TWI571548B

TWI571548B - 一種纖維材料的染色組成物及使用其之染色程序

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Publication number: TWI571548B
Application number: TW104121030A
Authority: TW
Inventors: 蔡春恩; 林麗惠; 張珮茹
Original assignee: 萬能學校財團法人萬能科技大學
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-02-21
Also published as: TW201700830A

Description

一種纖維材料的染色組成物及使用其之染色程序

本發明一種纖維材料的染色組成物及使用其之染色程序，該染色組成物包含具有特定結構之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑、染料及載劑。以染色組成物的總重量計，糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑的含量為0.01重量%至10重量%；染料的含量0.01重量%至10重量%；載劑的含量為80重量%至99.98重量%。本發明之染色組成物特別適用於聚乳酸纖維、聚酯材料的染色。利用該糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑作為染色助劑，在染色過程中幫助纖維染色，糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑具有生物可分解、無毒及生物相容性佳之特性，以糖類來改質矽氧烷，利用不同分子量聚氧乙基醚鏈段作為連結基，兩端接上聚矽氧烷化合物後，再與糖類反應形成，使水不溶性矽氧烷改質成水溶性矽氧烷-糖類衍生物，此糖類係屬碳水化合物，合成產物對人體不具傷害性，用於紡織染整業是一極佳之染整助劑，織物經合成產物均染及固色處理後對皮膚無傷害性，於染整加工使用後之廢水可被微生物所分解，對環境不具污染性。

近年來，由於工業之發展迅速，因而產生二項影響人類生存之嚴重問題，一為能源危機，一為環境污染。能源危機主要起因於石油之大量消費，人類所使用之物品又過分依賴石油原料，造成石油能源之短缺，且由於以石油為原料之產品，甚多不易自然分解。大量之廢棄物，造成地球上嚴重之環境汙染，為減少此現象，污染物之處理技術、減少污染物產生之工程技術及可分解性原材料之開發，甚受重視。

多醣類是一種極為普通常用之化學品，大量生產大量使用於醫藥食品之用途，亦有少量多醣類經改質後做為界面活性劑，用於醫藥食品之乳化劑用途，但此類市售之產品，大部分僅由單一之疏水及親水二種原料反應複合而成，構造單純，其所呈現之性質亦受限制，應用範圍不廣。多醣類界面活性劑具有良好界面活性，生物分解性，對人類低毒性及優異的乳化性。使用多醣類界面活性劑可降低以石油為原料之界面活性劑市場使用率。一般工業產品在生產製造過程中，常常需要經過原料之乳化或分散過程。而乳化分散性是界面活性劑之一種重要界面活性。使用之乳化分散劑，除乳化分散之基本性質外常必須符合(1)無毒或低毒性(2)生物可分解性。Durand等人報導疏水改質多醣類dextran作為O/W乳液之高分子安定劑，用於調整多孔或塊狀粒子之表面性質，使其可應用於多醣奈米粒之微乳化聚合。Morales等人合成烷基化沒食子酸葡萄糖作為抗氧化劑功能，合成物具有比非離子界面活性劑Brij-30和Tween-20較優異之界面活性及較低之臨界微胞濃度值。Wu等人探討多醣體dextran/PLA共聚物之微胞性質，隨高分子濃度之增加，其螢光強度增加，且隨濃度增加其螢光強度比值減小，表示形成微胞，且此含親疏水基型共聚物在溶液中形成安定微胞，故共聚物具有較低之臨界微胞濃度。

