一种能够增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法

摘要

本发明公开了一种能够增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法，按照下述步骤进行，步骤1，配置预处理液：将N‑正丁基邻苯二甲酰亚胺、阳离子明胶蛋白助剂和氢氧化钠溶入水中制得预处理液；步骤2，将一定量的芳纶投入步骤1得到的预处理液中，进行预处理；本发明能够显著提高芳纶对阴离子染料的染色性能,该发明为解决芳纶纤维难染色的问题及开发芳纶阴离子染料染色提供一条新途径，实现芳纶100℃常压染色，降低染色温度、降低染色成本及污染，促进芳纶产品的开发及应用。

说明书

技术领域

本发明属于纺织品印染方法技术领域，涉及一种能够增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法。

背景技术

芳纶是一种芳香环的聚酰胺合成纤维，已工业化的芳纶主要是芳纶1313(聚间苯二甲酰间苯二胺纤维)和芳纶1414(聚对苯二甲酰对苯二胺纤维)两大类。芳纶纤维具有高强、高模、耐高温、耐辐射、电绝缘性、阻燃性、热湿舒适性和化学性稳定性好等优良性能。芳纶材料应用广泛，除了应用于高温过滤材料、电器绝缘材料、蜂巢结构材料和防火材料等外，还能应用于特种服装材料，如航天服、消防服、赛车服、油田工作服等特殊用途的高性能纺织品。由此引起芳纶染色产品越来越受到人们的重视。

然而，芳纶是由酰胺键互相连接苯基所构成的线型大分子。芳纶大分子结构十分紧密，分子中含有大量酰胺基和芳香环，分子间氢键多，内聚力大，纤维溶胀困难，结晶度高，玻璃化温度高，间位芳纶玻璃化温度高达270℃，对位芳纶玻璃化温度高达350℃，且芳纶分子结构中不含水溶性基团，因此芳纶存在染色困难、得色量低、很难染深浓色的问题。而通常芳纶采用分散染料和阳离子染色时，染色温度高达140℃，高温染色存在耗能大、污染大、对染色设备要求高等问题。近年来，有许多染整工作者致力于研究芳纶载体，以改善芳纶的染色性能。

目前改善芳纶染色性能的方法主要有：(1)采用原液着色的方法对芳纶进行染色，但是依靠纺丝原液法使芳纶着色存在色调相对单一和生产方式不灵活的缺点，限制了芳纶在纺织服装领域的广泛应用；(2)极性溶剂预处理芳纶纤维，如采用极性溶剂二甲基乙酰胺(DMAc)处理芳纶纤维，减弱芳纶纤维分子间作用力，使芳纶纤维直径和比表面积增加，改善芳纶染色性能，但染色后芳纶纤维上会残留大量的溶剂，需要大量水洗除去残留溶剂，并且溶剂难以回收；(3)采用苯乙酮、苯甲醇等染色载体处理芳纶，载体能够使芳纶纤维增塑，降低纤维的玻璃化温度，同时对染料有良好的溶解性能，进而能够促进染料吸附并扩散进入纤维内部。经载体膨化的芳纶纤维主要采用阳离子染料染色，或采用分散染料染色。但是载体一般具有特殊气味，并且染色后载体也会残留在纤维上，必须应用大量水去除残留载体。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法，能够显著提高芳纶对阴离子染料的染色性能。

本发明采用的技术方案是,一种能够增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法，按照下述步骤进行：

步骤1，配置预处理液：将N-正丁基邻苯二甲酰亚胺、阳离子明胶蛋白助剂和氢氧化钠溶入水中制得预处理液；

步骤2，将一定量的芳纶投入步骤1得到的预处理液中进行预处理。

本发明的特点还在于:

