CN116289212A - 一种织物染色-拒水一浴处理用整理剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种织物染色‑拒水一浴处理用整理剂及其应用,属于环保型高分子技术领域。本发明基于一种特定的阳离型分散染料和阳离型无氟拒水剂复配使用,制得一种织物染色‑拒水一浴处理用整理剂;该整理剂可以一浴使用,避免了常规涤纶织物染色和拒水整理通常采用两浴法(先对织物进行染色,再用拒水整理剂处理染色涤纶)工艺流程长,能源消耗大的问题,可缩短生产流程、节约水之源、提高生产效率、降低生产成本。利用本发明染色‑拒水一浴处理用整理剂制备整理的织物具备良好的拒水性、耐静水压性、柔软性、耐磨损性、透湿性、抗起毛起球性;可在不改变拒水剂使用浓度的情况下实现全色谱调配色;整理的织物经过50次相当于家庭洗涤后,接触角仍高于130°,具有较好耐水洗性能。

Description

一种织物染色-拒水一浴处理用整理剂及其应用
技术领域
本发明涉及一种织物染色-拒水一浴处理用整理剂及其应用,属于环保型高分子技术领域。
背景技术
涤纶面料因其断裂强度大、模量高、坚牢耐用、抗皱免烫、不变形、不怕霉菌、虫蛀受到消费者青睐,是合成纤维中销量最大的。由于涤纶大分子的主链为对苯二甲酸乙二醇酯重复单元,分子的线性共平面性较好,相邻大分子上的凹凸部分容易彼此镶嵌,结构紧密,结构中缺乏亲水性基团及活性基,导致纤维在水中膨化程度低且反应活性低,所以,涤纶需要采用分子结构与其接近且分子量较小的分散染料着色。分散染料本身不溶于水,依靠表面活性剂分散。由于阳离子表面活性剂分散能力不如阴离子表面活性剂且价格昂贵,商业上多采用阴离子表面活性剂制备可稳定分散于水相的分散染料。
功能面料受到消费者欢迎。以外用为主的涤纶,拒水功能因其日常需求的广泛性而得到关注。织物拒水功能通过拒水剂整理获得。常用拒水剂主要为有机硅类拒水剂、含氟类拒水剂、脂肪烃类拒水剂。有机硅类拒水剂具有优异的拒水性,可以有效防止水分、油脂和污染物质的渗透,但对环境有一定伤害、长期使用会使材料表面硅化,增加起球性。含氟类拒水剂能在织物表面形成一层坚固的保护层赋予织物优异的拒水抗污效果,但在合成和使用过程中有很大的生物积累性和毒性,对生态环境产生负面影响。长链脂肪烃类拒水剂具有较高的拒水性能,但长链脂肪烃类拒水剂不耐洗涤且其使用时具有热粘冷脆、柔韧性差、不耐溶剂等缺陷。聚氨酯是一种分子主链上含有氨基甲酸酯重复单元的高分子化合物,具有耐低温、柔韧性好、粘结强度高等优点。聚氨酯与长链脂肪烃的有机结合可以发挥二者优势。常规拒水剂采用外加乳化剂方法制备,外加乳化剂会影响拒水剂的拒水效果,同时其溶于水,对环境造成危害。自乳化是在拒水剂分子结构中引入亲水片段实现拒水剂大分子的乳化,可有效避免由于外加乳化剂引起产品缺陷。纺织品在水中呈现负电性,由于电荷排斥作用,阴离子型拒水剂无法和织物进行紧密吸附,拒水效果不理想,故市售拒水剂多为阳离型产品。
涤纶织物染色和拒水整理通常采用两浴法,即先对织物进行染色,再用拒水整理剂处理染色涤纶,工艺流程长,水耗、工耗、能源消耗大。采用两浴法的主要原因为涤纶染色使用的分散染料以阴离子和非离子为分散助剂,而纺织品用拒水剂为阳离子型产品,两者不能一浴使用。
发明内容
针对上述问题,为缩短涤纶织物着色和拒水整理工艺,减少水耗、工耗和能耗,拓宽水性聚氨酯-丙烯酸酯类无氟拒水剂的应用范围以及实际应用性能,本发明构建了一种阳离型分散染料及无氟拒水剂。本发明采用聚合物多元醇、二异氰酸酯、醇胺类化合物、含碳碳双键的双羟基小分子以及封端剂制备聚氨酯;以该聚氨酯为分散助剂制备阳离型分散染料及阳离子型无氟拒水剂。所制备的阳离子型分散染料和阳离型无氟拒水剂可以以任意比例混合使用,能够一浴处理涤纶织物,实现织物着色及拒水整理。
本发明的第一个目的是供一种织物染色-拒水一浴处理用整理剂,包括阳离子型分散染料和阳离型无氟拒水剂;
其中,阳离子型分散染料、阳离型无氟拒水剂分别通过如下方法制得:
(1)利用聚合物多元醇、二异氰酸酯、醇胺类化合物、含碳碳双键的双羟基小分子作为聚氨酯单体,与封端剂制备聚氨酯;
(2)部分聚氨酯中加入分散染料滤饼后添加中和试剂再加水自乳化,制备液体阳离子型分散染料;
(3)剩余聚氨酯中加入丙烯酸酯类单体后添加中和试剂再加水自乳化,升温在引发剂作用下制备阳离子型无氟拒水剂。
本发明的一种实施方式中,阳离子型分散染料和阳离型无氟拒水剂的质量比为2:(10-100);进一步可选2:(20-50);具体可选2:25、2:30、2:40。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(1)中聚合物多元醇包括分子量为200~1000的聚醚二元醇、聚酯二元醇中任意一种或多种。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(1)中二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、1,4-苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中任意一种或多种。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(1)中醇胺类化合物结构如下所示:
Figure SMS_1
或者/>
Figure SMS_2
