一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法
【专利摘要】本发明公开了一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法，该方法的原理是在紫外光、水、氧气和催化剂的共同作用下，催化剂溶液中可以产生强氧化性的羟基活性自由基，可以与染料分子间发生分解反应，使染料分子结构受到破坏，最终实现剥色的目的。该方法与传统剥色方法相比，使用的催化剂为无毒无害的二氧化钛催化剂，而且能耗小、成本低，与水浴浸渍法相比，织物的强力损失较小，耗水量明显降低，具有生态环保、节能减排等优点。
【专利说明】
一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及纺织印染技术领域，尤其涉及一种改善活性染料染棉织物光催化剥色 均匀性的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着消费水平的提高，消费者对服装面料的要求越来越高，一些在染整加 工过程中出现问题的织物，如果回收利用处理不当，不仅不受消费者的喜爱，而且还会给染 整加工生产商带来许多的麻烦，对于经济上损失，可以通过赔偿来解决，但是如果生产商名 誉受损，对以后的发展影响就非常的大。在染整加工过程中，经常出现且很难解决的问题大 多数出现在染色和印花这两个工序中，其中染色时出现的问题最难解决的，因为染色是大 面积的，而印花是小面积的，相对简单一点。在染色时，由于各种原因，染色织物会出现各种 疵病，比如染色不匀、颜色跳灯、色点、色斑、色差等(参考文献:染整工艺与原理(下册）[M]. 北京，中国纺织出版社，2009)，而且在大多数情况，染色出现疵病的样品与标准样品之间的 差距很大，此时生产厂家一般会采用两种方法解决，一种是将染浅色织物该为染深色织物， 另外一种就是将染色织物进行剥色后再重新染色，其中后一种方法是生产商经常使用的 (参考文献:龙家杰，章燕琴，解昌峰.一种活性染料染色棉织物的无浴剥色方法[P].中国： CN 104790235 A，2015-07-22)。到目前为止，印染厂对染色出现疵病织物的回收利用率仅 为3%，回收利用率不是很高，而且在以前的剥色过程中，织物的剥色率不是很高，特别是剥 色的均匀性，基本不能满足消费者的要求。因此，研发新的或更好的剥色工艺来对染色出现 疵病的织物进行剥色是非常重要的，而且对纺织印染行业的发展也具有重要意义。
[0003] 剥色是指利用某些物质与纤维上的染料发生化学反应，使染料分子结构中的发色 基团遭到破坏，从而使纤维失去颜色。按照使用化学剥色剂类型的不同，可将剥色剂分为两 大类，一类是氧化剥色，即氧化性的剥色剂，如双氧水、次氯酸钠等，它们在一定条件下可以 破坏某些染料分子的发色基团，使染料分子发生不可逆的结构变化，从而实现褪色或消色， 其中次氯酸钠易对织物造成损伤，且排放后会产生有机氯化物，其使用受到限制；另一类是 还原剥色，即还原性的剥色剂，如保险粉、雕白粉、二氧化硫脲等，特点是对某些结构的染料 发色体系的破坏是可逆的，例如蒽醌结构的发色体系，其中雕白粉有刺激性气味，受潮后会 放出硫化氢气体，且在使用过程中会释放甲醛，危害人体健康(参考文献:染色织物的剥色 及回修技术[J].印染，2006,32(14): 12-16)。
[0004] 在以前的剥色方法中，传统的剥色方法需消耗大量化学药品，且在剥色结束后还 需加入氧化还原性相反的氧化剂或还原剂，以防止残留的剥色剂对后道的复染产生影响， 对水资源和能源的需求量较大，成本高，且排放的废水对环境危害严重，即使是使用一些相 对先进的剥色技术，却因为剥色技术的不成熟，导致剥色后织物的颜色非常不均匀，从而致 使大量的剥色织物被损坏而浪费了。
[0005] 目前，分散染料的使用是第一大类纺织染料，紧跟其后的是活性染料(参考文献： 染料化学[M].北京，中国纺织出版社，2010)。然而对于活性染料来说，由于其染料分子结构 中含有活性基团，能与纤维之间以共价键结合，其湿处理牢度、日晒牢度和耐摩擦牢度等都 比其他染料更为优异，因此其使用也越来越受到关注，但是由于活性染料与纤维之间以共 价键结合，这使得活性染料在剥色时处理条件更为苛刻，对环境的危害也很大。
[0006] 如何降低化学品用量，减少对水资源的消耗，寻找到一种高效、绿色、清洁的纺织 品剥色方法，特别是既能改善织物光催化剥色均匀性的方法，又能对活性染料染色的织物 进行剥色，以成为急需解决的重要问题，因此，新技术的开发与应用已迫在眉睫。
