一种木棉纤维及其纺织品的稀土媒染染色方法

摘要

本发明涉及一种木棉纤维及其纺织品的稀土媒染染色方法，对木棉纺织品进行前处理，为了去除木棉纤维表面的一些蜡质和杂质等，以及达到一定的白度，然后在经前处理的木棉纺织品染色浴中添加络合稀土媒染剂，对其进行媒染染色。与现有技术相比，本发明能让木棉纤维及其纺织品的染色不仅仅局限于直接染料，也可以用其他的阴离子染料，如活性染料等进行染色，并且克服上染率低、匀染性差、上染深色效果差、染色牢度差等问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种纺织纤维的染色方法，尤其是涉及一种提高木棉纤维及其 纺织品染色性能的方法，木棉纺织品采用稀土媒染染色可以提高染料的上染 率、染料的固色率、染后纺织品的色牢度。

背景技术

木棉纤维是木本植物木棉树的果实纤维，附着于木棉蒴果壳体内壁，由内 壁细胞发育、生长而成。木棉纤维与果实附着作用力小，因而一般不需专门的 初加工设备，只需箩筐筛动，木棉种子便可自行沉底，即可获得木棉纤维。木 棉纤维具有绿色生态、中空超轻、保暖性好、天然抗菌、吸湿导湿等许多天然 特性。木棉纤维因其长度短、强度低、抱合性差和缺乏弹性而难以单独纺纱， 这些不足制约了其在纺织服装方面的应用和发展。但是目前已有人利用木棉纤 维与其他纤维混纺生产出具有极好保暖性能的保暖内衣，其成品具有超高保 暖、强力快速导湿、贴身更薄软、更轻盈四大特色。

木棉纤维及其纺织产品虽有一定数量上市，但存在着染色及后整理问题， 主要是可用染料品种少(仅限于直接染料)、上染率低，匀染性差、上染深色效 果差、染色牢度难以得到有效提高等问题；另外，木棉纤维与其他纤维的混纺 和交织产品也极易出现染色不匀。这有可能是与棉纤维比较，木棉纤维的纤维 素含量明显较少，且木棉纤维具有特殊的形态结构和超分子结构，致使染料分 子的上染比较困难，并且匀染性、色牢度等不够理想。而目前对于改善木棉纤 维的染色工艺研究还比较少。

在当今人们崇尚自然、追求绿色、生态的环境下，研究和开发具有独特性 能的木棉纤维就显得尤为必要。因此，非常需要提供一种提高木棉纤维染色性 能的方法，可以用除直接染料外的染料予以染色，并可提高染料对木棉的上染 率、固色率、染色深度和色牢度等。

稀土元素(Rare Earth)，简称稀土(RE或R)，主要是指化学元素周期表中镧 系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、铽(Tb)、 镱(Yb)、镝(Dy)、钬(Ho)、钆(Gd)、铒(Er)、铥(Tm)、镥(Lu)，以及与镧系的15 个元素密切相关的两个元素——钇(Y)、钪(Sc)等共17种元素。稀土元素的离 子能与染料、纤维和其他化合物的羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物，使稀 土能广泛应用于印染行业。

在织物的前处理过程中，处理液中加入一定量的稀土时，能增加织物的白 度以及提高毛细效应等。据资料报道，加入稀土能提高织物前处理后的毛细效 应的原因有两方面：一是稀土离子对纤维的相互作用，使纤维膨化、结构松弛。 实验证明，稀土前处理能使织物纵向纹理清晰，纤维呈圆柱状，表面干净，结 构疏松。其二是由于稀土对纤维上的杂质的活化及络合作用，使其与含有N、 O、S等元素的被裂解杂质形成络合物，经洗涤被分散在溶液中，从而提高了 织物的毛细效应。另外，稀土元素能使纤维上有色物质活化，使其与漂白剂的 反应容易进行，降低漂白反应的活化能，即对织物的漂白反应有活性催化作用； 并且经测量，稀土元素本身的最大吸收波长为580nm左右，即其具有对黄光进 行选择吸收的能力，对织物白度提高有贡献。

