一种阴离子改性棉织物及其制备方法

文档序号:26589342发布日期:2021-09-10 20:22阅读:176来源:国知局
一种阴离子改性棉织物及其制备方法

1.本发明涉及纺织品功能整理领域,具体涉及一种阴离子改性棉织物及其制备方法。


背景技术:

2.棉纤维作为纺织品原料拥有着悠久的历史,早在几千年前,人们便将棉花纺纱织布用于保暖,至今,棉花依然是国内最重要的农作物之一,棉纤维在我们日常生活中仍扮演着一个重要的角色。一直以来,棉纤维凭借着自身优秀的服用性能而被广泛应用于医疗用品、服装面料、日常生产等方面。而随着工业水平的不断增长,多种化纤产品相继崭露头角,这些合成纤维凭借其优异性能给棉纤维产业带来了一定的冲击,但随着人们环保意识的不断提高,人们将关注的重心逐渐回归到棉纤维的发展与应用方面,一直以来棉纤维作为一种天然纤维凭借着自身坚牢耐磨、耐洗涤、高温熨烫、吸湿脱湿性、柔软无刺激、舒适保暖、抗虫蛀等众多优良品质而受到人们的青睐。在工业生产过程中,棉纤维不仅仅可以用于纺织整理,也可用于纤维染色,而众所周知,活性染料是棉纤维染色的重要染料之一,而在生产中对于染色需求往往多种多样,有时则需要使织物在经染色后达到颜色深浅不一的效果,此时往往选择将一大部分织物进行阳离子化,而后进行染色,以期望达到效果,但该方法存在处理过程复杂冗长,成本较高等缺陷,有色纤维含量高时这一问题会更加明显。若将其进行阴离子化改性,让其表面形成“拒染”效果,进一步降低活性染料的上染率,在理论上这也是达成目的的一种方法。随着生产发展水平和消费观念的不断提高,人们对于作为天然纤维的棉纤维的要求也在不断提高,对棉纤维的应用前景也越来越期待,对棉纤维的开发也在不断进行中,而棉织物的阴离子改性工艺也可进一步拓展棉纤维染色的应用范围。


技术实现要素:

3.本发明的目的是为了克服现有技术中为了染色得到颜色深浅不一的织物而使用阳离子改性工艺存在的改性过程复杂,成本较高的问题,提供一种阴离子改性棉织物及其制备方法,该改性方法工艺流程简单,制备得到的改性棉织物取代度较大,活性染料难以上染,“拒染”效果较好。
4.为了实现上述目的,本发明一方面提供一种阴离子改性棉织物的制备方法,该方法包括以下步骤:
5.将棉织物完全浸没于btca

次亚磷酸钠混合溶液中搅拌10

15min,然后轧除多余溶液,控制棉织物的轧余率为96

105重量%,接着将棉织物依次进行干燥、固化、洗涤和烘干,得到阴离子改性棉织物;
6.其中,所述btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有8

11重量%的btca,所述btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有4

12重量%的次亚磷酸钠;
7.所述棉织物与btca

次亚磷酸钠混合溶液的比例为3

5g/100ml;
8.所述固化的温度为140

160℃,所述固化的时间为4

12min。
9.优选地,所述搅拌的温度为20

30℃。
10.优选地,所述搅拌的速度为20

180r/min。
11.优选地,所述干燥的温度为74

85℃,所述干燥的时间为8

12min。
12.优选地,采用电热鼓风干燥箱对棉织物进行干燥。
13.优选地,使用乙酸

乙醇混合溶液对固化后的棉织物进行洗涤。
14.优选地,所述乙酸

乙醇混合溶液中乙酸的浓度为0.8

1.5g/l,所述乙酸

乙醇混合溶液中乙醇的浓度为0.8

1.5g/l。
15.优选地,所述洗涤的次数为2

4次。
16.优选地,所述烘干的温度为75

85℃,所述烘干的时间为8

12min。
17.本发明第二方面提供一种由上述方法制备得到的阴离子改性棉织物。
18.本方法工艺流程简单,制备得到的改性棉织物取代度较大,活性染料更难以上染,“拒染”效果好。
附图说明
19.图1是本发明实施例1得到的改性棉织物与空白棉织物的红外光谱图;
20.图2是空白棉织物的sem照片;
21.图3是空白棉织物的sem照片;
22.图4是本发明实施例1得到的改性棉织物的sem照片;
23.图5是本发明实施例1得到的改性棉织物的sem照片;
24.图6是空白棉织物与本发明实施例1得到的改性棉织物在不同ph值下的zeta电位对比图。
具体实施方式
25.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
26.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
27.本发明一方面提供一种阴离子改性棉织物的制备方法,该方法包括以下步骤:
28.将棉织物完全浸没于btca