其中R1,R2,R4,R5分别独立为取代或未取代的链烷基、苯基、环烷基;R3,R6,R7分别独立为氢,取代或未取代的链烷基、苯基、环烷基。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(1)中醇胺类化合物包括二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N-丙基二乙醇胺、叔丁基二乙醇胺、N-丁基二乙醇胺、N-苄基二乙醇胺;N-苯基二乙醇胺、N,N-双(2-羟丙基)苯胺、3-二甲胺基-1,2-丙二醇、3-(二乙氨基)-1,2-丙二醇、1,4-双(2-羟基乙基)哌嗪、中的一种或多种。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(1)中醇胺类化合物占聚氨酯单体总质量的6~10%。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(1)中含碳碳双键的双羟基小分子扩链剂结构如下所示:
Figure SMS_3
或者HO-R10-C=C-R11-OH
其中,R8,R9,R10,R11选自任意碳原子数的链烷基、苯基、环烷基、酰基、酯基、羰基、醚基。
本发明的一种实施方式中,酰基结构式如下所示:
Figure SMS_4
其中m,n分别独立地为1-10的自然数。
本发明的一种实施方式中,酯基结构式如下所示:
Figure SMS_5
其中a,b分别独立地为1-10的自然数。
本发明的一种实施方式中,羰基结构式如下所示:
Figure SMS_6
其中c,d分别独立地为1-10的自然数。
本发明的一种实施方式中,醚基结构式如下所示:
Figure SMS_7
其中e,f分别独立地为1-10的自然数。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(1)中含碳碳双键的双羟基小分子扩链剂包括以下任意一种或多种的混合:、7-辛烯-1,2-二醇、季戊四醇二丙烯酸酯、6-庚烯-2,4-二醇、3-烯丙氧基-1,2-丙二醇、三羟甲基丙烷单烯丙基醚、2,2-双羟基甲基丁酸-3-羟基-2-(2-甲基丙烯酰氧基)-丙酯、2-(3-异氰酸根合甲基)-3,5,5-三甲基环己基氨基甲酰基氧)丙烯酸乙酯、3-己烯-2,5-二醇、反式3-己烯-2,5-二醇、1,4-二羟基-2-丁烯、2,5-二羟基己-3-烯醛、2,3-二甲基-2-丁烯-1,4-二醇、2-戊烯-1,4-二醇、4-甲基-2-烯-1,4-二醇。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(1)中含碳碳双键的双羟基小分子扩链剂占聚氨酯单体总质量的1~10%。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(1)中异氰酸根(二异氰酸酯单体)与羟基(聚合物多元醇、醇胺和含碳碳双键双羟基扩链剂总计)的摩尔比为1.1~1.6。
本发明的一种实施方式中,所述(1)中封端剂包括以下任意一种或几种的混合:丁酮肟、丁脒肟、丙酮肟、甲醛肟、溴酚肟、环己酮肟、正庚醛肟、二甲基乙二肟、四甲基环丁二酮单肟。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(2)中分散染料包括以下任意一种或多种:偶氮类分散染料、蒽醌类分散染料、杂环类分散染料。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(2)中分散染料滤饼与所用聚氨酯的质量比为(3~0.01):1;进一步为(3~1):1,中和度为80%~120%。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(2)中的自乳化按照分散染料滤饼占自乳化后的液体总质量的1%~40%。进一步优选占自乳化后的液体总质量的10%~30%。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(3)中丙烯酸酯单体与所用聚氨酯的质量比为(0.5~2):1;进一步优选(0.5~1):1。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(3)中引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁脒盐酸盐、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化二苯甲酰中的一种或多种。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(3)中引发剂用量占丙烯酸酯类单体总质量的0.1~1%。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(3)中的自乳化按照所用阳离子型拒水剂单体底物总质量占液体质量的15%~40%。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(2)和(3)中的中和剂包括冰醋酸、盐酸、乳酸、二甲基巯基丙酸中的一种或多种。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(2)和(3)中的中和度为80%~120%。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(1)聚氨酯的制备方法具体包括:
将聚合物多元醇、醇胺(占聚氨酯预聚体所用单体总质量的6~10%)、含碳碳双键的双羟基小分子扩链剂(占单体总质量的1~10%)在80~90℃下真空干燥出水3~4小时;按照异氰酸根与羟基比值在1.1~1.6,在氮气保护下,于温度75~85℃下将二异氰酸酯缓慢滴加入聚合物多元醇、醇胺(占总醇胺质量的0.01~50%)、二月桂酸二丁基锡(占参与反应总单体质量的0.2%)的混合物中;采用二正丁胺法测定反应体系内-NCO值,当达到理论值(异氰酸根理论剩余量≤32%)后降低温度至45~55℃,加入丙酮溶解的剩余醇胺,反应1~3小时(异氰酸根理论剩余量≤12~16%);加入含碳碳双键的小分子扩链剂,反应1.5~3小时(异氰酸根理论剩余量≤8%);升温至70~75℃加入封端剂(与未反应异氰酸根摩尔比值在1.1~1.5)封端,直到反应体系内-NCO含量达到理论值(异氰酸根理论剩余量≤0.5%),获得聚氨酯。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(2)阳离子型分散染料的制备方法具体包括:
取制备的聚氨酯,在50℃加入分散染料滤饼的丙酮溶解物(分散染料滤饼与所用聚氨酯的质量比为(3~1):1),搅拌均匀后,在30~40℃,加入中和剂(中和度为80%~120%),调节反应pH(pH=5~6),反应0.5~1小时;机械搅拌下(800~2000r/min)缓慢加入去离子水自乳化(分散染料滤饼占液体总质量的10%~30%),减压除去丙酮后,得到阳离子型分散染料。
本发明的一种实施方式中,所述步骤(3)阳离子型无氟拒水剂的制备方法具体包括:
取制备的聚氨酯,在30~40℃,加入中和剂(中和度为80%~120%),调节反应pH(pH=5~6),反应0.5~1小时;加入丙烯酸酯单体(丙烯酸酯单体与所用聚氨酯的质量比为(0.5~1):1),搅拌均匀,高速分散机搅拌(5000-8000r/min)下缓慢加入去离子水自乳化(所用单体底物总质量占液体质量的15%~40%),减压除去丙酮后,升温至70~80℃后,加入引发剂(占引发剂总质量的50~70%,总引发剂占丙烯酸酯类单体总质量的0.1~1%),保温反应2~3小时后加入剩余引发剂,保温反应1~2小时,降温出料,得到阳离子型聚氨酯-丙烯酸酯类无氟拒水剂。
本发明的第二个目的是提供一种涤纶织物染色-拒水一浴处理方法,所述方法是将上述织物染色-拒水一浴处理用整理剂分散在水中,得到相应整理液,然后对织物进行处理,焙烘。
本发明的第三个目的是提供一种有色疏水织物,所述织物是利用上述一浴处理方法制备得到。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明通过制备的聚氨酯分别制备阳离型分散染料及阳离子型无氟拒水剂,二者可应用于织物染色和拒水一浴法处理,能在保持织物良好的染色性能的同时赋予其良好的拒水性能。
2、本发明制备阳离型分散染料避免了传统阴离子型分散染料不能与纺织拒水剂一浴使用的问题,其与所制备的阳离型无氟拒水剂的混合使用避免了常规涤纶织物染色和拒水整理通常采用两浴法(先对织物进行染色,再用拒水整理剂处理染色涤纶)所带来的工艺流程长,能源消耗大的问题。涤纶织物染色、拒水整理一浴法可缩短生产流程、节约水之源、提高生产效率、降低生产成本。
3、本发明制备阳离型分散染料和阳离型无氟拒水剂混合使用,在保持拒水剂用量不变的情况下,改变阳离型分散染料用量,可实现织物色深的变化;混合阳离型分散染料种类,可实现织物颜色的变化。可在实际生产中根据需要进行调色配色。
4、本发明在聚氨酯末端采用肟类有机化合物对聚氨酯的异氰酸根封端,其可在一定温度下发生解封闭发应,使得裸露在外端的异氰酸根与织物上的活泼氢基团发应,在拒水剂与织物之间通过化学键相互交联,解决了长碳链拒水剂耐水洗牢度差的问题。
5、本发明所制备的阳离子型无氟拒水剂,避免使用含氟拒水剂带来的环境污染和生物积累毒性的问题。整理后织物的耐洗性能优良经过多次洗涤仍然会保持较高的拒水性能。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明作进一步地说明,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
本发明涉及的检测方法:
1.分散染料扩散性:准确称取染料样品0.5g,置于200mL烧杯中,加人5mL 30℃的去离子水使得染料成浆状,再加人去离子水,使总体积为100mL。溶液温度维持在30℃左右,搅拌5min。将110mm的中速滤纸平铺在干燥的玻璃片上,在搅拌的同时使用移液枪从各样品中吸取0.2ml液体分散染料,使移液枪垂直于滤纸中部,并将移液枪滴口距离滤纸表面约10mm,一滴滴的滴下染液,等待染液完全渗透后滴落下一滴,使染液均滴落在滤纸的同一位置,自然晾干后根据《染料扩散性能评级卡》上的滤纸渗圈进行对比评级。
2.分散染料低温分散性:称取2.0g染料和5mL 45℃的去离子水于250mL烧杯,然后用去离子水稀释至总体积200mL,搅拌1min,再用100g/L乙酸溶液调节pH值为4.5~5.0。然后将烧杯放在超级恒温水浴锅中,升温至70℃保温并搅拌5min,备用。将布氏漏斗、吸滤瓶(2500mL)、缓冲瓶(2500mL)、溶解度分散性不溶物试验机连接安装好。调节真空度为0.075MPa后,将漏斗和不锈钢圈置于75℃的去离子水中使漏斗和不锈钢圈都可被热水加热,30s后抽空水。两滤纸光滑面朝上,且110mm的快速滤纸放在中速滤纸下面,放入漏斗后使用不锈钢光圈压住。将70℃的液体分散染料悬浮液倒入漏斗的同时启动真空泵与试验机的计时器开始计时,等待滤纸由湿变干时,记录过滤时间并关闭真空阀门,去除滤纸,等待中速滤纸至干燥后。将滤纸残留物与《残余物五级卡》进行对比评级。
