本发明涉及分散染料的分散技术，特别涉及一种多功能染色助剂及采用该多功能染色助剂的染色工艺。
背景技术：
分散染料是一类结构简单，水溶性低，在染浴中主要以微小颗粒呈分散状态存在的非离子染料。它在染色时必须借助分散剂将染料均匀地分散在染液中，才能对各类合成纤维进行染色。
公开号为CN102134404A、公开日为2011年7月27日的中国专利公开了一种改性木质素分散染料分散剂，其原料组成为：45.0～74.0份制浆黑液、0.5～4.0份氧化剂、3.0～8.0份醛类化合物、0.5～5.4份阴离子醚化剂、2.6～20.0份胺类化合物、8.0～18.0份磺化剂和10.0～30.0份水。
将分散染料和现有技术的改性木质素分散染料分散剂混合使用时，其能起到一定的分散作用，但是由于现有的分散用水一般是直接采用含有部分重金属离子的自来水，所以在实际分散过程中这些重金属离子会形成沉淀，影响染色的效果。
技术实现要素：
本发明的第一目的是提供一种多功能染色助剂，其解决了染色过程中重金属离子发生沉淀的问题，具有减少染色过程中重金属离子发生沉淀的可能性的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种多功能染色助剂，其由如下方法制备得到：取丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物，加入二乙醇胺和三乙醇胺调节pH至10-11即可；
所述丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物的数均分子量为15000～25000；按质量份数计，所述丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物中，丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和苯乙烯的单体配比为1:0.5～1.5:0.7～0.95；
按质量份数计，所述二乙醇胺和三乙醇胺的用量比为1:0.5～2。
采用上述技术方案，丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物中添加二乙醇胺和三乙醇胺调节pH至10-11(通常来说，体系的pH为10-11时，二乙醇胺和三乙醇的混合物与丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物的质量比0.8～50:1)，其可提高分散染料在染浴中的悬浮性和溶解度，同时加强分散染料的渗透率从而加强色牢度和上染率；
另外，当丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和苯乙烯的单体配比过高或过低时，其染浴中的重金属离子发生沉淀的几率增加，形成结垢的可能性增大，研究发现当丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和苯乙烯的单体配比为1:0.5～1.5:0.7～0.95时染浴中重金属离子沉淀的可能性得到明显降低，其产生结垢的可能性低且重金属沉淀对染色的影响可忽略不计。
进一步优选为：所述丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物的数均分子量为20000～25000；按质量份数计，所述丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物中，丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和苯乙烯的单体配比为1:1:0.8。
研究发现，当丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和苯乙烯的单体配比为1:1:0.8时，除了可以大大的减少重金属离子沉淀的可能性，还能将进一步提高悬浮率(实施例19的92％、实施例的93％提高至实施例16的98％)，增加分散染料的分散性。
进一步优选为：按质量份数计，所述二乙醇胺和三乙醇胺的用量比为1:1.5。
研究发现，当二乙醇胺和三乙醇胺的用量比为1:1.5时，除了可以大大的减少重金属离子沉淀的可能性，还能将进一步提高悬浮率(从实施例19的92％、实施例的93％提高至实施例16的98％)，增加分散染料的分散性。
进一步优选为：所述丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物由如下方法制备得到：
步骤S1、取丙烯酸和丙烯酸羟乙酯，加入55～60℃的水，混匀；
步骤S2、取过硫酸铵，加入25～30℃的水，混匀；
步骤S3、取水、乙醇、亚硫酸氢钠和苯乙烯，混匀，升温至78～82℃；
步骤S4、在步骤S3的混合物中，保温条件下缓慢加入由步骤S1得到的混合物和由步骤S2得到的混合物，待反应完全后，调节pH至7.0～7.1，过滤并水洗，取滤饼干燥，即得；按质量份数计，所述丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、过硫酸铵和亚硫酸氢钠的用量比为1:0.5～1.5:0.7～0.95:3％～5％:1％～2％。
采用上述技术方案，能进一步减少重金属离子沉淀的可能性(实施例25的硬度为4.45mmol/l，实施例16的硬度为4.52mmol/l，空白对照的硬度为4.53mmol/l)，同时其在悬浮率的提高上也有一定的联合效果(自实施例21的90％提高至实施例16的98％)。
进一步优选为：按质量份数计，步骤S3中水和乙醇的用量比为1:0.1～0.2。
采用上述技术方案，能进一步减少重金属离子沉淀的可能性(实施例21的硬度为4.48mmol/l，实施例22的硬度为4.46mmol/l，实施例16的硬度为4.52mmol/l，空白对照的硬度为4.53mmol/l)、提高悬浮率(从实施例21的92％、实施例22的93％提高至实施例16的98％)。