矽氧烷(siloxane)界面活性劑因其成本低、應用價值高，在工業上廣泛被應用於濕潤及乳化劑使用，又因其具有滑順、控油、持久、防水及光澤效果，使其在製藥、化妝品之應用上已變得逐漸重要，矽氧烷在紡織工業亦具有廣泛之用途，包括消泡劑、潤化劑及撥水性、柔軟度等性能提升，矽氧烷具有高度的柔順性且具有多個甲基致使其具有較低之內聚能，然矽氧烷本身為水不溶性，於實際應用上仍有其不便利性，本發明團隊已將此水不溶性矽氧烷經馬來酸酐(maleic anhydride)和聚乙二醇(polyethylene glycols)改質後，成為含聚酯之水溶性高分子，此系列高分子並具有優異之界面性質，包括表面張力、起泡性、濕潤性。在應用性質方面，此系列水溶性高分子可應用於酸性染料染尼龍纖維上，作為均染劑之用，增加與染料間之親和力，降低染料-界面活性劑複合體之擴散速率。

習知技術中大部分的分散性染料的親和力不大，染色時染料的上色率普遍較低，因而有大量染料在染後會殘留在染液中，造成染料浪費及環境污染的問題。

聚乳酸纖維材料(polylactic acid；PLA)是一種環保纖維材料。聚乳酸纖維材料可藉由將玉米或木薯中所提取出的澱粉、由甘蔗或甜菜中所提取的糖、以及由秸稈中所提取的纖維素混合並經過發酵、脫水等處理來獲得。進一步地說，聚乳酸纖維材料是一種直鏈脂肪族(aliphatic)的熱塑性聚酯類(polyester)，其可耐受消毒處理及易於加工成型，並具有無毒、無刺激性、生物可降解性(biodegradable)及良好的生物相容性(biocompatibility)。聚乳酸纖維材料的玻璃轉移溫度約為60℃、結晶溫度約為110℃、且熔點約為160℃。由聚乳酸纖維材料所製造的產品具有光滑的表面且不會對人體產生危害，故可被應用於製造衣物。

習知的染料對聚乳酸纖維材料的上染率或均染性較低，此造成染色後的聚乳酸纖維材料容易有染料殘留在表面上的問題，進而導致染色後的聚乳酸纖維材料的耐水洗堅牢度或耐光堅牢度過低、甚至是染料浪費及其他的環境問題。因此，開發出一種適用於低溫的染色程序的染色組成物，其對聚乳酸纖維材料具有良好的上染率及均染性，並且使得染色後的聚乳酸纖維材料具有高的耐水洗堅牢度及耐光堅牢度，將是本領域相當重要的一個課題。

聚乳酸(Poly Lactic Acid,PLA)是環保材料，可被自然界中的微生物完全分解，最終生成二氧化碳和水，不會汙染環境，對環境保護非常有利。聚酯纖維(Polyester)製成的衣物不受酸的影響，耐酸性和耐鹼性佳，但高溫時會被分解，不易被微生物分解。因此，以生物可分解的PLA來取代PET纖維材料，惟，PLA纖維材料缺點是不容易深染，特別是分散性染料。

習知技術中矽化合物具有優異的消泡、潤滑、增加光澤等多種優異特性，但其性質本身多半為非水溶性物質，因此在應用上常受到許多限制，另外在環保概念上使用後往往會造成環境上的污染等問題。

本案發明人已成功合成出糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑，本發明乃利用此糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑對於PLA纖維材料及PET纖維材料，進行不同顏色分散性染料濃度及不同助劑濃度，來得到深染及均勻的效果。

本發明提供一種染色組成物，對於聚乳酸纖維材料與聚酯纖維材料皆具有良好的上染率及均染性。

本發明提供一種纖維材料的染色程序，其中染色後的聚乳酸纖維材料與聚酯纖維材料皆具有良好的耐水洗堅牢度及耐光堅牢度。

本發明一種纖維材料的染色組成物及使用其之染色程序，該染色組成物包含具有特定結構之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑、染料及載劑。以染色組成物的總重量計，糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑的含量為0.01重量%至10重量%；染料的含量0.01重量%至10重量%；載劑的含量為80重量%至99.98重量%。本發明之染色組成物，利用所包含之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑作為染色助劑，在染色過程中幫助纖維染色。本發明所述之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑具有通式(I)之結構，係使用不同分子量聚乙二醇作為連結基(spacer)及添加生物可分解、對人體無毒性之糖類(例如葡萄糖Glucose)與矽氧烷(Siloxane)進行合成反應，透過縮合反應技術將水不溶性之Siloxane與親水性糖類結合，構成對稱結構同時含有親疏水特性之基團，大幅提升水溶性且展現出其本身所具備之優異特性，使其在使用上有更廣泛的產業應用性，此外，更進一步改善生物可分解之效率。

