專利名稱：一種木棉纖維及其紡織品的稀土媒染染色方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紡織纖維的染色方法，尤其是涉及一種提高木棉纖維及其紡織品染色性能的方法，木棉紡織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、染后紡織品的色牢度。
背景技術(shù)：
木棉纖維是木本植物木棉樹的果實(shí)纖維，附著于木棉蒴果殼體內(nèi)壁，由內(nèi)壁細(xì)胞發(fā)育、生長(zhǎng)而成。木棉纖維與果實(shí)附著作用力小，因而一般不需專門的初加工設(shè)備，只需蘿筐篩動(dòng)，木棉種子便可自行沉底，即可獲得木棉纖維。木棉纖維具有綠色生態(tài)、中空超輕、保暖性好、天然抗菌、吸濕導(dǎo)濕等許多天然特性。木棉纖維因其長(zhǎng)度短、強(qiáng)度低、抱合性差和缺乏彈性而難以單獨(dú)紡紗，這些不足制約了其在紡織服裝方面的應(yīng)用和發(fā)展。但是目前已有人利用木棉纖維與其他纖維混紡生產(chǎn)出具有極好保暖性能的保暖內(nèi)衣，其成品具有超高保暖、強(qiáng)力快速導(dǎo)濕、貼身更薄軟、更輕盈四大特色。木棉纖維及其紡織產(chǎn)品雖有一定數(shù)量上市，但存在著染色及后整理問(wèn)題，主要是可用染料品種少(僅限于直接染料)、上染率低，勻染性差、上染深色效果差、染色牢度難以得到有效提高等問(wèn)題；另外，木棉纖維與其他纖維的混紡和交織產(chǎn)品也極易出現(xiàn)染色不勻。 這有可能是與棉纖維比較，木棉纖維的纖維素含量明顯較少，且木棉纖維具有特殊的形態(tài)結(jié)構(gòu)和超分子結(jié)構(gòu)，致使染料分子的上染比較困難，并且勻染性、色牢度等不夠理想。而目前對(duì)于改善木棉纖維的染色工藝研究還比較少。在當(dāng)今人們崇尚自然、追求綠色、生態(tài)的環(huán)境下，研究和開發(fā)具有獨(dú)特性能的木棉纖維就顯得尤為必要。因此，非常需要提供一種提高木棉纖維染色性能的方法，可以用除直接染料外的染料予以染色，并可提高染料對(duì)木棉的上染率、固色率、染色深度和色牢度等。稀土元素(Rare Earth)，簡(jiǎn)稱稀土(RE或R)，主要是指化學(xué)元素周期表中鑭系元素——鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、鋱(Tb)、鐿(Yb)、鏑 (Dy)、鈥(Ho)、釓(Gd)、鉺(Er)、銩(Tm)、镥(Lu)，以及與鑭系的15個(gè)元素密切相關(guān)的兩個(gè)元素——銘(Y)、鈧(Sc)等共17種元素。稀土元素的離子能與染料、纖維和其他化合物的羥基、偶氮基或磺酸基等形成結(jié)合物，使稀土能廣泛應(yīng)用于印染行業(yè)。在織物的前處理過(guò)程中，處理液中加入一定量的稀土?xí)r，能增加織物的白度以及提高毛細(xì)效應(yīng)等。據(jù)資料報(bào)道，加入稀土能提高織物前處理后的毛細(xì)效應(yīng)的原因有兩方面 一是稀土離子對(duì)纖維的相互作用，使纖維膨化、結(jié)構(gòu)松弛。實(shí)驗(yàn)證明，稀土前處理能使織物縱向紋理清晰，纖維呈圓柱狀，表面干凈，結(jié)構(gòu)疏松。其二是由于稀土對(duì)纖維上的雜質(zhì)的活化及絡(luò)合作用，使其與含有N、0、S等元素的被裂解雜質(zhì)形成絡(luò)合物，經(jīng)洗滌被分散在溶液中，從而提高了織物的毛細(xì)效應(yīng)。另外，稀土元素能使纖維上有色物質(zhì)活化，使其與漂白劑的反應(yīng)容易進(jìn)行，降低漂白反應(yīng)的活化能，即對(duì)織物的漂白反應(yīng)有活性催化作用；并且經(jīng)測(cè)量，稀土元素本身的最大吸收波長(zhǎng)為580nm左右，即其具有對(duì)黃光進(jìn)行選擇吸收的能力，對(duì)織物白度提高有貢獻(xiàn)。
