CN115928463A - 一种低盐低碱节能环保染色工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低盐低碱节能环保染色工艺，属于纺织印染技术领域，包括以下步骤：将待染纤维织物进行练漂处理后以渗透剂进行前处理；将经前处理的待染纤维织物浸入染液，加入盐以及助染剂，升温至40‑90℃并保温5‑60min；加入碱剂，继续保温5‑60min，降温后依次经洗涤、皂洗、洗涤、烘干；所述盐的浓度在5‑30g/L，所述碱剂的浓度在2‑5g/L；本发明以碳微球为载体，通过金属负载同时进行表面阳离子改性制备为助染剂，利用其表面正电荷将其作为活性染料和纤维素纤维间的中间体，在减盐的同时均匀促进染料的上染率，负载金属为活性染料提高局部碱性环境，在减碱的同时促进染料的固色率。

Description

一种低盐低碱节能环保染色工艺

技术领域

本发明涉及纺织印染技术领域，具体涉及一种低盐低碱节能环保染色工艺。

背景技术

活性染料是一类广泛用于纤维素纤维纺织品染色的重要染料，它具有色泽鲜艳、色谱齐全、色牢度优良点等特点。活性染料染色往往需要加入大量的中性电解质、固色碱剂和染色助剂等，例如食盐和元明粉。这些电解质染色后全部排放到染色废水中，造成水质的变化或带来污染，染色废水的COD和BOD值较高，加大了废水处理负荷。

传统活性染料浸染过程主要分两步：首先，在盐的促染作用下，活性染料吸附到纤维上；然后，染料和纤维在碱的作用下形成共价键结合。活性染料染色中用到大量的盐和碱，不仅使染色工艺复杂，成本增加，而且还会造成严重的生态问题。随着环境问题日益受到重视，环境友好的纺织印染加工技术成为研究热点，其中活性染料低盐染色和低碱固色是研究重点之一。

现有对于低盐低碱染色的研究，主要是在染色之前对纤维进行改性使纤维表面带有正电荷。大多数的阳离子改性的纤维是通过浸染进行的。但带有正电荷的纤维在乳染时会出现染色不匀现象。带正电荷的棉纤维浸染时可降低所需盐量进行促染，但仍有加有碱使染料和纤维发生共价反应。因此，现有染色技术的存在低盐低碱与染色直接性、均匀性难以兼得的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种低盐低碱节能环保染色工艺。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种低盐低碱节能环保染色工艺，包括以下步骤：

（1）前处理

将待染纤维织物进行练漂（精炼和漂白）处理，将渗透剂按1-10g/L的浓度溶于水中配制为处理液，按浸渍比为1：（10-20）将练漂后的所述待染纤维织物浸入，轧余率在20-80%；

（2）染色处理

将活性染料溶解在混合溶剂中制备为染液，将经所述前处理后得到的纤维织物按浸渍比为1：（10-30）浸入所述染液中，加入盐以及助染剂，升温至40-90℃，并保温5-60min；所述盐的浓度在5-30g/L；

（3）固色处理

在步骤（2）得到的染色体系中加入碱剂，继续保温5-60min，待降至室温后，分离纤维织物并依次经洗涤、皂洗、洗涤、烘干，制得染色后的纤维织物；所述碱剂的浓度在2-5g/L。

在本发明的一些具体实施方式中，所述待染纤维织物为棉和/或麻纤维及其纺织、交织产物，包括散纤维、纱线、布料、无纺布。

在本发明的一些具体实施方式中，所述渗透剂为非离子型表面活性剂，为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺或失水山梨醇酯中的一种或几种；所述渗透剂具体优选为渗透剂JFC、平平加O或OP-4。

在本发明的一些具体实施方式中，所述活性染料为一氯均三嗪型活性染料、二氯均三嗪型活性染料、乙烯砜型活性染料或双活性基型活性染料。

在本发明的一些具体实施方式中，所述混合溶剂为水与甲醇的混合溶液或水与乙醇的混合溶液，水与醇的混合体积比10:（1-10）。

在本发明的一些具体实施方式中，所述盐为氯化钠、硫酸钠中的一种或两种。

在本发明的一些具体实施方式中，所述助染剂由碱金属负载改性碳微球与具有表面活性功能的离子液体组成，其质量比例为10：（1-4），所述助染剂的添加浓度在8-14g/L。