次亚磷酸钠混合溶液中搅拌10

15min,然后轧除多余溶液,控制棉织物的轧余率为96

105重量%,接着将棉织物依次进行干燥、固化、洗涤和烘干,得到阴离子改性棉织物;
29.其中,所述btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有8

11重量%的btca,所述btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有4

12重量%的次亚磷酸钠;
30.所述棉织物与btca

次亚磷酸钠混合溶液的比例为3

5g/100ml;
31.所述固化的温度为140

160℃,所述固化的时间为4

12min。
32.在具体实施方式中,所述btca(1,2,3,4—丁烷四羧酸)

次亚磷酸钠混合溶液中btca的含量可以为8重量%、8.5重量%、9重量%、9.5重量%、10重量%、10.5重量%或11重
量%,所述btca

次亚磷酸钠混合溶液中次亚磷酸钠的含量可以为4重量%、4.5重量%、5重量%、5.5重量%、6重量%、6.5重量%、7重量%、7.5重量%、8重量%、8.5重量%、9重量%、9.5重量%、10重量%、10.5重量%、11重量%,11.5重量%或12重量%。
33.具体地,所述棉织物与btca

次亚磷酸钠混合溶液的比例可以为3g/100ml、3.1g/100ml、3.2g/100ml、3.3g/100ml、3.4g/100ml、3.5g/100ml、3.6g/100ml、3.7g/100ml、3.8g/100ml、3.9g/100ml、4g/100ml、4.1g/100ml、4.2g/100ml、4.3g/100ml、4.4g/100ml、4.5g/100ml、4.6g/100ml、4.7g/100ml、4.8g/100ml、4.9g/100ml或5g/100ml。
34.在本发明中,将棉织物完全浸没于btca

次亚磷酸钠混合溶液中,搅拌的时间可以为10min、10.5min、11min、11.5min、12min、12.5min、13min、13.5min、14min、14.25min、14.5min、14.75min或15min。
35.在具体实施方式中,棉织物的轧余率可以为96重量%、96.5重量%、97重量%、97.5重量%、98重量%、98.5重量%、99重量%、99.5重量%、100重量%、100.5重量%、101重量%、101.5重量%、102重量%、102.5重量%、103重量%、103.5重量%、104重量%、104.5重量%或105重量%。
36.在本发明中,所述轧余率是织物上带的液体重量与织物本身重量的百分比。
37.在本发明中,所述搅拌的温度为20

30℃。具体地,所述搅拌的温度可以为20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃。
38.在本发明中,所述搅拌的速度为20

180r/min。具体地,所述搅拌的速度可以为20r/min、30r/min、40r/min、50r/min、60r/min、70r/min、80r/min、90r/min、100r/min、110r/min、120r/min、130r/min、140r/min、150r/min、160r/min、170r/min或180r/min。
39.在本发明中,所述干燥的温度为74

85℃,所述干燥的时间为8

12min。在具体实施方式中,所述干燥的温度可以为74℃、75℃、76℃、77℃、78℃、79℃、80℃、81℃、82℃、83℃、84℃或85℃,所述干燥的时间可以为8min、8.5min、9min、9.5min、10min、10.5min、11min、11.5min或12min。
40.在本发明中,对于所述干燥的设备没有特殊要求,可以为本领域的常规选择,优选地,采用电热鼓风干燥箱对棉织物进行干燥。
41.在本发明中,使用乙酸

乙醇混合溶液对固化后的棉织物进行洗涤。
42.优选地,所述乙酸

乙醇混合溶液中乙酸的浓度为0.8

1.5g/l,所述乙酸

乙醇混合溶液中乙醇的浓度为0.8

1.5g/l。具体地,所述乙酸

乙醇混合溶液中乙酸的浓度可以为0.8g/l、0.9g/l、1g/l、1.1g/l、1.2g/l、1.3g/l、1.4g/l或1.5g/l,所述乙酸

乙醇混合溶液中乙醇的浓度可以为0.8g/l、0.9g/l、1g/l、1.1g/l、1.2g/l、1.3g/l、1.4g/l或1.5g/l。
43.在优选情况下,所述洗涤的次数为2

