TWI625442B - 一種纖維材料的染色組成物及使用其之染色程序 - Google Patents

Abstract

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胺基酸-糖型界面活性劑、染料及載劑。以染色組成物的總重量計，該胺基酸-糖型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%。使用本發明之胺基酸-糖型界面活性劑能夠提升纖維材料之染色均勻度與上色率。

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胺基酸-糖型界面活性劑、染料及載劑。以染色組成物的總重量計，該胺基酸-糖型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適合各種纖維材料，特別適用於聚乳酸纖維、聚酯纖維材料的染色。利用該胺基酸-糖型界面活性劑作為染色助劑，在染色過程中幫助纖維染色，胺基酸-糖型界面活性劑具有生物可分解、無毒及生物相容性佳之特性，以碳水化合物做為親水基團的糖類雙分子型界面活性劑為主要改質成分，其中，糖類雙分子(gemini)型界面活性劑具有比單分子型界面活性劑佳之界面活性及生物分解性。為兼顧雙分子(gemini)型界面活性劑的高功能性及天然資源之綠色性，本發明使用胺基酸做為連結基，以及無毒、生物可分解性的糖類為親水基，經由烷基改質合成兩親型(amphiphilic)胺基酸-糖類雙分子 型界面活性劑，用於紡織染整業是一極佳之染整助劑，織物經本發明助劑幫助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。

胺基酸在研究中大多用於有機合成、石油化工、醫療等方面。因其結構為人體組成的基本物質，是人類成長、發育和營養的必需品。在生物學之應用主要在於：可協助腦下垂體發揮正常功能，刺激生長激素及清除體內毒素，並且保持DNA完整性。胺基酸對於人體的溫和性及對環境的低污染性，皆遠優於傳統化學製品。所以基於人類重視綠色環保的前提下，進一步的研究胺基酸及其衍生物具有十分重要的意義。

胺基酸是構成蛋白質的基本單位，其賦予蛋白質特定的分子結構形態，使分子具有生化活性。而蛋白質是生物體內重要的活性分子，包括催化新陳代謝的酵素和酶。在胺基酸分子結構中含有胺基(-NH₂)和羧基(-COOH)，並且胺基和羧基都直接連結在一個-CH-結構上的有機化 合物。通式為H₂NCHRCOOH。根據胺基連結在羧酸中碳原子的位置，可分為α、β、γ、δ......的胺基酸(C......C-C-C-C-COOH)。蛋白質經水解後，即生成20多種α-胺基酸。根據其結合基團不同，可分為脂肪族胺基酸、芳香族胺基酸、雜環胺基酸、含硫胺基酸、含碘胺基酸等。

胺基酸作為界面活性劑的基礎可以追溯到1909年，疏水基團第一次藉由甘胺酸和丙胺酸運用。此後，胺基酸型的界面活性劑便出現許多研究課題，在人類的市場擁有巨大應用的潛力，例如醫藥、化妝品、食品等方面。胺基酸型的界面活性劑分為酸性胺基酸、鹼性胺基酸或中性胺基酸。當中榖胺酸、甘胺酸、丙胺酸、精胺酸、天門冬胺酸、亮胺酸、絲胺酸、脯胺酸和蛋白質水解為起始原料，合成胺基酸為基礎的界面活性劑，便在商業和實驗研究用之。胺基酸為可再生原料，可被大自然所分解，因此不會造成環境的負擔，對於人類皮膚更是零傷害。在製藥、食品、特用化學品以及化妝品等行業中，被視為替代傳統界面活性劑的最佳配方。

以天然原料為基材如糖類、澱粉、蛋白質為基材所製備出的生物可分解性界面活性劑，在微生物的存在下可自然被分解為二氧化碳、水或是甲烷，可減輕對環境造成的負擔，符合現今所追求的友善環境之材料。