在本发明的一些具体实施方式中，所述碱金属负载改性碳微球的制备方法包括以下步骤：

S1、致孔剂制备

称取氯化锌并溶解在N，N-二甲基甲酰胺、乙醇和去离子水的混合溶液中，加入氨水调节溶液pH至9-11，得到溶液A；分别称取1,2,3-1H-三氮唑和泊洛沙姆并混合，升温搅拌使溶解完全，得到溶液B，在搅拌条件下，将所述溶液A缓慢加入到所述溶液B中，得到白色悬液，继续在常温下搅拌反应1-2h，反应完成后离心分离沉淀，依次以N，N-二甲基甲酰胺和无水乙醇洗涤，干燥后得到白色的产物A；其中，所述氯化锌与所述1,2,3-1H-三氮唑、所述泊洛沙姆的质量比例为1:（1.45-1.5）:（0.5-0.6）；

S2、碳化纤维制备

称取所述产物A并超声分散在N，N-二甲基甲酰胺中，加入聚丙烯腈，在常温下搅拌至聚丙烯腈完全溶解，得到溶液C；称取泊洛沙姆并溶解在丙酮水溶液中，得到溶液D，将所述溶液C分散在所述溶液D中，充分搅拌混合后得到纺丝液，通过静电纺丝制备得到聚丙烯腈纤维，在保护气氛下，将所述聚丙烯腈纤维升温至500-600℃并保温1-2h，再升温至600-800℃并保温0.5-1h，制得碳化纤维；其中，所述产物A与所述聚丙烯腈、所述泊洛沙姆的质量比例为1:（0.7-0.8）：（0.1-0.12）；

S3、碱金属负载

在保护气氛下，将抛光去除氧化膜的锂或钠金属升温至完全熔融，将所述碳化纤维浸入，待纤维变为银灰色后取出，冷却后破碎粉磨，制得所述碱金属负载改性碳微球；其中，所述保护气氛中水和氧的含量均低于1ppm。

在本发明的一些具体实施方式中，所述具有表面活性功能的离子液体为咪唑类或吡咯烷类表面活性离子液体，包括单链咪唑类表面活性离子液体、双子型咪唑类表面活性离子液体；具体优选为十二烷基-四亚甲基咪唑溴或十二烷基甲基吡咯溴。

在本发明的一些具体实施方式中，所述碱剂为碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或两种。

本发明的有益效果为：

现有技术为克服活性染料与纤维素纤维间的电荷排斥，提高上染率同时抑制活性染料水解，常需要加入大量无机盐，易造成环保问题，而对纤维进行阳离子改性则易造成印染不均、色花的问题，基于此，本发明以碳微球为载体材料，通过碱金属负载改性并与具有阳离子表面活性的离子液体复合制备为助染剂，使具有阳离子表面活性的离子液体修饰在所述改性碳微球上，利用其表面正电荷将其作为活性染料和待染纤维间的连接中间体，进而实现促进活性染料在待染纤维上的均匀吸附，可极大地降低食盐或元明粉等盐的用量，具体的，本发明先以三氮唑为配体、以锌离子为中心离子制备为金属有机框架化合物并作为致孔剂，将其共混复合在聚丙烯腈纤维中，通过热处理碳化后得到具有锌、氮亲和位点的改性碳纤维材料，促进其对锂钠金属的沉积吸附，吸附沉积的碱金属在粉碎过程中发生部分氧化，在染色条件下，吸附沉积的碱金属及其氧化物可以在纤维表面与水反应生成局部碱性环境，在保证染料固结提高固色率的同时极大降低碱量；另一方面，所述具有表面活性功能的离子液体可以修饰在所述碳微球的表面，对所述碳微球进行分散，避免团结，同时形成强的双电层吸附膜，降低负电性的活性染料与纤维间的电荷排斥，进而提高上染率；与传统工艺相比，本发明的染色得色率可提高20%，节省时间15%以上，节省元明粉20%以上，节省纯碱75%，有效提高生产效率，降低能耗，减少污染，且产品质量稳定，节能效果明显。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

一种低盐低碱节能环保染色工艺，包括以下步骤：

（1）前处理

将棉纤维织物进行练漂处理，将JFC按2g/L的浓度溶于水中配制为处理液，按浸渍比为1：15将练漂后的所述棉纤维织物浸入，轧余率50%；

（2）染色处理

将活性染料溶解在水与乙醇的混合溶剂（v/v=5：2）中制备为染液，将经所述前处理后得到的棉纤维织物按浸渍比为1：20浸入所述染液中，加入食盐和助染剂，升温至60℃，并保温30min；

