本发明涉及棉染色技术领域，尤其涉及一种应用于乙烯砜型活性染料的纯棉黑色筒子纱染色工艺。
背景技术：
全球市场对黑色纯棉筒子纱需量约占全棉筒纱总产量30％，而乙烯砜型黑系列活性染料是纯棉筒子纱染色中占主导地位染料。乙烯砜活性染料染棉的反应历程是：在碱性条件下，活性染料分子上的乙烯砜硫酸酯基首先发生消除反应生成乙烯砜基，然后与纤维素上的(被碱化了的)伯醇羟基发生亲核加成反应生成染料-纤维的共价键。科学实验证明这是一个二级化学反应，副反应是乙烯砜硫酸酯基消除后与水分子发生的水解反应，水解染料对纯棉的直接性大于未水解的染料，形成难于祛除的杂质增大筒纱染色的层差。碱性条件是通常黑色纯棉筒纱染棉需要加入20-30g/l碳酸钠，使之维持染浴的ph9-11进行染色，过量的碱剂是导致水解染料大量生成的主要原因。因此有效降低乙烯砜型活性基在纯棉染色过程中的水解，是众多染色化学家长期谋求解决的技术难题。
因碳酸钠与水的复分解反应中有二氧化碳存在而生成一种碱性缓冲溶液，但又随其溢出而使平衡不能逆向移动后使染色的碱性增强，从而加快水解反应的速度。生产实践中，可采用6-9g/l十二水合磷酸三钠替代20-30g/l的碳酸钠，获得黑色筒子纱的优异染色效果，却因磷对水环境的污染而被限用。
上述磷酸三钠的染色条件给出的启发是：磷酸三钠在水中发生着三级电离可逆反应，它给出了一个稳定的染色ph缓冲体系，它的低碱缓冲体系有效控制了乙烯砜硫酸酯基活性染料在染浴中的水解。它给出了本发明的重大启发，即制备一种低碱高缓冲的染色碱剂，并与乙烯砜硫酸酯基活性染料在纯棉染色中的二级反应有机结合，是解决问题的一把钥匙。
中国发明专利cn103590267a公开了一种乙烯砜活性染料的非水无碱染色方法，该方法将染料加入极性有机溶剂中，然后将纯棉织物浸入有机溶剂中染色，大大简化了固色染料的回收再利用和染浴的循环回用。但是该方法需要大量使用有机溶剂，对环境的危害较大，对操作人员的身体也有一定的影响。
中国发明专利cn102174748a公开了一种棉纤维用乙烯砜活性染料无盐染色方法，该方法包括棉纤维的改性处理、染色等步骤。所述的改性处理是将棉纤维用含有丙烯酰胺的溶液二浸二轧，然后浸入次氯酸钠的溶液中，进行霍夫曼降解。经改性后的棉纤维可以在无盐的条件下用乙烯砜型活性染料进行染色，提高了染料的上染率和固色率。这种方法减少了印染废水中无机盐的含量，有利于环境保护，并且可以将棉纤维改性工艺与氯漂工艺相结合。但是该方法应用于比较厚的筒子纱则效果不佳，容易造成外层纱线和内层纱线的色差。
中国发明专利2014106532242一种黑色再生纤维素纤维的筒子纱低碱染色方法采用5g/l碳酸钠作为固色碱剂的方法，采用乙烯砜型活性染料在黑色再生纤维素纤维筒子纱染色上取得了成功，但对于天然纯棉筒子纱染色是不成功的，起因于天然棉纤维成分与特性通过化学方法再生的高纯度纤维素纤维的染色特性的差别与局限。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种应用于乙烯砜型活性染料的纯棉黑色筒子纱染色工艺。
本发明的技术方案如下：
一种应用于乙烯砜型活性染料的纯棉黑色筒子纱染色工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)前处理：采用精炼剂对纯棉筒子纱进行前处理；
(2)染色：将纯棉筒子纱5-8倍重量，浓度为80-120g/l的元明粉水溶液加入到主缸，然后加热到35-40℃循环15-25分钟；然后再将纯棉筒子纱5-8％重量的活性黑色染料在20-30分钟内加入到主缸中，在38-40℃循环25-35分钟，然后以1℃/分钟的速度升温至60-62℃，循环18-22分钟；
(3)固色：将染色伴侣(asp)溶解成水溶液，并在35-40分钟内，加入到主缸中，使主缸中的asp浓度为2.0-3.0g/l，然后在55-65℃下保温循环40-50分钟，降压取样对色；
(4)后续处理：经检验达标后，将固色后的纯棉筒子纱排液后，进行行以下洗涤和柔软：
a65-75℃热洗8-12分钟，排液；
b100℃皂洗8-12分钟，排液；
c65-75℃热洗8-12分钟，排液后，再65-75℃热洗8-12分钟，排液；
d室温洗8-12分钟，排液；
