CN115584649B - 一种阳离子高分子无甲醛的固色剂、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及D06P5/08技术领域，更具体地，本发明涉及一种阳离子高分子无甲醛的固色剂、制备方法及其应用。阳离子高分子无甲醛的固色剂，按重量份计，制备原料包括：55‑65份二甲基二烯丙基氯化铵、0.1‑8份含双键单体、1‑5份交联剂、0.01‑0.5份引发剂、35‑50份去离子水。本发明固色剂是一种具有特殊结构的阳离子高分子结构固色剂，可以对牛仔布达到良好的固色效果，提高染料的利用率，染色牢度和产品质量，解决了现有牛仔布染整废水污染严重且牛仔布染色牢度差的问题；该固色工作液落色很少，有效避免剥浅、色变的产生；经本品处理后的织物，色变极小，不影响织物原有风格。且本发明生产工艺流程简单，在整个生产过程中无三废产生，可以工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及D06P5/08技术领域，更具体地，本发明涉及一种阳离子高分子无甲醛的固色剂、制备方法及其应用。
背景技术
我国是年生产能力达10亿多平方的牛仔布重要生产国，每年的进出口总额在全球排名第一，特别是广东省的牛仔服装产量占据全球的70％左右，牛仔布生产是一个流程长、工序多、能源消耗大、污染环境的过程。大多数染料实际上会穿透纤维，但是靛蓝染料只会粘附着在纱线表面，使得牛仔裤会随着磨损变白。在牛仔布的染整处理过程中，废水量大，且牛仔布染整废水有着污染值高、废水色度大的特性。CN201110033595通过异氰酸酯、多元醇等聚合单体合成了一种聚(氨酯-二甲基二烯丙基氯化铵)固色剂，然而该固色剂存在固色时间长、固色不均匀的情况。CN201810854128通过高效渗透剂、聚二甲基二烯丙基氯化铵等得到一种固色剂，该固色剂原料种类多，增加了废水的处理难度。
发明内容
针对现有技术中存在的一些问题，本发明第一个方面提供了一种阳离子高分子无甲醛的固色剂，按重量份计，制备原料包括：55-65份二甲基二烯丙基氯化铵、0.1-8份含双键单体、1-5份交联剂、0.01-0.5份引发剂、35-50份去离子水。
在一种实施方式中，按重量份计，制备原料包括62份二甲基二烯丙基氯化铵、6份含双键单体、3份交联剂、0.12份引发剂、40份去离子水。
本申请中所述二甲基二烯丙基氯化铵为二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液，优选的，该水溶液的浓度为60wt％或65％。
在一种实施方式中，所述含双键单体选自乙烯基含氮单体、丙烯酸酯单体、烯烃环氧类单体中一种或多种。
本申请中烯烃环氧类单体指的是含有烯基和环氧基团的单体。
优选的，所述乙烯基含氮单体为乙烯基吡咯烷酮和/或1-乙烯基咪唑。
优选的，所述丙烯酸酯单体为丙烯酸丁酯和/或甲基丙烯酸甲酯。
优选的，所述烯烃环氧类单体为烯丙基缩水甘油醚和/或烯丙基环氧基封端聚醚。
优选的，所述含双键单体包括丙烯酸丁酯和烯丙基缩水甘油醚，重量比为1： (2-5)，更优选为1:3.5。
申请人意外的发现，当含双键单体包括丙烯酸丁酯和烯丙基缩水甘油醚，尤其是二者的重量比为1：(2-5)时，相比于其他的含活泼基团双键单体，例如氨基等，此时合适碳链长度的含双键单体使得在反应过程中，反应温和，得到的固色剂在较短的固色时间内获得较佳的固色效果，解决了现有技术中需要浸渍足够的时间，才能达到固色效果的技术偏见。
在一种实施方式中，所述交联剂选自三烯丙基胺、N-甲基二烯丙基胺、二烯丙基胺中一种或多种，优选为二烯丙基胺。
