专利名称：基于碳纳米管改性的酸性染料的制备方法及其染色方法
基于碳纳米管改性的酸性染料的制备方法及其染色方法技术领域
本发明属于皮革化工领域，特别涉及一种基于碳纳米管改性的酸性染料的制备方法及其染色方法。
背景技术：
酸性染料是一类须在酸性介质中进行染色的染料，其应用领域广泛，主要用于羊毛、蚕丝及锦纶的染色，也大量用于皮革、纸张、墨水的染色，是皮革染色的常用染料，在皮革染色中占有重要的地位。
酸性染料在水溶液中电离后生成有色的阴离子和无色的金属阳离子，所以又称为阴离子染料，染料中的亲水基大多数为磺酸基，少数酸性染料含有羧酸基。
酸性染料因具有一系列的优点，如色谱齐全、色泽鲜艳、渗透性好，使用方便，用途广泛，而受到皮革等工业的青睐，得到了迅速发展。然而，酸性染料由于其分子较小，亲水基多，使其抗水性较差，不耐水洗，特别是耐碱洗坚牢度差，在使用上也受到一定限制。为了克服这些缺点，本专利通过加入纳米材料-碳纳米管来改善，并收到一定效果。
碳纳米管(Carbon nanotubes，CNTs)作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有比表面积大、机械强度高、电导率高、耐热性好等特点。从而使其具有特殊的机械、物理、化学性能，在工程材料、催化、吸附-分离、储能器件、电极材料等诸多领域中具有重要的应用前景，将CNTs应用于酸性染料染色，可提高染料的上染率，提高染料的耐水洗、 皂洗、汗洗、碱洗等的坚牢度，耐晒牢度也明显改善，耐磨性、耐干湿擦性能提高，可有效提高被染物产品的质量。染色废水中染料含量明显下降、可节约染色废水的处理成本。
国内外在用碳纳米管改性酸性染料染色性能方面目前还未见报道，更未见有专利发表。
本专利利用碳纳米管极高的表面比，对复合材料极好的吸附性能和增强增韧效果，应用于酸性染料的染色中，属国内外首创。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于碳纳米管改性的酸性染料的制备方法及其染色方法，该改性后的酸性染料在染色过程中与待染色的皮革结合度更强，进而，使得染色后皮革的抗水性较好且更耐水洗。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于碳纳米管改性的酸性染料的制备方法， 首先对碳纳米管进行酸化处理，即将碳纳米管与酸性溶液混合后，超声处理，并静置浸泡， 最后加热冷凝回流后，反复水洗和分离直至PH为中性；接着，将酸化后的碳纳米管与酸性染料以及水混合均勻并超声处理，最后加热至50-60°C，即得改性的酸性染料。
作为本发明的优选实施例，所述与碳纳米管混合的酸性溶液是将质量浓度为96% 硫酸和质量浓度为68%的硝酸按体积比为2 1混合而成；
作为本发明的优选实施例，所述碳纳米管与酸性溶液混合时的质量比为0. 025 1 ；
作为本发明的优选实施例，所述酸化后的碳纳米管与酸性染料以及水在进行混合时，其质量份数分别为0. 1 0. 5份，100份，50 100份；
本发明还提供了一种利用上述方法所得的染料进行染色的方法，首先调整好染浴的液比和温度，然后将改性的酸性染料加入至染浴中，待染色结束，用甲酸固色。
本发明基于碳纳米管改性的酸性染料的制备方法及其染色方法至少具有以下优点本发明利用碳纳米管极高的表面比，对复合材料极好的吸附性能和增强增韧效果，对酸性染料进行改性。将酸化改性后的CNTs应用于酸性染料的改性，可提高染色时染料的上染率，提高染料的耐水洗、皂洗、汗洗、碱洗等的坚牢度，耐晒牢度也明显改善，耐磨性、耐干湿擦性能提高，可有效提高被染物产品的质量。染色废水中染料含量明显下降。因此，将功能化碳纳米管用于酸性染料的改性，不但可以提高染料的利用率，而且能节约染色废水的处理成本。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做详细描述
实施例1
(1)按照质量比为0. 025 1将碳纳米管与酸性溶液混合后，超声10分钟处理配制成悬浮液，静置浸泡M小时，然后在110°c加热冷凝回流1-2小时，最后反复水洗和分离直至PH为中性，以除去碳纳米管中的杂质，并使其表面带上羧基等活性反应基团，从而得到羧基化的碳纳米管，所述酸性溶液是将质量浓度为96%硫酸和质量浓度为68%的硝酸按体积比为21混合而成；
(2)称取质量份数为100份的酸性染料，称取0. 1份步骤⑴得到的羧基化碳纳米管，称取50份的水，将酸性染料、羧基化碳纳米管及水混合均勻并超声10分钟，加热至 50-600C，得到羧基化碳纳米管改性的酸性染料；
(3)将改性后的染料用于皮革染色中，即首先调整好转鼓中染浴的液比、温度，然后将步骤( 得到的改性的酸性染料加入至染浴中，待染色结束，用甲酸固色。
实施例2
(1)按照质量比为0. 025 1将碳纳米管与酸性溶液混合后，超声15分钟处理配制成悬浮液，静置浸泡30小时，然后在110°C _115°C加热冷凝回流1-2小时，最后反复水洗和分离直至PH为中性，以除去碳纳米管中的杂质，并使其表面带上羧基等活性反应基团， 从而得到羧基化的碳纳米管，所述酸性溶液是将质量浓度为96%硫酸和质量浓度为68% 的硝酸按体积比为21混合而成；