进一步优选为：按质量份数计，步骤S1中丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和水的用量比为1:0.5～1.5:5～8；
按质量份数计，步骤S2中硫酸铵和水的用量比为3％～5％:0.1；
按质量份数计，步骤S3中水、乙醇、亚硫酸氢钠和苯乙烯的用量比为1:0.1～0.2:1％～2％:0.7～0.95。
采用上述技术方案，能进一步减少重金属离子沉淀的可能性(实施例23的硬度为4.47mmol/l，实施例24的硬度为4.46mmol/l，实施例16的硬度为4.52mmol/l，空白对照的硬度4.53mmol/l)、提高悬浮率(从实施例23的92％、实施例24的93％提高至实施例16的98％)。
本发明的第二目的是提供一种染色工艺。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种染色工艺，包括如下步骤：
步骤a、取分散染料和所述的多功能染色助剂混合，加入水分散溶解，砂磨，喷雾干燥，得到染料组合物，按质量份数计分散染料和多功能染色助剂的用量比为1:0.02～0.05，且分散染料和多功能染色助剂的总用量和水用量的重量比为1：2～20；
步骤b、取步骤a得到染料组合物，加水配制成浓度为1.0～2.0g/500ml的分散染料悬浮液；
步骤c、取步骤b得到的分散染料悬浮液，加入水混合均匀，放入经前处理的聚酯纤维进行高温高压染色，其中按质量份数计分散染料悬浮液和水的用量比为1:5～8，所述高温高压染色工艺为在30～60分钟内升温到130℃，保温30～60分钟，冷却至55～60℃取样；步骤d、取步骤c得到的聚酯纤维，水洗。
采用上述技术方案，不需要采用常规的醋染步骤，进一步简化工艺步骤和减少能耗，减少醋染对环境的污染；在无醋染的条件下，利用上述具有联合效果的步骤，仍能得到色牢度较高的聚酯纤维，同时其在减少重金属离子沉淀的可能性，提高悬浮率和色牢度上仍具有较好的联合效果(实施例28的硬度为4.41mmol/l，实施例29的硬度为4.43mmol/l，实施例16的硬度为4.52mmol/l，空白对照的硬度4.53mmol/l；悬浮率从实施例28的91％、实施例29的97％提高至实施例16的98％；洗涤色牢度、汗渍色牢度从实施例28-29的4级升高至实施例16的4-5级)。
进一步优选为：步骤a得到的染料组合物的颗粒大小为0.1～1μm。
采用上述技术方案，小颗粒比表面积大，增加染料组合物在水中的分散性，大大提高了染料组合物中的多功能染色助剂和水中的重金属离子接触的可能性，增加多功能染色助剂对重金属离子的分散性，从而减少重金属离子沉淀的可能性，提高分散性、上染率及渗透性(实施例26的硬度为4.40mmol/l，实施例16的硬度为4.52mmol/l，空白对照的硬度4.53mmol/l；悬浮率从实施例26的91％提高至实施例16的98％；洗涤色牢度、汗渍色牢度从实施例26的4级升高至实施例16的4-5级)。
进一步优选为：步骤c中染浴的pH为8～9。
采用上述技术方案，合适的pH可进一步减少重金属离子沉淀的可能性，提高上染率、色牢度和分散性(实施例27的硬度为4.31mmol/l，实施例16的硬度为4.52mmol/l，空白对照的硬度4.53mmol/l；悬浮率从实施例27的90％提高至实施例16的98％；洗涤色牢度、汗渍色牢度从实施例26的4级升高至实施例16的4-5级)。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、阻垢性佳，减少结垢对染色的影响，提高纺织面料的染色品质，减少结垢后处理的工序，提高生产效率；
2、分散性好，提高分散染料的分散性和溶解度，增加分散染料的渗透性，从而增加分散染料的上染率和色牢度，其分散染料的利用率得到有效提高，减少能耗，减少染料后处理的难度并减少其对环境的污染，实现绿色生产；
3、色牢度佳，进一步提高产品的品质和适用性；
4、染色时不需要采用常规的醋染步骤，进一步简化工艺步骤和减少能耗，减少醋染对环境的污染；在无醋染的条件下，利用上述具有联合效果的步骤，仍能得到色牢度较高的聚酯纤维；过程中不需要采用还原清洗，减少工序和能耗。
附图说明
图1是实施例1-3的丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物的红外光谱叠加图。
具体实施方式
以下结合附图对发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。
实施例1-3
丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物，其由如下方法制备得到：
步骤S1、取丙烯酸和丙烯酸羟乙酯，加入55～60℃的水，混匀；
步骤S2、取过硫酸铵，加入25～30℃的水，混匀；
步骤S3、取水、乙醇、亚硫酸氢钠和苯乙烯，混匀，升温至78～82℃；
步骤S4、在步骤S3的混合物中，保温条件下缓慢加入由步骤S1得到的混合物和由步骤S2得到的混合物，待反应完全后，调节pH至7.0～7.1，过滤并水洗，取滤饼干燥，即得；实施例1-3的原料信息如表1所示，且实施例1-3的共聚物红外光谱的叠加图如图1所示。图1显示了，实施例1-3得到的样品的特征峰主要为3447cm-1、1726cm-1、1574(或1575)cm-1、1405cm-1、和1050(或1049)cm-1，其中900～985cm-1和910～905cm-1附近未出现强峰，说明该样品中几乎不存在C＝C双键，单体之间完全发生了聚合反应，实施例1-3的样品为丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物。
采用凝胶渗透色谱(GPC)，以磷酸缓冲溶液为流动相，聚丙酸钠为标准品，测定制备的样品的数均分子量，其中实施例1的数均分子量为15000且分子量分布指数为2.05，实施例2的数均分子量为20000且分子量分布指数为2.28，实施例3的数均分子量为25000且分子量分布指数为2.39。