预处理液中，N-正丁基邻苯二甲酰亚胺的浓度为30g/L-50g/L，阳离子明胶蛋白助剂的浓度为10g/L-30g/L，氢氧化钠的浓度为4g/L-10g/L。

芳纶与预处理液的质量体积比为1g:10mL-30mL；浸泡的温度为70℃-100℃，浸泡时间为40min-70min。

步骤2中，芳纶与预处理液的质量体积比为1g:5mL-25mL；浸泡温度为70℃-80℃，浸泡时间为10min-40min，浸泡后将芳纶捞出汽蒸10min-40min。

汽蒸的温度为100℃-105℃。

本发明的有益效果在于:

本发明一种能够增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法，经该方法预处理的芳纶能够显著提高对阴离子染料吸附上染性能，为解决芳纶纤维难染色的问题及未开发芳纶阴离子染料染色提供一条新途径；实现芳纶100℃常压沸染染色，降低染色温度、降低染色成本及污染，促进芳纶产品的开发及应用。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种能够增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法，按照下述步骤进行：

步骤1，配置预处理液：将N-正丁基邻苯二甲酰亚胺、阳离子明胶蛋白助剂和氢氧化钠溶解于水中，制得预处理液；其中，N-正丁基邻苯二甲酰亚胺的浓度为30g/L-50g/L，阳离子明胶蛋白助剂的浓度为10g/L-30g/L，氢氧化钠的浓度为4g/L-10g/L；

步骤2，将芳纶投入步骤1配制的预处理液中，其中芳纶与预处理液的质量体积比为1g:10mL-30mL，将芳纶在70℃-100℃的温度下浸渍处理40min-70min；

或者将芳纶投入步骤1得到的预处理液中，其中芳纶与预处理液的质量体积比为1g:5mL-25mL，将芳纶在70℃-80℃的温度下浸渍处理20min-40min；浸泡后，将芳纶捞出在100℃-105℃下汽蒸10min-40min。

本发明中N-正丁基邻苯二甲酰亚胺能够有效膨化、增塑芳纶纤维，降低芳纶纤维玻璃化温度，使得纤维无定形区空隙变大，使阳离子明胶蛋白助剂易于进入纤维内部，并与纤维上存在的少量阴离子基团靠静电引力结合，同时阳离子明胶蛋白助剂上存在聚酰胺结构，芳纶结构上也存在聚酰胺结构，阳离子明胶蛋白助剂与芳纶之间还存在范德华力和氢键作用力，同时在氢氧化钠催化作用下，阳离子明胶蛋白助剂上的环氧乙烷活性基团能够与芳纶纤维上的氨基发生化学反应，使得阳离子明胶蛋白助剂与纤维之间还存在少量共价键结合，最终使芳纶获得良好的膨化和阳离子化改性效果，有效增强芳纶对阴离子染料的染色性能，不仅提高阴离子染料吸附上染速度，而且提高染料向芳纶纤维内部的扩散速率，显著提高染色织物的染色深度值。

实施例1

一种能够增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法，按照下述步骤进行：

步骤1，配置预处理液：将N-正丁基邻苯二甲酰亚胺、阳离子明胶蛋白助剂和氢氧化钠溶解于水中，制得预处理液；其中，N-正丁基邻苯二甲酰亚胺的浓度为30g/L，阳离子明胶蛋白助剂的浓度为10g/L，氢氧化钠的浓度为4g/L；

步骤2，将芳纶投入步骤1制备的预处理液中，其中芳纶与预处理液的质量体积比为1g:10mL，将芳纶在70℃下浸渍处理40min。

实施例2

一种能够增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法，按照下述步骤进行：

步骤1，配置预处理液：将N-正丁基邻苯二甲酰亚胺、阳离子明胶蛋白助剂和氢氧化钠溶解于水中，制得预处理液；其中，N-正丁基邻苯二甲酰亚胺的浓度为50g/L，阳离子明胶蛋白助剂的浓度为30g/L，氢氧化钠的浓度为10g/L。

