專利名稱：基于碳納米管改性的酸性染料的制備方法及其染色方法
基于碳納米管改性的酸性染料的制備方法及其染色方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于皮革化工領(lǐng)域，特別涉及一種基于碳納米管改性的酸性染料的制備方法及其染色方法。
背景技術(shù)：
酸性染料是一類須在酸性介質(zhì)中進行染色的染料，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，主要用于羊毛、蠶絲及錦綸的染色，也大量用于皮革、紙張、墨水的染色，是皮革染色的常用染料，在皮革染色中占有重要的地位。
酸性染料在水溶液中電離后生成有色的陰離子和無色的金屬陽離子，所以又稱為陰離子染料，染料中的親水基大多數(shù)為磺酸基，少數(shù)酸性染料含有羧酸基。
酸性染料因具有一系列的優(yōu)點，如色譜齊全、色澤鮮艷、滲透性好，使用方便，用途廣泛，而受到皮革等工業(yè)的青睞，得到了迅速發(fā)展。然而，酸性染料由于其分子較小，親水基多，使其抗水性較差，不耐水洗，特別是耐堿洗堅牢度差，在使用上也受到一定限制。為了克服這些缺點，本專利通過加入納米材料-碳納米管來改善，并收到一定效果。
碳納米管(Carbon nanotubes，CNTs)作為一維納米材料，重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有比表面積大、機械強度高、電導(dǎo)率高、耐熱性好等特點。從而使其具有特殊的機械、物理、化學(xué)性能，在工程材料、催化、吸附-分離、儲能器件、電極材料等諸多領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用前景，將CNTs應(yīng)用于酸性染料染色，可提高染料的上染率，提高染料的耐水洗、 皂洗、汗洗、堿洗等的堅牢度，耐曬牢度也明顯改善，耐磨性、耐干濕擦性能提高，可有效提高被染物產(chǎn)品的質(zhì)量。染色廢水中染料含量明顯下降、可節(jié)約染色廢水的處理成本。
國內(nèi)外在用碳納米管改性酸性染料染色性能方面目前還未見報道，更未見有專利發(fā)表。
本專利利用碳納米管極高的表面比，對復(fù)合材料極好的吸附性能和增強增韌效果，應(yīng)用于酸性染料的染色中，屬國內(nèi)外首創(chuàng)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于碳納米管改性的酸性染料的制備方法及其染色方法，該改性后的酸性染料在染色過程中與待染色的皮革結(jié)合度更強，進而，使得染色后皮革的抗水性較好且更耐水洗。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于碳納米管改性的酸性染料的制備方法， 首先對碳納米管進行酸化處理，即將碳納米管與酸性溶液混合后，超聲處理，并靜置浸泡， 最后加熱冷凝回流后，反復(fù)水洗和分離直至PH為中性；接著，將酸化后的碳納米管與酸性染料以及水混合均勻并超聲處理，最后加熱至50-60°C，即得改性的酸性染料。
作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述與碳納米管混合的酸性溶液是將質(zhì)量濃度為96% 硫酸和質(zhì)量濃度為68%的硝酸按體積比為2 1混合而成；
作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述碳納米管與酸性溶液混合時的質(zhì)量比為0. 025 1 ；
作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述酸化后的碳納米管與酸性染料以及水在進行混合時，其質(zhì)量份數(shù)分別為0. 1 0. 5份，100份，50 100份；
本發(fā)明還提供了一種利用上述方法所得的染料進行染色的方法，首先調(diào)整好染浴的液比和溫度，然后將改性的酸性染料加入至染浴中，待染色結(jié)束，用甲酸固色。
