專利名稱：一種用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法
技術領域：
本發明涉及一種紡織纖維的改性及染色方法，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。
背景技術：
木棉纖維是目前唯一未在服飾領域上得到大量開發與應用的天然非棉纖維，原因一是其長度短、強度低、抱合性差和缺乏彈性而難以單獨紡紗；二是木棉纖維存在上染率低，可用染料品種少等染色上的缺陷。木棉纖維與其他天然纖維素纖維在成分與結構上有極大的差異。木棉纖維的纖維素含量低于棉纖維，且含有部分木質素與半纖維素；在結構上，木棉纖維具有獨特的中空結構，其中空度達90%，是所有纖維(包括天然及合成纖維)中最高的。在性能上，木棉纖維具有保溫、隔熱、易干、浮力強等特點。在崇尚天然、環保面料的今天，對木棉纖維在服飾領域上的開發利用顯得相當重要。經有關學者專家研究，木棉纖維的紡紗技術得到了解決，但木棉纖維染色性能差的缺陷除本課題組相關人員，國內外研究甚少，未見有報道。稀土元素是元素周期表中第三類副族的鈧、釔和鑭系元素的總稱，包含鈧H Y 及鑭系中的鑭La、鈰Ce、鐠ft·、釹Nd、钷Pm、釤Sm、銪Eu、釓Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩 1^1、鐿％、镥Lu，共17個元素。稀土的應用領域非常廣泛，憑借稀土特殊的化學活性，在冶金過程中可以作為合金劑、還原劑、去氧劑、脫硫劑、變性劑和調質劑，能夠改善金屬材料的熱加工性、韌性、抗高溫蠕變特性、耐氧性和耐高溫腐蝕性，以及提高其它機械性能；稀土也可以作為玻璃拋光材料，不僅能夠有效提高玻璃的拋光速度和拋光質量，而且還不污染環境； 稀土氧化物具有很強的脫氧能力，能夠作為玻璃脫色劑使用；鈰、鐠等稀土氧化物還可用作陶瓷著色顏料，其具有色彩鮮艷、穩定、耐高溫性能好、遮蓋力強、成色均勻等特點。稀土在印染行業也有所應用。張清春等將稀土用于棉織物前處理短流程中，處理后棉織物的白度、毛效均有所提高，且可縮短處理時間。稀土作為染色助劑的優點在于適應性強，能廣泛應用于各種天然纖維、化纖及其混紡織物的染色；節約染料8% 20%，能取代全部或大部分染色助劑；改善環境，降低印染的污水排放量；提高勻染性和染色牢度；色澤鮮艷度提高、色光純正、手感柔軟，改善了織物外觀；有利于拼色染料的相容性，使拼混染料染色物色澤均勻，提高染色物的染色質量。宋欣榮等對稀土在苧麻纖維染色中作用進行了研究，發現在苧麻纖維活性染料的染色中，稀土助劑的加入可提高上染過程的上染率，鄭雄利用稀土氧化物的特征，將其與其它堿土類金屬的硫酸鹽經高溫燒結，制成具有吸收并蓄積光能的自發光材料，作為麻棉織物的染色或印花的增深增艷劑使用。在合成纖維染色中使用稀土染色助劑發現，稀土不但能防止染料過度上染，具有緩染作用；同時又能使上染率提高，即具有一定的促染效果；并且還能使不同染料與腈綸的親和力變得較為接近，有助于不同染料之間的拼染。
唐士誠等在滌綸與滌粘混紡織物的稀土染色方面做了較多的試驗和研究，其上染率比常規染色有所提高。葉雅君等對稀土在棉纖維活性染料中的應用進行了研究，結果表明稀土可應用于棉纖維的X、KM、KE型活性染料染色，節約染料7 10%，減少20%的NaCl的用量。劉成雁對稀土在柞蠶絲綢活性染料染色中的應用進行了研究，表明在柞蠶絲綢活性染料染色中使用稀土后，可使活性染料的吸色率提高18%，固色率提高47%，并可降低染色殘液的COD值，改善織物的手感，對染色織物的鮮艷度也有一定的改善。稀土離子的用量越多，對染料的吸色率提高的也越多，但由于染色速度加快，易造成染花的現象。雖然稀土在紡織品染色中有所應用，但在木棉纖維的活性染料染色中的應用未見有報道。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種節約染料與助劑、減少染色廢水排放、提高染色均勻性及鮮艷性，采用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法，包括以下步驟(1)制取酸化氧化鑭或鑭配合物溶液；( 控制浴比為1 10 100，將酸化氧化鑭或鑭配合物溶液投入經煮、漂前處理的木棉纖維中，浸泡10 40min ；(3)將浸泡后的木棉纖維取出，水洗并烘干；(4)控制浴比為1 10 100，向木棉纖維中加入染料及氯化鈉，在常溫型染樣機中染色10 30min，然后加入堿劑固色30 IOOmin即可。