糖類廣泛存在於自然界中，為澱粉、纖維素、肝醣等之構成單位，亦為多數醣苷衍生物成分之一。工業上常以澱粉為原料，用水解的方式生產葡萄糖。因其含有一個醛基(-CHO)，屬於醛醣(Aldose)，由於與水 可以產生氫鍵，故易溶於水。其構造為glucose unit，為微生物所喜好之食物，在自然環境下即可分解，為生物可分解性質佳之界面活性劑原料。

目前，胺基酸界面活性劑在綠色環境的抬頭下運用在各個領域。在化妝品的成就上，近日已被證實胺基酸酯及醯基具有優良的乳化性能和強烈的抗菌性能，為可被生物降解的界面活性劑，其顯示低毒性，並表現出抗菌活性，此為胺基酸及其衍生的重要特性。胺基酸界面活性劑可謂溫和度相當高的陰離子界面活性劑，然而全球在傳統的陰離子界面活性劑使用上，因對環境負擔過大且具較高過敏刺激性，因此由2001年開始，逐漸被非離子界面活性劑所取代。但以胺基酸為主的陰離子界面活性劑，因為強調低環保負擔及低過敏刺激性，再加上陰離子界面活性劑具較佳的去污效果，因此在2003年其成長量達21%，傳統的陰離子界面活性劑已無法立足。由此可知，界面活性劑的市場將是具有環保性、低刺激性、低過敏刺激性及強效去污效果的胺基酸型界面活性劑。

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胺基酸-糖型界面活性劑，是一種具有特殊結構之胺基酸-糖類雙分子型界面活性劑，本發明乃利用此胺基酸-糖型界面活性劑對於聚乳酸(PLA)纖維材料及聚酯(PET)纖維材料，進行不同顏色分散性染料及不同助劑濃度，來得到深染及均勻的效果。

本發明提供一種纖維材料的染色組成物，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胺基酸-糖型界面活性劑、染料及載劑。以染色組成物的總重量計，該胺基酸-糖型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，利用所包含之胺基酸-糖型界面活性劑作為染色助劑，在染色過程中幫助纖維染色。其中該胺基酸-糖型界面活性劑的含量較佳為0.05重量%至7重量%，更佳為0.05重量%至5重量%，可達成幫助深染與均染之效果。

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，使用胺基酸-糖類雙分子型界面活性劑，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，適合各種纖維染色，特別適合針對具生物可分解性之聚乳酸纖維材料，聚乳酸纖維材料其缺點是不容易深染，特別是分散性染料，而使用本發明之胺基酸-糖類雙分子型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，係使用一種特定結構之胺基酸-糖型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，係使用一種特定結構之胺基酸-糖型界面活性劑作為染整助劑，該胺基酸-糖型界面活性劑，以碳水化合物做為親水基團的糖類雙分子型界面活性劑為主要改質成分，其中，糖類雙分子(gemini)型界面活性劑具有比單分子型界面活性劑佳之界面活性及生物分解性，本發明使用胺基酸做為連結基，以及無毒、生物可分解性的糖類為親水基，經由烷基改質合成兩親型(amphiphilic)胺基酸-糖類雙分子型界面活性劑，具有下列通式(I)之化學結構 其中G為糖類殘基，R1、R分別為C2~C30脂肪酸或脂肪醇之烴鏈，n為0~20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，其中所述之胺基酸-糖型界面活性劑之製備方法，包含下列步驟：

(1)將糖類化合物、二醇化合物於觸媒存在下反應數小時，待反應物冷卻到70~90℃，加入鹼，於100~180℃抽真空中反應，得二醇配糖體產物A。

(2)將C2~C30碳鏈之脂肪醇化合物、鹼(10~50% KOH)和相轉移觸媒TBAB於反應瓶中混合，混合物於反應瓶在室溫下慢慢滴入環氧氯丙烷，添加完環氧氯丙烷加熱至30~60℃反應數小時。靜置使其分層，取有機相，利用KOH水溶液萃取數次有機相溶液，得脂肪醇-環氧氯丙烷產物B。

