本发明涉及化学技术领域，尤其涉及一种通过化学改性提高棉织物染色及抗菌防皱性能的方法。
背景技术：
棉织物在纺织服装行业中占据很高的市场占有率，与人们的生活更是息息相关。棉织物的使用离不开染色技术。活性染料由于色谱齐全、色泽鲜艳、牢度优良、成本低廉，目前已成为棉纤维纺织品染色最重要的一类染料。然而，活性染料属于阴离子染料，在传统染色工艺过程中通常加入大量的无机盐来促染。无机盐的加入一方面增加了生产成本，另一方面，大量含盐染料废水的排放对生态环境造成了极大危害。如何实现活性染料低盐甚至无盐染色，是实现绿色印染生产的关键。经过众多学者的探索和研究发现，对棉织物进行阳离子化改性预处理可以有效实现棉织物的活性染料无盐染色。
用阳离子改性试剂对棉纤维进行改性处理，通过化学反应将阳离子基团共价键合到纤维表面，可以将纤维表面的负电势变为正电势，增强了纤维对活性染料的亲和力。改性可以大幅提高活性染料无盐染色的上染率和固色率，且染色棉织物具有较高的色牢度和匀染性。但改性试剂本身可能会对环境造成一定的影响，且改性过程会增加工艺生产步骤，限制了该方法的使用。因此有效地结合已有印染工艺，选择绿色安全的阳离子试剂对棉织物进行改性是实现工业化生产的重要前提。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是改性试剂本身可能会对环境造成一定的影响，且改性过程会增加工艺生产步骤，限制了该方法的使用。如何有效地结合已有印染工艺，选择绿色安全的阳离子试剂对棉织物进行改性是实现工业化生产急需解决的关键问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种绿色、安全、低成本、多功能的棉织物改性及无盐染色方法：通过酯化反应将柠檬酸连接到棉纤维上，再由柠檬酸与聚六亚甲基双胍盐酸盐之间发生酰胺化反应，在纤维表面引入阳离子，从而提高活性染料无盐染色的上染率和固色率。
为达到上述目的，本发明公开了一种通过化学改性提高棉织物染色及抗菌防皱性能的方法，在染色前对棉织物进行改性处理，具体为将棉织物于室温下浸入柠檬酸水溶液中，两浸两轧，轧余率70～100％，80℃预烘5min后再于100～160℃下固化2～80min，洗净晾干，通过酯化反应将柠檬酸连接到棉纤维上；然后再将棉织物浸入聚六亚甲基双胍盐酸盐水溶液中，30～80℃反应60min，通过柠檬酸与聚六亚甲基双胍盐酸盐之间发生酰胺化反应从而在纤维表面引入阳离子，然后水洗后晾干，得到改性棉织物。
进一步的，改性棉织物采用活性染料在无盐条件下浸染，浸染条件为室温下于4g/l的染液中浸染30min，缓慢升温至60℃，加入20g/l碳酸钠，固色60min，水洗，用2g/l的皂片水溶液95℃皂洗10min，水洗后晾干。
本发明的有益效果在于：
(1)经改性后的棉织物对活性染料具有很强的亲和力，可在无盐条件下将活性染料上染率提高到95％以上。
(2)柠檬酸和聚六亚甲基双胍盐酸盐分别赋予了改性棉织物一定的抗皱和抗菌性能，抗皱能力提高约20％，使其成为一种多功能的棉织物。
(3)本发明所涉及到的改性试剂绿色无毒，工艺清洁简单，具有较高实用性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
(1)棉织物改性工艺
将棉织物于室温下浸入80g/l的柠檬酸水溶液中，两浸两轧，轧余率100％，80℃预烘5min，再于100℃下固化80min，洗净晾干；再将棉织物浸入0.6g/l聚六亚甲基双胍盐酸盐水溶液中，30℃反应60min，水洗后晾干。
(2)改性棉织物染色工艺
活性黑kn-b，用量为4％(质量百分数，对棉纤维重)，浴比1:30，25℃浸染30min，缓慢升温至60℃，加入20g/l碳酸钠，固色60min，水洗，用2g/l的皂片水溶液95℃皂洗10min，水洗后晾干。
(3)未改性棉织物染色工艺
活性黑kn-b，用量为4％(质量百分数，对棉纤维重)，浴比1:30，氯化钠用量为60g/l，25℃浸染30min，缓慢升温至60℃，加入20g/l碳酸钠，固色60min，水洗，用2g/l的皂片水溶液95℃皂洗10min，水洗后晾干。
(4)棉织物抗菌性能
配制lb培养基并涂满大肠杆菌菌液，改性和未改性的棉织物经高温灭菌，用无菌镊子置于培养基中心，均匀按压使织物与培养基充分接触，而后将平板倒置于生化培养箱中恒温培养24h，测量培养基上棉织物周围的抑菌圈宽度来对比抗菌性能。