3.分散染料高温分散性:称取2.0g染料和5mL 45℃的去离子水于250mL烧杯,然后用去离子水稀释至总体积200mL,搅拌1min,再用100g/L乙酸溶液调节pH值为4.5~5.0。将染液置于红外小样染色机中,3℃/min升温至130℃,然后保温30min,4℃/min降温至90℃,备用准备抽滤。将布氏漏斗、吸滤瓶(2500mL)、缓冲瓶(2500mL)、溶解度分散性不溶物试验机连接安装好。调节真空度为0.075MPa后,将漏斗和不锈钢圈置于95℃的去离子水中使漏斗和不锈钢圈都可被热水加热,两滤纸光滑面朝上,110mm的快速滤纸叠放在中速滤纸下面,放入漏斗后使用不锈钢光圈压住。将反应釜中的85℃的液体分散染料悬浮液倒入漏斗的同时启动真空泵与试验机的计时器开始计时,等待滤纸由湿变干时,记录过滤时间并关闭真空阀门,去除滤纸,等待中速滤纸至干燥。将滤纸残留物与《残余物五级卡》进行对比评级。
实施例1:
按照以下步骤制备阳离型分散染料和阳离型无氟拒水剂并整理织物:
聚氨酯的制备:
将聚醚二元醇(分子量600)、叔丁基二乙醇胺(占聚氨酯单体质量的8%)、含碳碳双键的双羟基小分子扩链剂季戊四醇二丙烯酸酯(占聚氨酯单体总质量的3%)在85℃下真空干燥出水4小时。按照异氰酸根与羟基摩尔比值为1.1,取聚酯二元醇、醇胺(占总醇胺质量的20%)加入二月桂酸二丁基锡(占参与反应总单体质量的0.2%)在氮气保护下,于温度75℃下缓慢滴加异佛尔酮二异氰酸酯,采用二正丁胺法测定反应体系内-NCO值,当达到理论值(异氰酸根理论剩余量≤32%)后进行下一步;降低温度至45℃,加入丙酮溶解的剩余叔丁基二乙醇胺(丙酮与醇胺质量比为2:1),测定反应体系内-NCO含量达到理论值(异氰酸根理论剩余量≤12%);在温度65℃下加入含碳碳双键的小分子扩链剂,反应体系内-NCO%含量达到理论值后进行下一步(异氰酸根理论剩余量≤8%);再升温至70℃,加入封端剂丁酮肟对扩链后的聚氨酯封端,直到反应体系内-NCO含量达到理论值(异氰酸根理论剩余量≤0.5%),完成聚氨酯封端获得聚氨酯。
阳离型分散染料的制备:
取100g上述制备的聚氨酯,在50℃加入分散染料滤饼的丙酮溶解物(分散红滤饼153与所用聚氨酯的质量比为3:1,分散染料滤饼与所用丙酮的质量比为10:1),搅拌均匀后,在30~40℃,加入冰醋酸中和剂(中和度为100%),调节反应pH(pH=5),反应0.5小时;机械搅拌下(800r/min)缓慢加入去离子水自乳化(分散染料滤饼占自乳化后的液体总质量的10%),减压除去丙酮后,得到阳离子型分散染料。
阳离子型无氟拒水剂的制备:
取100g上述的聚氨酯,在30~40℃,加入冰醋酸中和剂(中和度为100%),调节反应pH(pH=5),反应0.5小时;加入丙烯酸酯单体(丙烯酸酯单体与所用聚氨酯的质量比为0.5:1),搅拌均匀,高速分散机搅拌(5000r/min)下缓慢加入去离子水自乳化(所用单体底物总质量占液体质量的15%),减压除去丙酮后,升温至70℃后,加入过硫酸铵引发剂(占引发剂总质量的50%,总引发剂占丙烯酸酯类单体总质量的0.1%),保温反应2小时后加入剩余引发剂,反应1小时,降温出料,得到阳离子型聚氨酯-丙烯酸酯类无氟拒水剂。
织物染色-拒水一浴处理用整理剂的制备:
按照阳离子分散染料与阳离子型无氟拒水剂的质量比为2:25取上述阳离子分散染料、阳离子型无氟拒水剂,二者混匀,即得织物染色-拒水一浴处理用整理剂。
染色-拒水一浴处理涤纶织物:
取上述织物染色-拒水一浴处理用整理剂分散到水中(其中控制阳离子分散染料占涤纶织物质量2%、阳离子型无氟拒水剂50g/L分散到水中),按浴比为1:50配制整理液。加入织物后以2℃/min的速率由室温升温至130℃,保温60min,再以4℃/min的速率降温至80℃,充分冲洗后105℃烘干5min,160℃焙烘2min。处理后织物相关参数见表1。
实施例2:
按照以下步骤制备阳离型分散染料和阳离型无氟拒水剂并整理织物:
聚氨酯的制备:
将聚酯二元醇(分子量200)、N-乙基二乙醇胺(占聚氨酯预聚体所用单体总质量的6%)、含碳碳双键的双羟基小分子扩链剂6-庚烯-2,4-二醇(占单体总质量的10%)在90℃下真空干燥出水3小时;按照异氰酸根与羟基摩尔比值为1.2,取聚酯二元醇、醇胺(占总醇胺质量的50%),加入二月桂酸二丁基锡(占参与反应总单体质量的0.2%)在氮气保护下,于温度80℃下缓慢滴加异佛尔酮二异氰酸酯,采用二正丁胺法测定反应体系内-NCO值,当达到理论值(异氰酸根理论剩余量≤32%)后降低温度至55℃,加入丙酮溶解的剩余N-乙基二乙醇胺(丙酮与醇胺质量比为2:1),测定反应体系内-NCO含量达到理论值(异氰酸根理论剩余量≤16%);在温度65℃下加入含碳碳双键的小分子扩链剂,反应体系内-NCO%含量达到理论值后进行下一步(异氰酸根理论剩余量≤8%);再升温至75℃,加入封端剂二甲基乙二肟对扩链后的聚氨酯封端,直到反应体系内-NCO含量达到理论值(异氰酸根理论剩余量≤0.5%)获得聚氨酯。
阳离型分散染料的制备:
同实施例1相对应部分,即取100g上述制备的聚氨酯,在50℃加入分散染料滤饼的丙酮溶解物(分散红滤饼153与所用聚氨酯的质量比为3:1,分散染料滤饼与所用丙酮的质量比为10:1),搅拌均匀后,在30~40℃,加入冰醋酸中和剂(中和度为100%),调节反应pH(pH=5),反应0.5小时;机械搅拌下(800r/min)缓慢加入去离子水自乳化(分散染料滤饼占液体质量的10%),减压除去丙酮后,得到阳离子型分散染料。
阳离子型无氟拒水剂的制备:
同实施例1相对应部分,即取100g上述的聚氨酯,在30~40℃,加入冰醋酸中和剂(中和度为100%),调节反应pH(pH=5),反应0.5小时;加入丙烯酸酯单体(丙烯酸酯单体与所用聚氨酯的质量比为0.5:1),搅拌均匀,高速分散机搅拌(5000r/min)下缓慢加入去离子水自乳化(所用单体底物总质量占液体质量的15%),减压除去丙酮后,升温至70℃后,加入过硫酸铵引发剂(占引发剂总质量的50%,总引发剂占丙烯酸酯类单体总质量的0.1%),保温反应2小时后加入剩余引发剂,反应1小时,降温出料,得到阳离子型聚氨酯-丙烯酸酯类无氟拒水剂。
织物染色-拒水一浴处理用整理剂的制备:
按照阳离子分散染料与阳离子型无氟拒水剂的质量比为2:25取上述阳离子分散染料、阳离子型无氟拒水剂,二者混匀,即得织物染色-拒水一浴处理用整理剂。
染色-拒水一浴处理涤纶织物:
同实施例1:即取上述织物染色-拒水一浴处理用整理剂分散到水中(其中控制阳离子分散染料占涤纶织物质量2%、阳离子型无氟拒水剂50g/L分散到水中),按浴比为1:50配制整理液。加入织物后以2℃/min的速率由室温升温至130℃,保温60min,再以4℃/min的速率降温至80℃,充分冲洗后105℃烘干5min,160℃焙烘2min。处理后织物相关参数见表2。
实施例3:
聚氨酯的制备:
将聚醚二元醇(分子量1000)、N-丁基二乙醇胺(占聚氨酯预聚体所用单体总质量的10%)、含碳碳双键的双羟基小分子扩链剂3-己烯-2,5-二醇(占单体总质量的5%)在80℃下真空干燥出水3小时;按照异氰酸根与羟基摩尔比值为1.6,取聚醚二元醇、醇胺(占总醇胺质量的10%),加入二月桂酸二丁基锡(占参与反应总单体质量的0.2%)在氮气保护下,于温度80℃下缓慢滴加二苯基甲烷二异氰酸酯,采用二正丁胺法测定反应体系内-NCO值,当达到理论值(异氰酸根理论剩余量≤32%)后降低温度至45℃,加入丙酮溶解的剩余N-丁基二乙醇胺(丙酮与醇胺质量比为2:1),测定反应体系内-NCO含量达到理论值(异氰酸根理论剩余量≤12%);在温度60℃下加入含3-烯丙氧基-1,2-丙二醇(占单体总质量的5%),反应体系内-NCO%含量达到理论值后进行下一步(异氰酸根理论剩余量≤8%);再升温至70℃,加入封端剂二甲基乙二肟对扩链后的聚氨酯封端,直到反应体系内-NCO含量达到理论值(异氰酸根理论剩余量≤0.5%)获得聚氨酯。
阳离型分散染料的制备:
同实施例1相对应部分,即取100g上述制备的聚氨酯,在50℃加入分散染料滤饼的丙酮溶解物(分散红滤饼153与所用聚氨酯的质量比为3:1,分散染料滤饼与所用丙酮的质量比为10:1),搅拌均匀后,在30~40℃,加入冰醋酸中和剂(中和度为100%),调节反应pH(pH=5),反应0.5小时;机械搅拌下(800r/min)缓慢加入去离子水自乳化(分散染料滤饼占液体质量的10%),减压除去丙酮后,得到阳离子型分散染料。
阳离子型无氟拒水剂的制备:
同实施例1相对应部分,即取100g上述制备的聚氨酯,在30~40℃,加入冰醋酸中和剂(中和度为100%),调节反应pH(pH=5),反应0.5小时;加入丙烯酸酯单体(丙烯酸酯单体与所用聚氨酯的质量比为0.5:1),搅拌均匀,高速分散机搅拌(5000r/min)下缓慢加入去离子水自乳化(所用单体底物总质量占液体质量的15%),减压除去丙酮后,升温至70℃后,加入过硫酸铵引发剂(占引发剂总质量的50%,总引发剂占丙烯酸酯类单体总质量的0.1%),保温反应2小时后加入剩余引发剂,反应1小时,降温出料,得到阳离子型聚氨酯-丙烯酸酯类无氟拒水剂。
织物染色-拒水一浴处理用整理剂的制备:
按照阳离子分散染料与阳离子型无氟拒水剂的质量比为2:25取上述阳离子分散染料、阳离子型无氟拒水剂,二者混匀,即得织物染色-拒水一浴处理用整理剂。
染色-拒水一浴处理涤纶织物:
同实施例1:即取上述织物染色-拒水一浴处理用整理剂分散到水中(其中控制阳离子分散染料占涤纶织物质量2%、阳离子型无氟拒水剂50g/L分散到水中),按浴比为1:50配制整理液。加入织物后以2℃/min的速率由室温升温至130℃,保温60min,再以4℃/min的速率降温至80℃,充分冲洗后105℃烘干5min,160℃焙烘2min,处理后织物相关参数见表2。
实施例4:
聚氨酯的制备:
同实施例1相对应部分。
阳离型分散染料的制备:
同实施例1相对应部分,即取100g上述制备的聚氨酯,在50℃加入分散染料滤饼的丙酮溶解物(分散红滤饼153与所用聚氨酯的质量比为3:1,分散染料滤饼与所用丙酮的质量比为10:1),搅拌均匀后,在30~40℃,加入乳酸中和剂(中和度为100%),调节反应pH(pH=5~6),反应0.5小时;机械搅拌下(800r/min)缓慢加入去离子水自乳化(分散染料滤饼占液体质量的10%),减压除去丙酮后,得到阳离子型分散染料。
阳离子型无氟拒水剂的制备:
取100g上述制备的聚氨酯,在30~40℃,加入乳酸中和剂(中和度为120%),调节反应pH(pH=5~6),反应0.5小时;加入丙烯酸酯单体(丙烯酸十八酯:甲基丙烯酸甲酯:丙烯酸丁酯=2:1:1,摩尔比)的混合物(丙烯酸酯单体与所用聚氨酯的质量比为1:1),高速分散机搅拌(8000r/min)下缓慢加入去离子水自乳化(所用单体底物总质量占液体质量的40%),减压除去丙酮后,升温至75℃后,加入引发剂(占引发剂总质量的70%,总引发剂占丙烯酸酯类单体总质量的0.5%),保温反应3小时后加入剩余引发剂,反应2小时,降温出料,得到阳离子型聚氨酯-丙烯酸酯类无氟拒水剂。
织物染色-拒水一浴处理用整理剂的制备:
