专利名称：一种用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法
技术领域：
本发明涉及一种纺织纤维的改性及染色方法，尤其是涉及一种提高木棉纤维及其纺织品染色性能的方法。
背景技术：
木棉纤维是目前唯一未在服饰领域上得到大量开发与应用的天然非棉纤维，原因一是其长度短、强度低、抱合性差和缺乏弹性而难以单独纺纱；二是木棉纤维存在上染率低，可用染料品种少等染色上的缺陷。木棉纤维与其他天然纤维素纤维在成分与结构上有极大的差异。木棉纤维的纤维素含量低于棉纤维，且含有部分木质素与半纤维素；在结构上，木棉纤维具有独特的中空结构，其中空度达90%，是所有纤维(包括天然及合成纤维)中最高的。在性能上，木棉纤维具有保温、隔热、易干、浮力强等特点。在崇尚天然、环保面料的今天，对木棉纤维在服饰领域上的开发利用显得相当重要。经有关学者专家研究，木棉纤维的纺纱技术得到了解决，但木棉纤维染色性能差的缺陷除本课题组相关人员，国内外研究甚少，未见有报道。稀土元素是元素周期表中第三类副族的钪、钇和镧系元素的总称，包含钪H Y 及镧系中的镧La、铈Ce、镨ft·、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥 1^1、镱％、镥Lu，共17个元素。稀土的应用领域非常广泛，凭借稀土特殊的化学活性，在冶金过程中可以作为合金剂、还原剂、去氧剂、脱硫剂、变性剂和调质剂，能够改善金属材料的热加工性、韧性、抗高温蠕变特性、耐氧性和耐高温腐蚀性，以及提高其它机械性能；稀土也可以作为玻璃抛光材料，不仅能够有效提高玻璃的抛光速度和抛光质量，而且还不污染环境； 稀土氧化物具有很强的脱氧能力，能够作为玻璃脱色剂使用；铈、镨等稀土氧化物还可用作陶瓷着色颜料，其具有色彩鲜艳、稳定、耐高温性能好、遮盖力强、成色均勻等特点。稀土在印染行业也有所应用。张清春等将稀土用于棉织物前处理短流程中，处理后棉织物的白度、毛效均有所提高，且可缩短处理时间。稀土作为染色助剂的优点在于适应性强，能广泛应用于各种天然纤维、化纤及其混纺织物的染色；节约染料8% 20%，能取代全部或大部分染色助剂；改善环境，降低印染的污水排放量；提高勻染性和染色牢度；色泽鲜艳度提高、色光纯正、手感柔软，改善了织物外观；有利于拼色染料的相容性，使拼混染料染色物色泽均勻，提高染色物的染色质量。宋欣荣等对稀土在苎麻纤维染色中作用进行了研究，发现在苎麻纤维活性染料的染色中，稀土助剂的加入可提高上染过程的上染率，郑雄利用稀土氧化物的特征，将其与其它碱土类金属的硫酸盐经高温烧结，制成具有吸收并蓄积光能的自发光材料，作为麻棉织物的染色或印花的增深增艳剂使用。在合成纤维染色中使用稀土染色助剂发现，稀土不但能防止染料过度上染，具有缓染作用；同时又能使上染率提高，即具有一定的促染效果；并且还能使不同染料与腈纶的亲和力变得较为接近，有助于不同染料之间的拼染。
唐士诚等在涤纶与涤粘混纺织物的稀土染色方面做了较多的试验和研究，其上染率比常规染色有所提高。叶雅君等对稀土在棉纤维活性染料中的应用进行了研究，结果表明稀土可应用于棉纤维的X、KM、KE型活性染料染色，节约染料7 10%，减少20%的NaCl的用量。刘成雁对稀土在柞蚕丝绸活性染料染色中的应用进行了研究，表明在柞蚕丝绸活性染料染色中使用稀土后，可使活性染料的吸色率提高18%，固色率提高47%，并可降低染色残液的COD值，改善织物的手感，对染色织物的鲜艳度也有一定的改善。稀土离子的用量越多，对染料的吸色率提高的也越多，但由于染色速度加快，易造成染花的现象。虽然稀土在纺织品染色中有所应用，但在木棉纤维的活性染料染色中的应用未见有报道。