【发明内容】
[0007] 为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有剥色设备工艺简单，流程短， 剥色率高，光催化剥色均匀性好，节能减排的改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的 方法。
[0008] 本发明提出的一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法，该方法的原 理是在、在紫外光、水、氧气和催化剂的共同作用下，催化剂溶液中可以产生强氧化性的羟 基活性自由基，可以与染料分子间发生分解反应，使染料分子结构受到破坏，最终实现剥色 的目的，其特征在于:包括以下步骤：
[0009] 步骤（1):将棉织物采用常规方法依次进行染色、固色、皂煮、水洗和烘干操作，得 到染色棉织物；
[0010] 步骤(2):自制光催化剥色装置，将增氧栗置于反应容器的底部，并在增氧栗上方 1 · 0-15cm位置处设置网孔孔径为0 · 1-1 · 0cm的气泡均匀分布器；
[0011] 步骤(3):在去离子水中加入催化剂配置成催化剂剥色液，调节催化剂剥色液的pH 值，将催化剂剥色液倒入到反应容器中；
[0012] 步骤(4):将石英玻璃套管套设在低压紫外汞灯上，将步骤（1)中的染色棉织物置 于石英玻璃套管的外围10_-50_处，然后置于自制光催化剥色装置的催化剂剥色液中，开 启低压紫外汞灯和增氧栗，利用紫外光、水、催化剂，以及经气泡均匀分布器输入的均匀氧 气，对染色棉织物进行单面剥色处理，剥色处理时间为2-120min;
[0013] 步骤(5):剥色结束后，取出棉织物，用水充分洗涤，烘干，得到单面全幅棉织物均 匀剥色成品。
[0014] 进一步的，步骤（1)中，染色所用的染料为单偶氮型的活性染料，其活性基团为单 或多活性基团。
[0015] 进一步的，步骤(2)中，所述气泡均匀分布器为金属丝网或高分子纤维类材质的多 孔过滤网，所述网孔密度为2-150目。
[0016] 进一步的，步骤(2)中，所述低压紫外汞灯的功率为8W。
[0017]进一步的，步骤⑶中，所述的催化剂为二氧化钛，其浓度为〇 · 01g/L~0 · lg/L。
[0018] 进一步的，步骤(3)中，所述的催化剂剥色液的pH值范围为2~12。
[0019] 进一步的，步骤(4)中，所述氧气为增氧栗在水存在的条件下产生的。
[0020] 借由上述方案，本发明至少具有以下优点：与传统的水域剥色和其他较为先进的 剥色方法相比，本发明所提供的剥色方法，剥色设备简单，工艺流程短，剥色率高，剥色均匀 好，所需化学试剂少，所使用的催化剂对人体和环境没有伤害和污染，对织物的损伤小，耗 水量显著降低，具有生态环保、节能减排等优点，符合可持续发展的要求。
[0021] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明中自制光催化剥色装置结构示意图；
[0023] 图2为本发明改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法的工艺流程图；
[0024] 图3为本发明实施例一到五中光催化剥色均匀性表征图；
[0025] 图4为本发明实施例一到五中剥色率结果示意图；
[0026]图5为本发明实施例一到五中强力保留率结果示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0028]实施例中所涉及的染料如下：
[0029] 活性染料:活性红X-3B，为常规市售产品。
[0030] 其他化学试剂：
[0031] 染色及皂煮助剂:氯化钠(分析纯）、碳酸钠(分析纯）、皂片(分析纯）；PH值调节剂： 盐酸(分析纯）、氢氧化钠(分析纯）；催化剂:二氧化钛。
[0032] 实施例一：
[0033] -种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法，参见附图1，它是本实施例 中的自制光催化剥色装置的示意图，光催化剥色装置示意图主要包括电源线1、反应容器2、 染色棉织物3、低压紫外汞灯4、石英玻璃套管5、增氧栗6、气泡均匀分布器7,在反应容器内 设有低压紫外汞灯4、石英玻璃套管5、增氧栗6和气泡均匀分布器7,低压紫外汞灯4与电源 线1接通后置于石英玻璃套管内部，低压紫外汞灯的功率为8W，将待剥色的染色棉织物平整 的置于石英玻璃套管外围，距离为l〇mm~50mm，工作时，将整个自制光催化剥色装置置于暗 处，开启低压紫外汞灯和增氧栗的电源，对染色棉织物进行单面剥色处理;参见附图2,它为 本实例提供棉织物从染色到剥色成品的工艺流程图，具体包括如下步骤：