本發明之一種纖維材料的染色組成物及使用其之染色程序，使用水溶性矽氧烷-葡萄糖型界面活性劑，其具有優異之分散乳化能力、潤濕潤滑以及提升光澤質感特性之外，同時兼具了生物可分解天然環保之特性，應用於染整等相關產業用途上，具有優異產業應用性與市場取代性。

本發明之一種纖維材料的染色組成物及使用其之染色程序，特別是針對具生物可分解性之PLA纖維材料，PLA纖維材料其缺點是不容易深染，特別是分散性染料，而使用本發明之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑為染色助劑可得到深染與均染的效果。

本發明一種纖維材料的染色組成物及使用其之染色程序，係使用具有特定結構之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑作為纖維染整助劑，在染色過程中幫助纖維染色，糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑具有生物可分解、無毒及生物相容性佳之特性，以糖類來改質矽氧烷，利用不同分子量聚氧乙基醚鏈段作為連結基，兩端接上聚矽氧烷化合物後，再與糖類反應形成，使水不溶性矽氧烷改質成水溶性矽氧烷-糖類衍生物，此糖類係屬碳水化合物，合成產物對人體不具傷害性，用於紡織染整業是一極佳之染整助劑，織物經合成產物均染及固色處理後對皮膚無傷害性，於染整加工使用後之廢水可被微生物所分解，對環境不具污染性。

本發明一種纖維材料的染色組成物及使用其之染色程序，係使用一種特定結構之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑作為染整助劑，該染整助劑由疏水基(Hydrophobic group)及親水基(Hydrophilic Group)組合而成，為一種有機化合物，因其特殊對稱之化學構造，故在極低濃度下就易被吸附於溶液之表面或界面，進而改變溶液表面或界面自由能，使其降低表面張力，產生濕潤、滲透、泡沫、乳化、分散及溶化等特性。

本發明一種纖維材料的染色組成物及使用其之染色程序，利用糖類化合物與矽氧烷化合物製備出一系列水溶性界面活性劑，具有良好之生物可分解性、不會對環境造成污染，且作為染整運用上性質極為優異。

本發明一種纖維材料的染色組成物及使用其之染色程序，係使用一種特定結構之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑作為染整助劑，該糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑，係由聚氧乙基醚鏈段(選自：聚乙二醇、聚環氧乙烷、聚氧乙烯)作為連結，兩端接矽氧烷化合物，再與糖類化合物反應而形成。具有通式(I)，如下式中G代表糖類殘基，R代表有機基團，包含選自相同或不相同之氫原子、胺基(-NH)、羥基(-OH)、C₁~C₁₀之烷基、C₁~C₁₀之烷氧基、C₆~C₃₀之芳香基、C₃~C₁₃之環烷基(ex.環丙烷、環丁烷、環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷至環十三烷)、環氧基、糖類殘基等，x約為1~200的整數，y約為21~500的整數。

本發明一種纖維材料的染色組成物及使用其之染色程序，所述糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑之染整助劑，其中該矽氧烷化合物，選自結構中以重複的Si-O為主鏈，矽原子上連接有機基團的聚合物，其通式為[R_nSiO_4-n/2]_x 化式1

其中，n為1~4的整數，x為1~200的整數，較佳為20~100，R代表有機基團，包含，選自相同或不相同之氫原子、胺基(-NH)、羥基(-OH)、C₁~C₁₀之烷基、C₁~C₁₀之烷氧基、C₆~C₃₀之芳香基、C₃~C₁₃之環烷基(ex.環丙烷、環丁烷、環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷至環十三烷)、環氧基、糖類殘基等。較佳例如下：化式2