步骤2，将芳纶投入步骤1得到的预处理液中，其中芳纶与预处理液的质量体积比为1g:30mL，将芳纶在100℃下浸渍处理70min。

实施例3

一种能够增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法，按照下述步骤进行：

步骤1，配置预处理液：将N-正丁基邻苯二甲酰亚胺、阳离子明胶蛋白助剂和氢氧化钠溶解于水中，制得预处理液；其中，N-正丁基邻苯二甲酰亚胺的浓度为40g/L，阳离子明胶蛋白助剂的浓度为20g/L，氢氧化钠的浓度为7g/L；

步骤2，将芳纶投入步骤1制备的预处理液中，其中芳纶与预处理液的质量体积比为1g:20mL，将芳纶在80℃下浸渍处理55min；

实施例4

一种能够增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法，按照下述步骤进行：

步骤1，配置预处理液：将N-正丁基邻苯二甲酰亚胺、阳离子明胶蛋白助剂和氢氧化钠溶解于水中，制得预处理液；其中，N-正丁基邻苯二甲酰亚胺的浓度为35g/L，阳离子明胶蛋白助剂的浓度15g/L，氢氧化钠的浓度为5g/L；

步骤2，将芳纶投入步骤1得到的预处理液中，其中芳纶与预处理液的质量体积比为1g:15mL，将芳纶在78℃下浸渍处理45min。

实施例5

一种能够增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法，按照下述步骤进行：

步骤1，配置预处理液：将N-正丁基邻苯二甲酰亚胺、阳离子明胶蛋白助剂和氢氧化钠溶解于水中，制得预处理液；其中，N-正丁基邻苯二甲酰亚胺的浓度为45g/L，阳离子明胶蛋白助剂的浓度为25g/L，氢氧化钠的浓度为8.5g/L；

步骤2，将芳纶投入步骤1制备的预处理液中，其中芳纶与预处理液的质量体积比为1g:25mL，将芳纶在95℃下浸渍处理65min；

实施例6

一种能够增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法，按照下述步骤进行：

步骤1，配置预处理液：将N-正丁基邻苯二甲酰亚胺、阳离子明胶蛋白助剂和氢氧化钠溶解于水中，制得预处理液；其中，N-正丁基邻苯二甲酰亚胺的浓度为30g/L，阳离子明胶蛋白助剂的浓度为10g/L，氢氧化钠的浓度为4g/L；

将芳纶投入步骤1得到的预处理液中，其中芳纶与预处理液的质量体积比为1g:5mL，将芳纶在80℃下浸渍处理40min后，将芳纶捞出在105℃温度下汽蒸20min。

实施例7

一种能够增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法，按照下述步骤进行：

步骤1，配置预处理液：将N-正丁基邻苯二甲酰亚胺、阳离子明胶蛋白助剂和氢氧化钠溶解于水中，制得预处理液；其中，N-正丁基邻苯二甲酰亚胺的浓度为50g/L，阳离子明胶蛋白助剂的浓度为30g/L，氢氧化钠的浓度为10g/L；

将芳纶投入步骤1得到的预处理液中，其中芳纶与预处理液的质量体积比为1g:10mL，将芳纶在80℃浸渍处理30min后，将芳纶捞出在100℃下汽蒸30min。

实施例8

步骤1，配置预处理液：将N-正丁基邻苯二甲酰亚胺、阳离子明胶蛋白助剂和氢氧化钠溶解于水中，制得预处理液；其中，N-正丁基邻苯二甲酰亚胺的浓度为40g/L，阳离子明胶蛋白助剂的浓度为20g/L，氢氧化钠的浓度为8g/L；

步骤2，将芳纶投入步骤1得到的预处理液中，其中芳纶与预处理液的质量体积比为1g:15mL，将芳纶在75℃下浸渍处理20min后，将芳纶捞出在103℃汽蒸40min。

实施例9

步骤1，配置预处理液：将N-正丁基邻苯二甲酰亚胺、阳离子明胶蛋白助剂和氢氧化钠溶解于水中，制得预处理液；其中，N-正丁基邻苯二甲酰亚胺的浓度为32g/L，阳离子明胶蛋白助剂的浓度为18g/L，氢氧化钠的浓度为5g/L；

