CN111424442B - 一种天然染料上色的超细涤纶丝及其上色方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种运用天然染料给超细涤纶丝上色的方法以及该通过该方法制备出的上色涤纶丝产品，该方法包括涤纶丝前处理、染料处理、染色和后处理步骤，其中涤纶丝前处理包括低温等离子处理及磺酸基乳液处理，染料处理包括对天然染料进行氢氧化钠处理，本发明制备工艺高效环保，产品用途广泛，附加值高。

Description

一种天然染料上色的超细涤纶丝及其上色方法
技术领域
本发明涉及超细涤纶丝上色技术领域，具体地，涉及一种用天然染料上色的超细涤纶丝产品及其上色方法。
背景技术
应用天然染料对纺织品进行印染是一项历史悠久的技术。据记载，至少在公元2500年前我国就开始应用天然染料进行染色。自19世纪工业革命后，色光和牢度等方面更为出色的化工合成染料在纺织品印染中逐渐成为主流。近年来，随着绿色环保概念的流行，天然染料再次引起了广泛关注。
根据主流的定义，天然染料是指从植物、动物或矿石资源中获取的、不经过人工合成，很少或者没有经过化学加工的染料。其具备生物降解性，属于可再生资源。根据来源，天然染料可以分为植物染料、动物染料和矿物染料。根据应用性能，天然染料的类型有直接型、媒染型、酸性类、阳离子型等。根据化学组成，天然染料可分为蒽醌类。姜黄素类、黄酮类、萘醌类、靛蓝类、叶绿素类、类胡萝卜素类等。
天然染料尤其是植物染料具有环保特性，并且其成分相对复杂，因而颜色比较有个性，还具有一些保健效果以及防紫外线等附加效果。因此，目前将其用于棉，麻，丝等天然织物印染比较热门。但是将其用合成纤维染色相对比较少。
涤纶又称为聚酯纤维是合成纤维中的一个重要种类，具有热稳定好、强度高及耐腐蚀的特点，是世界上目前用量最大，应用领域最为广泛的一种合成纤维。超细涤纶丝是一种高品质，搞技术含量的涤纶丝品种，其纺织而成的超细涤纶面料具有匀整，手感好，质地轻薄，布面细腻，穿着舒适等特点。独特的性能使超细涤纶面料不仅在衣用纺织品领域，而且在生物、医学，电子、水处理行业也得到了广泛的运用。
目前，用天然染料进行超细涤纶丝的染色的应用及研究相对较少。一些研究机构曾经进行过具体的某一类天然染料用于涤纶丝的上色研究，但是，其处理方法繁琐，并且大都是针对阳离子改性涤纶进行的，成本高昂，并且针对特定染料而言，不具备广泛适用性。因此，开发一种适合大规模产业应用，通用性比较广的超细涤纶丝的天然染料上色方法是目前急需解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种超细涤纶丝上色方法，以及使用该方法制备而得的超细涤纶丝产品，其方法包括：涤纶丝前处理、染料处理、染色和后处理步骤；其中，涤纶丝前处理包括洗涤、低温等离子处理和磺酸基乳液处理步骤；染料处理包括将染料与氢氧化钠进行反应步骤；染色步骤包括将处理好的染料加入包含柔顺剂和媒染剂的溶剂中，调解PH值至4.5以下，进行升温染色，染色时间为40-50分钟；后处理包括将染色后的涤纶丝进行固色烘干处理。
优选所述染料是天然染料，在染色步骤中，染料在溶剂中的浓度为1-5wt％。
优选采用低温等离子发生装置对涤纶丝进行1-5分钟的刻蚀；磺酸基乳液处理步骤包括用哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷和十八烷基甲基二甲氧基硅烷以及磺酸基化合物共同制备的乳液处理经过低温等离子处理的涤纶丝。
优选采用的媒染剂为稀土媒染剂。
优选所述后处理步骤中包括加入固色剂，固色剂为阳离子型季铵盐，固色剂添加量为0-5wt％。
为了实现染料尤其是天然染料在超细涤纶丝上的高质量上色，需要对涤纶丝和染料都进行一定的处理。经过多次反复试验，发现将超细涤纶丝先进行低温等离子处理之后，再进行磺酸基乳液处理，可以大幅的提升超细涤纶丝的染色性能。低温等离子处理相较于其他的纤维表面处理方法来说具有处理过程简便、成本低廉、节能高效、环保等优点。等离子处理时间是比较关键的因素，处理时间短，则染色性能改变效果不理想，时间如果过长，对于涤纶的强度等性质又会产生影响。经过反复试验摸索，超细涤纶丝的处理时间在1-5分钟的范围内，得到的涤纶丝在保留本身特性的同时，会获得比较理想的染色效果。
等离子处理过的超细涤纶丝虽然染色效果得到了明显提升，尤其是纤维表面的浸润性提升明显。在此基础上，通过化学处理可以进一步增加染料的结合性。经过研究比对试验，我们发现相对于通常的壳聚糖处理，对于等离子处理后的超细涤纶丝来说，采用磺酸基乳液进行处理后，在分子链内引入磺酸基后对于天然染料的结合性得到了更好的提升。
经过等离子和磺酸基乳液处理的超细涤纶丝，获得了很好的染料结合性。通过实验发现，其与大多数天然染料结合都可以获得可接受的上色效果。经过进一步研究发现，将天然染料进行与氢氧化钠反应进行碱处理后，其与上述前处理后的超细涤纶丝结合性会更好。