表1实施例1-3的原料信息(单位以质量份数计)
实施例4丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物，和实施例2制备过程的区别在于，按质量份数计，步骤S3中水和乙醇的用量比为1:0.02。
实施例5丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物，和实施例2制备过程的区别在于，按质量份数计，步骤S3中水和乙醇的用量比为1:0.5。
实施例6丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物，和实施例2制备过程的区别在于，按质量份数计，步骤S1中丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和水的用量比为1:0.2:2；按质量份数计，步骤S2中硫酸铵和水的用量比为1％:0.1；按质量份数计，步骤S3中水、乙醇、亚硫酸氢钠和苯乙烯的用量比为1:0.02:0.2％:0.3。
实施例7丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物，和实施例2制备过程的区别在于，按质量份数计，步骤S1中丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和水的用量比为1:5:20；按质量份数计，步骤S2中硫酸铵和水的用量比为20％:0.1；按质量份数计，步骤S3中水、乙醇、亚硫酸氢钠和苯乙烯的用量比为1:1:5％:3。
实施例8多功能染色助剂，其由如下方法制备得到：
取实施例1的丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物，加入二乙醇胺和三乙醇胺调节pH至10-11即可；按质量份数计，二乙醇胺和三乙醇胺的用量比为1:0.5。
实施例9多功能染色助剂，其由如下方法制备得到：
取实施例2的丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物，加入二乙醇胺和三乙醇胺调节pH至10-11即可；按质量份数计，二乙醇胺和三乙醇胺的用量比为1:1.5。
实施例10多功能染色助剂，其由如下方法制备得到：
取实施例3的丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物，加入二乙醇胺和三乙醇胺调节pH至10-11即可；按质量份数计，二乙醇胺和三乙醇胺的用量比为1:2。
实施例11多功能染色助剂，和实施例9的区别在于，采用实施例4的丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物。
实施例12多功能染色助剂，和实施例9的区别在于，采用实施例5的丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物。
实施例13多功能染色助剂，和实施例9的区别在于，采用实施例6的丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物。
实施例14多功能染色助剂，和实施例9的区别在于，采用实施例7的丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物。
实施例15多功能染色助剂，和实施例9的区别在于，采用巴斯夫公司提供的丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物，其数均分子量为15000且分子量分布指数为1.98。
实施例16-18一种染色工艺，包括如下步骤：
步骤a、取分散染料和实施例9的多功能染色助剂混合，加入水分散溶解，砂磨，喷雾干燥，得到染料组合物，染料组合物的颗粒大小为0.1～1μm；
步骤b、取步骤a得到染料组合物，加水配制成浓度为1.0～2.0g/500ml的分散染料悬浮液；
步骤c、取步骤b得到的分散染料悬浮液，加入水混合均匀，放入经前处理的聚酯纤维进行高温高压染色，其中按质量份数计分散染料悬浮液和水的用量比为1:5～8，所述高温高压染色工艺为在30～60分钟内升温到130℃，保温30～60分钟，冷却至55～60℃取样，其中染浴的pH为8～9；
步骤d、取步骤c得到的聚酯纤维，水洗；
实施例16-18的原料信息如表2所示。
表2实施例16-18的原料信息(单位以质量份数计)
实施例19一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用实施例8的多功能染色助剂。
实施例20一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用实施例10的多功能染色助剂。
实施例21一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用实施例11的多功能染色助剂。
实施例22一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用实施例12的多功能染色助剂。
实施例23一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用实施例13的多功能染色助剂。
实施例24一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用实施例14的多功能染色助剂。
实施例25一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用实施例15的多功能染色助剂。
实施例26一种染色工艺，和实施例16的区别在于，步骤a中的染料组合物的颗粒大小为50～100μm。
实施例27一种染色工艺，和实施例16的区别在于，步骤c中染浴的pH为10。