将芳纶投入步骤1得到的预处理液中，其中芳纶与预处理液的质量体积比为1g:13mL，将芳纶在73℃浸渍处理25min后，将芳纶捞出在102℃汽蒸35min。

实施例10

步骤1，配置预处理液：将N-正丁基邻苯二甲酰亚胺、阳离子明胶蛋白助剂和氢氧化钠溶解于水中，制得预处理液；其中，N-正丁基邻苯二甲酰亚胺的浓度为42g/L，阳离子明胶蛋白助剂的浓度为28g/L，氢氧化钠的浓度为9g/L；

将芳纶投入步骤1制备的预处理液中，其中芳纶与预处理液的质量体积比为1g:16mL，将芳纶在78℃下浸渍处理15min后，将芳纶捞出104℃汽蒸38min。

将实施例3和8预处理后的芳纶和未预处理的芳纶采用活性染料在98℃下染色60min，织物染色深度K/S的结果见表1。

表1不同种类活性染料染不同处理芳纶的染色深度效果

由表1中能够清楚的看出，实施例3预处理的芳纶染色深度相对于未预处理芳纶染色深度提高了6倍以上，实施例8预处理的芳纶染色深度相对于未预处理芳纶染色深度提高了9倍以上；实验证明本发明一种增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法能够显著提高芳纶对阴离子染料染色性能；而实施例8的芳纶染色深度的提高幅度明显大于实施例3的芳纶染色深度，实施例8的芳纶的预处理步骤相较于实施例3芳纶的预处理步骤增加了汽蒸的步骤，说明预处理过程中增加汽蒸步骤，对于增强芳纶阴离子染料染色性能效果更好。

将本发明预处理后的芳纶和未预处理的芳纶采用不同种类阴离子活性染料分别在100℃、110℃、120℃和130℃下染色60min，织物染色深度K/S的结果分别见表2、表3和表4。

表2活性艳红K-2G染料不同温度下染不同处理芳纶的染色深度值

表3活性黄K-6G染料不同温度下染不同处理芳纶的染色深度值

表4活性翠蓝KNG染料不同温度下染不同处理芳纶的染色深度值

由表2、表3和表4看出，使用阴离子活性染料对芳纶进行染色时，不是染色温度越高，芳纶的染色深度越大，染色温度太高将导致活性染料水解，染料水溶性增大，染料结构破坏，更不利于染料的吸附上染，染色织物的K/S值反而会降低，所以采用活性染料染芳纶织物，染色温度不能高于110℃；由实验数据还可以看出，未预处理的芳纶织物，采用三种活性染料分别在100℃、110℃、120℃和130℃下染色60min，织物染色深度K/S均很低，绝大多数试样的染色深度K/S值小于1，表明未处理芳纶织物不能采用阴离子活性染料染色。与未处理芳纶的染色深度相比较，经过预处理的芳纶的染色深度K/S值显著提高，而且发现采用浸渍处理一定时间后，再汽蒸一定时间的预处理工艺，芳纶的膨化改性效果更好，织物染色深度提高更大，可见本发明的膨化改性预处理方法可以显著改善芳纶对阴离子染料染色性能，染料吸附量显著提高，织物染色深度K/S值显著提高，使得芳纶能够采用阴离子染料染色，扩大了芳纶染色用染料的范围。由表2、表3和表4看出，经过预处理后的芳纶在100℃时染色深度比未处理织物显著提高，表明按照本发明方法预处理的芳纶能够在100℃常压条件下染色。

本发明一种能够增强芳纶对阴离子染料染色性能的预处理方法，能够显著增强芳纶对阴离子染料的吸附上染性能，实现芳纶常压沸染染色，为芳纶阴离子染料染色，开辟一条新途径；降低染色温度、降低染色成本及污染，促进芳纶产品的开发及应用。