所述活性染料为黄3RS、红3BSA和超级黑，其染液浓度分别为1.2%、1.34%、4.22%；

所述食盐的浓度在14g/L；

所述助染剂由碱金属负载改性碳微球与十二烷基-四亚甲基咪唑溴组成，其质量比例为10：1.5，所述助染剂的添加浓度为10g/L；

所述碱金属负载改性碳微球的制备方法包括以下步骤：

S1、致孔剂制备

称取氯化锌5.0g并溶解在50mL N，N-二甲基甲酰胺、50mL乙醇和75mL去离子水的混合溶液中，加入氨水25mL，得到溶液A；分别称取1,2,3-1H-三氮唑7.1g和泊洛沙姆2.8g并混合，升温搅拌使溶解完全，得到溶液B，在搅拌条件下，将所述溶液A缓慢加入到所述溶液B中，得到白色悬液，继续在常温下搅拌反应1h，反应完成后离心分离沉淀，沉淀依次以N，N-二甲基甲酰胺和无水乙醇洗涤，重复3次离心和洗涤，干燥后得到白色的产物A；

S2、碳化纤维制备

称取所述产物A 1.3g并超声分散在10mLN，N-二甲基甲酰胺中，加入聚丙烯腈1g，在常温下搅拌12h至聚丙烯腈完全溶解，得到溶液C；称取泊洛沙姆0.14g并溶解在10mL丙酮水溶液（v/v=10:1）中，得到溶液D，将所述溶液C分散在所述溶液D中，充分搅拌混合后得到纺丝液，通过静电纺丝制备得到聚丙烯腈纤维，在保护气氛下，将所述聚丙烯腈纤维升温至550℃并保温1h，再升温至650℃并保温0.5h，制得碳化纤维；

S3、碱金属负载

在保护气氛下，将抛光去除氧化膜的锂或钠金属升温至完全熔融，将所述碳化纤维浸入，待纤维变为银灰色后取出，冷却后破碎粉磨，制得所述碱金属负载改性碳微球；其中，所述保护气氛中水和氧的含量均低于1ppm；

（3）固色处理

在步骤（2）得到的染色体系中加入纯碱，继续保温20min，待降至室温后，分离棉纤维织物并依次经洗涤、皂洗、洗涤、烘干，制得染色后的棉纤维织物；

所述纯碱的浓度在4g/L。

实施例2

一种低盐低碱节能环保染色工艺，同实施例1，区别在于，步骤（2）所述助染剂由碱金属负载改性碳微球与十二烷基-四亚甲基咪唑溴组成，其质量比例为10：3，所述助染剂的添加浓度为13g/L。

实施例3

一种染色工艺，同实施例1，区别在于，步骤（2）所述助染剂不包括所述十二烷基-四亚甲基咪唑溴，所述碱金属负载改性碳微球的浓度相同。

实施例4

一种染色工艺，同实施例1，区别在于，所述纺丝液中不包括所述产物A。

实施例5

一种染色工艺，包括以下步骤：

（1）前处理

将棉纤维织物进行练漂处理，将JFC按2g/L的浓度溶于水中配制为处理液，按浸渍比为1：15将练漂后的所述棉纤维织物浸入，轧余率50%；

（2）染色处理

将活性染料溶解在水与乙醇的混合溶剂（v/v=5：2）中制备为染液，将经所述前处理后得到的棉纤维织物按浸渍比为1：20浸入所述染液中，加入食盐，升温至60℃，并保温30min；

所述活性染料为黄3RS、红3BSA和超级黑，其染液浓度分别为1.2%、1.34%、4.22%；

所述食盐的浓度在14g/L；

（3）固色处理

在步骤（2）得到的染色体系中加入纯碱，继续保温20min，待降至室温后，分离棉纤维织物并依次经洗涤、皂洗、洗涤、烘干，制得染色后的棉纤维织物；

所述纯碱的浓度在4g/L。

实施例6

一种染色工艺，同实施例5，区别在于，步骤（2）所述食盐的浓度在80g/L；步骤（3）所述纯碱的浓度在20g/L。

实施例1-6所述染色工艺的染色性能测定结果参见下表：

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							上染率/%	91.47	90.25	54.13	88.48	53.32	69.43
固色率/%	88.61	87.98	50.38	41.17	34.26	63.52
							K/S值	19.245	18.731	12.749	10.283	8.182	13.927
皂洗牢度（级）	4-5	4-5	4-5	3-4	3-4	4-5
							干摩擦牢度（级）	4-5	4-5	4-5	4	3-4	3-4
湿摩擦牢度（级）	4-5	4-5	4-5	3-4	2-3	2-3