稀土在染色加工中主要应用于羊毛、真丝、腈纶、锦纶、涤纶，也可用于 棉、麻等植物纤维的染色。它的主要作用体现在增深、匀染、减少印染废水排 放、缩短染色工艺、降低染色温度和提高染色牢度等几个方面。目前市场上， 稀土染色助剂大多是以高分子稀土络合物、稀土氧化物或稀土盐为主要成分的 多组分、多功能染色助剂。它集匀染、固色、增深于一体，可以提高染料与织 物的结合力，增加染色坚牢度，同时可增加颜色深度(饱和度、明亮度等)。

四川成都纺织高等专科学校的研究人员采用天然植物染料姜黄用于苎麻 织物染色时，可染得鲜艳深浓的黄色，并在该染色液中添加稀土作媒染剂，可 使织物获得较好的染色牢度，提高上染率，降低染化料在水中的溶解度，从而 减少对环境的污染，并可提高天然植物染料染色成品的酸、碱稳定性及日晒稳 定性。又如，在用苏木、槟榔、黄连、栀子等植物染料对苎麻织物进行染色的 实验中，仍采用上述工艺和稀土媒染剂，也同样收到了良好的效果。

江苏海安丝绸印染厂在真丝绸卷染机染色中采用混合氯化稀土助染，取得 了良好效果。实践表明，稀土溶液在丝织物的染色中，除具有加深色度作用外 还有很强的促染效果，染色时间也比常规染色略有缩短。与常规染色王艺相比， 稀土染色的丝织物色牢度提高，并可节约染料，降低成本。但稀土染色对染料 具有选择性，部分弱酸性、中性染料与稀土相遇时会出现凝聚现象。

稀土在纺织品的化学整理中也有广泛的应用。经稀土盐类处理过的纺织品 的耐水性提高，并具有防腐、防蛀、防酸、阻燃、抗菌等性能，添加不同的稀 土盐类，可以提高织物折缝的持久性，减缓由于皱折光照和发霉引起的损坏； 用含铈的氯化物、硝酸盐或硫酸盐喷涂过的丙烯酸类纤维，可制成防火织物； 氧化镧可以作为丝绸和人造丝增重的化学药品。织物经稀土氯化物与1，10-邻菲 罗啉、2，2′-联吡啶的三元固体配合物整理后，具有较强的抗菌、抑菌作用。另 外，利用稀土材料作为发光体，经过特种纺丝工艺制成的具有夜光性的蓄光型 纤维，是一种新型高科技功能纤维。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种木棉纤 维及其纺织品的稀土媒染染色方法，能让木棉纤维及其纺织品的染色不仅仅局 限于直接染料，也可以用其他的阴离子染料，如活性染料等进行染色，并且克 服上染率低、匀染性差、上染深色效果差、染色牢度差等问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种木棉纤维及其纺织品的稀土媒染染色方法，包括以下步骤：

(1)对木棉纺织品进行前处理，去除木棉纤维表面的蜡质和杂质，并且 使木棉纤维达到一定的白度；

(2)将经前处理的木棉纺织品投入到添加络合稀土媒染剂的染色浴中， 对其进行媒染染色即可。

所述的木棉纺织品包括木棉散纤维、木棉纱线、木棉织物以及木棉与其它 纤维的混纺纱线或混纺织物。

步骤(1)中所述的前处理包括碱处理和漂白。

所述的碱处理是利用烧碱和其他煮练助剂与木棉纤维中的果胶质、蜡状物 质、含氮物质、棉籽壳发生化学降解反应或乳化作用、膨化作用等，经水洗后 使杂质从纤维或织物上退除。采用的碱处理溶液在95～100℃的温度下对纺织品 处理2～3小时，所述的碱处理溶液为10～15g/L的烧碱、0.5～2g/L的表面活性剂 及1.5～3g/L的硅酸钠构成的混合溶液，所述的表面活性剂包括渗透剂JFC或分 散剂平平加O。