其中，R定義同上述，X為矽原子上連接的有機基團重複單位數目，為1~200之整數，較佳為20~100之整數。

本發明所述之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑，其中作為連結之聚氧乙基醚鏈段結構如下：，y為21~500的整數，選自：聚乙二醇(PEG)、聚環氧乙烷(PEO)、聚氧乙烯(POE)化合物，分子量約為924至22,000g/mol的聚合物，較佳為分子量2000至20,000g/mol的聚合物。

本發明所述之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑，其中糖類化合物，選自：多羥基醛、或多羥基酮、糖醇及其縮合物，包含單醣、雙醣，例如葡萄糖、山梨糖、山梨糖醇(己六醇)、木醣、D-木糖、木糖醇、果糖、半乳糖、麥芽糖、蔗糖、乳糖、乳糖醇。化學式如下式(1)~(12)：

本案發明人成功合成出糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑，本發明乃利用此矽糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑對於PLA纖維材料及PET纖維材料，進行不同顏色分散性染料濃度及不同助劑濃度，來得到深染及均勻的效果。

在根據本發明的一實施例的染色程序中，利用染色組成物對聚乳酸(PLA)纖維材料、聚酯(PET)纖維材料進行染色，包括以下步驟。浸染步驟，在室溫下將聚乳酸纖維材料、聚酯纖維材料浸入染色組成物中。緩染步驟，以0.5℃/min~5℃/min的升溫速率將染色組成物及浸泡於其中的聚乳酸纖維材料、聚酯纖維材料加熱至110℃~130℃。染色步驟，在110℃~130℃將染色組成物及浸泡於其中的聚乳酸纖維材料、聚酯纖維材料持溫20分鐘~60分鐘。降溫出缸步驟，以0.5℃/min~5℃/min的降溫速率將染色組成物及浸泡於其中的聚乳酸纖維材料、聚酯纖維材料降至50℃~90℃後，再將聚乳酸纖維材料、聚酯纖維材料從染色組成物中取出。

在根據本發明的一實施例的染色組成物中，以染色組成物的總重量計，糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑的含量例如是0.05重量%至5重量%。

在根據本發明的一實施例的染色組成物中，以染色組成物的總重量計，染料的含量例如是0.05重量%至5重量%。

在根據本發明的一實施例的染色組成物中，染色組成物在室溫下的pH值例如是2~6。

本發明的纖維材料的染色程序包括以下步驟。提供纖維材料。提供染色組成物，其中以染色組成物的總重量計，染色組成物包括含量為0.01重量%至10重量%的糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑、含量為0.01重量%至10重量%的染料及含量為80重量%至99.98重量%的載劑。利用染色組成物對纖維材料進行染色。在本發明的實施例中，染料可透過染色程序藉由分子作用力(例如是氫鍵或凡得瓦力)而吸附在聚乳酸纖維材料與聚酯纖維材料的表面上。染料可為分散性染料，其例如是藍色染料(BLUE SF 3-RT 200% GRAN，由台糖公司所製造)、紅色染料(Dianix Rubine SE-B，由德司達公司所製造)、黃色染料(Dianix Yellow AM-42，由德司達公司所製造)、黑色染料(Goldenlon Black DXF，由協京公司所製造)、HUNTSMAN(TERASIL NAVY GRL-C 200%藍、TERASIL RED FBN CONC.紅、TERASIL ORANGE 5RL 150%橘)、或前述之組合。

以染色組成物的總重量計，染料的含量為0.01重量%至10重量%，且較佳為0.05重量%至5重量%。另外，染料的含量可根據實際上染色條件的不同而進行調整。當染料的含量小於0.01重量%時，將無法有效地使聚乳酸纖維材料與聚酯纖維材料染色為所欲得到的顏色；而當染料的含量大於10重量%時，多餘的染料可能會殘留在聚乳酸纖維材料與聚酯纖維材料，進而造成染料浪費或環境污染的問題。

