棉用无醛固色剂的合成方法与流程

文档序号:13979070阅读:386来源:国知局

本发明属于固色剂制备领域,尤其涉及一种棉用无醛固色剂的合成方法。



背景技术:

随着生活质量水平的不断提高,人们越来越关注绿色纺织品,同样对纺织品的要求也越来越高,尤其是对织物的色牢度提出了很大的挑战。与此同时,世界贸易组织也对纺织品的安全性和色牢度问题日益重视,绿色纺织品的诞生不仅能满足人们自身的需求,而且也符合世界纺织品市场的发展趋势。我国作为一个纺织品出口大国,必须了解国际纺织品市场对各项色牢度的要求,不断开发新型绿色产品、采用新型加工工艺和后期织物整理来克服国际纺织品越来越严格的技术壁垒。

活性染料因其价格低廉、色谱齐全、色泽鲜艳且和棉纤维共价键结合等优点而成为棉纤维应用最广、用量最大的染料,但活性染料在染色过程中会发生水解,且水解的染料和未反应的染料附着在纤维表面不可能完全清洗干净,造成后水洗过程的褪色和沾色;即使是已键合的活性染料也有可能在后水洗过程中发生共价键断裂,造成织物的摩擦牢度尤其是织物湿摩擦牢度差,因此为了使活性染料染色织物的各项色牢度达到要求,必须对织物进行后期的固色处理。

染料固色剂是指可以使染料在纤维上更有效地固着的一类化合物,它能改善和提高染色织物的各项牢度。最初固色剂的产生主要是针对直接染料和酸性染料的,因为那时活性染料还没有出现。直接染料分子中含有磺酸基或羧酸基等亲水性基团,和纤维结合主要依靠的是氢键、范德华力,键能较低,当染色织物与水接触时部分染料又可能从织物上解析重新溶解在水中,使织物有较差的湿处理牢度。酸性染料根据结构的不同,其湿处理牢度也各不相同,和直接染料、活性染料相比分子结构简单,与纤维结合主要是氢键、范德华力和离子键且结合力不是很牢固,也需经固色处理来提高染色织物各项牢度,因此固色剂成为直接、酸性染料染色后处理的必备助剂之一。随着人们对环境保护的意识逐渐增强,这些含甲醛固色剂的缺陷也逐渐受到人们关注,特别是高甲醛含量对皮肤的毒性和刺激性,此外还有织物变色严重、手感粗糙等缺点而被限制使用。



技术实现要素:

本发明旨在解决上述问题,提供一种棉用无醛固色剂的合成方法。

本发明所述棉用无醛固色剂的合成方法,包括如下步骤:(1)取二乙烯三胺和去离子水置于四口烧瓶中,控制烧瓶内的温度,然后在搅拌下用恒压漏斗缓慢滴加环氧氯丙烷;(2)升温、搅拌、再继续滴加3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵进行季铵化,冷却出料,得到黄棕色粘稠液体即固色剂da;(3)取二乙烯三胺和去离子水置于四口烧瓶中,用冰醋酸调其ph至中性,用恒温滴液漏斗缓慢,滴加环氧氯丙烷;(4)滴加完之后保温,再加入碱液调节使其ph升至8-9后保温,然后降温出料,得淡黄色粘稠液体即固色剂db。

本发明所述的棉用无醛固色剂的合成方法,所述四口烧瓶设置有温度计、搅拌器和恒压漏斗。

本发明所述的棉用无醛固色剂的合成方法,步骤(1)所述温度为10-25℃。

本发明所述的棉用无醛固色剂的合成方法,步骤(2)所述升温至85℃。

本发明所述的棉用无醛固色剂的合成方法,步骤(2)所述季铵化温度为70℃。

本发明所述的棉用无醛固色剂的合成方法,步骤(4)所述保温温度为75℃。

本发明所述的棉用无醛固色剂的合成方法,以环氧氯丙烷、二乙烯三胺和醚化剂2-氯-3-羟丙基三甲基氯化铵为原料合成了两种无醛固色剂da和db,经两种固色剂整理的染色织物各项色牢度有了一定的提高,且固色后不影响织物的手感和色光。

具体实施方式

本发明所述棉用无醛固色剂的合成方法,包括如下步骤:(1)取二乙烯三胺和去离子水置于四口烧瓶中,控制烧瓶内的温度,然后在搅拌下用恒压漏斗缓慢滴加环氧氯丙烷;(2)升温、搅拌、再继续滴加3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵进行季铵化,冷却出料,得到黄棕色粘稠液体即固色剂da;(3)取二乙烯三胺和去离子水置于四口烧瓶中,用冰醋酸调其ph至中性,用恒温滴液漏斗缓慢,滴加环氧氯丙烷;(4)滴加完之后保温,再加入碱液调节使其ph升至8-9后保温,然后降温出料,得淡黄色粘稠液体即固色剂db。

本发明所述的棉用无醛固色剂的合成方法,所述四口烧瓶设置有温度计、搅拌器和恒压漏斗。步骤(1)所述温度为10-25℃。步骤(2)所述升温至85℃。步骤(2)所述季铵化温度为70℃。步骤(4)所述保温温度为75℃。在固色剂合成阶段要严格控制环氧氯丙烷的滴加速度,反应中发现,如果环氧氯丙烷的滴加速度过快,则反应体系会放热剧烈,使反应体系温度骤升,明显发现合成产物颜色由淡黄色透明液体变为深黄色液体,随着反应进行产物会发生“爬杆”现象,且极易形成凝胶或果冻。这是因为如果环氧氯丙烷滴加过快,则会和二乙烯三胺迅速发生反应,同时分子间的反应也会加快,体系放热升温,又加剧反应的进行。因此,在进行合成反应时要严格控制环氧氯丙烷的滴加速度,多次的实验证明,环氧氯丙烷滴加速度控制在3-4s/滴比较合适。此外滴加过程中还要时刻注意温度在反应过程中的变化,温度不能超过40℃,必要时要采用冰水浴降温。