按照阳离子分散染料与阳离子型无氟拒水剂的质量比为2:30取上述阳离子分散染料、阳离子型无氟拒水剂,二者混匀,即得织物染色-拒水一浴处理用整理剂。
染色-拒水一浴处理涤纶织物:
取上述织物染色-拒水一浴处理用整理剂分散到水中(其中控制阳离子分散染料占涤纶织物重2%、阳离子型无氟拒水剂60g/L分散到水中),浴比为1:50配制整理液。加入织物后以2℃/min的速率由室温升温至130℃,保温45min,再以4℃/min的速率降温至80℃,充分冲洗后105℃烘干5min,150℃焙烘5min。处理后织物相关参数见表2。
实施例5:
聚氨酯的制备:
同实施例1相对应部分,利用聚合物多元醇、二异氰酸酯、醇胺类化合物、含碳碳双键的双羟基小分子以及封端剂制备聚氨酯。
阳离型分散染料的制备:
同实施例1相对应部分,即取100g上述制备的聚氨酯,在50℃加入分散染料滤饼的丙酮溶解物(分散红滤饼153与所用聚氨酯的质量比为3:1,分散染料滤饼与所用丙酮的质量比为10:1),搅拌均匀后,在30~40℃,加入盐酸中和剂(中和度为100%),调节反应pH(pH=6),反应0.5小时;机械搅拌下(800r/min)缓慢加入去离子水自乳化(分散染料滤饼占液体质量的10%),减压除去丙酮后,得到阳离子型分散染料。
阳离子型无氟拒水剂的制备:
取100g上述制备的聚氨酯,在30~40℃,加入盐酸中和剂(中和度为80%),调节反应pH(pH=6),反应0.5小时;加入丙烯酸酯单体(丙烯酸十六酯:丙烯酸甲酯:丙烯酸己酯=3:2:1,摩尔比)的混合物(丙烯酸酯单体与所用聚氨酯的质量比为0.8:1),高速分散机搅拌(6000r/min)下缓慢加入去离子水自乳化(所用单体底物总质量占液体质量的40%),减压除去丙酮后,升温至75℃后,加入引发剂(占引发剂总质量的60%,总引发剂占丙烯酸酯类单体总质量的0.1%),保温反应1小时后加入剩余引发剂,反应3小时,降温出料,得到阳离子型聚氨酯-丙烯酸酯类无氟拒水剂。
织物染色-拒水一浴处理用整理剂的制备:
按照阳离子分散染料与阳离子型无氟拒水剂的质量比为2:40取上述阳离子分散染料、阳离子型无氟拒水剂,二者混匀,即得织物染色-拒水一浴处理用整理剂。
染色-拒水一浴处理涤纶织物:
取上述织物染色-拒水一浴处理用整理剂分散到水中(其中控制阳离子分散染料占涤纶织物重2%、阳离子型无氟拒水剂80g/L分散到水中),浴比为1:20配制整理液。加入织物后以2℃/min的速率由室温升温至130℃,保温30min,再以4℃/min的速率降温至80℃,充分冲洗后105℃烘干5min,140℃焙烘10min。处理后织物相关参数见表2。
实施例6-7:
聚氨酯的制备:
同实施例1相对应部分,利用聚合物多元醇、二异氰酸酯、醇胺类化合物、含碳碳双键的双羟基小分子以及封端剂制备聚氨酯。
阳离型分散染料的制备:
仅改变分散染料用量,其他同实施例1相对应部分,分散红滤饼153与所用聚氨酯的质量比分别为2:1(实施例6),1:1(实施例7)。
阳离子型无氟拒水剂的制备:
同实施例1对应部分,即取100g上述制备的聚氨酯,在30~40℃,加入冰醋酸中和剂(中和度为100%),调节反应pH(pH=5),反应0.5小时;加入丙烯酸酯单体(丙烯酸酯单体与所用聚氨酯的质量比为0.5:1),搅拌均匀,高速分散机搅拌(5000r/min)下缓慢加入去离子水自乳化(所用单体底物总质量占液体质量的15%),减压除去丙酮后,升温至70℃后,加入过硫酸铵引发剂(占引发剂总质量的50%,总引发剂占丙烯酸酯类单体总质量的0.1%),保温反应2小时后加入剩余引发剂,反应1小时,降温出料,得到阳离子型聚氨酯-丙烯酸酯类无氟拒水剂。
阳离型分散染料和阳离型无氟拒水剂整理织物:
同实施例1:阳离型分散染料和阳离型无氟拒水剂整理涤纶织物,处理后织物相关参数见表2。
实施例8-9:
聚氨酯的制备:
同实施例1相对应部分,利用聚合物多元醇、二异氰酸酯、醇胺类化合物、含碳碳双键的双羟基小分子以及封端剂制备聚氨酯。
阳离型分散染料的制备:
仅改变染料种类,其他同实施例1。染料分别为分散黄滤饼211(实施例8)和分散蓝滤饼183:1(实施例9)
阳离子型无氟拒水剂的制备:
同实施例1对应部分,即取100g上述制备的聚氨酯,在30~40℃,加入冰醋酸中和剂(中和度为100%),调节反应pH(pH=5),反应0.5小时;加入丙烯酸酯单体(丙烯酸酯单体与所用聚氨酯的质量比为0.5:1),搅拌均匀,高速分散机搅拌(5000r/min)下缓慢加入去离子水自乳化(所用单体底物总质量占液体质量的15%),减压除去丙酮后,升温至70℃后,加入过硫酸铵引发剂(占引发剂总质量的50%,总引发剂占丙烯酸酯类单体总质量的0.1%),保温反应2小时后加入剩余引发剂,反应1小时,降温出料,得到阳离子型聚氨酯-丙烯酸酯类无氟拒水剂。
阳离型分散染料和阳离型无氟拒水剂整理织物:
同实施例1:阳离型分散染料和阳离型无氟拒水剂整理涤纶织物,处理后织物相关参数见表2。
实施例10-13:
聚氨酯的制备:同实施例1相对应部分。
阳离型分散染料的制备:同实施例1相对应部分。
阳离子型无氟拒水剂的制备:同实施例1相对应部分。
阳离型分散染料和阳离型无氟拒水剂整理织物:
按照如下配方使用实施例1,实施例8和实施例9制备的阳离型分散染料(对织物重2%)再和60g/L的阳离型无氟拒水剂整理涤纶织物(分别对应实施例10-13),浴比为1:50配制整理液。
Figure SMS_8
加入织物后以2℃/min的速率由室温升温至130℃,保温60min,再以4℃/min的速率降温至80℃,充分冲洗后105℃烘干5min,160℃焙烘2min。处理后织物相关参数见表3。