在本發明的實施例中，載劑的作用為提供染色組成物中的染料及糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑一個可任意混合及/或聚集的環境。載劑例如是水、乙醇、丙酮或其混合溶液。以染色組成物的總重量計，載劑的含量為80重量%至99.98重量%。

此外，在本發明的實施例中，染色組成物可更包括 pH值調整劑，用於調整染色組成物的pH值。在室溫下，染色組成物的pH值可例如是2~6，且pH值調整劑例如是冰醋酸、蟻酸、磷酸或鹽酸。當染色組成物的pH值為上述範圍時，將能夠影響聚乳酸纖維材料與聚酯纖維材料帶電荷的情況，同時也提高染料分散的程度以及其和聚乳酸纖維材料與聚酯纖維材料結合的速度。

基於上述可知，由於染色組成物中包括有糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑，因此當使用所述染色組成物對纖維材料進行染色時，染色組成物對纖維材料能夠具有良好的上染率及均染性，藉此達成纖維材料能夠深染和易染的效果，特別是聚乳酸纖維材料與聚酯纖維材料，也使得染色後的聚乳酸纖維材料與聚酯纖維材料具有良好的耐水洗堅牢度及耐光堅牢度。

本發明的另一實施例提供一種纖維材料的染色程序，其使用上述本發明的染色組成物對纖維材料進行染色。相對於習知的染色程序，經由本發明染色程序所染色的聚乳酸纖維材料與聚酯纖維材料可具有良好的耐水洗堅牢度及耐光堅牢度。

在本實施例所提供的染色程序中，首先提供聚乳酸纖維材料、聚酯纖維材料及上述實施例所描述的染色組成物，接著利用所述染色組成物對聚乳酸纖維材料進行染色。在染色程序中，聚乳酸纖維材料、聚酯纖維材料與染色組成物的浴比例如是約1：10。舉例而言，若欲對重量為10克的聚乳酸纖維材料、聚酯纖維材料進行染色，則可將其浸泡於重量為100克的染色組成物中。

使用本發明的染色組成物對纖維材料進行染色時，可包括浸染步驟、緩染步驟、染色步驟及降溫出缸步驟。以下將對各步驟進行詳細描述。

在本發明的實施例中，浸染步驟例如是在室溫下將纖維材料浸入染色組成物中。在浸染步驟之後，進行緩染步驟。緩染步驟例如是以0.5℃/min~5℃/min的升溫速率將染色組成物及浸泡於其中的纖維材料加熱至110℃~130℃。在浸染步驟及緩染步驟中，染色組成物中的染料可初步地吸附在纖維材料的表面上，進而將纖維材料染色為染料所相對應的顏色。

在浸染步驟及緩染步驟之後，進行染色步驟。染色步驟例如是在110℃~130℃下將染色組成物及浸泡於其中的纖維材料持溫20分鐘~60分鐘。在上述浸染步驟、緩染步驟及染色步驟中，由於本發明的染色組成物中含有糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑，因此在110℃~130℃的溫度下，染色組成物對纖維材料即具有良好的上染率及均染性，藉以使得所染色的纖維材料具有良好的耐水洗堅牢度及耐光堅牢度。

在染色步驟之後，進行降溫出缸步驟。降溫出缸步驟例如是以0.5℃/min~5℃/min的降溫速率將染色組成物及浸泡於其中的纖維材料降至約50℃~80℃後，再將纖維材料從染色組成物中取出。此外，在降溫出缸步驟之後，更可對染色後的纖維材料進行水洗、脫水及自然風乾等步驟。

基於上述染色結果可知，在本發明的染色程序中，由於使用含有糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑的染色組成物對纖維材料進行染色，因此染色後的纖維材料具有良好的上色率及均染性。

