一种匀染性好的活性染料溶剂染色新方法与流程

2019-02-23 10

　　本发明涉及一种活性染料的染色新方法，特殊涉及一种匀染性好的活性染料溶剂染色新方法，属于纺织染整技术领域。

　　目前反应性纤维的染色大多采用活性染料，染色过程中由于活性基团在水介质中的水解，不仅导致大量活性染料的浪费，而且在染色过程中需要消耗大量的水以及排放大量难以处理的高色度污水，这是活性染料一直以来存在的难以克服的瓶颈。

　　为了能避免活性染料的水解反应，提高活性染料的利用率，科学家们在很早就已经注意并研究了活性染料在非水介质中的染色。采用非水介质染色的优势在于活性染料在染色过程中不会发生水解，有望能提高活性染料与纤维的反应程度。但同时，采用非水介质染色也一直存在着较多问题，主要包括活性染料在非水介质中的溶解性、纤维在非水介质中的溶胀能力、固色碱剂在非水介质中的溶解度、以及染色的匀染性、透染性等。尽管活性染料在非水介质中染色存在着诸多难点，但现阶段用水成本逐渐升高，以及人们对环境保护越来越重视，活性染料非水介质染色以其良好的应用前景也越来越受到关注。

　　上世纪80年代印度纺织工艺研究所采用二甲基甲酰胺溶解活性染料C.I.活性红12，在升温至80℃过程中分批加入三氯乙烯并保温1h，染料几乎完全上染，固色率为84％。上述方法虽提供了一个较好的溶剂染色思路，但固色率比传统染色方法相比优势不大，染色后仍需要大量的水进行高温皂洗去除浮色，工业应用前景不大，因此未得到进一步发展。

　　溶剂反胶束染色法是近年出现的一种新型的非水溶剂染色工艺，该法是将纤维或织物置于增溶了高浓度的染料水溶液的反胶束体系中染色，染色所用水量与传统水浴染色相比大大减少，不失为一种新型的节水染色工艺。但反胶束染色工艺存在以下几个问题：1、体系内表面活性剂以及助表面活性剂的用量较大，大量的表面活性剂以及助剂的用量导致染色过程中布样上吸附大量的表面活性剂以及助剂，同样会造成后处理困难、皂洗废水COD值偏高、环境污染以及一定的资源浪费。2、由于溶剂体系中分散的高浓度染料水溶液对纤维的亲和力高，因此染料上染速度快，不易控制，易染花。3、染色时棉纤维首先需浸轧一定浓度的碳酸钠水溶液，并以一定的待液率入染，体系中存在的水同样会导致染料的水解，因此，其固色率较低。

　　为了克服反胶束体系染色弊端，广东溢达纺织有限公司与浙江理工大学合作开发了有机溶剂悬浮体系来实现活性染料的染色。该染色工艺将活性染料以及一定量的分散剂通过球磨分散于有机溶剂体系内，在一定染色条件下实现对棉纤维的上染。该染色工艺中采用的分散剂仅为染料用量的0.15倍，且染料的上染率可达到近100％，充分体现了非水溶剂染色的优势，但同样由于溶剂体系中分散的染料颗粒对棉纤维的亲和力高，因此上染速度快，易染花，同样，体系中存在的水会导致染料的水解，染料利用率低。

　　由于溶剂体系中活性染料固色用的无机碱性物质(例如碳酸钠、氢氧化钠)都不溶解，因此需要先将带染物预先碱处理再烘干，然后再加入溶剂中染色，染料对已经碱化的反应速度特别快，不能像水介质中一样通过缓慢加碱控制活性染料反应速度，因此上染速率不易控制，导致染色易染花，且预先上碱烘干流程比较繁琐，耗时且烘干需额外能源。

　　为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种匀染性好的活性染料溶剂染色新方法，该染色方法无需预上碱流程，并且控制无机碱的加入方式，具有整体流程短，染料反应速度可控，不容易染花的优点。

　　对所述混合体系进行升温，在升温之前或升温的过程中向所述混合体系中加入活性染料的不良溶剂，升温至染色温度后进行保温，在不良溶剂加入前或者加入的同时或者加入之后向所述混合体系中加入无机碱水溶液，在10-60min内以先慢后快的加入方式完成加入；

　　其中，所述活性染料的良溶剂和所述活性染料的不良溶剂的体积比为1：(3-30)，所述活性染料的良溶剂的体积与所述散纤维、纱线、面料或成衣的质量之比为(0.8-10)mL：1g，所述无机碱水溶液与所述散纤维、纱线、面料或成衣的质量之比为(1-20)mL：100g。