[0034] 1.棉织物采用活性染料常规方法染色、固色、皂煮、水洗和烘干，本实施例中，棉织 物为纯棉机织（104g/m 2)，其染色和固色的工艺条件为:4%(〇.?3)活性红乂-38(100%)， 20g/L氯化钠，15g/L碳酸钠，浴比为1:50。染色时，60°C入染，15min后加入氯化钠，续染 15min，然后以2°C/min速度升温至90°C，加入碳酸钠，固色30min。固色完毕后，降温，冷水 洗、皂洗(皂片2. Og/L，浴比1:50，温度90°C，时间15min)、热水洗、冷水洗，烘干备用。
[0035] 2.利用盐酸调节去离子水的pH为4，用于配制催化剂剥色液，催化剂为Ti02，浓度 为0.01g/L，剥色时间为60min，剥色温度为常温。
[0036] 3 .将增氧栗置于反应容器的底部，并在其上方lcm位置处设置孔径为0.5cm X 0.3cm(长X宽）的菱形气泡均匀分布器，将配置好的催化剂剥色液加入到自制光催化剥色 装置内，将待剥色的染色棉织物平行置于石英玻璃套管外围，距离为1〇_，将低压紫外汞灯 石连同英玻璃套管一起置于自制光催化剥色装置内部，将整个自制光催化剥色装置置于暗 处，开启低压紫外汞灯和增氧栗，对染色棉织物进行单面光催化剥色。
[0037] 4.剥色结束后，取出剥色棉织物，用冷水充分洗涤，烘干，得到剥色成品。
[0038] 对本实施例中剥色成品进行表面色深值(K/S值)测定和剥色均匀性表征。
[0039] 利用UltraScan PRO型测色配色仪（美国HunterLab公司），在D65光源和10°视角的 条件下，在剥色后棉织物的正面选取不同的10个点，测定剥色后棉织物在最大吸收波长(λ max)下的K/S值，通过公式（1)计算最大吸收波长下K/S值的平均值(（K/Sh),通过公式 (2)和公式(3)计算(K/S)值的（和标准差（
.，对剥色均匀性 进行表征，结果如图3所示。
[0043] 对本实施例中剥色后的棉织物进行表面色深值(K/S值)及拉伸断裂强力测定，计 算其剥色率和强力保留率。
[0044] 利用UltraScan PRO型测色配色仪(美国HunterLab公司），米用D65光源和10°视角 对本实例提供的棉织物在剥色前后的表面色深值(K/S值)进行测定，并按照以下公式(4)进 行剥色率的计算，结果如图4所示。
[0046]剥色前后棉织物的拉伸断裂强力的测定及强力保留率的计算。
[0047]根据GB/T 3917标准，采用条样法在YG026B型电子织物强力仪上对剥色前后的棉 织物进行拉伸断裂强力的测定，织物的强力保留率按以下公式(5)进行计算，结果如图5所 7K 〇
[0049] 实施例二：
[0050] 本实施例提供一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法，该方法的步 骤同实施例一，其中步骤2中用氢氧化钠调节去离子水的pH值为10,用于配置光催化剥色 液，步骤3中孔径为0.5cmX0.3cm(长X宽）的菱形气泡均匀分布器距离增氧栗的距离为改 为5cm，在其他条件均不变的情况下，对染色棉织物进行单面光催化剥色处理。
[0051] 对本实施例的剥色均匀性、剥色率和强力保留率进行表征，结果如图3、图4和图5 所示。
[0052] 实施例三：
[0053]本实施例提供一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法，该方法的步 骤同实施例一，其中步骤2中催化剂Ti02的浓度为0.04g/L，步骤3中待剥色的染色棉织物与 石英玻璃套管的距离为30_，在其他条件不变的条件下，对染色棉织物进行单面光催化剥 色处理。
[0054] 对本实施例的剥色均匀性、剥色率和强力保留率进行表征，结果如图3、图4和图5 所示。
[0055] 实施例四：
[0056] 本实施例提供一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法，该方法的步 骤同实施例一，其中步骤2中催化剂Ti02的浓度为0. lg/L，光催化剥色时间为30min，步骤3 中孔径为0.5cmX0.3cm(长X宽）的菱形气泡均匀分布器距离增氧栗的距离为改为10cm，在 其他条件不变的情况下，对染色棉织物进行单面光催化剥色处理。