所述的漂白的目的就在于去除木棉纤维中的色素，赋予织物必要的和稳定 的白度，而纤维本身则不受显著的损伤。采用次氯酸钠、双氧水或亚氯酸钠对 木棉纺织品进行漂白处理；双氧水漂白的漂液浓度为2～6g/L，pH值为10～10.5， 需加入硅酸钠或非硅稳定剂1～2g/L，在温度为90～100℃的条件下对织物处理 45～60min；次氯酸钠漂白的漂液浓度为0.5～1.5g/L，pH值为9～10，在室温20～35 ℃，织物处理30～45min；亚氯酸钠漂白的漂液浓度为1～2g/L，pH值为4～4.5， 加入醋酸或硫酸铵作为活化剂，在温度为40～80℃的条件下对织物处理 60～90min。

步骤(2)中所述的络合稀土媒染剂中的稀土为氯化镧、氯化铈或氯化钕， 优选氯化镧稀土溶液。

步骤(2)中所述的络合稀土媒染剂以柠檬酸作为络合剂，与氯化稀土离 子配位反应而成，将稀土溶液在搅拌下缓缓加入到络合剂配体中，然后用蒸馏 水稀释，其中，柠檬酸络合剂与氯化稀土离子的摩尔比为1∶3～3∶1，优选柠檬酸 与氯化镧以摩尔比1∶1络合作为媒染剂。

步骤(2)中所述的媒染染色采用稀土同浴染色工艺，将络合稀土媒染剂加 入到染料溶液中，控制温度为40～90℃，振荡处理5～10min，然后将经过前处 理的木棉纤维纺织品置于染液中，控制温度为40～90℃，染色处理30～90min， 测试其上染率，取出，再经水洗、烘干即得木棉染色产品。

所述的染料为阴离子型染料，包括直接染料、活性染料、酸性染料或可溶 性还原染料；所述的直接染料包括市售的沙拉菲尼尔染料，所述的活性染料包 括市售的Cibacron FN，所述的酸性染料包括市售的酸性红G或弱酸性艳蓝 RAW，所述的可溶性还原染料包括市售的溶蒽素染料。

步骤(2)中所述的络合稀土媒染剂用量为0.5～3.5％(o.w.f.)。

与现有技术相比，本发明采用了稀土对木棉纺织品媒染染色的方法，当染 色中添加稀土，纤维素上的羟基能与带正三价的稀土离子发生结合，这相当于 在纤维素纤维上添加“染座”，利于染料上染；同时由于稀土离子电学性质， 使其产生“类电介质”作用而迅速降低纤维表面Zeta电位，进而靠近纤维而与 纤维结合，形成强引力“染座”；以及由于稀土离子体积较小并具有较强的水 合能力，亦能同时携带大量水分子进入纤维内部，使纤维的结晶边缘溶胀并产 生微裂，利于染料分子的渗透，从而提高染料的上染率和固色率，改善木棉的 染色性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

木棉前处理

木棉→碱处理→水洗→烘干→双氧水漂白处理→水洗→烘干。

木棉散纤维

碱处理溶液、双氧水漂白处理溶液均以水为溶剂，其组分：

(1)碱处理溶液：氢氧化钠，10g/L；渗透剂JFC，1g/L；平平加O，1g/L； 硅酸钠，2g/L；浴比，1∶30。

(2)双氧水漂白处理溶液：30％双氧水，2g/L；氧漂稳定剂硅酸钠，1g/L； 用氢氧化钠调节pH值为10.5～11；浴比，1∶30。

具体操作：

称取一定量的木棉散纤维，浸入碱处理溶液，100℃条件下处理120min， 取出，水洗，烘干。然后浸入双氧水漂白处理溶液，90℃条件下处理60min， 取出，水洗，烘干得前处理后的木棉纤维。