4次。具体地,所述洗涤的次数可以为2次、3次或4次。
44.在本发明中,所述烘干的温度为75

85℃,所述烘干的时间为8

12min。具体地,所述烘干的温度可以为75℃、76℃、77℃、78℃、79℃、80℃、81℃、82℃、83℃、84℃或85℃,所述烘干的时间可以为8min、8.5min、9min、9.5min、10min、10.5min、11min、11.5min或12min。
45.本发明第二方面提供一种由上述方法制备得到的阴离子改性棉织物。
46.本发明所述的方法工艺流程简单,能降低高比例有色纤维纺纱成本,改性得到的棉织物可在溶液中表现出更大的负电性,染料中的阴离子若要上染改性棉织物需要克服更
大的斥力,这会使得棉织物得色变浅,同时,经改性后的棉织物上的棉纤维的伯羟基位点变小,而染料中的阴离子主要是与棉纤维上的伯羟基发生反应,这同样会使得染料上染困难,这些均使得阴离子改性后的棉织物具有较好的“拒染”性能,具有较好的应用前景。
47.以下将通过实施例对本发明进行详细描述,但本发明所述的方法不仅限于此。
48.实施例1
49.将棉织物完全浸没于btca

次亚磷酸钠混合溶液中(btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有10重量%的btca,btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有10重量%的次亚磷酸钠),棉织物与btca

次亚磷酸钠混合溶液的比例为4g/100ml,在25℃下搅拌15min,搅拌的速度为80r/min,然后轧除多余溶液,控制棉织物的轧余率为100重量%,接着将棉织物放入电热鼓风干燥箱中于80℃干燥10min,然后在150℃下固化10min,接着用乙酸

乙醇混合溶液对固化后的棉织物洗涤3次,乙酸

乙醇混合溶液中乙酸的浓度为1.5g/l,乙酸

乙醇混合溶液中乙醇的浓度为1.5g/l,然后置于80℃的烘箱中烘干10min,得到阴离子改性棉织物a1。
50.实施例2
51.将棉织物完全浸没于btca

次亚磷酸钠混合溶液中(btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有10重量%的btca,btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有10重量%的次亚磷酸钠),棉织物与btca

次亚磷酸钠混合溶液的比例为3g/100ml,在20℃下搅拌11min,搅拌的速度为100r/min,然后轧除多余溶液,控制棉织物的轧余率为102重量%,接着将棉织物放入电热鼓风干燥箱中于75℃干燥12min,然后在160℃下固化5min,接着用乙酸

乙醇混合溶液对固化后的棉织物洗涤3次,乙酸

乙醇混合溶液中乙酸的浓度为1g/l,乙酸

乙醇混合溶液中乙醇的浓度为1g/l,然后置于75℃的烘箱中烘干11min,得到阴离子改性棉织物a2。
52.实施例3
53.将棉织物完全浸没于btca

次亚磷酸钠混合溶液中(btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有10重量%的btca,btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有5重量%的次亚磷酸钠),棉织物与btca

次亚磷酸钠混合溶液的比例为4g/100ml,在28℃下搅拌14min,搅拌的速度为100r/min,然后轧除多余溶液,控制棉织物的轧余率为98重量%,接着将棉织物放入电热鼓风干燥箱中于74℃干燥11min,然后在145℃下固化10min,接着用乙酸

乙醇混合溶液对固化后的棉织物洗涤3次,乙酸

乙醇混合溶液中乙酸的浓度为0.9g/l,乙酸

乙醇混合溶液中乙醇的浓度为0.9g/l,然后置于85℃的烘箱中烘干10min,得到阴离子改性棉织物a3。
54.实施例4
55.将棉织物完全浸没于btca

次亚磷酸钠混合溶液中(btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有8重量%的btca,btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有10重量%的次亚磷酸钠),棉织物与btca

次亚磷酸钠混合溶液的比例为5g/100ml,在30℃下搅拌15min,搅拌的速度为120r/min,然后轧除多余溶液,控制棉织物的轧余率为96重量%,接着将棉织物放入电热鼓风干燥箱中于85℃干燥9min,然后在148℃下固化10min,接着用乙酸

乙醇混合溶液对固化后的棉织物洗涤3次,乙酸

乙醇混合溶液中乙酸的浓度为1g/l,乙酸

乙醇混合溶液中乙醇的浓度为1g/l,然后置于80℃的烘箱中烘干9min,得到阴离子改性棉织物a4。
56.实施例5
57.将棉织物完全浸没于btca

次亚磷酸钠混合溶液中(btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有8重量%的btca,btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有10重量%的次亚磷酸钠),棉织物与
btca

