CN114753171A - 一种阳离子无甲醛亲水涤纶固色剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于印染助剂领域，公开了一种阳离子无甲醛亲水涤纶固色剂，其有如下重量份组分反应而成：环氧氯丙烷40～50份；小分子胺类35～45份；螯合剂适量；阳离子单体3～10份；去离子水5～10份；引发剂0.1～1份；所述阳离子单体由3～4：1的3‑氯‑2‑羟丙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵组成。该固色剂特别适用于涤纶纤维，其固色效果好，能在涤纶表面形成稳定的膜。

Description

一种阳离子无甲醛亲水涤纶固色剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及印染助剂领域，具体为一种阳离子无甲醛亲水涤纶固色剂及其制备方法。

背景技术

涤纶是世界产量最大，应用最广泛的合成纤维品种，涤纶占世界合成纤维产量的60％以上。涤纶的基本组成物质是聚对苯二甲酸乙二醇酯,，因分子链上存在大量酯基故称聚酯纤维，涤纶纤维是疏水性的合成纤维，涤纶分子结构中缺少像纤维素或蛋白质纤维那样的能和染料发生结合的活性基团；

涤纶分子排列得比较紧密，纤维中只存在较小的空隙，所以固色剂分子难以渗透到纤维内部。

涤纶的特性决定了一般的大分子阳离子固色剂在涤纶布上都较难取得良好的色牢度，导致固色后的残液颜色深，对于工厂排放处理会增加污水处理成本。

D1：CN201510908987.1公开了一种聚阳离子型固色剂，按照重量份数，包括以下组分：20～40份的二乙烯三胺，20～40份的环氧氯丙烷，10～20份的二甲基二烯丙基氯化铵。

D2：CN201810587271.X公开了一种多胺类无醛固色剂及其制备和使用方法。其中所述多胺类无醛固色剂，包括如下重量份的组分：有机胺类单体8-15份、N-氨基乙基哌嗪5-15份、季铵阳离子化剂10-20份、双氰胺15-25份、有机酸2-5份、有机溶剂8-15份、环氧氯丙烷5-15份、阳离子醚化剂10-20份、聚乙烯醇PVA 5-10份以及去离子水40-60份。

其中，有机胺类单体为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和己二胺中的一种；

其中所述的季铵阳离子化剂包括氯化铵；

D3：CN201110401836.9公开了一种多胺-环氧氯丙烷固色剂的制备方法，通过控制三乙烯四胺或四乙烯五胺或二者的混合物，与环氧氯丙烷、三乙胺、蒸馏水的配比，以及混合反应的参数，制备得到固色剂。

D4：CN201511012962.X公开了一种阳离子固色剂乳液的制备方法。它包括以下步骤：(a)将18％-25％的二烯丙基胺加入反应釜；(b)调节pH，(c)加入8％-12％丙烯酰胺和48％-55％水；(d)加入引发剂和分子量调节剂0.2％～0.3％；(e)加入1％二乙基二烯丙基氯化铵溶液；(f)加入8％-15％二甲胺—环氧氯丙烷聚合物。

D5：CN2017112260747公开了一种棉用无醛固色剂的合成方法，取二乙烯三胺和去离子水置于四口烧瓶中，控制烧瓶内的温度，然后在搅拌下用恒压漏斗缓慢滴加环氧氯丙烷；升温、搅拌、再继续滴加3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵进行季铵化，冷却出料，得到黄棕色粘稠液体即固色剂DA；取二乙烯三胺和去离子水置于四口烧瓶中，用冰醋酸调其pH至中性，用恒温滴液漏斗缓慢，滴加环氧氯丙烷；滴加完之后保温，再加入碱液调节使其pH，然后降温出料，得淡黄色粘稠液体即固色剂DB。

通过以上对比文件可以得到如下结论：

1.固色剂大多采用阳离子改性的多胺环氧固色剂；

2.在制备工艺方面，D1采用的是先加入多胺再滴加环氧氯丙烷；D2是先加入有机胺，再加入阳离子化试剂，最后反应一段时间后再加环氧氯丙烷；D3是先加入多胺，再滴加环氧氯丙烷；D4是先加入多胺，再加入阳离子化试剂最后再加二甲胺-环氧氯丙烷聚合物。D5是先加入多胺再加入环氧氯丙烷最后加入阳离子化试剂。

