一种腈纶纤维阳离子染料染色促进剂及其应用

摘要

本发明公开了一种腈纶纤维阳离子染料染色促进剂，它由苯甲醇、乙酸丁酯、复合乳化剂和水组成；其中，所述苯甲醇、乙酸丁酯、复合乳化剂和水的体积百分比为10∶10∶1～2∶78～79；本发明腈纶纤维阳离子染料染色促进剂能够提高阳离子染料对腈纶纤维低温染色的上染率，染色织物色牢度好，对纤维强力损伤小。

说明书

技术领域

本发明涉及一种醇类和酯类有机物组成的混合物为主要成分的腈纶低温染色促进剂的制备技术和应用该促进剂来实现的腈纶低温染色技术，尤其涉及一种腈纶纤维阳离子染料染色促进剂及其应用。

背景技术

腈纶是聚丙烯腈纤维在我国的商品名，国外则称为“奥纶”、“阿克利纶”、“开司米纶”等。通常是指用85％以上的丙烯腈与第二和第三单体的共聚物，经湿法纺丝或干法纺丝制得的合成纤维。腈纶具有优良的柔软性、保暖性、耐光性和耐辐射性等优点，外观酷似羊毛，有“人造羊毛”之称，且物美价廉，是一种重要的毛纺织材料。现实生产中腈纶往往与羊毛混纺，在特性上互相取长补短，改善了织物的服用性能又降低了成本。毛腈混纺织物经起毛拉绒处理，与皮肤接触时具有温暖感。同时经过湿热加工，纤维吸湿性能增强，环境温度突变，纤维放出的吸湿积分热会使纤维升温，这些热量就会传递到整套服装，从而对人体的冷热起缓冲保护作用。因而毛腈混纺制品深受广大消费者的喜爱。

羊毛纤维传统染色是在沸染条件下进行的，这样容易导致纤维损伤。羊毛在染色中的损伤导致：羊毛失重，产量降低，产值下降；机械性能恶化，加工困难；手感粗糙，织物泛黄，特别是染浅色色光不鲜艳。所以为了维护羊毛良好的性能，有必要控制羊毛在染色时的损伤，其中比较有效的方法是使用羊毛的低温染色技术。目前市面上已有羊毛用低温染色助剂出售，可以实现80～85℃低温染色，不仅很好地保护了羊毛固有的优良品质，而且节能降耗。这一技术在部分企业已经得到了应用。腈纶常规染色必须加缓染剂及采用高温固色，这种染色工艺对操作控制要求高，并要加大量缓染剂，影响纤维得色量，同时高温长时间处理对织物也有不利的影响，且能耗高。

毛衫中使用量最大的羊毛纱、毛腈纱，由于其本身的原料和纱线特征，目前主要使用柜式绞纱染色机染色。当前国产柜式绞纱染色机最小浴比为1∶20；意大利OBEN公司的柜式绞纱染色机是目前国际上最先进的，最小浴比可以达到1∶15，但是对部分染料在1∶15的浴比下染色也还是存在染色不均匀的现象，而且该设备的价格十分昂贵，是同等规格国产柜式绞纱染色机的十倍，难以得到国内用户的认可。因此羊毛纱、毛腈纱的染色主要使用国产柜式绞纱染色机，带来了严重的能耗高、废水排放量大的问题。因此有必要研究开发一种新的绞纱染色技术，使柜式绞纱染色过程中的绞纱处于浸、淋交替染色，提高染液与纱线两相之间的接触效率，促使在低浴比条件下染料顺利向纤维内部扩散、渗透和固着，可以使最小浴比由1∶20降低到1∶14甚至更小；而研究发现如果把染色温度控制在90℃以下，最好在85℃左右，则不仅有利于节能降耗，而且能更顺利地确保浸淋式染色技术的实施。

因此，毛/腈低温染色技术的研究工作将为在现有国产柜式绞纱染色机设备上研究开发的新型低浴比染色技术——浸淋式染色打下基础，使其在确保染色纱线品质的基础上，将最小浴比由1∶20降低到1∶14甚至更小，以实现节水、节能、减排的目的，同时毛/腈低温染色技术的研究又能减轻传统染色工艺对染色制品的损伤，改善织物手感，节能降耗，为企业带来经济效益。而目前市面上已有很多羊毛用低温染色助剂出售并在企业中得到了很好的应用，因此我们急需研究开发能提高腈纶纤维阳离子染料上染率的低温染色助剂和染色技术。