(3)將步驟(1)所得二醇配糖體產物A與步驟(2)所得脂肪醇-環氧氯丙產物B烷置於反應器中加熱至100~200℃反應，得產物C。

(4)將胺基酸化合物和C2~C30碳鏈之脂肪酸化合物，置於反應器當中，攪拌加熱至120~200℃、控溫反應數小時，得胺基酸-脂肪酸產物D。

(5)將步驟(3)之合成產物C與步驟(4)之胺基酸-脂肪酸產物D，置於反應器當中，攪拌加熱至60~120℃、控溫反應數小時，得一系列胺基酸-糖類雙分子型界面活性劑粗產物E。

(6)純化：將合成粗產物E以乙醇(約2：1)溶解，使雜質析出在進行過濾。將得到之產物溶液以減壓濃縮裝置去除殘留溶劑，最後至於真空烘箱將溶劑完全去除。

本發明所述之胺基酸-糖型界面活性劑，其中該胺基酸化合物，選自結構中含胺基與羧酸之材料，例如：甘胺酸(Glycine)、穀胺酸(Glutamic acid)、丙胺酸(Alanine)、纈胺酸(Valine)、白胺酸(Leucine)、異白胺酸(Isoleucine)、苯丙胺酸(Phenylalanine)、色胺酸(Tryptophan)、酪胺酸(Tyrosine)、天門冬胺酸(Aspartic acid)、組胺酸(Histidine)、天門冬醯胺(Asparagine)、賴胺酸(Lysine)、谷氨醯胺(Glutamine)、甲硫胺酸(Methionine)、精胺酸(Arginine)、絲胺酸(Serine)、蘇胺酸(Threonine)、半胱胺酸(Cysteine)、脯胺酸(Proline)之至少一種或一種以上。主要以肌胺酸、榖胺酸、天門冬胺酸、絲胺酸、丙胺酸、纈胺酸、亮胺酸、精胺酸等較常用。

本發明之胺基酸-糖型界面活性劑，其中該糖類化合物選自單糖、雙糖、C₄至C₂₀之低聚醣選自多羥基醛、或多羥基酮、糖醇及其縮合物之至少一種，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)：

本發明之胺基酸-糖型界面活性劑，其中該C2~C30碳鏈之脂肪醇化合物，係直鏈或支鏈脂肪醇，可為單元醇、二元醇、或多元醇之脂肪醇，例如，選自：乙醇、丙醇、異丙醇、丙二醇、丙三醇、丁醇、丁二醇、異丁醇、戊醇、3-甲基丁醇、乙基丙醇、戊二醇、戊三醇、異戊二醇、己醇、異己醇、己二醇、己三醇、庚醇、庚二醇、異更醇等之至少一種或一種以上。

本發明之胺基酸-糖型界面活性劑，其中該C2~C30碳鏈之脂肪酸化合物，選自含烷基之飽和或不飽和脂肪酸，包含：醋酸、初油酸、酪酸、纈草酸、己酸、葡萄花酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一酸、月桂酸、 十三酸、肉豆蔻酸、十五酸、棕櫚酸、珠光脂酸、硬脂酸、十九酸、花生酸、二十一酸、山嵛酸、二十三酸、木蠟酸(木焦油酸)、二十五酸、蠟酸、二十七酸、褐煤酸、二十九酸、蜂花酸等之至少一種或一種以上。

本案發明人成功合成出胺基酸-糖型界面活性劑，本發明乃利用此胺基酸-糖類雙分子型界面活性劑對於聚酯(PET)纖維材料，進行不同顏色分散性染料及不同助劑濃度，來得到深染及均勻的效果。