3.在配方方面，D1中多胺：环氧氯丙烷：阳离子化试剂的比例为：2-4：2-4：1-2；D2为8-15：8-15：10-20；D3为2：6-10：0；D4无法表征，D5为1:1.05且阳离子化试剂的用量未记载。

4.在各具体物质选用方面，综合了D1-D5，多胺可选择为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺、二甲胺；阳离子化试剂可选择为氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、二乙基二烯丙基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵等。

在固色效果上参数各有不同和优势。

在涤纶的固色过程中，存在着一些特殊情况，涤纶为聚酯纤维，其表面羟基少，涤纶分子是由短脂肪烃链、酯基、苯环、端醇羟基所构成，涤纶子中除存在两个端醇羟基外，并无其它极性基团，因而涤纶纤维亲水性极差。涤纶分子中约含有46％酯基，酯基在200℃以上时能发生水解、热裂解，遇强碱则皂解，使聚合度降低，100℃以下普通用量的洗涤剂洗衣粉对涤纶无任何影响；涤纶分子中还含有脂肪族烃链，它能使涤纶分子具有一定柔曲性，但由于涤纶分子中还有不能内旋转的苯环，故涤纶大分子基本为刚性分子，分子链易于保持线型。因此，涤纶大分子在这一条件下很容易形成结晶，故涤纶的结晶度和取向性较高。基于此，本案解决的技术问题是：如何提高涤纶专用固色剂的固色效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阳离子无甲醛亲水涤纶固色剂，该固色剂特别适用于涤纶纤维，其固色效果好，能在涤纶表面形成稳定的膜。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种阳离子无甲醛亲水固色剂，其有如下重量份组分反应而成：

环氧氯丙烷40～50份；

小分子胺类35～45份；

螯合剂适量；

阳离子单体3～10份；

去离子水5～10份；

引发剂0.1～1份；

所述阳离子单体由3～4：1的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵组成。

在上述的阳离子无甲醛亲水固色剂中，所述小分子胺类为二甲胺、羟乙基乙二胺、二乙烯三胺、二甲胺、二乙胺中至少一种。

在上述的阳离子无甲醛亲水固色剂中，所述引发剂为V50、过硫酸铵、亚硫酸钠或过硫酸钾中至少一种。

在上述的阳离子无甲醛亲水固色剂中，所述螯合剂为EDTA、葡萄糖酸钠、三乙酸三钠中至少一种；所述螯合剂为0.01～0.05份。

同时本发明还公开了上述的阳离子无甲醛亲水固色剂的制备方法，所述方法具体为：

步骤1：往反应釜中加入环氧氯丙烷，开启搅拌，同时通循环冷却水；

步骤2：连续滴加胺类，温度保持在50℃以下，滴加完后再保温一段时间，得中间体；

步骤4：往中间体加入阳离子单体，再加入螯合剂和去离子水，然后滴加引发剂；保持温度温度在50～60℃继续反应一段时间，降温即得阳离子无甲醛亲水固色剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的阳离子固色剂是一种具有无色无臭味，分子量小，在涤纶固色上牢度出色，可提高染料的利用率，染色牢度和产品质量，且固色脚水浅。同时节约能源，降低了生产成本，符合国家节能减排政策。

其能够产生如此优异效果的原因在于：

1.本发明采用的复合的阳离子化试剂，本发明的阳离子化试剂富含氯原子和酰氧基，其能够DMC所得聚合物具有极强的极性和对阴离子物质的亲和性，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵是阳离子醚化剂，增加了阳离子度，可以与涤纶纤维的端醇羟基形成共价键，在聚合中起到了协同增效的作用，而固色剂为网状结构的大分子，成膜性强。经烘干处理后，在织物表面形成柔软、坚韧的膜；

2.本发明采用的多胺滴加的方式，制备得到的小分子量聚合物分子量分布更为均匀，成膜均匀性和稳定性更好；

3.本发明环氧氯丙烷、多胺、阳离子化试剂的比例经过优化，其使用性能更好。

具体实施方式

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1

一种阳离子无甲醛亲水固色剂的制备方法：

往反应釜中加入48重量份环氧氯丙烷，开启搅拌，同时通循环冷却水；

连续滴加39重量份胺类，温度保持在50℃以下，滴加过程中会放热，自动升温，滴加完后再保温3H，得中间体；

往中间体加入5份阳离子单体，再加入0.03份螯合剂和8份去离子水，然后滴加0.2重量份引发剂；保持温度温度在50-60℃继续反应2小时，降温至40℃，即得阳离子无甲醛亲水固色剂；

