CN111691200A - 纳米液体分散染料及其制备方法和在轧染染色中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米液体分散染料及其制备方法和在轧染染色中的应用，该方法包括：在聚乙烯吡咯烷酮水溶液加入十二碳炔二醇聚氧乙烯醚，用柠檬酸将pH调节至4‑5，得到分散剂的水溶液；称取十甲基环五硅氧烷、分散染料滤饼，加入分散剂水溶液，补加水，再添加研磨玻璃珠，搅拌得到预制分散染料分散液；将预制分散染料分散液转移到砂磨机中，研磨，得到纳米液体分散染料。该纳米液体分散染料中，分散剂用量少、不易沉淀、染料粒径分布均匀、稳定性高，其在水中可实现任意浓度的均匀分散，用于聚酯纤维轧染染色可实现免水洗加工，节能减排效果明显。

Description

纳米液体分散染料及其制备方法和在轧染染色中的应用
技术领域
本发明涉及纺织化学技术领域，具体涉及一种纳米液体分散染料及其制备方法和在轧染染色中的应用。
背景技术
聚酯纤维具有优良的耐热性和“洗可穿”性，制作的面料广泛应用于服装、家纺、装饰、国防军工特殊纺织品以及其他产业用纺织品当中。随着化纤技术的不断提高，聚酯纤维的综合性能明显提高，其性能的差异化不断扩展其应用领域，聚酯纤维也逐渐成为了合成纤维中用量最大的品种，目前我国聚酯纤维的年产量已超过4000万吨。但聚酯纤维由于具有结构紧密、疏水性强等特点，传统染色只能采用疏水性强、相对分子质量小的分散染料，在高温高压下进行染色。染色后，分散染料吸附在纤维表面形成浮色，需经还原清洗及水洗的后处理方式去除，染色产品方能达到良好的色牢度要求。聚酯纤维制品在染色加工中需要耗用大量的后处理用水，并且还原清洗所使用的氢氧化钠、保险粉的排放对废水处理以及环境带来很重的负担。
粉体分散染料对聚酯纤维的轧染，因分散染料水溶性差，且聚酯纤维疏水，容易造成分散染料在纤维上的分布不均匀，产生明显的染色不均匀或染料泳移的现象，因此，粉体分散染料不适用于聚酯纤维的轧染染色。当下，液体分散染料的研究制备相关专利较多，如CN108219532A、CN104530761B、CN104530762B等，沈卫庆等人论文题为“机械球磨工艺制备超细粒径分散染料的研究”，(染料与染色，2006，2：14-17)，中采用萘系和木质素等分散剂以及采用延长球磨时间的方式制备得到分散染料颗粒平均粒径约138nm的超细分散液。张署光等人在论文题为“分散染料的超细化及其染色性能研究”，(印染，2007，3：8-10)中采用机械微射流机剪切制备了100-200nm的分散染料超细分散体系。在所述专利申请或者论文中描述的液体分散染料靠球磨等机械外力的作用，制备的液体分散染料粒径分布不均匀，且在制备过程中分散剂用量较大，在上染工艺结束后，残余的分散剂仍需要水洗去除。所制备产品形态虽然都是液态，由于分散剂多为萘系与木质素磺酸钠的复配分散剂，亲水性过强，其染料的吸附强度较弱，分散剂与染料仍会脱离，导致分散颗粒重新聚集，粒径变大，体系的分散稳定性下降，后续用于染色的稳定性大幅下降。
发明内容
本发明提供了一种纳米液体分散染料及其制备方法和在轧染染色中的应用，该纳米液体分散染料中，分散剂用量少、不易沉淀、染料粒径分布均匀、稳定性高，其在水中可实现任意浓度的均匀分散，用于聚酯纤维轧染染色可实现免水洗加工，节能减排效果明显。
其技术方案如下：
一种纳米液体分散染料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备分散剂水溶液
用水将聚乙烯吡咯烷酮配置成聚乙烯吡咯烷酮水溶液，接着加入十二碳炔二醇聚氧乙烯醚，用柠檬酸将pH调节至4-5，得到分散剂的水溶液。
(2)预制分散染料分散液
称取十甲基环五硅氧烷、分散染料滤饼，步骤(1)的分散剂水溶液，补加水，再添加研磨玻璃珠，搅拌得到预制分散染料分散液。
(3)纳米分散染料的制备
将步骤(2)中的预制分散染料分散液转移到砂磨机中，研磨，得到纳米液体分散染料。
步骤(1)中，所述的聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为20000～28000，进一步优选为23000～25000，最优选为24000；
所述的聚乙烯吡咯烷酮水溶液中聚乙烯吡咯烷酮的质量百分数为10％-40％，进一步优选为20％-30％；
所述的十二碳炔二醇聚氧乙烯醚用量为聚乙烯吡咯烷酮用量的3％-15％(进一步优选5％-10％)。
步骤(2)中，所述的十甲基环五硅氧烷、分散染料滤饼、分散剂水溶液、补加的水，研磨玻璃珠的重量比为10：10-40：5-20：40-70：200～400，进一步优选为10：20-30：10：50-60：300。即称取10重量份的十甲基环五硅氧烷、20-30重量份的分散染料滤饼，10重量份的步骤(1)的分散剂水溶液，补加50-60重量份的水，再添加300重量份的研磨玻璃珠，搅拌得到预制分散染料分散液。
