而提高印花效果，保证涂料印花质量。但印花助剂对环境也有一定的影响，主要表现在其生物富集性和生产过程中的产生的中间体的毒性上，故天然印花助剂等产品便应运而生。
另外，外来入侵物种的存在也给挑战着生态平衡，对此人们将其变害为宝，有的作饲料，有的做药材，也有的用来提取染料，但用作印花助剂的还很少见。
现阶段市场上存在的的天然印花助剂，功能单一，效果较差，虽然能减少印花过程对环境的污染，但印花后的织物的机械强度有的会有所下降，且普遍护色、增色效果差，色牢度也较差，不能使消费者完全满意，急需一种交联固色效果显著、生产和使用全程无毒害、能优化织物物理机械性能、采用入侵植物作为原料的生物质印花助剂来填补巨大的市场空缺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物质印花助剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种生物质印花助剂，其特征在于：所述生物质印花助剂包括如下重量份数的原料：生物质增稠剂3～12份、生物质乳化剂5～17份、活性菌种0.2～1份、生物质助长剂3～7份、去离子水20～50份。
作为本发明所述的生物质印花助剂的一种优选方案：所述的生物质增稠剂为瓜尔胶、水性羊毛脂、环糊精、甲壳素、大豆蛋白胶、木质素磺酸盐、海藻酸钠、黄原胶中的任一种或两种及其以上的组合物。
作为本发明所述的生物质印花助剂的一种优选方案：所述的生物质乳化剂为无患子皂苷、槐糖脂、鼠李糖脂、腰果酚中的任一种或两种及其以上的组合物。
作为本发明所述的生物质印花助剂的一种优选方案：所述的活性菌种为红曲霉菌、丝状真菌、尖孢镰刀菌、紫色杆菌、弧菌、黑曲霉菌中的任一种或两种及其以上的组合物。
作为本发明所述的生物质印花助剂的一种优选方案：所述的生物质助长剂为草木灰与柠檬酸、苹果酸、草酸、白醋、米醋中的任一种或两种及其以上的组合物。
进一步地，所述的草木灰为焚烧处理干燥后的入侵植物的多余茎叶或花朵所得，入侵植物包括但不限于空心莲子草、尾穗苋、银花苋、天芥菜、王不留行、胜红蓟、田春黄菊、钻形紫菀、紫茎泽兰、一枝黄花、孔雀草、紫苜蓿、铜锤草、凤眼莲、马樱丹等中的一种或两种及其以上的组合物。
进一步地，所述生物质印花助剂的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
在20～50份去离子水中加入0.2～1份的活性菌种、2.5～5.5份的草木灰与0.5～1.5份的非草木灰生物质助长剂，使pH值处于4～8之间，用磁力搅拌器在50～150rpm下密封搅拌3～7d后过滤；
在滤液中加入5～17份生物质乳化剂，用高速搅拌机在2000～3000rpm下充分搅拌5～15min后，再缓慢均匀地加入3～12份的生物质增稠剂，并同时在100～200rpm下搅拌5～10min即得生物质印花助剂。
进一步地，所述过滤的方法为将整个体系通过15～25μm孔径的滤纸进行抽滤，泵压为0.025～0.065MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的生物质印花助剂原料全部取自生物，纯天然无毒，特别是生物质助长剂中的草木灰由焚烧入侵植物获得，不仅能在此过程中取得热能，可以转化为其他能源，而且变废为宝，减轻了入侵植物对生态平衡造成的破坏。
2、本发明的生物质印花助剂，其主要成分的制备过程依靠活性菌种与生物质助长剂在去离子水中的自然发酵而获得，由于溶液的pH值适宜，菌种在前期健康繁殖，不产生任何有害中间体。