e柔软：在主缸中采用阳离子软片乳液、液蜡在45-55℃循环25-35分钟(按照染色浴比)。
为了提高乙烯砜型活性染料在纯棉筒子纱染料和纤维形成染料纤维共价键的能力，降低乙烯砜型活性染料活性基在在染色过程中的水解反应速度，提高乙烯砜型活性染料与纤维素纤维发生化学反应形成共价键的转化率。本发明提供了一种应用于乙烯砜型活性染料的筒子纱纯棉低碱染色工艺。本工艺实现了低碱、免中和、少皂洗、少热水洗涤的次数，缩短了工时，重要的是降低了cod的排放。所得到的纯棉黑色筒子纱的质量实现了较低的层差和良好色牢度，尤其体现在湿摩擦色牢度显著高于传统工艺，提高了市场的竞争力。
优选的，所述的前处理步骤中采用的精炼剂为聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚与丁基二甘醇的混合水溶液。
进一步优选的，所述的前处理步骤，包括以下具体步骤：将精炼剂和纯碱加入水中，搅拌至全溶后打入放有纯棉筒子纱的主缸中，将主缸的水加至预定水位后上盖，升温到90-100℃，循环(正4反3)18-25分钟，然后将水排干，待染色，主缸中的精炼剂浓度为0.4-0.6g/l，纯碱浓度为1.5-2.5g/l；精炼剂为聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚与丁基二甘醇的混合水溶液，其质量浓度为40-50wt％、20-30wt％和15-25wt％。
优选的，所述的前处理步骤中采用的精炼剂为生物精炼剂碱性果胶酶液体。
进一步优选的，所述的前处理步骤，包括以下具体步骤：将生物精炼剂碱性果胶酶液体直接加入到放有纯棉筒子纱的主缸中，将主缸的水加至预定水50.0-60.0wt％、碱性果胶酶4.0-6.0wt％。
优选的，所述的前处理步骤中采用的精炼剂为粘土分散液、脂肪醇聚氧乙烯醚的混合水溶液。
进一步优选的，所述的前处理步骤，包括以下具体步骤：将粘土类多效合一精炼剂和纯碱加入水中，搅拌至全溶后打入放有纯棉筒子纱的主缸中，将主缸的水加至预定水位后上盖，升温到90-100℃，循环(正4反3)18-25分钟，然后将水排干，待染色，主缸中的精炼剂浓度为0.8-1.2g/l，纯碱浓度为1.5-2.5g/l；
所述的粘土类多效合一精炼剂为粘土分散液、脂肪醇聚氧乙烯醚的混合水溶液，其质量浓度为25.0-35.0wt％、8.0-12.0wt％。
优选的，步骤(2)中的循环为正4反3循环，步骤(3)中的保温循环为正4反3循环，步骤(4)中的洗涤为全正循环，柔软为正4反3循环。优选的，前处理步骤中所述的循环采用正4反3循环。
优选的，步骤(4)中，皂洗剂浓度为0.8-1.2g/l，阳离子软片乳液浓度为0.8-1.5g/l、液蜡浓度为0.8-1.5g/l。
本发明的有益之处在于：本工艺实现了低碱、免中和、少皂洗、少热水洗涤的次数，缩短了工时，重要的是降低了cod的排放。所得到的纯棉黑色筒子纱的质量实现了较低的层差和良好色牢度，尤其体现在湿摩擦色牢度显著高于传统工艺，提高了市场的竞争力。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
下述实施例中所用的试剂，如无特殊说明，可以从常规生化试剂商店购买得到。
实施例1
一种应用于乙烯砜型活性染料的纯棉黑色筒子纱染色工艺，包括以下步骤：
(1)前处理：将精炼剂和纯碱加入水中，搅拌至全溶后打入放有纯棉筒子纱的主缸中，将主缸的水加至预定水位后上盖，升温到95℃，不断循环(正4反3)21分钟，然后将水排干，待染色，主缸中的精炼剂浓度为0.5g/l，纯碱浓度为2g/l；精炼剂为聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚与丁基二甘醇的混合水溶液，其质量浓度为45wt％、25wt％和20wt％；
(2)染色：将纯棉筒子纱6倍重量，浓度为100g/l的元明粉水溶液加入到主缸，然后加热到38℃循环21分钟，正4反3循环；然后再将纯棉筒子纱7％重量的活性黑色染料在25分钟内加入到主缸中，在39℃循环30分钟(正4反3)，然后以1℃/分钟的速度升温至61℃，循环20分钟(正4反3)；
(3)固色：将染色伴侣(asp)溶解成水溶液，并在38分钟内，加入到主缸中，使主缸中的asp浓度为2.5g/l，然后在60℃下保温循环(正4反3)45分钟，降压取样对色；