本發明之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑之性能分析：

1.表面張力測定

CBVP-A3,Kyowa Kaimenagaku Co.LTD.,Japan.，使用數字型吊白金片(式)表面張力測定儀測試。

(1)先將儀器完成各校正手續。

(2)將白金片以酒精及純水清洗，再以酒精燈將白金片燒至火紅待冷卻後吊於掛勾上。

(3)將玻璃培養皿洗淨烘乾後，注入待測液約10ml後，放置於升降台上。

(4)啟動儀器開關使升降台緩慢上升，當待測液液面觸碰白金片時，升降台會自動停止，記錄穩定時之表面張力值。

(5)重複上述步驟3次，求其平均值。

此測試結果，如表1所示。

2.接觸角測定

FTA,FTA-125，以照相式接觸角測定儀測試。

(1)調整鏡頭之焦距以及亮度對比，完成各校正手續。

(2)配製不同濃度之樣品溶液。

(3)選擇欲濕潤之測試板(PVC、Acrylic)

(4)將試樣溶液滴於測試板，擷取畫面經電腦計算後顯示Contact Angle值。

(5)重複步驟3次測其平均值。

此測試結果，如表1所示。

3.起泡性測定

Model KD-10,Daiei Kagaku Seiki MFG.Co.LTD.,Japan，以Ross and Miles法測定。

(1)配製1wt%之樣品溶液500ml，放置試樣槽中。

(2)固定馬達流速為400ml/min，水溶液經由循環幫浦壓出後，經噴嘴流出而連續注入受盤內，此受盤之溶液到達一定高度時會自動溢出，使液面維持一定高度。

(3)溢出之樣品溶液會自動循環回試液槽中再循環，經1小時循環後，記錄計量筒內之泡沫高度，此為樣品之泡沫最大高度。

(4)關掉幫浦，經5分鐘後再記錄泡沫高度，此即為泡沫安定度。

此測試結果，如表1所示。

4.乳化能力

(1)配製1wt%之助劑溶液。

(2)秤取10wt%(O/W)之橄欖油助劑溶液以及10wt%(O/W)之鮫鯊烷助劑溶液。

(3)以均質機(Ultra Turrax T25 Homogenizer)在轉速11,000rpm下攪拌10min，靜置10min。

(4)以界面電位儀(Colloidal Dynamics,ZetaProbe Analyzer)測定各乳液之界面電位。

(5)以粒徑分析儀(Particle Size Distribution Analyzer)測定各乳液液滴之粒徑大小及分佈。

此測試結果，如表1所示。

5.分光光度測色儀分析

將已進行不同顏色及不同濃度之染料組成物染色後之PLA布料與PET布料放入分光儀Color Eye 2180中，進行分析。

下文將參照實驗例及比較例，更具體地描述本發明的特徵。雖然描述了以下實驗，但是在不逾越本發明範疇之情況下，可適當地改變所用材料、其量及比率、處理細節以及處理流程等等。因此，不應由下文所述之實驗對本發明作出限制性地解釋。

糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑之製備使用材料：

(1)矽氧烷(Siloxane)，如下通式x=1~200，表1中實施例x=42

(2)葡萄糖(Glucose)

(3)蔗糖(Sugar)

(4)聚氧乙基醚鏈段，分子量分別為R1：2000；R2：4000；R3：6000；R4：8000(g/mol)之聚乙二醇(PEG)

糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑之合成，步驟如下：

(1)將不同分子量分之聚乙二醇1mol和矽氧烷化合物2mol及1g催化劑titanium isopropoxide，在150℃下恆溫反應6小時，得第一階段產物。

(2)1mol第一階段產物和2mol glucose，於80℃~90℃反應8小時，得一系列糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑。