所述阳离子单体由3.5：1的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵组成；胺类为二甲胺；螯合剂为葡萄糖酸钠。

实施例2

大体同实施例1，不同的地方在于：

胺类：环氧氯丙烷：阳离子单体为35:50:3。

实施例3

大体同实施例1，不同的地方在于：

胺类：环氧氯丙烷：阳离子单体为45:40:10。

实施例4

大体同实施例1，不同的地方在于：

所述阳离子单体由3：1的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵组成；胺类为二乙胺。

实施例5

参考实施例1的制备方法，不同之处在于：

所述阳离子单体由4：1的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵组成；胺类为羟乙基乙二胺。

对比例1

本对比例主要考察胺类先滴加的性能变化趋势，具体如下：

往反应釜中加入39重量份胺类，开启搅拌，同时通循环冷却水；

连续滴加48重量份环氧氯丙烷，温度保持在50℃以下，滴加过程中会放热，自动升温，滴加完后再保温3H，得中间体；

往中间体加入5份阳离子单体，再加入0.03份螯合剂和8份去离子水，然后滴加0.2重量份引发剂.保持温度温度在50-60℃继续反应2小时，降温至40℃，即得阳离子无甲醛亲水固色剂

所述阳离子单体由3.5：1的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵组成；胺类为二甲胺；螯合剂为葡萄糖酸钠。

对比例2

本对比例主要考察阳离子单体采用单一单体后的性能变化趋势，具体如下：

大体同实施例1，不同的地方在于：阳离子单体为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵。

对比例3

本对比例主要考察阳离子单体采用单一单体后的性能变化趋势，具体如下：

大体同实施例1，不同的地方在于：阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。

对比例4

本对比例主要考察阳离子单体采用含有不饱和基团后的性能变化趋势，具体如下：

大体同实施例1，不同的地方在于：阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵。

性能测试

固色剂用量：20-30g/L，一浸一轧(压力0.3pa)，180-190℃定型烘干(约90秒，看布重的厚度调整时间)

固色效果测试：

耐摩擦牢度:按GB/T 3920-2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测定.

耐皂洗色牢度:参照GB/T 3921-2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》测定.

浸泡牢度：浴比1︰40，将色布放入70℃沸水中搅拌5min后取出，并观察水的颜色，如色度较深，则说明掉色重，水泡牢度差；反之，如水无色，则说明水泡牢度好。

测试结果可参考表1。

表1

通过上述测试可以得到如下结论：

(1).胺类在底料效果会好于在滴加料，复合阳离子单体对皂洗和摩擦都能兼顾

(2).加入单种阳离子浸泡、皂洗或摩擦牢度会有下降

(3).二甲胺分子量低，效果会比其他胺类效果好。

Claims (5)

1.一种阳离子无甲醛亲水涤纶固色剂，其特征在于，其有如下重量份组分反应而成：

环氧氯丙烷40～50份；

小分子胺类35～45份；

螯合剂适量；

阳离子单体3～10份；

去离子水5～10份；

引发剂0.1～1份；

所述阳离子单体由3～4：1的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵组成。

2.根据权利要求1所述的阳离子无甲醛亲水涤纶固色剂，其特征在于，所述小分子胺类为二甲胺、羟乙基乙二胺、二乙烯三胺、二甲胺、二乙胺中至少一种。

3.根据权利要求1所述的阳离子无甲醛亲水涤纶固色剂，其特征在于，所述引发剂为V50、过硫酸铵、亚硫酸钠或过硫酸钾中至少一种。

4.根据权利要求1所述的阳离子无甲醛亲水涤纶固色剂，其特征在于，所述螯合剂为EDTA、葡萄糖酸钠、三乙酸三钠中至少一种；所述螯合剂为0.01～0.05份。

5.根据权利要求1所述的阳离子无甲醛亲水涤纶固色剂的制备方法，其特征在于，所述方法具体为：

步骤1：往反应釜中加入环氧氯丙烷，开启搅拌，同时通循环冷却水；

步骤2：连续滴加胺类，温度保持在50℃以下，滴加完后再保温一段时间，得中间体；

步骤3：往中间体加入阳离子单体，再加入螯合剂和去离子水，然后滴加引发剂；保持温度温度在50～60℃继续反应一段时间，降温即得阳离子无甲醛亲水固色剂。