本申请中所述引发剂不作特别限定，本领域技术人员可作常规选择。
在一种实施方式中，所述引发剂为过硫酸盐，优选的，所述过硫酸盐选自过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾中一种或多种。
本发明第二个方面提供了一种所述阳离子高分子无甲醛的固色剂的制备方法，包括下面步骤：
(1)将二甲基二烯丙基氯化铵加入反应容器中，搅拌升温至70-90℃；
(2)控制反应容器的温度在70-90℃，分别同时滴加含双键单体和1-10wt％引发剂水溶液，滴加时，控制含双键单体的滴速为440-460g/min，控制引发剂水溶液的滴速为280-300g/min；滴加完成后继续保温1.2-3h；
(3)加入交联剂，继续保温1-2h，之后加入其余的去离子水，搅拌后，即得。
优选的，首先将15-25wt％的二甲基二烯丙基氯化铵加入反应容器中，剩余的二甲基二烯丙基氯化铵同1-10wt％引发剂水溶液共同滴加入反应容器中；更优选的，首先将20wt％的二甲基二烯丙基氯化铵加入反应容器中。
二甲基二烯丙基氯化铵分批加入时，控制引发剂水溶液和二甲基二烯丙基氯化铵混合物滴速为4-4.5Kg/min。
申请人在实验中意外的发现，首先将15-25wt％的二甲基二烯丙基氯化铵的60wt％或65wt％水溶液加入反应容器中，剩余的二甲基二烯丙基氯化铵同引发剂水溶液共同滴加入反应容器的方式显著提高牛仔布的干、湿摩擦牢度，而首先直接将所有的二甲基二烯丙基氯化铵的60wt％或65wt％水溶液加入反应容器中，此时得到的固色剂对牛仔布固色后，干、湿摩擦牢度较低，申请人认为可能的原因是二甲基二烯丙基氯化铵的60wt％或65wt％水溶液因为正负电荷的平衡分布，使得分子之间的距离相对较低，分批次加入二甲基二烯丙基氯化铵的60wt％或 65wt％水溶液后，二甲基二烯丙基氯化铵中的双键可以均衡参与反应，使得得到的阳离子高分子无甲醛的固色剂的重均分子量分布集中，且分子量较大，增大了牛仔布固色后的干、湿摩擦牢度，此外，得到的该较大分子量的固色剂处理得到的织物反而具有较好的手感，克服了分子量越大，处理后织物越硬的技术阻力。
本申请中分别同时滴加含双键单体和引发剂水溶液，具体指的是在同一时间，含双键单体和引发剂水溶液单独进行滴加。
本发明第三个方面提供了一种阳离子高分子无甲醛的固色剂在对牛仔布染整后处理中的应用。
优选的，本申请中固色剂对直接、硫化染料染牛仔布的染整后处理。
在一种实施方式中，固色剂在对牛仔布染整后处理中的应用，包括：将牛仔布浸渍于25-30℃的固色剂的水溶液中10-20min，之后脱水、烘干。
在一种实施方式中，所述固色剂的水溶液浓度为1-3％(o.w.f)。
优选的，固色过程中，浴比为1：(8-10)，优选为1:9。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
(1)本发明固色剂是一种具有特殊结构的阳离子高分子结构固色剂，可以对牛仔布达到良好的固色效果，提高染料的利用率，染色牢度和产品质量，解决了现有牛仔布染整废水污染严重且牛仔布染色牢度差的问题；该固色工作液落色很少，有效避免剥浅、色变的产生；经本品处理后的织物，色变极小，不影响织物原有风格。且本发明生产工艺流程简单，在整个生产过程中无三废产生，可以工业化生产。
(2)本申请中重量比为1：(2-5)的丙烯酸丁酯和烯丙基缩水甘油醚，相比于其他的含活泼基团双键单体，例如氨基等，此时合适碳链长度的含双键单体使得在反应过程中，反应温和，得到的固色剂在较短的固色时间内获得较佳的固色效果，此外，与染料分子和纤维素分子交联程度更高，具有优异的耐洗性。