对照例1:
整理织物:仅使用实施例1制备的阳离子型无氟拒水剂不添加染料,按照实施例1织物整理方法,处理涤纶织物。处理后织物相关参数见表1。
对照例2:
整理织物:仅使用实施例1制备的阳离子分散染料不添加拒水剂,按照实施例1织物整理方法,处理涤纶织物。处理后织物相关参数见表1。
对照例3:
常规涤纶织物先染色后拒水整理工艺:
采用商业分散红153染料按浴比为1:50配制染液。加入织物后以2℃/min的速率由室温升温至130℃,保温60min,再以4℃/min的速率降温至80℃,充分冲洗后105℃烘干5min,160℃焙烘2min。
对照例4:
常规分散染料与拒水剂一浴工艺处理涤纶织物:
配制商业分散红153染料和实施例1制备的拒水剂的整理液,其中商业分散红153染料用量为实施例1中染料用量,拒水剂为50g/L,整理液浴比为1:50。加入织物后以2℃/min的速率由室温升温至130℃,保温60min,再以4℃/min的速率降温至80℃,充分冲洗后105℃烘干5min,160℃焙烘2min。处理后织物相关参数见表1。
对照例5:
聚氨酯的制备:同实施例1相对应部分。
阳离型分散染料的制备:仅改变分散染料用量,其他同实施例1相对应部分,分散红滤饼153与所用聚氨酯的质量比分别为4:1。
阳离子型无氟拒水剂的制备:同实施例1相对应部分。
整理织物:同实施例1对应部分,处理后织物相关参数见表1。
表1处理后织物相关参数
Figure SMS_9
Figure SMS_10
注:耐水洗测试根据AATCC Test Method 61-2010《耐洗色牢度》中的2A测试标准进行,1次AATCC 2A标准的皂洗相当于5次普通家庭洗衣机的洗涤,接触角0表示水滴渗入织物,-表示因织物无法进行处理,故无此项数据。
对比表1中实施例1和对照例1,本发明设计的阳离型分散染料和阳离型无氟拒水剂整理涤纶织物后,织物具有优异的拒水性、耐静水压性、柔软性、耐磨损性、透湿性、抗起毛起球性,同时兼具了优异的染色性能,而制备过程中没有添加染料(对照例1)整理织物后,虽同样拥有各项优异的性能,但不具备颜色(Integ值为0.23,表示织物基本为白色)。
对比实施例1和对照例2,仅使用制备的阳离型分散染料,织物可着色,但不具备拒水性能。
对比实施例1、对照例3、对照例4,本发明设计的阳离型分散染料和阳离型无氟拒水剂完成了染色和拒水的一浴加工(实施例1),可以达到传统的先染色后拒水(分浴分步)工艺(对照例3)相同的染色效果及拒水性等各项织物优异性能。此法所实现的涤纶织物染色、拒水整理一浴处理缩短了生产流程、节约水之源、提高生产效率、降低生产成本。本发明设计的产品可避免常规涤纶织物染色和拒水整理工艺流程长,能源消耗大、拒水同时染色的需现配现用问题。
对比实施例1和对照例5,本发明以阳离子型聚氨酯分散分散染料滤饼,分散染料滤饼用量需要控制,染料滤饼用量过大,聚氨酯无法形成对染料的有效包覆,制备过程中分散染料析出,不能获得稳定产品,从而难以完成织物的染色及拒水整理。
产品耐水洗牢度:由织物耐水性测试结果可知,实施例1整理后的织物经过相当于50次家庭洗衣机水洗后,静态水接触角(疏水性)均高于130°,具有较高的疏水性,说明利用本发明制备的拒水剂整理织物后,织物具有较高的耐水洗牢度。
产品疏水效果重复性:按实施例1整理的织物,经10次分批次整理,每次整理织物的静态水接触角的范围为150±2°,由接触角数据可知,处理织物疏水效果重复性好。
表2处理后织物相关参数
Figure SMS_11
注:耐水洗测试根据AATCC Test Method 61-2010《耐洗色牢度》中的2A测试标准进行,1次AATCC 2A标准的皂洗相当于5次普通家庭洗衣机的洗涤。
产品疏水效果:对比表2中实施例1-7,本发明设计的阳离型分散染料和阳离型无氟拒水剂分均具备良好的拒水性、耐静水压性、柔软性、耐磨损性、透湿性、抗起毛起球性。实施例1-4的颜色Integ值相近(染料含量相同);实施例1的颜色Integ值大于实施例6-7的颜色Integ值,说明制备过程中控制染料用量,相同织物整理条件下,可以获得不同染色深度的织物。
产品耐水洗牢度:由织物耐水性测试结果可知,实施例1-7整理后的织物经过相当于50次家庭洗衣机水洗后,静态水接触角(疏水性)均高于130°,具有较高的疏水性,说明利用包覆分散染料的阳离子型聚氨酯-丙烯酸酯拒水剂整理织物后,织物具有较高的耐水洗牢度。
表3处理后织物相关参数
Figure SMS_12
Figure SMS_13
注:耐水洗测试根据AATCC Test Method 61-2010《耐洗色牢度》中的2A测试标准进行,1次AATCC 2A标准的皂洗相当于5次普通家庭洗衣机的洗涤。
产品疏水效果:对比表3中实施例1和实施例8-13,本发明设计的包覆分散染料的阳离子型聚氨酯-丙烯酸酯类拒水剂均具备良好的拒水性、耐静水压性、柔软性、耐磨损性、透湿性、抗起毛起球性。实施例1(分散红滤饼153)的颜色Integ值为23.95,实施例8(分散黄滤饼211)的颜色Integ值为18.23,实施例9(分散蓝滤饼183:1)的颜色Integ值为8.65,表明改变拒水剂制备过程中分散染料种类可以获得不同色光的染色织物。实施例10-13表明,混合使用制备的不同颜色的阳离子分散染料,可以获得拼色效果染色织物。
产品耐水洗牢度:由织物耐水性测试结果可知,实施例8-13和实施例1整理后的织物经过相当于50次家庭洗衣机水洗后,静态水接触角(疏水性)均高于130°,具有较高的疏水性,说明利用本发明制备的拒水剂在制备过程中改变染料种类及拒水剂产品的混合使用整理织物后,织物具有较高的耐水洗牢度。