[0057] 对本实施例的剥色均匀性、剥色率和强力保留率进行表征，结果如图3、图4和图5 所示。
[0058] 实施例五：
[0059]本实施例提供一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法，该方法的步 骤同实施例一，其中步骤中3中孔径为0.5cmX0.3cm(长X宽）的菱形气泡均匀分布器距离 增氧栗的距离为改为15cm，待剥色的染色棉织物离石英玻璃套管的距离为50mm，在其他条 件不变的情况下，对染色棉织物进行单面剥色处理。
[0060] 对本实施例的剥色均匀性、剥色率和强力保留率进行表征，结果如图3、图4和图5 所示。
[0061] 对本发明实施例一到实施例五的表征数据进行分析，图3数据表明：本发明每个实 施例中(κ/s)值的方差
都很小，这表明本发明中活性染料染 棉织物光催化剥色的均匀性均良好;图4和图5表明，本发明中棉织物的光催化剥色率很高， 均能达到80%以上，而且织物的强力保留率都很高，均能保持在70%以上，对棉织物的损伤 很小，这表明本发明提供的一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法是可行 的。
[0062] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技 术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和 变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法，该方法的原理是在、在紫外 光、水、氧气和催化剂的共同作用下，催化剂溶液中可以产生强氧化性的羟基活性自由基， 可以与染料分子间发生分解反应，使染料分子结构受到破坏，最终实现剥色的目的，其特征 在于:包括以下步骤： 步骤（1):将棉织物采用常规方法依次进行染色、固色、皂煮、水洗和烘干操作，得到染 色棉织物； 步骤(2):自制光催化剥色装置，将增氧栗置于反应容器的底部，并在增氧栗上方1.0-15cm位置处设置网孔孔径为0 · 1-1 · 0cm的气泡均匀分布器； 步骤(3):在去离子水中加入催化剂配置成催化剂剥色液，调节催化剂剥色液的pH值， 将催化剂剥色液倒入到反应容器中； 步骤(4):将石英玻璃套管套设在低压紫外汞灯上，将步骤（1)中的染色棉织物置于石 英玻璃套管的外围l〇mm-50mm处，然后置于自制光催化剥色装置的催化剂剥色液中，开启低 压紫外汞灯和增氧栗，利用紫外光、水、催化剂，以及经气泡均匀分布器输入的均匀氧气，对 染色棉织物进行单面剥色处理，剥色处理时间为2-120min; 步骤(5):剥色结束后，取出棉织物，用水充分洗涤，烘干，得到单面全幅棉织物均匀剥 色成品。2. 根据权利要求1所述的一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法，其特 征在于:步骤（1)中，染色所用的染料为单偶氮型的活性染料，其活性基团为单或多活性基 团。3. 根据权利要求1所述的一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法，其特 征在于:步骤(2)中，所述气泡均匀分布器为金属丝网或高分子纤维类材质的多孔过滤网， 所述网孔密度为2-150目。4. 根据权利要求1所述的一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法，其特 征在于:步骤(2)中，所述低压紫外汞灯的功率为8W。5. 根据权利要求1所述的一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法，其特 征在于:步骤(3)中，所述的催化剂为二氧化钛，其浓度为0.01g/L~0. lg/L。6. 根据权利要求1所述的一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法，其特 征在于:步骤(3)中，所述的催化剂剥色液的pH值范围为2~12。7. 根据权利要求1所述的一种改善活性染料染棉织物光催化剥色均匀性的方法，其特 征在于:步骤(4)中，所述氧气为增氧栗在水存在的条件下产生的。
【文档编号】D06P5/02GK106087490SQ201610397709
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】龙家杰
【申请人】苏州大学