次亚磷酸钠混合溶液的比例为3g/100ml,在30℃下搅拌14min,搅拌的速度为120r/min,然后轧除多余溶液,控制棉织物的轧余率为105重量%,接着将棉织物放入电热鼓风干燥箱中于83℃干燥8min,然后在158℃下固化5min,接着用乙酸

乙醇混合溶液对固化后的棉织物洗涤3次,乙酸

乙醇混合溶液中乙酸的浓度为1.2g/l,乙酸

乙醇混合溶液中乙醇的浓度为1.2g/l,然后置于83℃的烘箱中烘干8min,得到阴离子改性棉织物a5。
58.实施例6
59.将棉织物完全浸没于btca

次亚磷酸钠混合溶液中(btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有11重量%的btca,btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有4重量%的次亚磷酸钠),棉织物与btca

次亚磷酸钠混合溶液的比例为5g/100ml,在23℃下搅拌15min,搅拌的速度为125r/min,然后轧除多余溶液,控制棉织物的轧余率为100重量%,接着将棉织物放入电热鼓风干燥箱中于80℃干燥11min,然后在160℃下固化12min,接着用乙酸

乙醇混合溶液对固化后的棉织物洗涤3次,乙酸

乙醇混合溶液中乙酸的浓度为1g/l,乙酸

乙醇混合溶液中乙醇的浓度为1g/l,然后置于78℃的烘箱中烘干10min,得到阴离子改性棉织物a6。
60.实施例7
61.将棉织物完全浸没于btca

次亚磷酸钠混合溶液中(btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有9重量%的btca,btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有12重量%的次亚磷酸钠),棉织物与btca

次亚磷酸钠混合溶液的比例为4g/100ml,在22℃下搅拌10min,搅拌的速度为100r/min,然后轧除多余溶液,控制棉织物的轧余率为103重量%,接着将棉织物放入电热鼓风干燥箱中于76℃干燥12min,然后在157℃下固化4min,接着用乙酸

乙醇混合溶液对固化后的棉织物洗涤3次,乙酸

乙醇混合溶液中乙酸的浓度为1.5g/l,乙酸

乙醇混合溶液中乙醇的浓度为1.5g/l,然后置于75℃的烘箱中烘干12min,得到阴离子改性棉织物a7。
62.对比例1
63.按照实施例4所述的方法实施,与之不同的是,btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有5重量%的btca,得到阴离子改性棉织物d1。
64.对比例2
65.按照实施例6所述的方法实施,与之不同的是,btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有14重量%的btca,得到阴离子改性棉织物d2。
66.对比例3
67.按照实施例6所述的方法实施,与之不同的是,btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有2重量%的次亚磷酸钠,得到阴离子改性棉织物d3。
68.对比例4
69.按照实施例7所述的方法实施,与之不同的是,btca

次亚磷酸钠混合溶液中含有16重量%的次亚磷酸钠,得到阴离子改性棉织物d4。
70.对比例5
71.按照实施例6所述的方法实施,与之不同的是,固化的时间为17min,得到阴离子改性棉织物d5。
72.对比例6
73.按照实施例7所述的方法实施,与之不同的是,固化的时间为2min,得到阴离子改性棉织物d6。
74.空白组
75.不进行改性处理的空白棉织物d7。
76.测试例1
77.采用傅里叶变换红外光谱仪(bruker tensor

ii)分别对d7和a1进行红外分析(为减少结合水的影响,红外检测前均将未经改性处理的棉织物粉末和a1粉末在100℃下干燥2h),待测样品的光谱扫描范围均为400

4000cm
‑1,扫描次数:32次,分辨率:4cm
‑1。
78.结果如图1所示,在1732cm
‑1对应为酯羰基的伸缩振动峰,1022cm
‑1处为c

o

c基团中的c

o的拉伸振动峰,1596cm
‑1处的峰为未参与转化的羧基反应成为羧酸盐中的羰基的伸缩振动峰,在2900cm
‑1处的峰为纤维素中亚甲基碳氢键的拉伸振动峰,而如图所示,空白棉织物在1732cm
‑1附近未发现相应的伸缩振动峰,而a1在1732cm
‑1附近发现相应的伸缩振动峰,这表明经改性处理后多元羧酸分子(btca)已与纤维素中的羟基发生酯化反应并生成了酯键。
79.测试例2
80.采用扫描电子显微镜分别拍摄d7与a1的微观结构,d7的sem照片如图2