对照例5
配置不同染料体系:
染料体系1:分散红滤饼153按照分散染料扩散性、分散染料低温分散性和分散染料高温分散性的检测方法检测染料的扩散性、低温分散性和高温分散性,结果如表4所示。
染料体系2:分散红滤饼153与平平加o质量比1:1混合,在球形研磨机中(染料与锆珠质量比为1:10,染料固含量为50%)研磨8h,烘干后研磨至粉末状。将所得粉末状产品按照分散染料扩散性、分散染料低温分散性和分散染料高温分散性的检测方法检测染料的扩散性、低温分散性和高温分散性,结果如表4所示。
染料体系3:分散红滤饼153与十八烷基三甲基氯化铵质量比1:1混合,在球形研磨机中(染料与锆珠质量比为1:10,染料固含量为50%)研磨8h,烘干后研磨至粉末状。将所得粉末状产品按照分散染料扩散性、分散染料低温分散性和分散染料高温分散性的检测方法检测染料的扩散性、低温分散性和高温分散性,结果如表4所示。
染料体系4:分散红滤饼153与十八烷基三甲基氯化铵、平平加o质量比1:0.5:0.5混合,在球形研磨机中(染料与锆珠质量比为1:10,染料固含量为50%)研磨8h,烘干后研磨至粉末状。将所得粉末状产品按照分散染料扩散性、分散染料低温分散性和分散染料高温分散性的检测方法检测染料的扩散性、低温分散性和高温分散性,结果如表4所示。
染料体系5:采用商业分散红153染料(阴离子型)按照分散染料扩散性、分散染料低温分散性和分散染料高温分散性的检测方法检测染料的扩散性、低温分散性和高温分散性,结果如表4所示。
染料体系6(本发明)采用实施例1制备的阳离型分散染料按照分散染料扩散性、分散染料低温分散性和分散染料高温分散性的检测方法检测染料的扩散性、低温分散性和高温分散性,结果如表4所示。
表4染料体系分散性能
Figure SMS_14
分散染料体系的扩散性分为5级,数字越大表明染料的扩散性能越好,有利于织物染色;染料低温分散性和高温分散性的过滤时间分A(0-24s)、B(25-49s)、C(50-74s)、D(75-120s)、E(大于120s)共5级,过滤时间越长表明染料颗粒越大,不利于染色;染料低温分散性和高温分散性的残余物级别分1(最差)、2(较差)、3(中等)、4(良好)、5(优良)级,残留物越多级别越低,残留物表明染料颗粒过大,不利于染色。由表4染料体系的扩散性、低温分散性和高温分散性级别可知,不采用任何表面活性剂的分散染料滤饼(染料体系1),扩散性、低温分散性和高温分散性都是最差,染料悬浮于水中,无法进行织物染色;分别采用非离子表面活性剂(染料体系2)、阳离子表面活性剂(染料体系3)、非离子和阳离子表面活性剂复配物(染料体系4)作为分散剂制备的分散染料,其扩散性、低温分散性和高温分散性均较差,染料颗粒过大,不能完成织物染色;商业染料(染料体系5)和本发明制备的阳离子分散染料(染料体系6)均具有优良的扩散性、低温分散性和高温分散性,可用于涤纶染色。对比染料体系1-5可知,分散染料滤饼需要采用阴离子型分散剂分散,才能得到较好的扩散性、低温分散性和高温分散性,对比染料体系5-6可知,本发明制备的分散染料虽然为阳离子型但和阴离子型商业分散染料一样具备优良的扩散性、低温分散性和高温分散性。

Claims (10)

1.一种织物染色-拒水一浴处理用整理剂,其特征在于,包括阳离子型分散染料和阳离型无氟拒水剂;
其中,阳离子型分散染料、阳离型无氟拒水剂分别通过如下方法制得:
(1)利用聚合物多元醇、二异氰酸酯、醇胺类化合物、含碳碳双键的双羟基小分子作为聚氨酯单体,与封端剂制备聚氨酯;
(2)部分聚氨酯中加入分散染料滤饼后添加中和试剂再加水自乳化,制备液体阳离子型分散染料;
(3)剩余聚氨酯中加入丙烯酸酯类单体后添加中和试剂再加水自乳化,升温在引发剂作用下制备阳离子型无氟拒水剂。
2.根据权利要求1所述的整理剂,其特征在于,所述步骤(1)中醇胺类化合物结构如下所示:
Figure FDA0004150762900000011
其中R1,R2,R4,R5分别独立为取代或未取代的链烷基、苯基、环烷基;R3,R6,R7分别独立为氢,取代或未取代的链烷基、苯基、环烷基。
3.根据权利要求1所述的整理剂,其特征在于,所述步骤(1)中含碳碳双键的双羟基小分子扩链剂结构如下所示:
Figure FDA0004150762900000012
其中,R8,R9,R10,R11选自任意碳原子数的链烷基、苯基、环烷基、酰基、酯基、羰基、醚基。
4.根据权利要求1所述的整理剂,其特征在于,所述步骤(2)中分散染料滤饼与所用聚氨酯的质量比为(3~0.01):1。
5.根据权利要求1所述的整理剂,其特征在于,所述步骤(2)中的自乳化按照分散染料滤饼占自乳化后的液体总质量的1%~40%。
6.根据权利要求1所述的整理剂,其特征在于,所述步骤(3)中丙烯酸酯单体与所用聚氨酯的质量比为(0.5~2):1。
7.根据权利要求1所述的整理剂,其特征在于,所述步骤(3)中的自乳化按照所用阳离子型拒水剂单体底物总质量占液体质量的15%~40%。
8.根据权利要求1-7任一项所述的整理剂,其特征在于,阳离子型分散染料和阳离型无氟拒水剂的质量比为2:(10-100)。
9.一种涤纶织物染色-拒水一浴处理方法,其特征在于,所述方法是先将织物浸渍于含有权利要求1-8任一项所述的整理剂的水溶液中,然后轧烘焙。
10.一种利用权利要求9所述处理方法制备得到有色疏水织物。
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