染色性質

在纖維染色工程中，分散性染料造成物理性汙染或化學性汙染，較酸性染料呈現出低敏感性，使用分散染料對聚酯織物染色的過程主要是藉由四個步驟：

(1)染料藉由分散劑作用分散與部分溶解於染液中。

(2)染料粒子由染裕移轉至織物表面並產生吸附作用。

(3)分散液中未溶解之染料粒子產生在溶解而持續移轉之織物表面。

(4)吸附於織物表面之染料分子擴散至織物內部。

均染性

CIB LAB是基於一種顏色不能同時既是綠又是紅，也不能同時既是藍又是黃的理論建立。所以，單一數值可用於描述紅/綠，黃/藍特徵。CIB LAB容差公式以標準為中心，然後給予個別L*a*b*數值，正負(+/-)之誤差範圍。

△L*=L*樣品-L*標準(明度差異，+偏淺)

△a*=a*樣品-a*標準(+偏紅，-偏綠)

△b*=b*樣品-b*標準(+偏黃，-偏藍)

在根據本發明的一實施例的染色程序中，利用染色組成物聚酯(PET)纖維材料或聚乳酸纖維材料進行染色，包括以下步驟。浸染步驟，在室溫下將聚乳酸纖維材料或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或聚酯纖維材料加熱至100℃~200℃。染色步驟，在100℃~200℃將染色組成物及浸泡於其中的聚乳酸纖維材料或聚酯纖維材料持溫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或聚酯纖維材料降至50℃~90℃後，再將聚乳酸纖維材料或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，胺基酸-糖型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%的胺基酸-糖型界面活性劑、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。其中該胺基酸-糖型界面活性劑的含量較佳為0.05重量%至7重量%，更佳為0.05重量%至5重量%，可達成幫助深染與均染之效果。利用本發明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或聚酯纖維材料的表面上。染料可為分散性染料，其例如是C.I.藍色染料79、C.I.紅色染料60、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%，較佳為0.05重量%至7重量%，更佳為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胺基酸-糖型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胺基酸-糖型界面活性劑，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。

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或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纖維材料進行染色。在染色程序中，聚乳酸纖維材料或聚酯纖維材料與染色組成物的浴比例如是約1：30。舉例而言，若欲對重量為5克的聚乳酸纖維材料或聚酯纖維材料進行染色，則可將其浸泡於重量為150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100℃~200℃。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100℃~200℃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胺基酸-糖型界面活性劑，因此在100℃~200℃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℃~90℃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，由於使用含有胺基酸-糖型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。

本發明之胺基酸-糖型界面活性劑之染色性能分析：

染色性測試

界面活性劑可作為均染劑、沉澱防止劑、增溶劑、溼潤劑、固色劑等， 因此染料與界面活性劑的相互作用，運用在織物染色技術工序中是非常重要的。

其染色深度(染著率)(K/S Values)為評價染料染色性能重要指標之一在被測物體的吸收係數和散射係數，與固體試樣中有色物質濃度之間建立了一定的函數關係，即為Kubelka-Munk染色深度方程式，染色樣品的染著率(Color Yield)通過光反射率，計算得到的K/S值越大，有色物質濃度越高，即固體試樣表面顏色越深，染料染色性能越好。

K/S-(1-R)²/(2R)

K吸收係數；S散射係數；R反射率

基本色彩概念是基於三屬性：色相(Hue)、明度(Lightness)和飽和度(Saturation)，根據這顏色三屬性所述，可以構成三維色立體。

國際照明委員會(The International Commission on Illumination；CIE)制訂照明領域的基礎標準與度量方式，並制訂此領域的國際標準，1976年制定出二個均勻色彩空間，分別為L*a*b*色空間(CIELAB)和CIE L*u*v*(CIELUV)，CIELAB色差公式主要使用在物體色，而CIELUV色差公式則是使用在光源色(自發光源顯示器)，其中最有名的系統是CIELAB，以非 線性轉換所呈現CIE色彩空間之結果CIE L*a*b*大致上為一均勻的色彩空間，建立相對色彩尺度是為界定標準，使更容易和更精確地表達出顏色，描繪知覺色彩的強度。

