活性染料的離子液體染色方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬活性染料染色領域，特別是涉及一種使用離子液體的活性染料染色方 法。
【背景技術】
[0002] 活性染料具有色澤鮮艷，色譜齊全，應用方便，牢度優良的特點，且可以與多種纖 維形成共價鍵結合，因而成為纖維素纖維染色的重要染料。然而隨著活性染料應用實踐的 發展，活性染料染色的缺點逐漸暴露，其中最突出的問題是上染率和固色率低，染料的利用 率不高，在傳統的染色工藝中，為了提高染料色上染率和固色率，需要加入大量無機鹽促 染，根據染料的結構和染色織物性質的不同，鹽的用量范圍為30-150g/L，造成廢水中的無 機鹽濃度高達l〇〇〇〇〇mg/kg以上，大大地增加了治理活性染料染色廢水的難度。
[0003] 因此，實現低鹽和無鹽染色是人們一直關心的問題，對此國內外學者作了大量的 研究工作。研究者圍繞染料結構改進、纖維素纖維的陽離子化改性、交聯染色技術及代用鹽 的使用展開研究。
[0004] 對活性染料的結構進行改進，主要從組合不同反應活性基、提高染料分子結構的 平面性、減少活性染料磺酸基的數目、活性染料陽離子化改性，提高染料的竭染率。這類活 性染料通常具有很高的直接性和活性，染色過程無機鹽用量顯著減少，但容易發生染色不 均和色牢度下降的現象。幾十年的研究證明活性染料結構改進可以適當減少染色過程中鹽 的用量，但無法實現活性染料的無鹽染色。對纖維素纖維進行陽離子化改性，使纖維素纖維 帶有永久陽離子電荷，提高纖維與活性染料的親和力，在染色過程中減少甚至不使用無機 鹽，從而大大地降低染色廢水的排放。但是改性纖維素纖維的晶型和強度等性能也會隨之 改變，且改性試劑多為一些胺類物質，改性劑本身對環境造成影響。纖維陽離子改性的方法 雖效果顯著，但其成本高、重現性差、易色花、明顯降低織物色牢度等缺點也是不容忽視，使 其在生產實踐中難以大規模推廣。新型染色交聯劑在染色過程與染料和纖維同時形成交聯 共價鍵，以此來提高染料的上染率和染色纖維的染色牢度。傳統使用的交聯劑是含有甲醛 類化合物，近年來人們已經合成了一系列非醛交聯劑，其分子結構中含有反應性或活性基 團，主要有N，N-亞甲基二丙烯酰胺、環氧類化合物、活性乙烯基化合物、多異氰酸酯類，三 聚氯氰及其衍生物等，但交聯劑的存在會導致染色織物的色光會發生改變。合理設計和控 制染色工藝實現低鹽和無鹽染色，染色過程中染料的直接性與染色溫度和浴比有關。染色 溫度越低，染料直接性越高，需要鹽用量也就越少。浴比越小，染料直接性越高，鹽用量也越 少。目前已工業化的活性染料連續乳染的Econtrol工藝具有節能、環保、無鹽、低化學品用 量的現代化染色技術，但是工藝控制過程難度較大，對染料和助劑等也有較高的要求，部分 工藝還需要開發新的設備，導致推廣困難。
[0005] 染色時用有機羧酸鹽代替傳統的食鹽或元明粉，這些化合物大多數仍然是鹽類， 故稱作"代用鹽"。有機羧酸鹽在環境中能夠生物降解，是環境友好型助劑，有機鹽過高的促 染作用使染色過程不易控制，染色勻染性較差，染色織物上易出現色差。同時有機羧酸鹽的 用量明顯高于無機鹽，價格也比無機鹽昂貴得多。有機羧酸鹽與傳統的無機鹽一樣為固體 粉末，在染色過程中向溶液中加入，需要一定溶解時間，且溶解不均勻會導致染色疵點的產 生。
[0006] 活性染料染色是在水中進行的，水作為染色介質具有溶解染料、溶脹纖維、溶解堿 劑和電解質等添，但水分子是一種較強親核性物質，會使活性染料水解、降低固色效率和色 牢度，同時造成染色廢水中含有大量水解染料，污水的處理成本增加。使用有機溶劑作為染 色介質，不僅可以減少染色過程中電解質等助劑的用量，還可以達到少水或無水的染色條 件，有機溶劑可以回收，對環境的污染可以顯著降低。
【發明內容】
[0007] 本發明針對有機羧酸鹽作為代用鹽使用量較高，成本昂貴問題，采用溫度敏感型 離子液體替代，該離子液體在溫度降低至室溫時可以從染色體系中分層析出，進而回收重 復利用，實現活性染料代用鹽的低成本染色過程。
[0008] 利用離子液體在溶液中電離產生體積較大的陽離子基團，一方面可以與染料的磺 酸根離子作用形成電中性的染料，減小染料在染液的電離程度，減弱染料與纖維間的靜電 斥力作用，使染色過程不再依賴無機鹽，實現不含無機鹽的染色工藝。另一方面有機陽離子 可滲透到纖維里與纖維素陰離子發生反應，使纖維素纖維陽離子化，有利于纖維對染料的 吸附，提高染料的利用率。
[0009] 實施該發明的技術方案包括以下部分：
[0010] (1)離子液體的合成，合成的離子液體結構如式1所示。
[0012] 式中m = 1-3 ;n = 1-3 ;R1含有0-2個碳原子的羥基烷基；R2，R3和R4為含有1-2 個碳原子的羥基烷基，R2，R3和R4的結構可以相同，也可以不同。合成過程如下，在四口燒 瓶中加入醇類極性溶劑和適量胺類反應物，攪拌溶解。將多元羥基羧酸加入適量極性溶劑 溶解，通過恒壓滴液漏斗緩慢加入到四口燒瓶中，回流溫度下反應l〇-36h，停止攪拌，得淡 黃色粘稠離子液體溶液。
[0013] (2)將離子液體溶液用合成過程所用同種醇/水的混合溶液進行稀釋，加入所需 濃度的一鹵均三嗪型活性染料，升溫至30-40°C，溶解染料，配置染色溶液。固色溶液為醇/ 水的混合體系中加入5-10g/L碳酸鈉溶液形成。
[0014] (3)活性染料的離子液體染色
[0015] 將經過退煮漂處理的棉織物浸入染色溶液于60°C染色30-50min，取出織物并部 分去除染色溶液，控制織物的帶液量為30-50 %。將織物加入固色溶液中，于90 °C固色 50-60min，取出織物經過水洗兩次、皂洗、水洗過程，完成棉織物的染色。
[0016] (4)離子液體的回收
[0017] 將染色溶液的廢液降低溫度至室溫（低于25°C )，離子液體能夠從染色溶液中分 層析出，經分液可以回收離子液體。回收后的離子液體用溶劑經在30-40°C洗滌，去除殘留 的染料可以二次使用。回收的離子液體用于同種染料的二次染色可以不經洗滌直接使用。 分離的殘余溶劑，經過減壓蒸餾可以回收。
[0018] 上述溶劑為能夠