3、本发明的生物质印花助剂，在其主成分自然发酵后得到的溶液中，生物质助长剂已消耗殆尽，活性菌种已大量死亡，但却留下了各种活性酶、菌种体内的色素等物质。令人意外地发现，只有这种长时间发酵过的溶液在过滤后与生物质增稠剂、生物质乳化剂相结合，才会获得优异的固色、护色能力，并使最终印花后织物的耐洗、耐日晒色牢度更高，大大扩展可应用的织物种类范围。这说明生物质增稠剂、生物质乳化剂与发酵过的溶液之间产生了难以解释的协同增效作用，赋予了生物质印花助剂更好的护色增色效果和印花质量保证。
4、本发明的生物质印花助剂，其生物质乳化剂、生物质增稠剂在后期生产中加入，这一顺序具有严格的要求。在实践中令人意外地发现，如先加生物质增稠剂，再加生物质乳化剂，最终所得生物质印花助剂的护色和固色效果会变差；如在发酵液过滤前加入生物质乳化剂，即使乳化剂能完全溶解且并不产生胶体，所得生物质印花助剂对织物的物理机械性能不会有任何提高，故生产过程中各成分添加顺序的改变会造成意想不到的影响，这也说明了各成分间的协同增效作用是阶段进行、环环相扣的，不能有任何顺序上的改变。
5、本发明的生物质印花助剂，其整理后织物的物理机械性能有一定的优化，织物在强度提高的同时还能具有较好的柔软度和透气性。
6、本发明的生物质印花助剂，生产工艺简单，使用方法简便，可以适应各种染料、涂料在各种织物上的印花；其使用时按照染料所属色系进行具体的选择，可以使各染料的印花效果得到更好的发挥，被染织物色彩鲜艳，色调鲜明。
具体实施实例
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例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，但是本发明还可以采用其他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推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
使用及测试方法
印花助剂的使用：将染料与印花助剂按照15～30:1的质量比混合，再按照常规印花工艺对织物进行印花。
色牢度性能测试：将印花后织物按照GB 3921《纺织品耐洗色牢度试验方法》、GB8428《纺织品耐光色牢度试验方法》中的方法进行耐洗、耐光色牢度测试。
断裂强力测试：按照GB/T 3923.1-2013的要求进行测试，采用等速伸长型试验仪，通过计算得到织物在印花前后的断裂强力变化率。
实施例1
在35份去离子水中加入0.3份弧菌、0.3份红曲霉菌、2.5份的田春黄菊草木灰与0.8份柠檬酸，使pH值处于4～8之间，用磁力搅拌器在100rpm下密封搅拌5d后过滤；
在滤液中加入4.5份无患子皂苷、5.5份槐糖脂，用高速搅拌机在2500rpm下充分搅拌10min后，再缓慢均匀地加入3.75份瓜尔胶、3.75份甲壳素，并同时在150rpm下搅拌8min即得生物质印花助剂。
测试结果：适用于红色-橙色色系染料的印花助剂，在棉、麻、丝、毛、涤纶、锦纶、氨纶等各类织物上的增色、护色效果均很好，被染织物的耐洗色牢度达到4到5级，耐光色牢度达到7级，被染织物的断裂强力可提高3.2％，织物柔软度有明显改善。
实施例2
在35份去离子水中加入0.45份丝状真菌、0.15份弧菌、2.5份的凤眼莲草木灰与0.8份柠檬酸，使pH值处于4～8之间，用磁力搅拌器在100rpm下密封搅拌5d后过滤；
在滤液中加入5.5份腰果酚、4.5份槐糖脂，用高速搅拌机在2500rpm下充分搅拌10min后，再缓慢均匀地加入4份水性羊毛脂、3.5份黄原胶，并同时在150rpm下搅拌8min即得生物质印花助剂。