原料中随着环氧氯丙烷比例的增大,织物的皂洗牢度和摩擦牢度都有了一定的提升,当摩尔比为1:1.05时,各项织物色牢度都达到了最佳的状态。这是因为随着环氧氯丙烷用量增加,固色剂分子量增大,反应性基团增加,相应阳离子基团也增加。固色剂中的阳离子基团和染料阴离子形成色淀沉积在纤维间的孔道内,增加了染料分子脱落的难度,因此其皂洗和摩擦牢度都有所提高。继续增大原料配比,织物色牢度却没有得到明显的提升,这可能是因为过量的环氧氯丙烷反而会影响固色效果,可能是因为低分子量副产物增加:环氧氯丙烷会开环自聚,增加了聚合反应中的副产物,使产物复杂,从而影响固色效果的提高。综合以上,因此选取二乙烯三胺与环氧氯丙烷摩尔比为1:1.05。

随着缩合反应温度的升高,染色织物的皂洗和摩擦牢度都有所提高,在保温温度在85℃时效果最好。这可能是因为保温温度低,分子动能较小,运动缓慢,使单体分子在相互碰撞时没有足够的能量引发聚合反应,产生了分子量较低的产物;随着保温温度升高,分子运动剧烈,缩聚反应速率加快,分子量增大,生成聚合物大分子,在应用到染色织物上时大分子间交联程度增大,使固色效果提高;但温度过高反应体系极易形成凝胶,黏度增大,固色时容易发生聚集,不易进入纤维内部,与染料发生作用的固色剂减少,且固色剂颜色加深影响织物色泽。

随着反应时间的延长固色效果有一定的提升,当滴加环氧氯丙烷后在85℃保温3h左右时织物的固色色牢度达到最佳。原因是保温时间过短时环氧氯丙烷和胺反应不完全,得到的反应产物分子量较小,聚合物阳离子度较小,应用到织物上没有足够的阳离子基团与染料阴离子形成色淀,在织物与水接触时,未形成色淀的含水溶性基团的染料及水解的染料会重新溶解在水中,造成差的水洗牢度;若继续延长保温时间染色织物的各项色牢度均有不同程度的提高,当保温时间为3h时,聚合反应基本完成,色泽也不再变化,从表中也可看出固色织物的皂洗和摩擦牢度都达到最佳。继续延长保温时间对固色效果的影响不大,此外,继续延长时间使反应过程中产生凝胶的可能性增大,产物色泽加深,影响织物色光,不仅造成能源的浪费,而且在85℃的高温下长时间反应也会使体系中的副反应增多,造成产物不纯,且产物的黏度过大,使固色效果下降,综合各方面因素考虑,因此选取反应保温时间为3h。织物在40℃时滴加环氧氯丙烷有最佳的固色效果;继续升高其滴加温度,固色织物的各项色牢度稍有降低。这是因为温度过低时,环氧氯丙烷在滴加时不能与胺完全反应,在后期高温保温时反应不易控制,产物分子量不均匀,固色效果差;在40℃下滴加环氧氯丙烷有着较好的皂洗牢度和摩擦牢度;继续升高滴加温度,会使此时的聚合产物分子量增加过快,黏度也会瞬间增大,颜色加深,在后期高温保温过程中容易发生其他副反应或产生凝胶现象,且过大的分子量和黏度也不利于固色效果的提高,使固色效果变差。随水的加入比例增多,固色织物的各项色牢度先增大然后逐渐降低。加水量过小时,产物黏度较大,且反应过程中温度的波动较大,无法得到特定分子量的产物,固色效果差;在加水量30%-40%时各项色牢度达到最佳;若继续增大加水量,各项色牢度有所降低,这是因为过量的水降低了环氧氯丙烷与胺反应速率,使之不能充分反应,达不到目标产物的黏度和分子量,固色效果差。综合各方面因素考虑,节约能源,选取反应过程中的加水量为30%。随着季铵化反应温度的升高,固色织物的色牢度逐渐提高,在季铵化70-80℃保温时有较好的固色效果,继续提高温度,固色织物的色牢度下降。季铵化反应要保持在较高的温度下进行,季铵化温度低时,反应不充分,醚化剂未能完全接枝在固色剂大分子上使得整体的阳离子度不高,因此固色效果不佳;在70-80℃保温时如表中所示织物有最佳的各项色牢度;继续升高温度,色牢度开始有所降低,这是因为过高的温度下固色剂主分子链间产生交联,同时副反应增多,固色剂颜色加深,影响织物色光,固色效果较差。综合考虑,选取75℃为保温温度。经固色剂da固色的活性染料染色织物,皂洗沾色牢度和湿摩擦牢度都提高了0.5级,黏度为219mpas;经固色剂db固色的活性染料染色织物,其皂洗白布沾色牢度达3-4级,摩擦牢度尤其是湿摩擦牢度提高了0.5级。固色剂db的环氧值为1.0838,阳离子度为0.5610。

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