稀土在染色加工中主要應(yīng)用于羊毛、真絲、腈綸、錦綸、滌綸，也可用于棉、麻等植物纖維的染色。它的主要作用體現(xiàn)在增深、勻染、減少印染廢水排放、縮短染色工藝、降低染色溫度和提高染色牢度等幾個(gè)方面。目前市場(chǎng)上，稀土染色助劑大多是以高分子稀土絡(luò)合物、稀土氧化物或稀土鹽為主要成分的多組分、多功能染色助劑。它集勻染、固色、增深于一體，可以提高染料與織物的結(jié)合力，增加染色堅(jiān)牢度，同時(shí)可增加顏色深度(飽和度、明亮
/又寸乂。四川成都紡織高等?？茖W(xué)校的研究人員采用天然植物染料姜黃用于苧麻織物染色時(shí)，可染得鮮艷深濃的黃色，并在該染色液中添加稀土作媒染劑，可使織物獲得較好的染色牢度，提高上染率，降低染化料在水中的溶解度，從而減少對(duì)環(huán)境的污染，并可提高天然植物染料染色成品的酸、堿穩(wěn)定性及日曬穩(wěn)定性。又如，在用蘇木、檳榔、黃連、桅子等植物染料對(duì)苧麻織物進(jìn)行染色的實(shí)驗(yàn)中，仍采用上述工藝和稀土媒染劑，也同樣收到了良好的效果。江蘇海安絲綢印染廠在真絲綢卷染機(jī)染色中采用混合氯化稀土助染，取得了良好效果。實(shí)踐表明，稀土溶液在絲織物的染色中，除具有加深色度作用外還有很強(qiáng)的促染效果，染色時(shí)間也比常規(guī)染色略有縮短。與常規(guī)染色王藝相比，稀土染色的絲織物色牢度提高，并可節(jié)約染料，降低成本。但稀土染色對(duì)染料具有選擇性，部分弱酸性、中性染料與稀土相遇時(shí)會(huì)出現(xiàn)凝聚現(xiàn)象。稀土在紡織品的化學(xué)整理中也有廣泛的應(yīng)用。經(jīng)稀土鹽類處理過(guò)的紡織品的耐水性提高，并具有防腐、防蛀、防酸、阻燃、抗菌等性能，添加不同的稀土鹽類，可以提高織物折縫的持久性，減緩由于皺折光照和發(fā)霉引起的損壞；用含鈰的氯化物、硝酸鹽或硫酸鹽噴涂過(guò)的丙烯酸類纖維，可制成防火織物；氧化鑭可以作為絲綢和人造絲增重的化學(xué)藥品?？椢锝?jīng)稀土氯化物與1，10_鄰菲羅啉、2，2'-聯(lián)吡啶的三元固體配合物整理后，具有較強(qiáng)的抗菌、抑菌作用。另外，利用稀土材料作為發(fā)光體，經(jīng)過(guò)特種紡絲工藝制成的具有夜光性的蓄光型纖維，是一種新型高科技功能纖維。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種木棉纖維及其紡織品的稀土媒染染色方法，能讓木棉纖維及其紡織品的染色不僅僅局限于直接染料，也可以用其他的陰離子染料，如活性染料等進(jìn)行染色，并且克服上染率低、勻染性差、上染深色效果差、染色牢度差等問(wèn)題。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種木棉纖維及其紡織品的稀土媒染染色方法，包括以下步驟(1)對(duì)木棉紡織品進(jìn)行前處理，去除木棉纖維表面的蠟質(zhì)和雜質(zhì)，并且使木棉纖維達(dá)到一定的白度；(2)將經(jīng)前處理的木棉紡織品投入到添加絡(luò)合稀土媒染劑的染色浴中，對(duì)其進(jìn)行媒染染色即可。所述的木棉紡織品包括木棉散纖維、木棉紗線、木棉織物以及木棉與其它纖維的混紡紗線或混紡織物。步驟(1)中所述的前處理包括堿處理和漂白。
所述的堿處理是利用燒堿和其他煮練助劑與木棉纖維中的果膠質(zhì)、蠟狀物質(zhì)、含氮物質(zhì)、棉籽殼發(fā)生化學(xué)降解反應(yīng)或乳化作用、膨化作用等，經(jīng)水洗后使雜質(zhì)從纖維或織物上退除。采用的堿處理溶液在95 100°C的溫度下對(duì)紡織品處理2 3小時(shí)，所述的堿處理溶液為10 15g/L的燒堿、0. 5 2g/L的表面活性劑及1. 5 3g/L的硅酸鈉構(gòu)成的混合溶液，所述的表面活性劑包括滲透劑JFC或分散劑平平加0。所述的漂白的目的就在于去除木棉纖維中的色素，賦予織物必要的和穩(wěn)定的白度，而纖維本身則不受顯著的損傷。采用次氯酸鈉、雙氧水或亞氯酸鈉對(duì)木棉紡織品進(jìn)行漂白處理；雙氧水漂白的漂液濃度為2 6g/L，pH值為10 10. 