如下所示在三維色立體結構，色立體外緣部分是色調，L*表示亮度沿垂直軸遞增或遞減其數值從0(黑)延伸到100(白色)，a*和b*是表示色彩方向：+a*是紅色方向，-a*是綠色方向，+b*是黃色的方向，-b*是藍色的方向。中央是無色，飽和度是依據中央點而變化，當a*和b*值增加與點從中心移動出，顏色的飽和度會增加在色空間中。

L*、a*和b*的值與三刺激色值XYZ成正比，而X_n,Y_n,Z_n是特殊光源和觀測角在理想的反射光源擴散器內的三刺激值，由CIE在1931年建立，轉換方程如下。

CIB LAB是單一數值可用於描述紅/綠，黃/藍特徵，理論建立於一種顏色不能同時既是綠又是紅，也不能同時既是藍又是黃的。所以CIB LAB容差公式以標準為中心，給予個別L*a*b*數值正負(+/-)之誤差範圍。

△L*=L*樣品-L*標準(明度差異，+偏淺)

△a*=a*樣品-a*標準(+偏紅，-偏綠)

△b*=b*樣品-b*標準(+偏黃，-偏藍)

本發明利用所合成之胺基酸-糖型界面活性劑對於聚乳酸纖維材料或聚酯纖維材料，進行不同顏色分散性染料及不同助劑濃度，來得到深染及均染的效果。

圖一、胺基酸-糖類雙分子型界面活性劑之FTIR光譜圖

下文將參照實驗例，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。

胺基酸-糖型界面活性劑之製備

使用材料：

(1)穀胺酸(Glutamic acid)

(2)葡萄糖(Glucose)

(3)醋酸(Acetic Acid)

(4)丙二醇(Propylene glycol)

(5)環氧氯丙烷(Epichlorohy drin)

(6)辛醇(1-Octanol)

(7)癸醇(1-Decanol)

(8)正十二醇(1-Dodecanol)

(9)正十六醇(1-Cetyl alcohol)

(10)對甲苯磺酸-水合物(p-Toluenesulfonic acid monohydrate)

(11)溴化四丁基銨(Tetrabuty lammonium Bromide，簡稱TBAB)相間轉移觸媒，合成不對稱醚類用

(12)氫氧化鈉(Sodium Hydroxide)

(13)氫氧化鉀(Potassium Hydroxide)

(14)染料C.I.分散染料 藍色79

(15)染料C.I.分散染料 紅色60

本發明之胺基酸-糖類雙分子型界面活性劑之合成，具體實施例，舉例說明如下，非用以限制本發明，合成步驟如下：

(1)將葡萄糖(1mole)、丙二醇(1mole)和觸媒對甲苯磺酸，置於500ml四頸圓底反應瓶當中，並裝配上電子加熱包、鐵氟龍攪拌棒及溫控裝置，加熱至120℃使葡萄糖、丙二醇與觸媒對甲苯磺酸均勻混合反應2小時，待混合物冷卻到90℃，加入氫氧化鈉1.5克，於120~140℃真空中反應4小時，得二醇配糖體產物A。

(2)將1mole不同碳鏈長之脂肪醇(碳鏈數：8、10、12、16)、50% KOH(1.5mol)和相轉移觸媒TBAB，置於500ml四頸圓底反應瓶當中，並裝配上電子加熱包、鐵氟龍攪拌棒、溫控裝置及加料漏斗，混合物於反應瓶在室溫下慢慢滴入1mole環氧氯丙烷，添加完環氧氯丙烷加熱至45℃反應5小時。靜置使其分層，取有機相，利用1.5M 200ml KOH水溶液萃取三次有機相溶液，得脂肪醇-環氧氯丙烷產物B。

(3)將1mole步驟(1)所得二醇配糖體產物A與1mole步驟(2)所得脂肪醇-環氧氯丙烷產物B置於500ml四頸圓底反應瓶當中，並裝配上電子加熱包、鐵氟龍攪拌棒、溫控裝置並加熱至160℃反應2小時，得產物C。