目前尚没有专门针对腈纶纤维结构特征开发的低温染色促进剂。理论上可以应用增塑剂来调控染色过程中腈纶纤维的微结构，提高对纤维的溶胀性，降低纤维的玻璃化转变温度T_g，从而促进阳离子染料向纤维内部的扩散，最终解决阳离子染料低温上染腈纶纤维上染率低的问题。因此我们研究了一系列不同结构的有机酯类和醇类化合物，分析它们在各种染色条件下对腈纶纤维结构和染色性能的影响，并通过乳化剂的筛选和复配，研制了一种无毒、环保、稳定性好的腈纶纤维阳离子染料低温染色促进剂，并开发了相应的低温染色应用技术，结果表明其对腈纶阳离子染料低温染色具有明显提高上染率的作用，而且染色色牢度较高，对腈纶纤维织物的断裂强力影响也不大。

发明内容

本发明的目的在于针对目前市售的阳离子染料对腈纶纤维低温染色上染率低的不足，提供一种腈纶纤维阳离子染料染色促进剂及其应用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种腈纶纤维阳离子染料染色促进剂，其特征在于，它由苯甲醇、乙酸丁酯、复合乳化剂和水组成。其中，所述苯甲醇、乙酸丁酯、复合乳化剂和水的体积百分比为10∶10∶1～2∶78～79。

进一步地，所述复合乳化剂由Span型非离子表面活性剂、Tween型非离子表面活性剂和助乳化剂组成。其中，所述Span型非离子表面活性剂、Tween型非离子表面活性剂和助乳化剂的体积百分比为15～90∶10～80∶0～5。

上述腈纶纤维阳离子染料染色促进剂在染色工艺方面的应用。

本发明的有益效果是，本发明腈纶纤维阳离子染料染色促进剂能够提高阳离子染料对腈纶纤维低温染色的上染率，染色织物色牢度好，对纤维强力损伤小。

附图说明

图1为腈纶80-85℃低温染色工艺流程图；

图2为腈纶98℃常规染色工艺流程图。

具体实施方式

本发明的染色促进剂，其有效成分为有机醇类和酯类化合物(即苯甲醇和乙酸丁酯)。苯甲醇(Benzyl alcohol)，分子式(C₆H₅CH₂OH)，稍溶于水，能与乙醇、乙醚、氯仿等混溶。相对密度1.04(25℃)，熔点-15.3℃，沸点205.7℃，大鼠经口LD₅₀1230mg/kg为低毒化学药品；乙酸丁酯(butyl acetate)，分子式(C₆H₁₂O₂)，常温下为无色透明液体，溶于乙醇、乙醚，微溶于水。相对密度0.8764(25℃)，熔点-77.9℃，沸点126.1℃，大鼠经口LD₅₀14130mg/kg为微毒化学药品。在研究中发现，本染色促进剂中的苯甲醇和乙酸丁酯，均对腈纶纤维具有一定的增塑作用，能降低染色过程中腈纶纤维的玻璃化转变温度T_g，有利于阳离子染料在低温条件下向腈纶纤维内部扩散，染色中适量使用后对腈纶纤维物理性质无不良影响。然而，苯甲醇和乙酸丁酯均为油状液体，在染浴中的溶解度比较低，难以分散均匀，因而对腈纶纤维低温染色促进效果不均一，容易出现染色不均匀现象(即色花)。

在本发明中通过乳化的途径使苯甲醇和乙酸丁酯以均匀细小的微滴状分散于水中，形成稳定的乳液体系，不仅对阳离子染料染腈纶纤维起到低温促染作用，同时也保证了染色织物的匀染效果。

经过大量试验，确定采用复合乳化剂，具体为两种不同类型的非离子乳化剂与一种助乳化剂复配使用，即一种Span型非离子表面活性剂和一种Tween型非离子表面活性剂作为乳化剂的主体，以乙醇作为助乳化剂。

复合乳化剂的组成(按体积百分比表示)：Span型非离子表面活性剂15～90，Tween型非离子表面活性剂10～80，助乳化剂0～5。具体实施例子(按体积百分比表示)如：Span-80乳化剂15～90，Tween-80乳化剂10～80，乙醇0～5。