5，需加入硅酸鈉或非硅穩(wěn)定劑1 2g/L，在溫度為90 100°C的條件下對(duì)織物處理45 60min ；次氯酸鈉漂白的漂液濃度為0.5 1.5g/L，pH值為9 10，在室溫20 ;35°C，織物處理30 45min;亞氯酸鈉漂白的漂液濃度為1 2g/L，pH值為4 4. 5，加入醋酸或硫酸銨作為活化劑，在溫度為 40 80°C的條件下對(duì)織物處理60 90min。步驟O)中所述的絡(luò)合稀土媒染劑中的稀土為氯化鑭、氯化鈰或氯化釹，優(yōu)選氯化鑭稀土溶液。步驟O)中所述的絡(luò)合稀土媒染劑以檸檬酸作為絡(luò)合劑，與氯化稀土離子配位反應(yīng)而成，將稀土溶液在攪拌下緩緩加入到絡(luò)合劑配體中，然后用蒸餾水稀釋，其中，檸檬酸絡(luò)合劑與氯化稀土離子的摩爾比為1 3 3 1，優(yōu)選檸檬酸與氯化鑭以摩爾比1 1絡(luò)合作為媒染劑。步驟O)中所述的媒染染色采用稀土同浴染色工藝，將絡(luò)合稀土媒染劑加入到染料溶液中，控制溫度為40 90°C，振蕩處理5 lOmin，然后將經(jīng)過(guò)前處理的木棉纖維紡織品置于染液中，控制溫度為40 90°C，染色處理30 90min，測(cè)試其上染率，取出，再經(jīng)水洗、烘干即得木棉染色產(chǎn)品。所述的染料為陰離子型染料，包括直接染料、活性染料、酸性染料或可溶性還原染料；所述的直接染料包括市售的沙拉菲尼爾染料，所述的活性染料包括市售的Cikicron FN，所述的酸性染料包括市售的酸性紅G或弱酸性艷藍(lán)RAW，所述的可溶性還原染料包括市售的溶蒽素染料。步驟O)中所述的絡(luò)合稀土媒染劑用量為0. 5 3. 5% (o. w. f.)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用了稀土對(duì)木棉紡織品媒染染色的方法，當(dāng)染色中添加稀土，纖維素上的羥基能與帶正三價(jià)的稀土離子發(fā)生結(jié)合，這相當(dāng)于在纖維素纖維上添加“染座”，利于染料上染；同時(shí)由于稀土離子電學(xué)性質(zhì)，使其產(chǎn)生“類電介質(zhì)”作用而迅速降低纖維表面kta電位，進(jìn)而靠近纖維而與纖維結(jié)合，形成強(qiáng)引力“染座”；以及由于稀土離子體積較小并具有較強(qiáng)的水合能力，亦能同時(shí)攜帶大量水分子進(jìn)入纖維內(nèi)部，使纖維的結(jié)晶邊緣溶脹并產(chǎn)生微裂，利于染料分子的滲透，從而提高染料的上染率和固色率，改善木棉的染色性能。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1木棉前處理
木棉一堿處理一水洗一烘干一雙氧水漂白處理一水洗一烘干。木棉散纖維堿處理溶液、雙氧水漂白處理溶液均以水為溶劑，其組分(1)堿處理溶液氫氧化鈉，10g/L ；滲透劑JFC，lg/L ；平平加0，lg/L ；硅酸鈉，2g/ L;浴比，1 30。(2)雙氧水漂白處理溶液30%雙氧水，2g/L ；氧漂穩(wěn)定劑硅酸鈉，lg/L ；用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值為10. 5 11 ；浴比，1 30。具體操作稱取一定量的木棉散纖維，浸入堿處理溶液，100°C條件下處理120min，取出，水洗，烘干。然后浸入雙氧水漂白處理溶液，90°C條件下處理60min，取出，水洗，烘干得前處理后的木棉纖維。實(shí)施例2木棉纖維的直接染料染色前處理的木棉纖維一直接染料染色一水洗一烘干。木棉散纖維堿處理溶液、雙氧水漂白處理溶液、直接染料染色液均以水為溶劑，其組分(1)堿處理溶液和雙氧水漂白處理溶液配制同實(shí)施例1。(2)直接染料染色液直接染料(沙拉菲尼爾藍(lán))，1 % (o. w. f)；滲透劑JFC，0. 5g/ L ；電解質(zhì)氯化鈉，20g/L ；浴比，1 50。具體操作堿處理和雙氧水漂白處理如實(shí)施例1。直接染料染液在50°C條件下振蕩5 lOmin，然后取定量前處理后的木棉纖維，浸入染液中，在50°C條件下上染90min，測(cè)試其上染率，取出，水洗，烘干。實(shí)施例3木棉纖維的活性染料染色前處理的木棉纖維一活性染料染色一水洗一烘干。