(4)將1mole穀氨酸和1mole醋酸，置於500ml四頸圓底反應瓶當中，並裝配上電子加熱包、鐵氟龍攪拌棒、溫控裝置，加熱至180℃完成反應6小時，得胺基酸-脂肪酸產物D。

(5))2mole步驟(3)之合成產物C與1mole步驟(4)之胺基酸-脂肪酸產物D，置於500ml四頸圓底反應瓶當中，並裝配上電子加熱包、鐵氟龍攪拌棒、溫控裝置於80℃~90℃反應8小時，得一系列胺基酸-糖類雙分子型界面活性劑粗產物E。

(6)純化：將合成粗產物E以95%乙醇(2：1)溶解，使雜質析出在進行過濾。將得到之產物溶液以減壓濃縮裝置去除殘留溶劑，最後至於真空烘箱將溶劑完全去除。

表1為本發明之胺基酸-糖類雙分子型界面活性劑之合成成份表與產品代碼。

本發明之合成反應方程式舉例說明如下：

胺基酸-糖型界面活性劑之分子結構確認

紅外線吸收光譜儀(Infrared Spectrophotometer)Perkin-Elmer Spectrum one(Perkin Elmer Cetus Instruments,Norwalk,CT)，將樣品濃縮、真空烘乾去除溶劑後，塗磨於KBr鹽片上進行測試，結果如圖一所示，由FTIR圖譜中可觀察出各種官能基所對應的特性吸收波峰。其中在3590cm^-1~3650cm^-1有胺類OH之伸縮振動吸收，在2850~2970cm^-1有烷類-CH之伸縮振動吸收，此處可明顯看見葡萄糖與榖氨酸的吸收較小，但產物吸收卻變大，由此可知產物以鍵結上不同鏈長之烷類，在1500~1600cm^-1處有芳香環C=C之伸縮振動吸收，在1050cm^-1~1300cm^-1處有酯類C-O之伸縮振動吸收。

本發明之纖維材料的染色程序，分別調配染料濃度(質量百分比為：1% o.w.f.)及不同比例之胺基酸-糖型界面活性劑之助劑(質量百分比為：0.5%、1%、2%)及載劑(水)所構成之染料組成物，用以將聚酯纖維布進行染色，使用電腦染色機(Drum Dyeing Testing Matching)染色，在利用電腦配色系統(Color Matching System,CS-5)測試。

實驗步驟

1、秤取聚酯(PET)纖維材料5克

2、配製染色組成物100ml

A、配製染料(C.I.分散性染料紅色60或C.I.分散性染料藍色79)濃度為：1.0%(質量百分比)。

B、配製不同濃度之胺基酸-糖型界面活性劑(C8、C10、C12、C16)濃度 為：0.5%、1%與2%(質量百分比)。

C、以醋酸調整為pH=4.5；浴比：1：30

3、浸染步驟，在室溫下分別將聚酯纖維材料與染色組成物置入鋼瓶中。

4、緩染步驟，設定起始溫度為50℃，以1℃/min升溫速度將染色組成物及浸泡於其中的聚酯纖維材料加熱至130℃。

5、染色步驟，將染色組成物及浸泡於其中的聚酯纖維材料130℃持溫30分鐘。

6、降溫出缸步驟，以1℃/min的降溫速率將染色組成物及浸泡於其中的聚酯纖維材料降至90℃後，再將聚酯纖維材料從染色組成物中取出缸鋼瓶。

7、水洗陰乾

8、進行比色。以電腦配色系統(Applied Color System)，使其在穩定狀態下，先予以校正測試後，再正式進入測試。

本發明之胺基酸-糖型界面活性劑之染色性

表2為使用胺基酸-糖型界面活性劑、C.I.分散染料藍色79對聚酯纖維染色之染著及色差結果，由此表得知添加本發明之胺基酸-糖型界面活性劑具有較佳之染著率，其中以C12與C16之K/S值最大，表示有最佳之染著效果。在色差測試結果顯示，同樣是C12與C16之色差值較小，表示其均染度較佳。

