一种活性染料的非水介质染色及皂洗方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种活性染料的染色及皂洗方法，属于纺织染整技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前反应性纤维的染色大多采用活性染料，染色过程中由于活性基团在水介质中 的水解，不仅导致大量活性染料的浪费，而且在染色过程中需要消耗大量的水以及排放大 量难以处理的高色度污水，这也是活性染料一直以来存在的难以克服的瓶颈。
[0003] 为了能避免活性染料的水解反应，提高活性染料的利用率，科学家们在很早就已 经注意并研究了活性染料在非水介质中的染色。采用非水介质染色的优势在于活性染料在 染色过程中不会发生水解，有望能提高活性染料与纤维的反应程度。但同时，采用非水介质 染色也一直存在着较多问题，主要包括活性染料在非水介质中的溶解性、纤维在非水介质 中的溶胀能力、固色碱剂在非水介质中的溶解度、以及染色的匀染性、透染性等需要克服的 技术问题。尽管活性染料在非水介质中染色存在着诸多难点，但现阶段用水成本逐渐升高， 以及人们对环境保护越来越重视，活性染料非水介质染色以其良好的应用前景也越来越受 到关注。
[0004] 上世纪80年代印度纺织工艺研究所采用二甲基甲酰胺溶解活性染料C.I.活性红 12,在升温至80°C过程中分批加入三氯乙烯并保温lh，染料几乎完全上染，固色率为84%。 该方法虽提供了一个较好的溶剂染色思路，但固色率比传统染色方法相比优势不大，染色 后仍需要大量的水进行高温皂洗去除浮色，工业应用前景不大，因此未得到进一步发展。
[0005] 溶剂反胶束染色法是近年出现的一种新型的非水溶剂染色工艺，该工艺是将纤维 或织物置于增溶了高浓度的染料水溶液的反胶束体系中染色，染色所用水量与传统水浴染 色相比大大减少，不失为一种新型的节水染色工艺。但反胶束染色工艺存在以下几个问题： (1)、体系内表面活性剂以及助表面活性剂的用量较大，大量的表面活性剂以及助剂的用量 导致染色过程中布样上吸附大量的表面活性剂以及助剂，同样会造成后处理困难、皂洗废 水C0D值偏高、环境污染以及一定的资源浪费；（2)、由于溶剂体系中分散的高浓度染料水 溶液对纤维的亲和力高，因此染料上染速度快，不易控制，易染花；（3)、染色时纤维首先需 浸乳一定浓度的碳酸钠水溶液，并以一定的带液率入染，体系中存在的水同样会导致染料 的水解，因此，其固色率较低。
[0006] 为了克服反胶束体系染色弊端，广东溢达纺织有限公司与浙江理工大学合作开发 了有机溶剂悬浮体系来实现活性染料的染色。该染色工艺将活性染料以及一定量的分散剂 通过球磨分散于有机溶剂体系内，在一定染色条件下实现对纤维的上染。该染色工艺中采 用的分散剂仅为染料用量的〇. 15倍，且染料的上染率可达到近100%，充分体现了非水溶 剂染色的优势，但同样由于溶剂体系中分散的染料颗粒对纤维的亲和力高，因此上染速度 快，易染花。
[0007] CN104313920A公开了一种活性染料非水溶剂染色方法，该方法包括以下步骤：将 棉织物置于碱性物质的水溶液中溶胀至带液率为30% -200%，烘干；将烘干之后的棉织物 与活性染料、活性染料的良溶剂混合，升温，在升温过程中加入活性染料的不良溶剂，保温， 取出棉织物，净洗，完成染色；将染色后的溶剂分离，冷却，使其分层，分别取出上层和下层 的溶剂，循环利用。该方法中所使用的活性染料的良溶剂与不良溶剂可重复循环利用，尽管 该方法的固色率高，但是采用该染色方法在染色完毕后的净洗仍需要大量的水来洗去棉纤 维上的残余浮色，同样会造成大量的废水，失去了非水溶剂染色真正的意义。
[0008] "活性染料染色低水介质皂洗的可行性研究"（陶然，付承臣，吴浩等，纺织学报， 2015(1) :103-109)中使用十甲基环五硅氧烷（D5)作为活性染料染色的皂洗介质对染色织 物进行皂洗试验，其能够大幅度减少皂洗工艺中的用水量和废水排放，并可作为以D5为介 质的活性染料非水介质染色技术的配套工艺，实现染色新技术的完整性。以皂洗后样品的 水浴萃取液染料质量浓度为主要评价指标对皂洗剂种类与用量、水的用量、温度及时间进 行优选，最终确定使用D5为介质皂洗活性染料/D5悬浮体系染色织物的工艺：十八烷基胺 聚氧乙烯醚双季铵1. 5g/L，D5浴比1 :50,水的用量为3倍织物质量，时间lOmin，温度95°C。 比较具有相同染色K/S值的水浴染色试样的水浴皂洗效果和D5染色试样的D5皂洗效果发 现，二者的皂洗效率相近，洗后织物的色牢度指标可以满足一般纺织品色牢度要求。该技术 方案仍然需要用水，并非真正的非水介质皂洗。