实施例2

木棉纤维的直接染料染色

前处理的木棉纤维→直接染料染色→水洗→烘干。

木棉散纤维

碱处理溶液、双氧水漂白处理溶液、直接染料染色液均以水为溶剂，其组 分：

(1)碱处理溶液和双氧水漂白处理溶液配制同实施例1。

(2)直接染料染色液：直接染料(沙拉菲尼尔蓝)，1％(o.w.f)；渗透剂 JFC，0.5g/L；电解质氯化钠，20g/L；浴比，1∶50。

具体操作：

碱处理和双氧水漂白处理如实施例1。

直接染料染液在50℃条件下振荡5～10min，然后取定量前处理后的木棉 纤维，浸入染液中，在50℃条件下上染90min，测试其上染率，取出，水洗， 烘干。

实施例3

木棉纤维的活性染料染色

前处理的木棉纤维→活性染料染色→水洗→烘干。

木棉散纤维

碱处理溶液、双氧水漂白处理溶液、活性染料染色液均以水为溶剂，其组 分：

(1)碱处理溶液和双氧水漂白处理溶液配制如实施例1。

(2)活性染料染色液：活性染料(汽巴FN-R)，1％(o.w.f)；渗透剂JFC， 2g/L；电解质氯化钠，20g/L；浴比，1∶50。

具体操作：

碱处理和双氧水漂白处理如实施例1。

活性染料染液在60℃条件下振荡5～10min，然后取定量前处理后的木棉 纤维，浸入染液中，在60℃条件下上染30min，测试其上染率，再加入碱剂碳 酸钠(10g/L)，在60℃条件下固色60min，并测试其上染率，取出，水洗，烘 干。

实施例4

木棉纤维的直接染料稀土络合媒染染色

前处理的木棉纤维→直接染料络合媒染染色→水洗→烘干。

木棉散纤维

碱处理溶液、双氧水漂白处理溶液、添加络合稀土媒染剂的染色液均以水 为溶剂，其组分：

(1)碱处理溶液和双氧水漂白处理溶液配制同实施例1。

(2)添加络合稀土媒染剂的直接染料染色液：直接染料(沙拉菲尼尔蓝)， 1％(o.w.f)；络合稀土媒染剂(柠檬酸-氯化镧)，0.8％(o.w.f.)；渗透剂JFC，0.5g/L； 电解质氯化钠，20g/L；浴比，1∶50。

具体操作：

碱处理和双氧水漂白处理如实施例1。

添加络合稀土媒染剂的直接染料染色液在50℃条件下振荡5～10min，然 后取定量前处理后的木棉纤维，浸入染液中，在50℃条件下上染90min，测试 其上染率，取出，水洗，烘干。

实施例5

木棉纤维的活性染料稀土络合媒染染色

前处理的木棉纤维→活性染料络合媒染染色→水洗→烘干。

木棉散纤维

碱处理溶液、双氧水漂白处理溶液、添加络合稀土媒染剂的染色液均以水 为溶剂，其组分：

(1)碱处理溶液和双氧水漂白处理溶液配制如实施例1。

(2)添加络合稀土媒染剂的活性染料染色液：活性染料(汽巴FN-R)， 1％(o.w.f)；络合稀土媒染剂(柠檬酸-氯化镧)，0.8％(o.w.f.)；渗透剂JFC，2g/L； 电解质氯化钠，20g/l；浴比，1∶50。

具体操作：

碱处理和双氧水漂白处理如实施例1。

添加络合稀土媒染剂的活性染料染色液在60℃条件下振荡5～10min，然 后取定量前处理后的木棉纤维，浸入染液中，在60℃条件下上染30min，测试 其上染率，再加入碱剂碳酸钠(10g/L)，在60℃条件下固色60min，并测试其 上染率，取出，水洗，烘干。