(5)棉织物抗皱性能
使用织物折痕回复性测定仪，操作过程参照gb/t3819-1997《纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》，按经纬向各取5块试样，在标准大气平衡箱中调湿24h后进行测试并按经纬向分别取平均值，将经向和纬向平均值求和作为织物折皱回复性指标。
相关实验结果见表1和表2。
实施例2：
(1)棉织物改性工艺
将棉织物于室温下浸入100g/l的柠檬酸水溶液中，两浸两轧，轧余率80％，80℃预烘5min，再于160℃下固化3min，洗净晾干；再将棉织物浸入0.6g/l聚六亚甲基双胍盐酸盐水溶液中，30℃反应60min，水洗后晾干。
(2)改性棉织物染色工艺
活性红3bsn，用量为4％(质量百分数，对棉纤维重)，浴比1:30，25℃浸染30min，缓慢升温至60℃，加入20g/l碳酸钠，固色60min，水洗，用2g/l的皂片水溶液95℃皂洗10min，水洗后晾干。
(3)未改性棉织物染色工艺
活性红3bsn，用量为4％(质量百分数，对棉纤维重)，浴比1:30，氯化钠用量为60g/l，25℃浸染30min，缓慢升温至60℃，加入20g/l碳酸钠，固色60min，水洗，用2g/l的皂片水溶液95℃皂洗10min，水洗后晾干。
(4)棉织物抗菌性能
配制lb培养基并涂满金黄色葡萄球菌菌液，改性和未改性的棉织物经高温灭菌，用无菌镊子置于培养基中心，均匀按压使织物与培养基充分接触，而后将平板倒置于生化培养箱中恒温培养24h，测量培养基上棉织物周围的抑菌圈宽度来对比抗菌性能。
(5)棉织物抗皱性能
使用织物折痕回复性测定仪，操作过程参照gb/t3819-1997《纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》，按经纬向各取5块试样，在标准大气平衡箱中调湿24h后进行测试并按经纬向分别取平均值，将经向和纬向平均值求和作为织物折皱回复性指标。
相关实验结果见表1和表2。
实施例3：
(1)棉织物改性工艺
将棉织物于室温下浸入80g/l的柠檬酸水溶液中，两浸两轧，轧余率100％，80℃预烘5min，再于120℃下固化30min，洗净晾干；再将棉织物浸入1.0g/l聚六亚甲基双胍盐酸盐水溶液中，80℃反应60min，水洗后晾干。
(2)改性棉织物染色工艺
活性黄3rs，用量为4％(质量百分数，对棉纤维重)，浴比1:30，25℃浸染30min，缓慢升温至60℃，加入20g/l碳酸钠，固色60min，水洗，用2g/l的皂片水溶液95℃皂洗10min，水洗后晾干。
(3)未改性棉织物染色工艺
活性黄3rs，用量为4％(质量百分数，对棉纤维重)，浴比1:30，氯化钠用量为60g/l，25℃浸染30min，缓慢升温至60℃，加入20g/l碳酸钠，固色60min，水洗，用2g/l的皂片水溶液95℃皂洗10min，水洗后晾干。
(4)棉织物抗菌性能
配制lb培养基并涂满硫氧化湖沉积杆菌菌液，改性和未改性的棉织物经高温灭菌，用无菌镊子置于培养基中心，均匀按压使织物与培养基充分接触，而后将平板倒置于生化培养箱中恒温培养24h，测量培养基上棉织物周围的抑菌圈宽度来对比抗菌性能。
(5)棉织物抗皱性能
使用织物折痕回复性测定仪，操作过程参照gb/t3819-1997《纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》，按经纬向各取5块试样，在标准大气平衡箱中调湿24h后进行测试并按经纬向分别取平均值，将经向和纬向平均值求和作为织物折皱回复性指标。
相关实验结果见表1和表2。
表1是改性和未改性棉织物活性染料染色性能及抗菌抗皱性能结果对照表，其中染料总利用率t和k/s值分别按下式计算：
t＝e×f
式中，a0、a1、a2分别是λmax下用uv-2600紫外可见分光光度计所测得的染色前后和皂洗后染液的吸光度；r是λmax下用ci6x分光光度仪所测得的织物反射率。
表1改性及未改性棉织物染色性能对照
表2改性及未改性棉织物抗菌、抗皱性能对照
经测试，采用本实施例技术方案处理的棉织物其无盐染色固色率及抗菌抗皱性能均高于未改性棉织物。经柠檬酸和聚六亚甲基双胍盐酸盐化学改性的棉织物被阳离子化，可以用活性染料进行无盐染色，其上染率比传统染色方式提高约40％，且具有良好的色牢度。改性棉织物同时具备了一定的抗皱性能，且对不同的细菌表现出良好的抑菌性能，是一种多功能的改性棉纤维。