(3)现有技术中交联反应时，添加单体和引发剂的时间往往较长，而较长时间的滴加时间降低了生产效率，不利于规模化的工业生产，申请人意外的发现，本申请中固色剂的原料之间能够相互配合，即当交联剂为过硫酸铵，含双键单体为丙烯酸丁酯和丙基缩水甘油醚，此时可以在较高的低速下操作，解决了现有技术中需要严格控制滴速，且滴速较小，增大了生产时间的技术阻力，该反应过程不仅能够保证温和有序的进行，同时得到的固色剂固色效果较好。
(4)本申请中采用将二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液分开加入的方式，尤其是先添加15-25wt％的含量，剩余的与引发剂共同添加，得到的固色剂的重均分子量分布集中且分子量大，同时增大了牛仔布固色后的干、湿摩擦牢度，同时使用该处理剂处理的织物具有较好的手感。
(5)本申请中浴比为1：(8-10)时，此时结合得到的重均分子量较大的固色剂，可以在较短时间且较低温度浸渍下对牛仔布的固色均匀。
附图说明
图1为本申请中实施例1得到的固色剂的红外谱图；
图2为固色剂对硫化黑固色效果对比图；
图3为固色剂对靛蓝固色效果对比图；
图4为固色剂对直接染料蓝固色效果对比图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式说明本发明，但不局限于以下给出的具体实施例。
实施例
实施例中步骤(1)20wt％的二甲基二烯丙基氯化铵的60wt％水溶液指的是二甲基二烯丙基氯化铵水溶液的浓度为60wt％，步骤(1)添加的量为二甲基二烯丙基氯化铵60wt％水溶液总重量的20％。
实施例1
本发明的实施例1提供了一种阳离子高分子无甲醛的固色剂，按重量份计，制备原料如下：
55份二甲基二烯丙基氯化铵、3份含双键单体、2份交联剂、0.1份引发剂、 35份去离子水。
其中，二甲基二烯丙基氯化铵为60wt％的水溶液，含双键单体为丙烯酸丁酯和烯丙基缩水甘油醚，重量比为1:2；所述交联剂为二烯丙基胺；所述引发剂为过硫酸铵。
所述阳离子高分子无甲醛的固色剂的制备方法如下：
(1)将20wt％的二甲基二烯丙基氯化铵的60wt％水溶液加入反应容器中，搅拌升温至80℃；
(2)控制温度为80℃，分别同时添加含双键单体、2wt％引发剂水溶液和 80wt％二甲基二烯丙基氯化铵的60wt％水溶液的混合液，滴加时，控制含双键单体的滴速为450g/min，控制引发剂水溶液和80wt％二甲基二烯丙基氯化铵的 60wt％水溶液的混合液的滴速为4.2Kg/min；滴加完成后继续保温2h；
(3)加入交联剂，继续保温1.5h，之后加入其余去离子水，搅拌后，即得，红外谱图见图1。
实施例2
本发明的实施例2提供了一种阳离子高分子无甲醛的固色剂，按重量份计，制备原料如下：
65份二甲基二烯丙基氯化铵、8份含双键单体、5份交联剂、0.5份引发剂、 50份去离子水。
其中，二甲基二烯丙基氯化铵为60wt％的水溶液，含双键单体为丙烯酸丁酯和烯丙基缩水甘油醚，重量比为1:5；所述交联剂为二烯丙基胺；所述引发剂为过硫酸铵。
所述阳离子高分子无甲醛的固色剂的制备方法同实施例1。
实施例3
本发明的实施例3提供了一种阳离子高分子无甲醛的固色剂，按重量份计，制备原料如下：
62份二甲基二烯丙基氯化铵、6份含双键单体、3份交联剂、0.12份引发剂、 40份去离子水。
其中，二甲基二烯丙基氯化铵为60wt％的水溶液，含双键单体为丙烯酸丁酯和烯丙基缩水甘油醚，重量比为1:3.5；所述交联剂为二烯丙基胺；所述引发剂为过硫酸铵。