不同实施例方法对木棉纤维染色结果的比较如表1和表2所示。

表1实施例2与实施例4的染色结果比较

表2实施例3与实施例5的染色结果比较

实施例6

一种木棉纤维及其纺织品的稀土媒染染色方法，包括以下步骤：

(1)对木棉纺织品进行前处理，去除木棉纤维表面的蜡质和杂质，并且 使木棉纤维达到一定的白度，其中，前处理包括碱处理和漂白，碱处理是利用 烧碱和其他煮练助剂与果胶质、蜡状物质、含氮物质、棉籽壳发生化学降解反 应或乳化作用、膨化作用等，经水洗后使杂质从织物上退除，采用碱处理溶液 在95℃的温度下对纺织品处理3小时，碱处理溶液为10g/L的烧碱、0.5g/L的 渗透剂JFC及1.5g/L的硅酸钠构成的混合溶液。漂白的目的就在于去除色素， 赋予织物必要的和稳定的白度，而纤维本身则不受显著的损伤，采用次氯酸钠 对木棉纺织品进行漂白处理，次氯酸钠漂白的漂液浓度为0.5g/L，pH值为9， 在室温20℃，织物处理30min；

(2)将经前处理的木棉纺织品加入到添加络合稀土媒染剂的染色浴中， 对其进行媒染染色即可，使用的络合稀土媒染剂中的稀土为氯化镧，以柠檬酸 作为络合剂，与稀土离子配位反应而成，将稀土溶液在搅拌下缓缓加入到络合 剂配体中，然后用蒸馏水稀释，其中，柠檬酸络合剂与氯化镧离子的摩尔比为 1∶3，媒染染色采用稀土同浴染色工艺，将络合稀土媒染剂加入到沙拉菲尼尔染 料溶液中，加入量为0.5％(o.w.f.)，控制温度为40℃，振荡处理10min，然后将 经过前处理的木棉纤维纺织品置于染液中，控制温度为40℃，染色处理90min， 测试其上染率，取出，再经水洗、烘干即得木棉染色产品。

实施例7

一种木棉纤维及其纺织品的稀土媒染染色方法，包括以下步骤：

(1)对木棉纺织品进行前处理，去除木棉纤维表面的蜡质和杂质，并且 使木棉纤维达到一定的白度，其中，前处理包括碱处理和漂白，碱处理是利用 烧碱和其他煮练助剂与果胶质、蜡状物质、含氮物质、棉籽壳发生化学降解反 应或乳化作用、膨化作用等，经水洗后使杂质从织物上退除，采用碱处理溶液 在100℃的温度下对纺织品处理2小时，碱处理溶液为12g/L的烧碱、1g/L的 渗透剂JFC及2g/L的硅酸钠构成的混合溶液。漂白的目的就在于去除色素， 赋予织物必要的和稳定的白度，而纤维本身则不受显著的损伤，采用次氯酸钠 对木棉纺织品进行漂白处理，次氯酸钠漂白的漂液浓度为1.5g/L，pH值为10， 在室温35℃，织物处理45min；

(2)将经前处理的木棉纺织品加入到添加络合稀土媒染剂的染色浴中， 对其进行媒染染色即可，使用的络合稀土媒染剂中的稀土为氯化铈，以柠檬酸 作为络合剂，与稀土离子配位反应而成，将稀土溶液后在搅拌下缓缓加入到络 合剂配体中，然后用蒸馏水稀释，其中，柠檬酸络合剂与氯化铈离子的摩尔比 为1∶1，媒染染色采用稀土同浴染色工艺，将络合稀土媒染剂加入到市售的 Cibacron FN染料溶液中，加入量为1.5％(o.w.f.)，控制温度为60℃，振荡处理 8min，然后将经过前处理的木棉纤维纺织品置于染液中，控制温度为60℃，染 色处理60min，测试其上染率，取出，再经水洗、烘干即得木棉染色产品。