所述的酸化氧化鑭采用以下方法制取稱取純度為99. 99 %的氧化鑭，加入濃度為1 1的鹽酸溶解，蒸發至近干后放入烘箱烘干。所述的鑭配合物采用以下方法制取將酸化氧化鑭加水配成溶液，在攪拌下緩緩加入配體中并用蒸餾水稀釋，調節PH值為9 13，得到鑭配合物溶液。所述的配體為酒石酸或檸檬酸，酸化氧化鑭與酒石酸的摩爾比為1 0. 5 3，酸化氧化鑭與檸檬酸的摩爾比為1 0. 25 3. 5。加入的酸化氧化鑭的含量為木棉纖維的0. 5 1. 5% (owf)。加入的鑭配合物的含量為木棉纖維的0. 1 2% (owf)。加入的染料量為木棉纖維的0. 5 2% (owf)。常溫型染樣機中氯化鈉的濃度為10 20g/L。所述的堿劑為碳酸鈉。常溫型染樣機中堿劑的濃度為10 20g/L。與現有技術相比，本發明利用稀土元素及其配合物對木棉纖維進行預處理，然后用活性染料對其進行染色，可極大提高活性染料在木棉纖維上的上染率及固色率，達到節約染料與助劑、減少染色廢水排放、提高染色均勻性及鮮艷性的效果，且經此方法染色后的木棉纖維染色牢度有極大提高。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。對比例未經稀土處理的木棉纖維的活性染料上染率及固色率取活性染料Novacron Blue FN-Rl. 5% (對纖維量)，氯化鈉20g/L，浴比1 50， 放入常溫型染樣機加熱到60°C，投入木棉染色30分鐘，投入10g/L碳酸鈉固色60分鐘，期間每間隔5 10分鐘測一次殘液的吸光度以計算染料對纖維的上染率。染色完成后取出木棉纖維水洗、烘干、測定活性染料的固色率。實施結果上染率30.2%，固色率5%。實施例1木棉纖維經酸化氧化鑭處理后的活性染料上染率及固色率取對纖維量0. 5%的酸化氧化鑭，按上述發明內容2的方法進行稀土處理及染色， 測定染料的上染率與固色率。處理條件為浴比1 100，酸化氧化鑭處理溫度60°C，活性染料染料Novacron Blue FN-R投入量1. 5% (對纖維量)，氯化鈉20g/L，堿劑碳酸鈉10g/L，染色時間30分鐘， 固色時間60分鐘，染色及固色溫度60°C。實施結果上染率46. 3%，固色率43. 2%。實施例2木棉纖維經0. 6%酸化氧化鑭-檸檬酸配合物(配合比例1 1)處理后的活性染料上染率及固色率取對纖維量0.6%的酸化氧化鑭-檸檬酸配合物，其中酸化氧化鑭檸檬酸= 1 1(摩爾比)，用活性染料染料Novacron Blue FN-R按上述發明內容2的方法進行稀土處理及染色(處理工藝與染色工藝與實施例2相同)，測定染料的上染率與固色率。實施結果上染率74. 3%，固色率70.5%。實施例3木棉纖維經0. 6 %酸化氧化鑭-檸檬酸配合物(配合比例1 1.6)處理后的活性染料上染率及固色率取對纖維量0.6%的酸化氧化鑭-檸檬酸配合物，其中酸化氧化鑭檸檬酸= 1 1.6(摩爾比)，用活性染料染料Novacron Blue FN-R按上述發明內容2的方法進行稀土處理及染色(處理工藝與染色工藝與實施例2相同)，測定染料的上染率與固色率。實施結果上染率64%，固色率60.8%。實施例4木棉纖維經0. 7%酸化氧化鑭-酒石酸配合物(配合比例1 1)處理后的活性染料上染率及固色率取對纖維量0. 7%的酸化氧化鑭-酒石酸配合物，其中酸化氧化鑭酒石酸= 1 1(摩爾比)，用活性染料染料Novacron Blue FN-R按上述發明內容2的方法進行稀土處理及染色(處理工藝與染色工藝與實施例2相同)，測定染料的上染率與固色率。實施結果上染率70.5%，固色率68. 1%。實施例5木棉纖維經0. 5 %酸化氧化鑭-酒石酸配合物(配合比例1 2)處理后的活性染料上染率及固色率取對纖維量0. 5%的酸化氧化鑭-酒石酸配合物，其中酸化氧化鑭酒石酸= 1 2 (摩爾比)，用活性染料染料Novacron Deep Red S_B按上述發明內容2染色方法進行稀土處理，測定染料的上染率與固色率。