[0009] 综上所述，尽管活性染料非水溶剂染色已有大量文献报道，但活性染料的固色率 普遍较低，在染色完毕后仍需要大量的水来洗去纤维上的残余浮色，这也就失去了非水溶 剂染色真正的意义。
【发明内容】
[0010] 本发明的一个目的在于提供一种活性染料的非水介质染色及皂洗方法，在保证活 性染料在纤维上具有较高上染及固色率的前提下，实现非水介质染色及皂洗。
[0011] 为了达到上述目的，本发明提供了一种活性染料的非水介质染色及皂洗方法，该 方法包括步骤：
[0012] 步骤1 :将纤维置于碱性物质的水溶液中进行溶胀后烘干；
[0013] 步骤2 :用活性染料对上述烘干后的纤维进行非水介质染色；
[0014] 步骤3 :将活性染料染色后的纤维置于含有阳离子试剂的有机溶剂中皂洗；其中， 所述的阳离子试剂为季铵盐类化合物；所述的有机溶剂能溶解或在阳离子试剂的协助下能 溶解所述活性染料；所述阳离子试剂在有机溶剂中的浓度为〇. 1~l〇g/L，皂洗浴比1:1~ 30 〇
[0015] 本发明所述的有机溶剂能溶解或在阳离子试剂的协助下能溶解所述活性染料通 常是指活性染料在有机溶剂或含阳离子试剂的有机溶剂中的溶解度为〇. 1~40g/L。
[0016] 本发明的方法中，皂洗时能够将纤维上未完全与纤维反应的活性染料在不消耗水 的情况下予以除去，除去后的活性染料染色纤维的色牢度良好。本发明采用季铵盐类阳离 子试剂为皂洗剂，大幅度提高活性染料在溶剂介质中的溶解度；由于皂洗效率正比于活性 染料在溶剂介质中的溶解度，因此随着溶解在溶剂中的活性染料的增大，本发明提高了皂 洗效率。具体可参见表1中的对比数据，例如，当溶剂为四氯乙烯，染料为Avitera红SE时， 阳离子试剂为〇g/L，吸光度为0,阳离子试剂为5g/L，吸光度为3. 24,吸光度提高了，表明 Avitera红SE溶解在四氯乙烯中的溶解度得到了提高，相应的可提高皂洗效率。
[0017] 本发明通过如下增溶实验证实了在有机溶剂中实现皂洗的可行性：通过测试溶解 在有机溶剂中活性染料的吸光度的大小来判断阳离子试剂是否能使活性染料在有机溶剂 中增溶，其结果如下表1所示：
[0018] 表1有机溶剂对活性染料的增溶作用
[0019]
[0020] 备注：阳离子试剂为双十二烷基二甲基溴化铵；在60°C下保温20min。
[0021] 从表1中可以看出在相同的染料用量、阳离子试剂用量下，溶剂的极性越大，溶剂 吸光度越大，所溶解的染料越多。同时，从表1中也可以看出，阳离子试剂的加入能显著提 高活性染料在溶剂介质中的溶解度，分析其原因可能是通过阳离子试剂与活性染料阴离子 基团形成了离子对，增加了活性染料在有机溶剂中的溶解度。本发明证实了采用阳离子试 剂在有机溶剂介质中进行皂洗工艺的可行性。
[0022] 本发明中所述纤维可以是散纤维、由散纤维制成的纱线、由散纤维制成的纱线面 料或成衣中的一种或多种；纤维的材质通常包括纤维素纤维、蛋白质纤维、具有反应基团的 合成纤维中的一种或多种；优选地，所述纤维素纤维包括棉纤维、麻纤维、粘胶纤维中的一 种或多种；优选地，所述蛋白质纤维包括羊毛和/或蚕丝；优选地，所述反应基团包括氨基、 羟基、巯基中的一种或多种；更优选地，具有反应基团的合成纤维包括尼龙等。
[0023] 根据本发明的具体实施方案，在皂洗步骤中，其中，所述季铵盐类化合物的结构式 为，其中，所述Ri、R2、R3、R4各自独立地为CnH2n+1，n= 1~25 ;所述X为F、C1、 Br或I;优选地，&、R2、R3、&中的任选二个的n= 12~18,另外二个的n= 1~2。
[0024] 根据本发明的具体实施方案，在皂洗步骤中，其中，所述的有机溶剂选自N，N_二 甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、离子液体、醇醚溶剂、烷烃、烯烃、芳烃、醇类、 酮类、硅烷类、酯类、醚类溶剂中的一种或多种。活性染料在阳离子试剂协助下在这些有机 溶剂中具有较好的溶剂度，优选含氯烯烃类、醇类、酮类、酯类溶剂中的一种或多种。
[0025] 根据本发明的具体实施方案，在皂洗步骤中，其中，所述的有机溶剂为易挥发有机 溶剂；其中易挥发有机溶剂通常是指沸点较低和/或分子间作用力小的有机溶剂，通常沸 点较低的有机溶剂是指沸点为40~120°C的有机溶剂；分子间作用力小的溶剂，例如可为 甲苯，虽然其沸点比水高，但由于分子间无氢键，挥发速度比水快；优选含氯烯烃类易挥发 溶剂、酮类易挥发溶剂、酯类易挥发溶剂、醇类易挥发溶剂中的一种或多种。更优选地，所述