实施例28一种染色工艺，和实施例16的区别在于，未经步骤a处理。
实施例29一种染色工艺，和实施例16的区别在于，步骤c的高位高压染色工艺为直接升温至130℃然后直接冷却至55～60℃取样。
实施例30一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用的分散染料为分散艳蓝2BLS。
实施例31一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用的分散染料为日本三菱公司的Dianix Blue KB-FS。
实施例32一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用的分散染料为分散黄RGFL。
实施例33一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用的分散染料为散利通黄5R。
实施例34一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用的分散染料为分散蓝RRL。
实施例35一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用的分散染料为分散桃红R3L。
实施例36一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用的分散染料为分散蓝2BLN。
实施例37一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用的分散染料为分散翠蓝HBF。
性能表征测试
1、对照试验
对照试验1：一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用的丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物中，丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和苯乙烯的单体配比为1:0.5:0.3，其数均分子量为11000且分子量分布指数为2.57；
对照试验2：一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-苯乙烯共聚物中，丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和苯乙烯的单体配比为1:3:2，其数均分子量为34000且分子量分布指数为2.61；
对照试验3：一种染色工艺，和实施例16的区别在于，其采用的多功能染色助剂由如下方法制备得到：参照CN102134404A的实施例1。
2、阻垢性能测试
(1)测试样品：以纯自来水做空白对照，以实施例16-37在结束染色时的染液为测试样品，以对照试验在结束染色时的染液为对照，其中实施例16-37、对照试验采用的水均为与空白对照相同的自来水。
(2)测试内容：取测试样品100ml，过滤取滤液用EDTA溶液测定样品中的硬度，每个样品平均测3次试验结果取其平均值。
(3)测试结果：如表3所示。表3显示，空白对照中的硬度为4.52mmol，实施例16-25、实施例30-37的硬度和空白对照的硬度在误差范围内相等，而实施例26-29的硬度低于空白对照的硬度。
(4)测试分析：水中的硬度表示水中重金属离子的含量；相比空白对照，当染液的滤液中重金属离子含量降低时，说明染液中有部分重金属离子析出形成沉淀(即形成结垢)，而当染液的滤液中重金属离子含量降低值越大说明形成结垢的量越多，也说明染液的阻垢性能差。综上可知，实施例16-25、实施例30-37的阻垢性能佳，而实施例26-29的阻垢性能相对差些。
3、悬浮率测试
(1)测试样品：以实施例16-37在染色前的染液为测试样品，以对照试验在染色前的染液为对照。
(2)测试内容：取同浓度的测试样品50ml，放置于200ml烧杯中，用手摇荡作圆周运动，约每分钟120次，进行2分钟，将悬浮液在55℃水浴中放置10min；然后将其用55℃的水洗入250ml的量筒中，并稀释至刻度，盖上塞子并在1min内上下颠倒30次，打开塞子，再垂直放入无振动的55℃恒温水域中，避免阳光直射，放置30min；用吸管在10s内将内容物的225ml悬浮液移出，过程中不要摇动或挑起量筒内的沉淀物，确保吸管的顶端总是在液面下几毫米处；测定试样和留在量筒底部25ml悬浮液中的有效成分质量；每个样品平均测3次试验结果取其平均值；
测试样品中有效成分悬浮率x(％)＝[(m1-m2)/m1]×(10/9)×100，其中m1为配制悬浮液所取样品中有效成分质量且其单位为g，m2为留在量筒底部25ml悬浮液中有效成分质量且其单位为g，10/9为换算系数；
(3)测试结果：如表3所示。表3显示，实施例16-18、实施例29-37的悬浮率≥97％，而实施例19-28、对照试验1-3的悬浮率为90-93％。
(4)测试分析：悬浮率表示有效成分悬浮在溶液中的比例，当该值越高说明有效成分在该体系中的分散性好。综上可知，实施例16-18、实施例29-37的分散性佳，而实施例19-28、对照试验1-3的分散性相对差些。
4、色牢度测试
(1)测试样品：以实施例16-37得到的最终样品为测试样品，以对照试验得到的最终样品为对照。
(2)测试内容：参照GB/T 6151-2016测试样品的色牢度。
(3)测试结果：如表3所示。表3显示，实施例16-25、实施例30-37的洗涤色牢度和汗渍色牢度均为4-5级，而实施例26-29的洗涤色牢度和汗渍色牢度均为4级，对照试验1-3的洗涤色牢度和汗渍色牢度(酸)均为4级且其汗渍色牢度(碱)3-4级。
(4)测试分析：色牢度越高表示染料分子和布料的结合性越高。综上可知，实施例16-25、实施例30-37，而实施例26-29、对照试验1-3的色牢度相对差些且对照试验1-3的汗渍色牢度(碱)相对最差。
表3性能表征测试结果