處理條件為浴比1 100，鑭配合物處理溫度50°C，活性染料染料Novacron Deep Red S-B投入量1 % (對纖維量)，氯化鈉20g/L，堿劑碳酸鈉10g/L，染色時間20分鐘，固色時間60分鐘，染色及固色溫度50°C。實施結果上染率63%，固色率60.4%。實施例6用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法，包括以下步驟(1)稱取純度為99. 99%的氧化鑭，加入濃度為1 1的鹽酸溶解，蒸發至近干后放入烘箱烘干，得到酸化氧化鑭；( 控制浴比為1 10，將酸化氧化鑭投入經煮、漂前處理的木棉纖維中，酸化氧化鑭的含量為木棉纖維的0. 5%，浸泡IOmin ；(3)將浸泡后的木棉纖維取出，水洗并烘干；(4)控制浴比為1 10，向木棉纖維染液中加入染料及氯化鈉，加入的染料的含量為木棉纖維的(對纖維量)，氯化鈉的濃度為20g/L，在常溫型染樣機中染色lOmin，然后加入堿劑碳酸鈉，控制濃度為10g/L固色30min即可。實施例7用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法，包括以下步驟(1)稱取純度為99. 99%的氧化鑭，加入濃度為1 1的鹽酸溶解，蒸發至近干后放入烘箱烘干，得到酸化氧化鑭；( 控制浴比為1 100，將酸化氧化鑭投入經煮、漂前處理的木棉纖維中，酸化氧化鑭的含量為木棉纖維的1. 5%，浸泡40min ；(3)將浸泡后的木棉纖維取出，水洗并烘干；(4)控制浴比為1 100，向木棉纖維染液中加入染料及氯化鈉，加入的染料的含量為木棉纖維的2% (對纖維量)，氯化鈉的濃度為10g/L，在常溫型染樣機中染色30min， 然后加入堿劑碳酸鈉，控制濃度為20g/L固色IOOmin即可。實施例8用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法，包括以下步驟(1)將酸化氧化鑭加水配成溶液，在攪拌下緩緩加入配體酒石酸中并用蒸餾水稀釋，酸化氧化鑭與酒石酸的摩爾比為1 0.5，調節pH值為9，得到鑭配合物溶液；( 控制浴比為1 10，將鑭配合物溶液投入經煮、漂前處理的木棉纖維中，鑭配合物的含量為木棉纖維的0. 1%，浸泡IOmin ；(3)將浸泡后的木棉纖維取出，水洗并烘干；(4)控制浴比為1 10，向木棉纖維染液中加入染料及氯化鈉，加入的染料的含量為木棉纖維的(對纖維量)，氯化鈉的濃度為10g/L，在常溫型染樣機中染色lOmin，然后加入堿劑碳酸鈉，控制濃度為20g/L固色30min即可。實施例9用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法，包括以下步驟
(1)將酸化氧化鑭加水配成溶液，在攪拌下緩緩加入配體酒石酸中并用蒸餾水稀釋，酸化氧化鑭與酒石酸的摩爾比為1 3，調節PH值為13，得到鑭配合物溶液；( 控制浴比為1 20，將鑭配合物溶液投入經煮、漂前處理的木棉纖維中，鑭配合物的含量為木棉纖維的0. 5% (對纖維量)，浸泡20min ；(3)將浸泡后的木棉纖維取出，水洗并烘干；(4)控制浴比為1 20，向木棉纖維染液中加入染料及氯化鈉，加入的染料的含量為木棉纖維的1%，氯化鈉的濃度為10g/L，在常溫型染樣機中染色20min，然后加入堿劑碳酸鈉，控制濃度為20g/L固色30min即可。實施例10用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法，包括以下步驟(1)將酸化氧化鑭加水配成溶液，在攪拌下緩緩加入配體檸檬酸中并用蒸餾水稀釋，酸化氧化鑭與酒石酸的摩爾比為1 0.25，調節pH值為9，得到鑭配合物溶液；( 控制浴比為1 50，將氧化鑭配合物溶液投入經煮、漂前處理的木棉纖維中， 鑭配合物的含量為木棉纖維的1%，浸泡20min ；(3)將浸泡后的木棉纖維取出，水洗并烘干；(4)控制浴比為1 50，向木棉纖維染液中加入染料及氯化鈉，加入的染料的含量為木棉纖維的1.5%，氯化鈉的濃度為10g/L，在常溫型染樣機中染色20min，然后加入堿劑碳酸鈉，控制濃度為20g/L固色30min即可。