本發(fā)明基于碳納米管改性的酸性染料的制備方法及其染色方法至少具有以下優(yōu)點本發(fā)明利用碳納米管極高的表面比，對復(fù)合材料極好的吸附性能和增強增韌效果，對酸性染料進行改性。將酸化改性后的CNTs應(yīng)用于酸性染料的改性，可提高染色時染料的上染率，提高染料的耐水洗、皂洗、汗洗、堿洗等的堅牢度，耐曬牢度也明顯改善，耐磨性、耐干濕擦性能提高，可有效提高被染物產(chǎn)品的質(zhì)量。染色廢水中染料含量明顯下降。因此，將功能化碳納米管用于酸性染料的改性，不但可以提高染料的利用率，而且能節(jié)約染色廢水的處理成本。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明做詳細描述
實施例1
(1)按照質(zhì)量比為0. 025 1將碳納米管與酸性溶液混合后，超聲10分鐘處理配制成懸浮液，靜置浸泡M小時，然后在110°c加熱冷凝回流1-2小時，最后反復(fù)水洗和分離直至PH為中性，以除去碳納米管中的雜質(zhì)，并使其表面帶上羧基等活性反應(yīng)基團，從而得到羧基化的碳納米管，所述酸性溶液是將質(zhì)量濃度為96%硫酸和質(zhì)量濃度為68%的硝酸按體積比為21混合而成；
(2)稱取質(zhì)量份數(shù)為100份的酸性染料，稱取0. 1份步驟⑴得到的羧基化碳納米管，稱取50份的水，將酸性染料、羧基化碳納米管及水混合均勻并超聲10分鐘，加熱至 50-600C，得到羧基化碳納米管改性的酸性染料；
(3)將改性后的染料用于皮革染色中，即首先調(diào)整好轉(zhuǎn)鼓中染浴的液比、溫度，然后將步驟( 得到的改性的酸性染料加入至染浴中，待染色結(jié)束，用甲酸固色。
實施例2
(1)按照質(zhì)量比為0. 025 1將碳納米管與酸性溶液混合后，超聲15分鐘處理配制成懸浮液，靜置浸泡30小時，然后在110°C _115°C加熱冷凝回流1-2小時，最后反復(fù)水洗和分離直至PH為中性，以除去碳納米管中的雜質(zhì)，并使其表面帶上羧基等活性反應(yīng)基團， 從而得到羧基化的碳納米管，所述酸性溶液是將質(zhì)量濃度為96%硫酸和質(zhì)量濃度為68% 的硝酸按體積比為21混合而成；
(2)稱取質(zhì)量比為100份的酸性染料，稱取0.2份步驟(1)得到的羧基化碳納米管，稱取80份的水，將酸性染料、羧基化碳納米管及水混合均勻并超聲20分鐘，加熱至 50-600C，得到羧基化碳納米管改性的酸性染料；
(3)將改性后的染料用于皮革染色中，即首先調(diào)整好轉(zhuǎn)鼓中染浴的液比、溫度，然后將步驟( 得到的改性的酸性染料加入至染浴中，待染色結(jié)束，用甲酸固色。
實施例3
(1)按照質(zhì)量比為0. 025 1將碳納米管與酸性溶液混合后，超聲20分鐘處理配制成懸浮液，靜置浸泡38小時，然后在115°C _120°C加熱冷凝回流1_2小時，最后反復(fù)水洗和分離直至PH為中性，以除去碳納米管中的雜質(zhì)，并使其表面帶上羧基等活性反應(yīng)基團， 從而得到羧基化的碳納米管，所述酸性溶液是將質(zhì)量濃度為96%硫酸和質(zhì)量濃度為68% 的硝酸按體積比為21混合而成；
(2)稱取質(zhì)量份數(shù)為100份的酸性染料，0. 4份的羧基化碳納米管，100份的水，將酸性染料、羧基化碳納米管及水混合均勻并超聲30分鐘，加熱至50-60°C，得到羧基化碳納米管改性的酸性染料；
(3)將改性后的染料用于皮革染色中，即首先調(diào)整好轉(zhuǎn)鼓中染浴的液比、溫度，然后將步驟( 得到的改性的酸性染料加入至染浴中，待染色結(jié)束，用甲酸固色。
實施例4
(1)按照質(zhì)量比為0. 025 1將碳納米管與酸性溶液混合后，超聲10_20分鐘處理配制成懸浮液，靜置浸泡48小時，然后在110°C -120°C加熱冷凝回流1-2小時，最后反復(fù)水洗和分離直至PH為中性，以除去碳納米管中的雜質(zhì)，并使其表面帶上羧基等活性反應(yīng)基團，從而得到羧基化的碳納米管，所述酸性溶液是將質(zhì)量濃度為96%硫酸和質(zhì)量濃度為 68%的硝酸按體積比為2 1混合而成；