木棉散纖維堿處理溶液、雙氧水漂白處理溶液、活性染料染色液均以水為溶劑，其組分(1)堿處理溶液和雙氧水漂白處理溶液配制如實(shí)施例1。(2)活性染料染色液活性染料(汽巴FN-R) ,1% (o. w. f)；滲透劑JFC, 2g/L ；電解質(zhì)氯化鈉，20g/L ；浴比，1 50。具體操作堿處理和雙氧水漂白處理如實(shí)施例1。活性染料染液在60°C條件下振蕩5 lOmin，然后取定量前處理后的木棉纖維，浸入染液中，在60°C條件下上染30min，測(cè)試其上染率，再加入堿劑碳酸鈉(10g/L)，在60°C條件下固色60min，并測(cè)試其上染率，取出，水洗，烘干。實(shí)施例4木棉纖維的直接染料稀土絡(luò)合媒染染色前處理的木棉纖維一直接染料絡(luò)合媒染染色一水洗一烘干。
木棉散纖維堿處理溶液、雙氧水漂白處理溶液、添加絡(luò)合稀土媒染劑的染色液均以水為溶劑， 其組分(1)堿處理溶液和雙氧水漂白處理溶液配制同實(shí)施例1。(2)添加絡(luò)合稀土媒染劑的直接染料染色液直接染料(沙拉菲尼爾藍(lán))，1% (o. w. f)；絡(luò)合稀土媒染劑(檸檬酸-氯化鑭)，0.8% (o. w. f.)；滲透劑JFC，0.5g/L;電解質(zhì)氯化鈉，20g/L ；浴比，1 50。具體操作堿處理和雙氧水漂白處理如實(shí)施例1。添加絡(luò)合稀土媒染劑的直接染料染色液在50°C條件下振蕩5 lOmin，然后取定量前處理后的木棉纖維，浸入染液中，在50°C條件下上染90min，測(cè)試其上染率，取出，水洗，烘干。實(shí)施例5木棉纖維的活性染料稀土絡(luò)合媒染染色前處理的木棉纖維一活性染料絡(luò)合媒染染色一水洗一烘干。木棉散纖維堿處理溶液、雙氧水漂白處理溶液、添加絡(luò)合稀土媒染劑的染色液均以水為溶劑， 其組分(1)堿處理溶液和雙氧水漂白處理溶液配制如實(shí)施例1。(2)添加絡(luò)合稀土媒染劑的活性染料染色液活性染料(汽巴FN_R)，1% (ο. w. f)；絡(luò)合稀土媒染劑(檸檬酸-氯化鑭)，0.8% (o. w. f.)；滲透劑JFC，2g/L;電解質(zhì)氯化鈉，20g/l ；浴比，1 50。具體操作堿處理和雙氧水漂白處理如實(shí)施例1。添加絡(luò)合稀土媒染劑的活性染料染色液在60°C條件下振蕩5 lOmin，然后取定量前處理后的木棉纖維，浸入染液中，在60°C條件下上染30min，測(cè)試其上染率，再加入堿劑碳酸鈉(10g/L)，在60°C條件下固色60min，并測(cè)試其上染率，取出，水洗，烘干。不同實(shí)施例方法對(duì)木棉纖維染色結(jié)果的比較如表1和表2所示。表1實(shí)施例2與實(shí)施例4的染色結(jié)果比較
上染率/%皂洗牢度“
權(quán)利要求
1.一種木棉纖維及其紡織品的稀土媒染染色方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)對(duì)木棉紡織品進(jìn)行前處理，去除木棉纖維表面的蠟質(zhì)和雜質(zhì)，并且使木棉纖維達(dá)到一定的白度；(2)將經(jīng)前處理的木棉紡織品加入到添加絡(luò)合稀土媒染劑的染色浴中，對(duì)其進(jìn)行媒染染色即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木棉纖維及其紡織品的稀土媒染染色方法，其特征在于，所述的木棉紡織品包括木棉散纖維、木棉紗線、木棉織物以及木棉與其它纖維的混紡紗線或混紡織物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木棉纖維及其紡織品的稀土媒染染色方法，其特征在于，步驟(1)中所述的前處理包括堿處理和漂白。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種木棉纖維及其紡織品的稀土媒染染色方法，其特征在于，所述的堿處理是利用堿處理溶液在95 100°C的溫度下對(duì)紡織品處理2 3小時(shí)，所述的堿處理溶液為10 15g/L的燒堿、0. 5 2g/L的表面活性劑及1. 5 3g/L的硅酸鈉構(gòu)成的混合溶液，所述的表面活性劑包括滲透劑JFC或分散劑平平加0。