(3)將上述合成物以乙醇作為溶劑，利用抽氣過濾將未反應物去除，再萃取濾液上層，使用真空濃縮機去除溶劑得最終產物。

本發明之纖維材料的染色程序，分別調配不同染料濃度(質量百分比為：0.15%、0.3%、0.45%、0.6%、0.9%、1.2%)及不同比例之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑之助劑(質量百分比為：0.25%、0.5%)及載劑(水)所構成之染料組成物，用以將PLA纖維布及PET纖維布進行染色，再藉由瑞比染色打樣機、分光光度測色儀等儀器分析各項相關性質，探討染料或助劑之添加對PLA織物及PET織物染色之影響。

實驗藥品與材料

PLA布料：偉奇國際有限公司，100% THERMO COOL ECO棉毛布，寬度63”(全)，重量200+/-10g/YD

醋酸Acetic Acid,Glacial CH₃COOH，分子量60.05，試藥一級，購自日本試藥公司

助劑：糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑

分散性染料：HUNTSMAN(TERASIL NAVY GRL-C 200%藍、TERASIL RED FBN CONC.紅、TERASIL ORANGE 5RL 150%橘)

實驗步驟

1、秤取PLA纖維布料10克、PET纖維布料10克

2、配製染色組成物100ml

A、配製染料(R為紅色、ORG為橘色)濃度分別為：0.15%、0.3%、0.45%、0.6%、0.9%、1.2%(質量百分比)。

B、配製不同濃度之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑(其中聚氧乙基醚鏈段，分子量分別為R1：2000；R2：4000；R3：6000；R4：8000(g/mol)之聚乙二醇(PEG))濃度分別為：0.5%與0.25%(質量百分比)。

C、以醋酸調整為pH=4.5

3、浸染步驟，在室溫下分別將聚乳酸纖維材料、聚酯纖維材料與染色組成物置入鋼瓶中。

4、緩染步驟，經瑞比染色打樣機的染色條件，以2.5℃/min升溫速度將染色組成物及浸泡於其中的聚乳酸纖維材料、聚酯纖維材料加熱至110℃~130℃。

5、染色步驟，在110℃~130℃將染色組成物及浸泡於其中的聚乳酸纖維材料、聚酯纖維材料持溫30分鐘。

6、降溫出缸步驟，以2.5℃/min的降溫速率將染色組成物及浸泡於其中的聚乳酸纖維材料、聚酯纖維材料降至80℃後，再將聚乳酸纖維材料、聚酯纖維材料從染色組成物中取出缸

7、水洗陰乾

8、進行比色

本發明之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑與習知聚乙二醇改質矽氧烷界面活性劑之性能比較，如下表1 由本發明之實施例1~4與比較例1~7之比較，顯示本發明之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑，比習知單純由聚乙二醇改質矽氧烷界面活性劑具有更優異之性質，不論是表面張力、起泡性、泡沫安定性、乳化性或分散性等均有較優異之表現，確實可以作為綠色、環保之良好界面活性劑。

另一方面，由本發明之實施例，其中，作為連結之聚氧乙基醚鏈段，分子量由小到大(2000~8000)，性質測試結果顯示聚氧乙基醚鏈段分子量愈大者，其不論是表面張力、起泡性、泡沫安定性、乳化性或分散性等均較優異，在同樣的糖類親水基改質矽氧烷的情況下。

力度及評估結果

使用含本發明之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑之染色組成物，進行PLA纖維布料及PET纖維布料染色後之染色性質之測試如下：

分光光度測色儀分析

使用GretagMacbeth Color-Eye 2180UV/2180分光光度測色儀，以比較例(不添加本發明之糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑之助劑者)所得之染色後的聚乳酸纖維布、聚酯纖維布做為標準樣本，分別評估實驗例中各染料組成物所得之染色後的聚乳酸纖維布、聚酯纖維布的力度及色差，且結果紀錄於表2中。

根據庫貝爾卡-芒克理論(Kubelka-Munk Theory)計算力度。在以下表2中，比較例(標準樣本)的力度將設定為100.00。

糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑添加量為0.5%者，力度色差分析結果如下表2

其中R為紅色、ORG為橘色、V表示極佳。

經過分光測色儀的檢測之數據表示，PLA 1.2% R4(117.011)力度最大，深染度最好；PLA 1.2% R3(0.471)色差最小，均染度最好。PET 0.3% R3(133.019)力度最大，深染度最好；PET 0.45% R1(0.866)色差最小，均染度最好。