實施例11用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法，包括以下步驟(1)將酸化氧化鑭加水配成溶液，在攪拌下緩緩加入配體檸檬酸中并用蒸餾水稀釋，酸化氧化鑭與酒石酸的摩爾比為1 3，調節pH值為13，得到鑭配合物溶液；( 控制浴比為1 100，將鑭配合物溶液投入經煮、漂前處理的木棉纖維中，加入的鑭配合物的含量為木棉纖維的2%，浸泡40min ；(3)將浸泡后的木棉纖維取出，水洗并烘干；(4)控制浴比為1 100，向木棉纖維染液中加入染料及氯化鈉，加入的染料的含量為木棉纖維的2%，氯化鈉的濃度為10g/L，在常溫型染樣機中染色30min，然后加入堿劑碳酸鈉，控制濃度為20g/L固色IOOmin即可。
權利要求
1.一種用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)制取酸化氧化鑭或鑭配合物溶液；(2)控制浴比為1 10 100，將酸化氧化鑭或鑭配合物溶液投入經煮、漂前處理的木棉纖維中，浸泡10 40min ；(3)將浸泡后的木棉纖維取出，水洗并烘干；(4)控制浴比為1 10 100，向木棉纖維中加入染料及氯化鈉，在常溫型染樣機中染色10 30min，然后加入堿劑固色30 IOOmin即可。
2.根據權利要求1所述的一種用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，所述的酸化氧化鑭采用以下方法制取稱取純度為99. 99%的氧化鑭，加入濃度為1 1的鹽酸溶解，蒸發至近干后放入烘箱烘干。
3.根據權利要求1所述的一種用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，所述的鑭配合物采用以下方法制取將酸化氧化鑭加水配成溶液，在攪拌下緩緩加入配體中并用蒸餾水稀釋，調節PH值為9 13，得到鑭配合物溶液。
4.根據權利要求3所述的一種用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，所述的配體為酒石酸或檸檬酸，酸化氧化鑭與酒石酸的摩爾比為1 0.5 3， 酸化氧化鑭與檸檬酸的摩爾比為1 0. 25 3. 5。
5.根據權利要求1所述的一種用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，加入的酸化氧化鑭的含量為木棉纖維的0. 5 1. 5% (owf)。
6.根據權利要求1所述的一種用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，加入的鑭配合物的含量為木棉纖維的0. 1 2% (owf)。
7.根據權利要求1所述的一種用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，加入的染料量為木棉纖維的0. 5 2% (owf)。
8.根據權利要求1所述的一種用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，常溫型染樣機中氯化鈉的濃度為10 20g/L。
9.根據權利要求1所述的一種用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，所述的堿劑為碳酸鈉。
10.根據權利要求1所述的一種用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法，其特征在于，常溫型染樣機中堿劑的濃度為10 20g/L。
全文摘要
本發明涉及一種用稀土提高木棉纖維活性染料上染率及固色率的方法，利用稀土元素及其配合物對木棉纖維進行預處理，然后用活性染料對其進行染色。與現有技術相比，本發明可極大提高活性染料在木棉纖維上的上染率及固色率，達到節約染料與助劑、減少染色廢水排放、提高染色均勻性及鮮艷性的效果，且經此方法染色后的木棉纖維染色牢度有極大提高。
文檔編號D06P1/673GK102561065SQ20121001109
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月13日 優先權日2012年1月13日
發明者丁穎, 沈勇, 王黎明, 高群艷 申請人:上海工程技術大學