(4)后续处理：经检验达标后，将固色后的纯棉筒子纱排液后，进行行以下洗涤(全正循环)和柔软(正4反3循环)：
a70℃热洗10分钟，排液；
b100℃皂洗10分钟(皂洗剂浓度为1g/l)，排液；
c70℃热洗10分钟，排液后，再70℃热洗10分钟，排液；
d室温洗10分钟，排液；
e柔软：在主缸中采用阳离子软片乳液(1g/l)、液蜡(1g/l)在50℃循环30分钟(按照染色浴比)。
实施例2
一种应用于乙烯砜型活性染料的纯棉黑色筒子纱染色工艺，包括以下步骤：
(1)前处理：将生物精炼剂碱性果胶酶液体直接加入到放有纯棉筒子纱的主缸中，将主缸的水加至预定水55.0wt％、碱性果胶酶5.0wt％；
(2)染色：将纯棉筒子纱8倍重量，浓度为80g/l的元明粉水溶液加入到主缸，然后加热到40℃循环15分钟，正4反3循环；然后再将纯棉筒子纱8％重量的活性黑色染料在30分钟内加入到主缸中，在38℃循环35分钟(正4反3)，然后以1℃/分钟的速度升温至60℃，循环22分钟(正4反3)；
(3)固色：将染色伴侣(asp)溶解成水溶液，并在30分钟内，加入到主缸中，使主缸中的asp浓度为3.0g/l，然后在60℃下保温循环(正4反3)50分钟，降压取样对色；
(4)后续处理：经检验达标后，将固色后的纯棉筒子纱排液后，进行行以下洗涤(全正循环)和柔软(正4反3循环)；
a65℃热洗12分钟，排液；
b100℃皂洗8分钟(皂洗剂浓度为1.2g/l)，排液；
c65℃热洗12分钟，排液后，再65℃热洗12分钟，排液；
d室温洗8分钟，排液；
e柔软：在主缸中采用阳离子软片乳液(1.5g/l)、液蜡(0.8g/l)在45℃循环35分钟。
实施例3
一种应用于乙烯砜型活性染料的纯棉黑色筒子纱染色工艺，包括以下步骤：
(1)前处理：将粘土类多效合一精炼剂和纯碱加入水中，搅拌至全溶后打入放有纯棉筒子纱的主缸中，将主缸的水加至预定水位后上盖，升温到95℃，不断循环(正4反3)21分钟，然后将水排干，待染色，主缸中的精炼剂浓度为1g/l，纯碱浓度为2g/l；
精炼剂为粘土分散液、脂肪醇聚氧乙烯醚的混合水溶液，其质量浓度为30.0wt％、10.0wt％；
(2)染色：将纯棉筒子纱5倍重量，浓度为120g/l的元明粉水溶液加入到主缸，然后加热到35℃循环25分钟，正4反3循环；然后再将纯棉筒子纱7％重量的活性黑色染料在20分钟内加入到主缸中，在40℃循环25分钟(正4反3)，然后以1℃/分钟的速度升温至62℃，循环18分钟(正4反3)；
(3)固色：将染色伴侣(asp)溶解成水溶液，并在40分钟内，加入到主缸中，使主缸中的asp浓度为2.0g/l，然后在60℃下保温循环(正4反3)55分钟，降压取样对色；
(4)后续处理：经检验达标后，将固色后的纯棉筒子纱排液后，进行行以下洗涤(全正循环)和柔软(正4反3循环)，确定水位(可适度降低浴比)：
a75℃热洗8分钟，排液；
b100℃皂洗12分钟(皂洗剂浓度为0.8g/l)，排液；
c75℃热洗8分钟，排液后，再75℃热洗8分钟，排液；
d室温洗12分钟，排液；
e柔软：在主缸中采用阳离子软片乳液(0.8g/l)、液蜡(1.5g/l)在55℃循环40分钟；对比例1
实施例1中的前处理步骤去除，其余步骤和原料配比不变。
以下对实施例1-3和对比例1的纯棉黑色筒子纱染色工艺染色得到的纯棉黑色筒子纱进行染色效果检测，得到如下检测结果，具体检测结果见表1。
具体检测方法如下：
a)耐摩擦色牢度试验按gb/t3920执行。
b)耐水色牢度试验按gb/t5173执行。
c)耐汗渍色牢度试验按gb/t3922执行。
d)耐皂洗色牢度试验按gb/t3921-2008规定执行，采用单纤维贴衬，试验条件为a(1)。
e)耐唾液色牢度试验按gb/t18886执行。
f)内外层纱线色差试验：取纯棉筒子纱最内层、中间层和最外层的纱线，放在纯白聚酯板上，进行对比目测。
表1纯棉黑色筒子纱质量对比测试数据；
由以上测试数据可以知道，采用本发明的染色工艺染色后的纯棉筒子纱不但色牢度好，而且内中外色差达4-5级。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。