测试结果：适用于黄色-绿色色系染料的印花助剂，在棉、麻、丝、毛、涤纶、锦纶、氨纶等各类织物上的增色、护色效果均很好，被染织物的耐洗色牢度达到4到5级，耐光色牢度达到7级，被染织物的断裂强力可提高3.6％，织物柔软度有明显改善。
实施例3
在35份去离子水中加入0.3份丝状真菌、0.4份紫色杆菌、2.5份的天芥菜草木灰与0.8份柠檬酸，使pH值处于4～8之间，用磁力搅拌器在100rpm下密封搅拌5d后过滤；
在滤液中加入4份无患子皂苷、5.5份槐糖脂，用高速搅拌机在2500rpm下充分搅拌10min后，再缓慢均匀地加入3.75份海藻酸钠、3.5份木质素磺酸盐，并同时在150rpm下搅拌8min即得生物质印花助剂。
测试结果：适用于蓝色-紫色色系染料的印花助剂，在棉、麻、丝、毛、涤纶、锦纶、氨纶等各类织物上的增色、护色效果均很好，被染织物的耐洗色牢度达到4到5级，耐光色牢度达到7级，被染织物的断裂强力可提高3.8％，织物柔软度有明显改善。
对照例1
在35份去离子水中加入2.5份的田春黄菊草木灰与0.8份柠檬酸，使pH值处于4～8之间，用磁力搅拌器在100rpm下密封搅拌5d后过滤(与实施例1相比，未添加活性菌种，也即未经过发酵)；
在滤液中加入4.5份无患子皂苷、5.5份槐糖脂，用高速搅拌机在2500rpm下充分搅拌10min后，再缓慢均匀地加入3.75份瓜尔胶、3.75份甲壳素，并同时在150rpm下搅拌8min即得生物质印花助剂。
测试结果：适用于红色-橙色色系染料的印花助剂，在棉、麻、丝、毛、涤纶、锦纶、氨纶等各类织物上的增色、护色效果较差，被染织物的耐洗色牢度只有2级，耐光色牢度只有2到3级，被染织物的断裂强力会降低4.6％，织物柔软度变差。
对照例2
在35份去离子水中加入0.3份弧菌、0.3份红曲霉菌、2.5份的田春黄菊草木灰与0.8份柠檬酸，使pH值处于4～8之间，用磁力搅拌器在100rpm下密封搅拌5d后过滤；
在滤液中加入3.75份瓜尔胶、3.75份甲壳素，用高速搅拌机在2500rpm下充分搅拌10min后，再缓慢均匀地加入4.5份无患子皂苷、5.5份槐糖脂，并同时在150rpm下搅拌8min即得生物质印花助剂(与实施例1相比生物质增稠剂与生物质乳化剂的添加顺序相反)。
测试结果：适用于红色-橙色色系染料的印花助剂，在棉、麻、丝、毛、涤纶、锦纶、氨纶等各类织物上的增色、护色效果一般，被染织物的耐洗色牢度只有3级，耐光色牢度只有3到4级，被染织物的断裂强力可提高1.4％，织物柔软度有一定改善。
对照例3
在35份去离子水中加入0.3份弧菌、0.3份红曲霉菌、2.5份的田春黄菊草木灰与0.8份柠檬酸，使pH值处于4～8之间，用磁力搅拌器在100rpm下密封搅拌5d后加入4.5份无患子皂苷、5.5份槐糖脂，用高速搅拌机在2500rpm下充分搅拌10min后过滤；
在滤液中缓慢均匀地加入3.75份瓜尔胶、3.75份甲壳素，并同时在150rpm下搅拌8min即得生物质印花助剂(与实施例1相比，将生物质乳化剂的加入提前至过滤前)。
测试结果：适用于红色-橙色色系染料的印花助剂，在棉、麻、丝、毛、涤纶、锦纶、氨纶等各类织物上的增色、护色效果较好，被染织物的耐洗色牢度有4级，耐光色牢度有5到6级，但被染织物的断裂强力降低6.8％，织物柔软度明显变差。
综上，本发明的生物质印花助剂原料全部取自生物，纯天然无毒，特别是生物质助长剂中的草木灰由焚烧入侵植物获得，不仅能在此过程中取得热能，可以转化为其他能源，而且变废为宝，减轻了入侵植物对生态平衡造成的破坏。本发明的生物质印花助剂，其主要成分的制备过程依靠活性菌种与生物质助长剂在去离子水中的自然发酵而获得，由于溶液的pH值适宜，菌种在前期健康繁殖，不产生任何有害中间体。