3所示,a1的照片如图4

5所示,
81.如图所示,经改性后的棉纤维产生溶胀,纤维之间存在交联,纤维表面变得粗糙并出现折皱与沉积物堆积,这是因为btca溶液的酸性会对棉纤维结构产生损伤,并且由于btca的四羧基结构会使得其在改性过程中与多个棉纤维分子发生酯化反应从而形成多处交联。
82.测试例3
83.采用电动固体表面分析仪surpass 3,利用夹缝法测定d7和a1在不同ph值下的zeta电位,温度参数设置为20℃;
84.结果如图6所示,当ph值为10时,btca改性的棉织物的表面zeta电位的绝对值最大,此时zeta电位值为

32.09mv,这是因为经btca处理过后的棉织物有着更多的羧基结构,因此其表面具有更多的负电荷,负电性更强。
85.测试例4
86.分别测定a1

a7,d1

d6的羧基含量(ds)以及a1

a7,d1

d7的力学拉伸性能;
87.采用e3000万能动静态强力测试仪测试织物力学拉伸性能;
88.经过多元羧酸化改性处理过后的棉织物因其结构中存在羧基,因此可通过计算其中的羧基含量来确定改性棉织物的取代度;
89.羧基含量(取代度)ds的测试方法为:
90.(1)100mmol/l naoh溶液的配制
91.称取1.0g氢氧化钠固体,溶于50ml去离子水中,充分搅拌后稀释定容至250ml,留存备用。
92.(2)100mmol/l hcl溶液的配制
93.用移液管量取8.3ml浓盐酸溶液倒入容量瓶中,然后往容量瓶中加入去离子水,定容至1l,充分摇匀并密封,留存备用。
94.(3)改性棉织物上羧酸基含量的测定
95.将5cm
×
5cm的a1

a7,d1

d6样品分别浸于100ml的0.5%hcl溶液处理16小时,然后
用去离子水冲洗织物,直到从样品中完全除去hcl,利用硝酸银滴落测试以确保织物表面没有氯化物残留。冲洗后,样品在室温下干燥。称取约0.25克样品,并在室温下浸泡于50ml100 mmol/l naoh溶液处理4小时,密封容器,以确保naoh不会与空气中的co2反应,另取50ml100mmol/l naoh溶液作为空白对照。4小时后,用100mmol/l hcl溶液滴定溶液。酚酞用于确定终点,为了提高方法的精确度,通过称量剩余的滴定剂并计算使用量确定滴定剂的用量,记录反应的滴定剂的量,进行三次实验,取平均值,
96.其计算公式如式(2.1)和式(2.2)所示:
97.q
cooh
=(v1c1‑
v2c2)/m
ꢀꢀ
(1.1)
[0098][0099]
其中v1、c1为所用氢氧化钠溶液的体积与浓度,v2、c2为所用盐酸的浓度与剩余体积,m为所测棉织物的质量。
[0100]
结果如表1所示。
[0101]
表1
[0102][0103]
[0104]
通过表1的结果可以看出,经过本发明所述的方法得到的改性棉织物的断裂强度较小,取代度较大。
[0105]
测试例5
[0106]
使用活性艳蓝kn

r对a1

a7,d1

d7进行染色,测定染色后棉织物的k/s值以及各改性棉织物与空白棉织物(d7)之间的色差δe;
[0107]
染色过程为将得到的a1

a7,d1

d7置于相同的活性染料(1%o.w.f)染液中进行染色,染色的温度为70℃,染色的时间为30min,然后洗涤3次,接着在皂洗溶液中进行皂洗,皂洗的温度为70℃,皂洗的时间为15min,最后烘干得到染色后的棉织物。
[0108]
利用测配色仪对染色后的棉织物进行检测,以此得出染后棉织物的l,a,b与k/s值,将其与空白棉织物对比,并通过公式(1.3)计算得出δe。
[0109][0110]
结果如表2所示。
[0111]
表2
[0112][0113][0114]
通过表2的结果可以看出,采用本发明得到的改性棉织物染色后k/s值较低,与空白棉织物染色后的色差较大,说明本发明所述的方法得到的阴离子改性后的棉棉织物具有较好的“拒染”性能。
[0115]
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于
本发明的保护范围。
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