表3為使用胺基酸-糖型界面活性劑、C.I.分散染料紅色60對聚酯纖維染色之染著及色差結果，從表中可發現C12與C16同樣K/S值最大，有最佳之染著效果，但在均染性的部分卻是C8與C10的色差值較小，其均染度較好，是因為染料結構中的O與N會與合成之界面活性的氫鍵做鍵結，而C.I.分散染料紅色60與胺基酸-糖型界面活性劑鍵結較少，所以其均染度較差。

表4、表5為分別添加0.5%、1%、2%之本發明之胺基酸-糖型界面活性劑助劑與1%分散性染料對聚酯纖維材料染色的布卡，表4為聚酯纖維材料以C.I.分散性染料藍色79染色之布卡；表5為聚酯纖維材料C.I.分散性染料紅色60染色之布卡。

評估染色結果，其中C16之K/S值最大，表示具有最佳之染著率，△E值最小，代表均染性最佳。

綜上所述，本發明所提出的染色組成物具有胺基酸-糖型界面活性劑，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

聚乳酸纖維材料與聚酯纖維材料缺點是不容易深染，特別是分散性染料，而本發明使用胺基酸-糖型界面活性劑作為助劑可以幫助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 (10)

1. 一種纖維材料的染色組成物，包含：胺基酸-糖型界面活性劑，以所述染色組成物的總重量計，所述胺基酸-糖型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，該胺基酸-糖型界面活性劑，具有下述化學式(I)所表示之結構： 其中G為糖類殘基，R1、R分別為C2~C30脂肪酸或脂肪醇之烴鏈，n為0~20整數。
2. 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。
3. 如申請專利範圍第1項所述的染色組成物，其中，所述糖類殘基來自糖類化合物選自單糖、雙糖、C₄至C₂₀之低聚醣，該低聚糖選自多羥基醛、或多羥基酮、糖醇及其縮合物之至少一種。
4. 如申請專利範圍第1項所述的染色組成物，其中，所述胺基酸-糖類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%。
5. 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。
6. 如申請專利範圍第1項所述的染色組成物，其中所述胺基酸-糖型界面活性劑的製備方法包含下列步驟：(1)將糖類化合物、二醇化合物於觸媒存在下反應，反應產物冷卻後，加入鹼，於100~180℃抽真空中反應，得二醇配糖體產物A；(2)將C2~C30碳鏈之脂肪醇化合物、鹼及相轉移觸媒存在下於反應器中混合，混合物於滴入環氧氯丙烷後，加熱至30~60℃反應數小時，其後靜置使其分層，取有機相，利用鹼性水溶液萃取數次有機相溶液，得脂肪醇-環氧氯丙烷產物B；(3)將步驟(1)所得二醇配糖體產物A與步驟(2)所得脂肪醇-環氧氯丙產物B烷置於反應器中加熱至100~200℃反應，得產物C；(4)將胺基酸化合物和C2~C30碳鏈之脂肪酸化合物，置於反應器當中，攪拌加熱至120~200℃、控溫反應數小時，得胺基酸-脂肪酸產物D；(5)將步驟(3)之產物C與步驟(4)之胺基酸-脂肪酸產物D，置於反應器當中，攪拌加熱至60~120℃、控溫反應數小時，得一系列胺基酸-糖型界面活性劑粗產物E。
7. 如申請專利範圍第6項所述的染色組成物，其中該胺基酸-糖型界面活性劑的製備方法更包含步驟(6)純化：將合成粗產物E以乙醇溶 解，使雜質析出在進行過濾，將得到之產物溶液以減壓濃縮裝置去除殘留溶劑，最後至於真空烘箱將溶劑完全去除。
8. 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7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。
9. 如申請專利範圍第8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100℃~200℃；染色步驟，在100℃~200℃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℃~90℃後，再將纖維材料從染色組成物中取出。
10. 如申請專利範圍第8項所述纖維材料的染色程序，其中纖維材料選自聚乳酸纖維或聚酯纖維材料。