本发明的生物质印花助剂，在其主成分自然发酵后得到的溶液中，生物质助长剂已消耗殆尽，活性菌种已大量死亡，但却留下了各种活性酶、菌种体内的色素等物质。令人意外地发现，只有这种长时间发酵过的溶液在过滤后与生物质增稠剂、生物质乳化剂相结合，才会获得优异的固色、护色能力，并使最终印花后织物的耐洗、耐日晒色牢度更高，大大扩展可应用的织物种类范围。这说明生物质增稠剂、生物质乳化剂与发酵过的溶液之间产生了难以解释的协同增效作用，赋予了生物质印花助剂更好的护色增色效果和印花质量保证。
本发明的生物质印花助剂，其生物质乳化剂、生物质增稠剂在后期生产中加入，这一顺序具有严格的要求。在实践中令人意外地发现，如先加生物质增稠剂，再加生物质乳化剂，最终所得生物质印花助剂的护色和固色效果会变差；如在发酵液过滤前加入生物质乳化剂，即使乳化剂能完全溶解且并不产生胶体，所得生物质印花助剂对织物的物理机械性能不会有任何提高，故生产过程中各成分添加顺序的改变会造成意想不到的影响，这也说明了各成分间的协同增效作用是阶段进行、环环相扣的，不能有任何顺序上的改变。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种生物质印花助剂，其特征在于：所述生物质印花助剂包括如下重量份数的原料：生物质增稠剂3～12份、生物质乳化剂5～17份、活性菌种0.2～1份、生物质助长剂3～7份、去离子水20～50份。
2.根据权利要求1所述的生物质印花助剂，其特征在于：所述的生物质增稠剂为瓜尔胶、水性羊毛脂、环糊精、甲壳素、大豆蛋白胶、木质素磺酸盐、海藻酸钠、黄原胶中的任一种或两种及其以上的组合物。
3.根据权利要求1所述的生物质印花助剂，其特征在于：所述的生物质乳化剂为无患子皂苷、槐糖脂、鼠李糖脂、腰果酚中的任一种或两种及其以上的组合物。
4.根据权利要求1所述的生物质印花助剂，其特征在于：所述的活性菌种为红曲霉菌、丝状真菌、尖孢镰刀菌、紫色杆菌、弧菌、黑曲霉菌中的任一种或两种及其以上的组合物。
5.根据权利要求1所述的生物质印花助剂，其特征在于：所述的生物质助长剂为草木灰与柠檬酸、苹果酸、草酸、白醋、米醋中的任一种或两种及其以上的组合物。
6.根据权利要求1或5所述的生物质印花助剂，其特征在于：所述的草木灰为焚烧处理干燥后的入侵植物的多余茎叶或花朵所得，入侵植物包括但不限于空心莲子草、尾穗苋、银花苋、天芥菜、王不留行、胜红蓟、田春黄菊、钻形紫菀、紫茎泽兰、一枝黄花、孔雀草、紫苜蓿、铜锤草、凤眼莲、马樱丹等中的一种或两种及其以上的组合物。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的生物质印花助剂的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
在20～50份去离子水中加入0.2～1份的活性菌种、2.5～5.5份的草木灰与0.5～1.5份的非草木灰生物质助长剂，使pH值处于4～8之间，用磁力搅拌器在50～150rpm下密封搅拌3～7d后过滤；
在滤液中加入5～17份生物质乳化剂，用高速搅拌机在2000～3000rpm下充分搅拌5～15min后，再缓慢均匀地加入3～12份的生物质增稠剂，并同时在100～200rpm下搅拌5～10min即得生物质印花助剂。
8.根据权利要求7所述的生物质印花助剂的制备方法，其特征在于：所述过滤的方法为将整个体系通过15～25μm孔径的滤纸进行抽滤，泵压为0.025～0.065MPa。
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