处理后的涤纶丝和天然染料共同进行染色步骤，升温染色，具体温度根据不同的染料会有所调整。经过多次反复试验，我们发现染色过程中，对于大多数染料来说，PH值和染色时间都是决定染色效果的关键因素。具体而言，PH值高于4.5时，几乎所有类型的天然染料都很难获得满意的染色效果。上色时间在40分钟以下，以及50分钟以上都会影响上色率，因此，40-50对大多数天然染料来说都是最优的上色时间范围。
在染色过程中会添加柔顺剂和媒染剂，通常的媒染剂都是金属络合物，其中含有重金属元素，其废水处理对于环保压力比较大。经过反复研究比对测试，我们发现采用稀土媒染剂具有相似的媒染效果。稀土媒染剂大大提升了整个工艺的环保性。
经过上述染色过程，最终的染色产物后处理非常简单，采用少量固色剂固色处理烘干即可得到产品。
本发明的上色方法，采用天然染料，可以将超细涤纶丝进行高效上色。整体工艺绿色环保。得到的天然上色的超细涤纶丝产品用途广泛，具有很高的经济价值和社会价值。
下面将结合具体实施方式对本发明的技术内容予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明的内容，并不用于限制本发明的范围。
实施例1
(1)涤纶丝等离子处理
超细涤纶丝浸入丙酮溶液中；封口采用超声波清洗器超声清洗1.5小时后，取出；用去离子水清洗三次用后鼓风干燥箱烘干。烘干后涤纶丝采用低温等离子仪器等离子刻蚀3分钟，取出产品。
(2)磺酸基乳液处理
反应容器中依次加入哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷和十八烷基甲基二甲氧基硅烷以及十二烷基苯磺酸钠，搅拌加热，加入四甲基氢氧化铵作为催化剂，反应3小时，脱去低沸产物后除真空，冷却，得到粘稠液体。将上述粘稠液体与脂肪醇聚氧乙烯醚共同加入容器中，搅拌，加入去离子水。用乳化机乳化，蒸馏水稀释后，调整体系PH为6-7，最终得到乳液。
上述乳液加入容器中，加入去离子水，交联剂，搅拌，60℃下保温1小时，得到工作液。将步骤(1)得到的涤纶丝浸泡入工作液中，浸泡30分钟取出，烘干，得到处理后涤纶丝产品。
(3)染料处理
容器中加入天然染料栀子黄，正丁醇及氢氧化钠，升温至70℃，保温反应45分钟，冷却，旋蒸，烘干得到染料产品。
(4)染色
将步骤(3)中获得的染料加入去离子水配制成染液，染料浓度为3wt％，以氯化稀土作为匀染剂，添加量为6wt％，调解染液的PH值为4，加入步骤(2)获得的涤纶丝，升温至85℃，染色时间为40分钟。
(5)后处理
使用氯化十六烷基吡啶作为固色剂进行固色处理，固色剂用量为1wt％。固色后烘干得到最终天然上色超细涤纶丝产品。
实施例2-3
实施例2，3与实施例1中具体的超细涤纶丝处理步骤相同，具体采用得染料为胭脂虫红和茶绿，具体反映参数变化见表1。
表1
Figure BDA0002464762970000051
实施例1-3制备得染色涤纶丝制备为织物其性能测试结果如表2所示：
表2
实施例 皂洗牢度 日晒牢度 K/S值
实施例1 5级 3级 2.9
实施例2 4级 3级 4.1
实施例3 5级 2级 3.9
从上述参数可以看出，经过本发明方法制备的天然染色超细涤纶丝产品具有很好的染色性质。本发明的技术方案绿色环保污染率低，产品质量稳定，制备工艺简单可靠。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (2)

1.一种超细涤纶丝上色方法，包括：
涤纶丝前处理、染料处理、染色和后处理步骤；
其中，涤纶丝前处理包括洗涤、低温等离子处理步骤和磺酸基乳液处理步骤；染料处理包括将染料与氢氧化钠进行反应的步骤；染色步骤包括将处理好的染料加入包含柔顺剂和媒染剂的溶剂中，调节pH值至4.5以下，进行升温染色，染色时间为40-50分钟；后处理包括将染色后的涤纶丝进行固色烘干处理；
其中所述染料是天然染料，在染色步骤中，染料在溶剂中的含量为1-5wt％；
其中，所述低温等离子处理步骤包括采用低温等离子发生装置对涤纶丝进行1-5分钟的刻蚀；
其中，磺酸基乳液处理步骤包括用哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷和十八烷基甲基二甲氧基硅烷以及磺酸基化合物共同制备的乳液处理经过低温等离子处理的涤纶丝；
其中，所述媒染剂为稀土媒染剂；
其中，所述后处理步骤中包括加入固色剂，固色剂为阳离子型季铵盐，固色剂添加量为0-5wt％。
2.一种超细彩色涤纶丝产品，其特征在于采用了如权利要求1的方法制备。
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