实施例8

一种木棉纤维及其纺织品的稀土媒染染色方法，包括以下步骤：

(1)对木棉纺织品进行前处理，去除木棉纤维表面的蜡质和杂质，并且 使木棉纤维达到一定的白度，其中，前处理包括碱处理和漂白，碱处理是利用 烧碱和其他煮练助剂与果胶质、蜡状物质、含氮物质、棉籽壳发生化学降解反 应或乳化作用、膨化作用等，经水洗后使杂质从织物上退除，采用碱处理溶液 在95℃的温度下对纺织品处理3小时，碱处理溶液为10g/L的烧碱、0.5g/L的 渗透剂JFC及1.5g/L的硅酸钠构成的混合溶液。漂白的目的就在于去除色素， 赋予织物必要的和稳定的白度，而纤维本身则不受显著的损伤，采用亚氯酸钠 对木棉纺织品进行漂白处理，亚氯酸钠漂白的漂液浓度为1g/L，pH值为4，加 入醋酸作为活化剂，在温度为40℃的条件下对织物处理90min；

(2)将经前处理的木棉纺织品加入到添加络合稀土媒染剂的染色浴中， 对其进行媒染染色即可，使用的络合稀土媒染剂中的稀土为氯化铈，以柠檬酸 作为络合剂，与稀土离子配位反应而成，将稀土溶液后在搅拌下缓缓加入到络 合剂配体中，然后用蒸馏水稀释，其中，柠檬酸络合剂与氯化铈离子的摩尔比 为1∶1，媒染染色采用稀土同浴染色工艺，将络合稀土媒染剂加入到市售的酸性 红G染料溶液中，加入量为2％(o.w.f.)，控制温度为60℃，振荡处理8min，然 后将经过前处理的木棉纤维纺织品置于染液中，控制温度为60℃，染色处理 60min，测试其上染率，取出，再经水洗、烘干即得木棉染色产品。

实施例9

一种木棉纤维及其纺织品的稀土媒染染色方法，包括以下步骤：

(1)对木棉纺织品进行前处理，去除木棉纤维表面的蜡质和杂质，并且 使木棉纤维达到一定的白度，其中，前处理包括碱处理和漂白，碱处理是利用 烧碱和其他煮练助剂与果胶质、蜡状物质、含氮物质、棉籽壳发生化学降解反 应或乳化作用、膨化作用等，经水洗后使杂质从织物上退除，采用碱处理溶液 在100℃的温度下对纺织品处理2小时，碱处理溶液为15g/L的烧碱、2g/L的 分散剂平平加O及3g/L的硅酸钠构成的混合溶液。漂白的目的就在于去除色 素，赋予织物必要的和稳定的白度，而纤维本身则不受显著的损伤，采用亚氯 酸钠对木棉纺织品进行漂白处理，亚氯酸钠漂白的漂液浓度为2g/L，pH值为 4.5，加入硫酸铵作为活化剂，在温度为80℃的条件下对织物处理60min；

(2)将经前处理的木棉纺织品加入到添加络合稀土媒染剂的染色浴中， 对其进行媒染染色即可，使用的络合稀土媒染剂中的稀土为氯化钕，以柠檬酸 作为络合剂，与稀土离子配位反应而成，将稀土溶液后在搅拌下缓缓加入到络 合剂配体中，然后用蒸馏水稀释，其中，柠檬酸络合剂与氯化钕离子的摩尔比 为3∶1，媒染染色采用稀土同浴染色工艺，将络合稀土媒染剂加入到市售的溶蒽 素染料溶液中，加入量为3.5％(o.w.f.)，控制温度为90℃，振荡处理5min，然 后将经过前处理的木棉纤维纺织品置于染液中，控制温度为90℃，染色处理 30min，测试其上染率，取出，再经水洗、烘干即得木棉染色产品。