所述的研磨玻璃珠的粒径为0.8-2mm，进一步优选为1.2-1.5mm；
所述的搅拌的条件为：以600-800rpm/min速度搅拌30-60min。
步骤(3)中，所述的研磨的条件为：以2600-2800rpm/min速度研磨120-180min。
所述的制备方法制备的纳米液体分散染料(即纳米分散染料)在轧染染色中的应用。
称取纳米液体分散染料0.5-6重量份，水性附着力促进剂0.5-1重量份，柔软剂0.5-1重量份，加水补足100重量份，搅拌均匀，得到染色溶液，然后将聚酯织物浸轧染色溶液，二浸二轧，轧后焙烘处理，焙烘温度为170-180℃，焙烘时间为90-120秒，得到聚酯染色制品。
所述的水性附着力促进剂采用北京佰源化工有限公司生产的型号为FZ3667-C的产品。
所述的柔软剂采用浙江科峰有机硅有限公司生产的型号为K-2的产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明的液体分散染料稳定性好，分散剂用量小，染料粒径分布均匀，可以以任意比在水中形成良好的分散，避免了染料用量不同时因分散剂用量不同而引起的上染率的变化，有利于染色稳定。
(2)本发明采用的轧染染色溶液具有良好的轧染均匀性，水性附着力促进剂能强化分散染料与纤维的粘附作用，防止染料在烘干过程中泳移作用，避免在烘干时会产生染料的泳移现象；柔软剂具有聚酯、聚醚、聚氨酯等基团，一方面提高了液体分散染料对聚酯纤维的渗透，另一方面，赋予了聚酯纤维蓬松、柔软的手感，有利于染色产品品质的提升。
(3)本发明的纳米分散染料及其轧染的染色方法，制备简单、轧染后不需要水洗工艺，能大幅度降低废水排放，是一种高效率、节能降耗的染色加工方法。
具体实施方式
实施例1
(1)制备分散剂水溶液
用水将聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量24000)配置成质量浓度为20％的水溶液，接着加入十二碳炔二醇聚氧乙烯醚，用量为聚乙烯吡咯烷酮用量的5％，用柠檬酸将水溶液的pH调节至4-5，得到分散剂的水溶液。
(2)预制分散染料分散液
称取10重量份的十甲基环五硅氧烷、20重量份的分散染料滤饼，10重量份的步骤(1)的分散剂水溶液，补加60重量份的水，再添加300份重量的研磨玻璃珠(粒径1.2-1.5mm)，以800rpm/min速度搅拌30min。
(3)纳米分散染料的制备
将步骤(2)中的分散液转移到砂磨机中，以2800rpm/min速度研磨120min，得到纳米分散染料。
(4)纳米分散染料在轧染染色中的应用
称取步骤(3)中的纳米分散染料1重量份，水性附着力促进剂FZ3667-C(北京佰源化工有限公司)0.5重量份，柔软剂K-2(浙江科峰有机硅有限公司)0.5重量份，加水补足100重量份，搅拌均匀，得到染色溶液。然后将聚酯织物浸轧染色溶液，二浸二轧，轧液率75-85％，浸轧温度为室温25℃。轧后焙烘处理，焙烘温度为170℃，焙烘时间为90秒，得聚酯染色制品1。
实施例2
(1)制备分散剂水溶液
用水将聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量24000)配置成浓度为30％的水溶液，接着加入十二碳炔二醇聚氧乙烯醚，用量为聚乙烯吡咯烷酮用量的8％，用柠檬酸将水溶液的pH调节至4-5，得到分散剂的水溶液。
(2)预制分散染料分散液
称取10重量份的十甲基环五硅氧烷、30重量份的分散染料滤饼，10重量份的步骤(1)的分散剂水溶液，补加50重量份的水，再添加300份重量的研磨玻璃珠(粒径1.2-1.5mm)，以600rpm/min速度搅拌60min。
(3)纳米分散染料的制备
将步骤(2)中的分散液转移到砂磨机中，以2700rpm/min速度研磨150min，得到纳米分散染料。
(4)纳米分散染料在轧染染色中的应用
称取步骤(3)中的纳米分散染料4重量份，水性附着力促进剂FZ3667-C(北京佰源化工有限公司)1重量份，柔软剂K-2(浙江科峰有机硅有限公司)1重量份，加水补足100重量份，搅拌均匀，得到染色溶液。然后将聚酯织物浸轧染色溶液，二浸二轧，轧液率75-85％，浸轧温度为室温25℃。轧后焙烘处理，焙烘温度为180℃，焙烘时间为90秒，得聚酯染色制品2。
具体实施案例的染色制品的性能指标如表1所示：
表1
Figure BDA0002562715070000051
注：性能指标按照GB18401标准测试。
可见，本发明的液体分散染料稳定性好，分散剂用量小，染料粒径分布均匀，可以以任意比在水中形成良好的分散，避免了染料用量不同时因分散剂用量不同而引起的上染率的变化，有利于染色稳定。