腈纶纤维阳离子染料低温染色促进剂的组成(按体积百分比表示)：苯甲醇10，乙酸丁酯10，复合乳化剂1～2，水78～79。

染色促进剂的配制(即苯甲醇和乙酸丁酯的乳化)，包括以下步骤(以配制100mL染色促进剂为例)：

1)在室温(25℃)条件下准确吸取苯甲醇和乙酸丁酯各10mL以及复配好的复合乳化剂1～2mL于100mL的烧杯中并加水至100ml，烧杯放置在室温水浴中。

2)将上述液体放在高剪切混合乳化机下剧烈搅拌，转速10000rpm，搅拌时间10min。

按上述方法配成的染色促进剂稳定性好，静置30天后未发生液珠聚结、乳析或凝聚等破乳现象。

本发明腈纶纤维阳离子染料染色促进剂的染色工艺流程如下：

织物前处理→染色→净洗

腈纶织物前处理的目的是去除纤维表面所含有杂质如织造所添加的油剂等，以免染色时出现染色不均匀现象。

腈纶纤维主要用阳离子染料来进行染色，常用的阳离子染料主要包括：阳离子黄X-8GLN、阳离子X-GRL、阳离子蓝X-BL、阳离子金黄X-GL、阳离子翠蓝X-GB、阳离子蓝X-GRRL等。

染色后应彻底洗净织物中残留的染料浮色和助剂。

实施例1

1)织物前处理

净洗剂2092g/L，浴比1∶50，在温度60℃的条件下处30min。

2)染色

腈纶80-85℃低温染色配方：

阳离子染料              1％(o.w.f)

染色促进剂              40ml/L

醋酸/醋酸钠调节染液pH   5左右

浴比                    1∶50

腈纶80-85℃低温染色工艺见附图1：

腈纶98℃常规染色配方：

阳离子染料              1％(o.w.f)

1227                    1ml/L

醋酸/醋酸钠调节染液pH   5左右

浴比                    1∶50

腈纶98℃常规染色工艺见附图2：

3)净洗

净洗剂2092g/L，浴比1∶50，温度45℃条件下净洗15min；温水洗净。

以下对不加染色促进剂和加40mL/L的染色促进剂80℃低温染色和98℃常规染色后腈纶纤维阳离子染料平衡上染百分率、染色织物色深值K/S和色牢度等染色效果进行比较，以了解所研制的染色促进剂对腈纶纤维阳离子染料染色性能的影响。低温染色和常规染色工艺见具体实施方案举例中的染色部分，不加促进剂的低温染色工艺条件和实施方案举例中加促进剂的低温染色工艺条件一样。

表1染色促进剂对腈纶纤维阳离子染料平衡上染百分率的影响

由表1可知本低温染色促进剂能明显提高阳离子染料80℃低温染色时在腈纶纤维上的平衡上染百分率，使原先80℃低温染色时由于上染率低而不适合在腈纶纤维上使用的阳离子染料可以适用，并能达到98℃常规染色时的平衡上染百分率的水平，例如：阳离子黄X-8GLN、阳离子翠蓝X-GB等染料提升幅度尤其明显。

表2染色促进剂对腈纶纤维阳离子染料染色织物色深值K/S的影响

由表2可知本低温染色促进剂也能明显提高阳离子染料80℃低温染色时在腈纶纤维上的色深值K/S，且提升的幅度与其上染率的提升幅度基本一致，最终能够达到98℃常规染色时的水平，说明促染的部分染料已固着于纤维上。

表3染色促进剂对腈纶纤维阳离子染料染色织物耐洗色牢度的影响

表4染色促进剂对腈纶纤维阳离子染料染色织物耐摩擦色牢度的影响

由表3可知本低温染色促进剂对阳离子染料在腈纶纤维中80℃低温染色后的耐洗色牢度能够达到常规染色的水平，均在4-5级以上。由表4可知本染色促进剂对阳离子染料在腈纶纤维中80℃低温染色后的耐干摩擦色牢度基本能够达到常规染色的水平，均在4-5级以上，而部分染料的耐湿摩擦色牢度比常规染色时的低0.5级，但一般也能达到4级及以上。说明应用染色促染剂80℃低温染色后的产品能满足色牢度方面的要求。

表5染色促进剂对腈纶纱线阳离子染料染色断裂强力的影响

由表5可知，与80℃不加促进剂的染色工艺比，本低温染色促染剂会使腈纶纱线的断裂强力略有下降，下降幅度为5.43％，但是比常规染色的强力损失率13.33％有明显的改善。因此采用低温染色工艺有利于改善腈纶纤维常规染色的强力受损情况。