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種木棉纖維及其紡織品的稀土媒染染色方法，其特征在于，所述的漂白采用次氯酸鈉、雙氧水或亞氯酸鈉對(duì)木棉紡織品進(jìn)行漂白處理；雙氧水漂白的漂液濃度為2 6g/L，pH值為10 10. 5，需加入硅酸鈉或非硅穩(wěn)定劑1 2g/L，在溫度為90 100°C的條件下對(duì)織物處理45 60min ；次氯酸鈉漂白的漂液濃度為0. 5 1. 5g/ L, pH值為9 10，在室溫20 35°C，織物處理30 45min ；亞氯酸鈉漂白的漂液濃度為 1 2g/L，pH值為4 4. 5，加入醋酸或硫酸銨作為活化劑，在溫度為40 80°C的條件下對(duì)織物處理60 90min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木棉纖維及其紡織品的稀土媒染染色方法，其特征在于，步驟O)中所述的絡(luò)合稀土媒染劑中的稀土為氯化鑭、氯化鈰或氯化釹，優(yōu)選氯化鑭稀土溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木棉纖維及其紡織品的稀土媒染染色方法，其特征在于，步驟O)中所述的絡(luò)合稀土媒染劑以檸檬酸作為絡(luò)合劑，與氯化稀土離子配位反應(yīng)而成，將稀土溶液在攪拌下緩緩加入到絡(luò)合劑配體中，然后用蒸餾水稀釋，其中，檸檬酸絡(luò)合劑與氯化稀土離子的摩爾比為1 3 3 1，優(yōu)選檸檬酸與氯化鑭以摩爾比1 1絡(luò)合作為媒染劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木棉纖維及其紡織品的稀土媒染染色方法，其特征在于，步驟O)中所述的媒染染色采用稀土同浴染色工藝，將絡(luò)合稀土媒染劑加入到染料溶液中，控制溫度為40 90°C，振蕩處5 lOmin，然后將經(jīng)過(guò)前處理的木棉纖維紡織品置于染液中，控制溫度為40 90°C，染色處理30 90min，測(cè)試其上染率，取出，再經(jīng)水洗、烘干即得木棉染色產(chǎn)品。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種木棉纖維及其紡織品的稀土媒染染色方法，其特征在于，所述的染料為陰離子型染料，包括直接染料、活性染料、酸性染料或可溶性還原染料；所述的直接染料包括市售的沙拉菲尼爾染料，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紅G或弱酸性艷藍(lán)RAW，所述的可溶性還原染料包括市售的溶蒽素染料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木棉纖維及其紡織品的稀土媒染染色方法，其特征在于，步驟0)中所述的絡(luò)合稀土媒染劑用量為0.5 3. 5% (o.w.f.)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種木棉纖維及其紡織品的稀土媒染染色方法，對(duì)木棉紡織品進(jìn)行前處理，為了去除木棉纖維表面的一些蠟質(zhì)和雜質(zhì)等，以及達(dá)到一定的白度，然后在經(jīng)前處理的木棉紡織品染色浴中添加絡(luò)合稀土媒染劑，對(duì)其進(jìn)行媒染染色。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能讓木棉纖維及其紡織品的染色不僅僅局限于直接染料，也可以用其他的陰離子染料，如活性染料等進(jìn)行染色，并且克服上染率低、勻染性差、上染深色效果差、染色牢度差等問(wèn)題。
文檔編號(hào)D06P5/22GK102561063SQ20121002769
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者丁穎, 劉彩云, 葉鳳英, 孫楠, 張惠芳, 施舒雯, 李國(guó)春, 沈勇, 王黎明 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)