Claims (10)

1.一种纳米液体分散染料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用水将聚乙烯吡咯烷酮配置成聚乙烯吡咯烷酮水溶液，接着加入十二碳炔二醇聚氧乙烯醚，用柠檬酸将pH调节至4-5，得到分散剂的水溶液。
(2)称取十甲基环五硅氧烷、分散染料滤饼，加入步骤(1)的分散剂水溶液，补加水，再添加研磨玻璃珠，搅拌得到预制分散染料分散液；
(3)将步骤(2)中的预制分散染料分散液转移到砂磨机中，研磨，得到纳米液体分散染料。
2.根据权利要求1所述的纳米液体分散染料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为20000～28000。
3.根据权利要求1所述的纳米液体分散染料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的聚乙烯吡咯烷酮水溶液中聚乙烯吡咯烷酮的质量百分数为10％-40％。
4.根据权利要求1所述的纳米液体分散染料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的十二碳炔二醇聚氧乙烯醚用量为聚乙烯吡咯烷酮用量的3％-15％。
5.根据权利要求1所述的纳米液体分散染料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的十甲基环五硅氧烷、分散染料滤饼、分散剂水溶液、补加的水，研磨玻璃珠的重量比为10：10-40：5-20：40-70：200～400。
6.根据权利要求1所述的纳米液体分散染料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的搅拌的条件为：以600-800rpm/min速度搅拌30-60min。
7.根据权利要求1所述的纳米液体分散染料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的研磨的条件为：以2600-2800rpm/min速度研磨120-180min。
8.根据权利要求1～7任一项所述的制备方法制备的纳米液体分散染料。
9.根据权利要求8所述的纳米液体分散染料在轧染染色中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，具体包括：
称取纳米液体分散染料0.5-6重量份，水性附着力促进剂0.5-1重量份，柔软剂0.5-1重量份，加水补足100重量份，搅拌均匀，得到染色溶液，然后将聚酯织物浸轧染色溶液，二浸二轧，轧后焙烘处理，焙烘温度为170-180℃，焙烘时间为90-120秒，得到聚酯染色制品。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200922

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