綜上所述，本發明所提出的染色組成物具有糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑，故對於聚乳酸纖維材料與聚酯纖維材料具有良好的上染率、均染性及深染性。此外，藉由在染色程序中使用本發明的染色組成物，可使得染色後的聚乳酸纖維材料與聚酯纖維材料具有良好的耐水洗堅牢度及耐光堅牢度。

本發明之產業利用性

PLA缺點是不容易深染，特別是分散性染料，而本發明使用糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑得到深染及均染的效果，且具有良好的耐水洗堅牢度及耐光堅牢度，相當具有產業利用性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種纖維材料的染色組成物，包含：糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑，以所述染色組成物的總重量計，所述糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑的含量為0.01重量%至10重量%；染料，以所述染色組成物的總重量計，所述染料的含量為0.01重量%至10重量%；以及載劑，以所述染色組成物的總重量計，所述載劑的含量為80重量%至99.98重量%，其中，該糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑，具有下述化學式(1)所表示之結構：式中G代表糖類殘基，R代表有機基團，包含：選自相同或不相同之氫原子、胺基(-NH)、羥基(-OH)、C₁~C₁₀之烷基、C₁~C₁₀之烷氧基、C₆~C₃₀之芳香基、C₃~C₁₃之環烷基、環氧基、糖類殘基，x為1~200的整數，y為21~500的整數。
如申請專利範圍第1項所述的染色組成物，其中所述糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑，係由聚氧乙基醚鏈段作為連結，兩端接矽氧烷化合物，其後再與糖類化合物反應而形成。
如申請專利範圍第2項所述的染色組成物，其中，該矽氧烷化合物，選自結構中以重複的Si-O為主鏈，矽原子上連接有機基團的聚合物，具有通式[R_nSiO_4-n/2]_x之結構，其中，n為1~4的整數，x為1~200的整數，R定義如第1項所述。
如申請專利範圍第2項所述的染色組成物，其中，作為連結之聚氧乙基醚鏈段結構如下：其中，y為21~500的整數，由選自：聚乙二醇(PEG)、聚環氧乙烷(PEO)、聚氧乙烯(POE)化合物所構成。
如申請專利範圍第2項所述的染色組成物，其中，糖類化合物為多羥基醛、或多羥基酮、糖醇及其縮合物之至少一種或一種以上。
如申請專利範圍第1項所述的染色組成物，其中所述載劑為選自：水、乙醇、丙酮或其混合溶液。
如申請專利範圍第1項所述的染色組成物，其中以所述染色組成物的總重量計，所述糖類改質矽氧烷水溶性界面活性劑的含量為0.05重量%至5重量%；所述染料的含量為0.05重量%至5重量%。
如申請專利範圍第1項所述的染色組成物，其中所述染色組成物在室溫下的pH值範圍為2至6。
一種纖維材料的染色程序，包括：提供纖維材料；提供如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之染色組成物，利用所述染色組成物對所述纖維材料進行染色。
如申請專利範圍第9項所述纖維材料的染色程序，其中利用所述染色組成物對所述纖維材料進行染色，包括：浸染步驟，在室溫下將所述纖維材料浸入所述染色組成物中；緩染步驟，以0.5℃/min~5℃/min的升溫速率將所述染色組成物及浸泡於其中的所述纖維材料加熱至110℃~130℃；染色步驟，在110℃~130℃將所述染色組成物及浸泡於其中的所述纖維材料持溫20分鐘~60分鐘；以及降溫出缸步驟，以0.5℃/min~5℃/min的降溫速率將所述染色組成物及浸泡於其中的所述纖維材料降至50℃~80℃後，再將纖維材料從染色組成物中取出。