　　在上述方法中，优选采用在不良溶剂加入之后向所述混合体系中加入无机碱水溶液的方式，以获得更好的效果。

　　在上述方法中，优选地，所述先慢后快是指在前1/2时间内直线加入10-30％的无机碱水溶液，然后在剩下的1/2时间内直线加入剩余的无机碱水溶液。这里的直线加入是指以固定的速度加入，即加入量与加入时间成直线线性关系。

　　在上述方法中，优选地，所采用的无机碱水溶液为碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂等的一种或者几种的组合的水溶液；更优选地，所述无机碱水溶液的浓度为100-500g/L。

　　在上述方法中，优选地，散纤维、纱线、面料或成衣的材质包括纤维素纤维、蛋白质纤维、具有反应基团的合成纤维中的一种或几种的组合。其中，所述纤维素纤维优选包括棉纤维、麻纤维、粘胶纤维等中的一种或几种的组合；所述蛋白质纤维优选包括羊毛和/或蚕丝等，但不限于此；所述反应基团优选包括氨基、羟基和巯基等中的一种或几种的组合；所述具有反应基团的合成纤维优选包括尼龙，但不限于此。

　　在上述方法中，所采用的活性染料可以为本领域常规活性染料或者非特殊要求的活性染料，可以根据染色深度的需要而控制活性染料的用量。并且，所采用的活性染料的良溶剂和/或活性染料的不良溶剂均可以回收利用。

　　在上述方法中，优选地，所述活性染料的良溶剂为能溶解活性染料但不与活性染料发生化学反应的非水溶剂。所述活性染料的良溶剂可以为极性溶剂，优选包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、离子液体和醇醚溶剂等中的一种或几种的组合。

　　在上述方法中，优选地，所述活性染料的不良溶剂为不能溶解活性染料且不与活性染料发生化学反应的非水溶剂。该活性染料的不良溶剂优选包括烷烃、含氯烃类、烯烃、芳烃、酮类溶剂、硅烷类溶剂、酯类溶剂和醚类溶剂等中的一种或几种的组合。更优选地，所述活性染料的不良溶剂包括C6-C8的正构烷烃、C6-C8的异构烷烃、四氯乙烯、丙酮、四氢呋喃和十甲基环五硅氧烷等中的一种或几种的组合。

　　在上述方法中，优选地，升温一般为程序升温，升温速率一般为1-5℃/min，根据染料的溶解和扩散性能控制升温速率，经连续升温直至最高染色温度，为了避免部分染料吸附或者上染过快，造成染色不均匀，可以在到达最高温度前实施程序升温，例如在60℃以后，每提高10-15℃保温10-30min。

　　本发明还提供了一种染色的散纤维或纺织品，其是通过上述匀染性好的活性染料溶剂染色新方法进行染色得到的。上述纺织品优选包括纱线、面料或成衣等。

　　本发明提供的染色新方法在活性染料的溶剂染色体系中加入无机碱水溶液，在染色时，无机碱性物质催化活性染料和纤维的反应，该染色方法具以下有益效果：

　　1、一般溶剂染色因为催化用的无机碱性物质(例如碳酸钠、氢氧化钠)不溶于有机溶剂，以前溶剂染色方法需要预先用水介质将无机碱性物质溶解施加到待染物上再进行烘干，这就需要额外的工序，比较耗时且需烘干耗费能源。而本申请将无机碱性物质溶解在非常少的水中形成高浓度溶液加入染色体系，无需额外工序，省时节能。

　　2、预先碱化的纤维染色时反应速度较快，不能像水介质染色时缓慢加碱控制反应速率，因此容易染花。而本发明是在溶剂染色过程中加入无机碱水溶液，可以根据需要选择加入时机和加入速度，提高染色的匀染性。

　　3、相比水介质染色，本发明主要是溶剂染色，加入的无机碱水溶液非常少，染料水解比例远小于水介质染色，因此仍然能保持较高的上染率和固色率。

　　为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

　　将10g纯棉针织布放于染杯中，加入0.3g的(3％o.m.f)Avitera Red SE染料、40mL的二甲基亚砜，35℃入染，20min内以先慢后快方式(前10min直线加入0.1mL碳酸钠水溶液，接着再10min直线加入0.9mL碳酸钠水溶液)加入1mL的碳酸钠水溶液(浓度为400g/L)，以1℃/min的升温速度缓慢升温，在升温过程中缓慢加入150mL的四氯乙烯，升温至98℃保温2h；