(2)稱取質(zhì)量份數(shù)為100份的酸性染料，0. 5份步驟(1)得到的羧基化碳納米管， 60份的水，將酸性染料、羧基化碳納米管及水混合均勻并超聲10-30分鐘，加熱至50-60°C， 得到羧基化碳納米管改性的酸性染料；
(3)將改性后的染料用于皮革染色中，即首先調(diào)整好轉(zhuǎn)鼓中染浴的液比、溫度，然后將步驟( 得到的改性的酸性染料加入至染浴中，待染色結(jié)束，用甲酸固色。
以上所述僅為本發(fā)明的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.基于碳納米管改性的酸性染料的制備方法，其特征在于首先對碳納米管進行酸化處理，即將碳納米管與酸性溶液混合后，超聲處理，并靜置浸泡，最后加熱冷凝回流后，反復(fù)水洗和分離直至PH為中性；接著，將酸化后的碳納米管與酸性染料以及水混合均勻并超聲處理，最后加熱至50-60°C，即得改性的酸性染料。
2.如權(quán)利要求1所述的基于碳納米管改性的酸性染料的制備方法，其特征在于所述與碳納米管混合的酸性溶液是將質(zhì)量濃度為96%硫酸和質(zhì)量濃度為68%的硝酸按體積比為2 1混合而成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于碳納米管改性的酸性染料的制備方法，其特征在于 所述碳納米管與酸性溶液混合時的質(zhì)量比為0.025 1。
4.如權(quán)利要求1所述的基于碳納米管改性的酸性染料的制備方法，其特征在于所述酸化后的碳納米管與酸性染料以及水在進行混合時，其質(zhì)量份數(shù)分別為0. 1 0. 5份，100 份，50 100份。
5.基于碳納米管改性的酸性染料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)按照質(zhì)量比為0.025 1將碳納米管與酸性溶液混合后，超聲處理配制成懸浮液， 靜置浸泡M 48小時，然后在110 120°C加熱冷凝回流1-2小時，最后反復(fù)水洗和分離直至PH為中性，以除去碳納米管中的雜質(zhì)，并使其表面帶上羧基等活性反應(yīng)基團，從而得到羧基化的碳納米管；(2)稱取質(zhì)量份數(shù)為100份的酸性染料，0.1 0. 5份步驟(1)得到的羧基化碳納米管， 50 100份的水，將酸性染料、羧基化碳納米管及水混合均勻并超聲處理，加熱至50-60°C， 得到改性的酸性染料。
6.利用權(quán)利要求1或5所述的方法制得的酸性染料進行染色的方法，其特征在于首先調(diào)整好染浴的液比和溫度，然后將改性的酸性染料加入至染浴中，待染色結(jié)束，用甲酸固色。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于碳納米管改性的酸性染料的制備方法及其染色方法，染料的制備方法首先對碳納米管進行酸化處理，即將碳納米管與酸性溶液混合后，超聲處理，并靜置浸泡，最后加熱冷凝回流后，反復(fù)水洗和分離直至pH為中性；接著，將酸化后的碳納米管與酸性染料以及水混合均勻并超聲處理，最后加熱至50-60℃，即得改性的酸性染料。染色方法調(diào)整好染浴的液比和溫度，然后將改性的酸性染料加入至染浴中，待染色結(jié)束，用甲酸固色即可。本發(fā)明利用碳納米管極高的表面比，對復(fù)合材料極好的吸附性能和增強增韌效果，對酸性染料進行改性，工藝簡單、綠色環(huán)保、成本低廉的優(yōu)點，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號D06P1/39GK102516816SQ20111040740
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者孫友昌, 李宏軒, 馬建中 申請人:陜西科技大學(xué)