(2)称取质量比为100份的酸性染料，称取0.2份步骤(1)得到的羧基化碳纳米管，称取80份的水，将酸性染料、羧基化碳纳米管及水混合均勻并超声20分钟，加热至 50-600C，得到羧基化碳纳米管改性的酸性染料；
(3)将改性后的染料用于皮革染色中，即首先调整好转鼓中染浴的液比、温度，然后将步骤( 得到的改性的酸性染料加入至染浴中，待染色结束，用甲酸固色。
实施例3
(1)按照质量比为0. 025 1将碳纳米管与酸性溶液混合后，超声20分钟处理配制成悬浮液，静置浸泡38小时，然后在115°C _120°C加热冷凝回流1_2小时，最后反复水洗和分离直至PH为中性，以除去碳纳米管中的杂质，并使其表面带上羧基等活性反应基团， 从而得到羧基化的碳纳米管，所述酸性溶液是将质量浓度为96%硫酸和质量浓度为68% 的硝酸按体积比为21混合而成；
(2)称取质量份数为100份的酸性染料，0. 4份的羧基化碳纳米管，100份的水，将酸性染料、羧基化碳纳米管及水混合均勻并超声30分钟，加热至50-60°C，得到羧基化碳纳米管改性的酸性染料；
(3)将改性后的染料用于皮革染色中，即首先调整好转鼓中染浴的液比、温度，然后将步骤( 得到的改性的酸性染料加入至染浴中，待染色结束，用甲酸固色。
实施例4
(1)按照质量比为0. 025 1将碳纳米管与酸性溶液混合后，超声10_20分钟处理配制成悬浮液，静置浸泡48小时，然后在110°C -120°C加热冷凝回流1-2小时，最后反复水洗和分离直至PH为中性，以除去碳纳米管中的杂质，并使其表面带上羧基等活性反应基团，从而得到羧基化的碳纳米管，所述酸性溶液是将质量浓度为96%硫酸和质量浓度为 68%的硝酸按体积比为2 1混合而成；
(2)称取质量份数为100份的酸性染料，0. 5份步骤(1)得到的羧基化碳纳米管， 60份的水，将酸性染料、羧基化碳纳米管及水混合均勻并超声10-30分钟，加热至50-60°C， 得到羧基化碳纳米管改性的酸性染料；
(3)将改性后的染料用于皮革染色中，即首先调整好转鼓中染浴的液比、温度，然后将步骤( 得到的改性的酸性染料加入至染浴中，待染色结束，用甲酸固色。
以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.基于碳纳米管改性的酸性染料的制备方法，其特征在于首先对碳纳米管进行酸化处理，即将碳纳米管与酸性溶液混合后，超声处理，并静置浸泡，最后加热冷凝回流后，反复水洗和分离直至PH为中性；接着，将酸化后的碳纳米管与酸性染料以及水混合均勻并超声处理，最后加热至50-60°C，即得改性的酸性染料。
2.如权利要求1所述的基于碳纳米管改性的酸性染料的制备方法，其特征在于所述与碳纳米管混合的酸性溶液是将质量浓度为96%硫酸和质量浓度为68%的硝酸按体积比为2 1混合而成。
3.如权利要求1或2所述的基于碳纳米管改性的酸性染料的制备方法，其特征在于 所述碳纳米管与酸性溶液混合时的质量比为0.025 1。
4.如权利要求1所述的基于碳纳米管改性的酸性染料的制备方法，其特征在于所述酸化后的碳纳米管与酸性染料以及水在进行混合时，其质量份数分别为0. 1 0. 5份，100 份，50 100份。
5.基于碳纳米管改性的酸性染料的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)按照质量比为0.025 1将碳纳米管与酸性溶液混合后，超声处理配制成悬浮液， 静置浸泡M 48小时，然后在110 120°C加热冷凝回流1-2小时，最后反复水洗和分离直至PH为中性，以除去碳纳米管中的杂质，并使其表面带上羧基等活性反应基团，从而得到羧基化的碳纳米管；(2)称取质量份数为100份的酸性染料，0.1 0. 5份步骤(1)得到的羧基化碳纳米管， 50 100份的水，将酸性染料、羧基化碳纳米管及水混合均勻并超声处理，加热至50-60°C， 得到改性的酸性染料。
6.利用权利要求1或5所述的方法制得的酸性染料进行染色的方法，其特征在于首先调整好染浴的液比和温度，然后将改性的酸性染料加入至染浴中，待染色结束，用甲酸固色。
全文摘要
本发明提供了一种基于碳纳米管改性的酸性染料的制备方法及其染色方法，染料的制备方法首先对碳纳米管进行酸化处理，即将碳纳米管与酸性溶液混合后，超声处理，并静置浸泡，最后加热冷凝回流后，反复水洗和分离直至pH为中性；接着，将酸化后的碳纳米管与酸性染料以及水混合均匀并超声处理，最后加热至50-60℃，即得改性的酸性染料。染色方法调整好染浴的液比和温度，然后将改性的酸性染料加入至染浴中，待染色结束，用甲酸固色即可。本发明利用碳纳米管极高的表面比，对复合材料极好的吸附性能和增强增韧效果，对酸性染料进行改性，工艺简单、绿色环保、成本低廉的优点，适于工业化生产。
文档编号D06P1/39GK102516816SQ20111040740
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者孙友昌, 李宏轩, 马建中 申请人:陕西科技大学