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，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实质和范围。

Claims (9)

1.一种低盐低碱节能环保染色工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）前处理

将待染纤维织物进行练漂处理，将渗透剂按1-10g/L的浓度溶于水中配制为处理液，按浸渍比为1：（10-20）将练漂后的所述待染纤维织物浸入，轧余率在20-80%；

（2）染色处理

将活性染料溶解在混合溶剂中制备为染液，将经所述前处理后得到的纤维织物按浸渍比为1：（10-30）浸入所述染液中，加入盐以及助染剂，升温至40-90℃，并保温5-60min；所述盐的浓度在5-30g/L；

（3）固色处理

在步骤（2）得到的染色体系中加入碱剂，继续保温5-60min，待降至室温后，分离纤维织物并依次经洗涤、皂洗、洗涤、烘干，制得染色后的纤维织物；所述碱剂的浓度在2-5g/L。

2.根据权利要求1所述的一种低盐低碱节能环保染色工艺，其特征在于，所述待染纤维织物为棉和/或麻纤维及其纺织、交织产物，包括散纤维、纱线、布料、无纺布。

3.根据权利要求1所述的一种低盐低碱节能环保染色工艺，其特征在于，所述渗透剂为非离子型表面活性剂，为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺或失水山梨醇酯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种低盐低碱节能环保染色工艺，其特征在于，所述混合溶剂为水与甲醇的混合溶液或水与乙醇的混合溶液，水与醇的混合体积比10:（1-10）。

5.根据权利要求1所述的一种低盐低碱节能环保染色工艺，其特征在于，所述盐为氯化钠、硫酸钠中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的一种低盐低碱节能环保染色工艺，其特征在于，所述助染剂由碱金属负载改性碳微球与具有表面活性功能的离子液体组成，其质量比例为10：（1-4），所述助染剂的添加浓度在8-14g/L。

7.根据权利要求6所述的一种低盐低碱节能环保染色工艺，其特征在于，所述碱金属负载改性碳微球的制备方法包括以下步骤：

S1、致孔剂制备

称取氯化锌并溶解在N，N-二甲基甲酰胺、乙醇和去离子水的混合溶液中，加入氨水调节溶液pH至9-11，得到溶液A；分别称取1,2,3-1H-三氮唑和泊洛沙姆并混合，升温搅拌使溶解完全，得到溶液B，在搅拌条件下，将所述溶液A缓慢加入到所述溶液B中，得到白色悬液，继续在常温下搅拌反应1-2h，反应完成后离心分离沉淀，依次以N，N-二甲基甲酰胺和无水乙醇洗涤，干燥后得到白色的产物A；其中，所述氯化锌与所述1,2,3-1H-三氮唑、所述泊洛沙姆的质量比例为1:（1.45-1.5）:（0.5-0.6）；

S2、碳化纤维制备

称取所述产物A并超声分散在N，N-二甲基甲酰胺中，加入聚丙烯腈，在常温下搅拌至聚丙烯腈完全溶解，得到溶液C；称取泊洛沙姆并溶解在丙酮水溶液中，得到溶液D，将所述溶液C分散在所述溶液D中，充分搅拌混合后得到纺丝液，通过静电纺丝制备得到聚丙烯腈纤维，在保护气氛下，将所述聚丙烯腈纤维升温至500-600℃并保温1-2h，再升温至600-800℃并保温0.5-1h，制得碳化纤维；其中，所述产物A与所述聚丙烯腈、所述泊洛沙姆的质量比例为1:（0.7-0.8）：（0.1-0.12）；

S3、碱金属负载

在保护气氛下，将抛光去除氧化膜的锂或钠金属升温至完全熔融，将所述碳化纤维浸入，待纤维变为银灰色后取出，冷却后破碎粉磨，制得所述碱金属负载改性碳微球。

8.根据权利要求6所述的一种低盐低碱节能环保染色工艺，其特征在于，所述具有表面活性功能的离子液体为咪唑类或吡咯烷类表面活性离子液体，包括单链咪唑类表面活性离子液体、双子型咪唑类表面活性离子液体。

9.根据权利要求1所述的一种低盐低碱节能环保染色工艺，其特征在于，所述碱剂为碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或两种。