所述阳离子高分子无甲醛的固色剂的制备方法同实施例1。
实施例4
本发明的实施例4提供了一种阳离子高分子无甲醛的固色剂，具体同实施例3，不同之处在于，交联剂为N-甲基二烯丙基胺。
所述阳离子高分子无甲醛的固色剂的制备方法同实施例1。
实施例5
一种二甲基二烯丙基氯化铵固色剂，市售得到。
性能评估
固色效果：将牛仔布浸渍于25℃的固色剂的水溶液中10min，之后脱水、烘干。评价固色效果，采用沾色用标准样卡，符合GB/T 251-2008，沾色用标准样卡分别对固色后残液对比，进行评级对比。固色残液色泽越浅，说明染料和织物结合越好，固色牢度越高。在实验记录时，效果越好，记录“+”越多。
表1
| 固色效果 | |
| 实施例1 | +++ |
| 实施例2 | +++ |
| 实施例3 | +++ |
| 实施例4 | ++ |
| 实施例5 | + |
其中，实施例1和实施例5固色剂固色效果图见图2-4。
图2为对硫化黑的固色效果图，从左至右依次为无添加固色剂效果图，1％(o.w.f)实施例5固色剂的水溶液固色效果图，1％(o.w.f)实施例1固色剂的水溶液固色效果图；2％(o.w.f)实施例5固色剂的水溶液固色效果图，2％(o.w.f) 实施例1固色剂的水溶液固色效果图。
图3为对靛蓝的固色效果图，从左至右依次为无添加固色剂效果图，1％ (o.w.f)实施例5固色剂的水溶液固色效果图，1％(o.w.f)实施例1固色剂的水溶液固色效果图；2％(o.w.f)实施例5固色剂的水溶液固色效果图，2％(o.w.f) 实施例1固色剂的水溶液固色效果图。
图4为对直接染料蓝的固色效果图，从左至右依次为无添加固色剂效果图， 1％(o.w.f)实施例5固色剂的水溶液固色效果图，1％(o.w.f)实施例1固色剂的水溶液固色效果图；2％(o.w.f)实施例5固色剂的水溶液固色效果图，2％(o.w.f) 实施例1固色剂的水溶液固色效果图。
Claims (1)
1.一种阳离子高分子无甲醛的固色剂在对牛仔布染整后处理中的应用，其特征在于，所述固色剂的制备原料，按重量份计，包括：55-65份二甲基二烯丙基氯化铵、0.1-8份含双键单体、1-5份交联剂、0.01-0.5份引发剂、35-50份去离子水；
所述二甲基二烯丙基氯化铵为二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液，浓度为60wt%或65wt%；
所述含双键单体为丙烯酸丁酯和烯丙基缩水甘油醚，重量比为1：（2-5）；
所述交联剂为二烯丙基胺；所述引发剂为过硫酸铵；
所述阳离子高分子无甲醛的固色剂的制备方法，包括下面步骤：
（1）将20wt%的甲基二烯丙基氯化铵的水溶液加入反应容器中，搅拌升温至80℃；
（2）控制温度为80℃，分别同时添加含双键单体、2wt%引发剂水溶液和余下的80wt%的二甲基二烯丙基氯化铵水溶液的混合液，滴加时，控制含双键单体的滴速为450g/min，控制引发剂水溶液和余下的80wt%的二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液的混合液的滴速为4.2Kg/min；滴加完成后继续保温2h；
（3）加入交联剂，继续保温1.5h，之后加入其余去离子水，搅拌后，即得；
将牛仔布浸渍于25-30℃的所述固色剂的水溶液中10-20min，之后脱水、烘干；
所述牛仔布为硫化黑或靛蓝染色后的牛仔布。
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