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种节约染料与助剂、减少染色废水排放、提高染色均勻性及鲜艳性，采用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法，包括以下步骤(1)制取酸化氧化镧或镧配合物溶液；( 控制浴比为1 10 100，将酸化氧化镧或镧配合物溶液投入经煮、漂前处理的木棉纤维中，浸泡10 40min ；(3)将浸泡后的木棉纤维取出，水洗并烘干；(4)控制浴比为1 10 100，向木棉纤维中加入染料及氯化钠，在常温型染样机中染色10 30min，然后加入碱剂固色30 IOOmin即可。所述的酸化氧化镧采用以下方法制取称取纯度为99. 99 %的氧化镧，加入浓度为1 1的盐酸溶解，蒸发至近干后放入烘箱烘干。所述的镧配合物采用以下方法制取将酸化氧化镧加水配成溶液，在搅拌下缓缓加入配体中并用蒸馏水稀释，调节PH值为9 13，得到镧配合物溶液。所述的配体为酒石酸或柠檬酸，酸化氧化镧与酒石酸的摩尔比为1 0. 5 3，酸化氧化镧与柠檬酸的摩尔比为1 0. 25 3. 5。加入的酸化氧化镧的含量为木棉纤维的0. 5 1. 5% (owf)。加入的镧配合物的含量为木棉纤维的0. 1 2% (owf)。加入的染料量为木棉纤维的0. 5 2% (owf)。常温型染样机中氯化钠的浓度为10 20g/L。所述的碱剂为碳酸钠。常温型染样机中碱剂的浓度为10 20g/L。与现有技术相比，本发明利用稀土元素及其配合物对木棉纤维进行预处理，然后用活性染料对其进行染色，可极大提高活性染料在木棉纤维上的上染率及固色率，达到节约染料与助剂、减少染色废水排放、提高染色均勻性及鲜艳性的效果，且经此方法染色后的木棉纤维染色牢度有极大提高。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。对比例未经稀土处理的木棉纤维的活性染料上染率及固色率取活性染料Novacron Blue FN-Rl. 5% (对纤维量)，氯化钠20g/L，浴比1 50， 放入常温型染样机加热到60°C，投入木棉染色30分钟，投入10g/L碳酸钠固色60分钟，期间每间隔5 10分钟测一次残液的吸光度以计算染料对纤维的上染率。染色完成后取出木棉纤维水洗、烘干、测定活性染料的固色率。实施结果上染率30.2%，固色率5%。实施例1木棉纤维经酸化氧化镧处理后的活性染料上染率及固色率取对纤维量0. 5%的酸化氧化镧，按上述发明内容2的方法进行稀土处理及染色， 测定染料的上染率与固色率。处理条件为浴比1 100，酸化氧化镧处理温度60°C，活性染料染料Novacron Blue FN-R投入量1. 5% (对纤维量)，氯化钠20g/L，碱剂碳酸钠10g/L，染色时间30分钟， 固色时间60分钟，染色及固色温度60°C。实施结果上染率46. 3%，固色率43. 2%。实施例2木棉纤维经0. 6%酸化氧化镧-柠檬酸配合物(配合比例1 1)处理后的活性染料上染率及固色率取对纤维量0.6%的酸化氧化镧-柠檬酸配合物，其中酸化氧化镧柠檬酸= 1 1(摩尔比)，用活性染料染料Novacron Blue FN-R按上述发明内容2的方法进行稀土处理及染色(处理工艺与染色工艺与实施例2相同)，测定染料的上染率与固色率。实施结果上染率74. 3%，固色率70.5%。实施例3木棉纤维经0. 6 %酸化氧化镧-柠檬酸配合物(配合比例1 1.6)处理后的活性染料上染率及固色率取对纤维量0.6%的酸化氧化镧-柠檬酸配合物，其中酸化氧化镧柠檬酸= 1 1.6(摩尔比)，用活性染料染料Novacron Blue FN-R按上述发明内容2的方法进行稀土处理及染色(处理工艺与染色工艺与实施例2相同)，测定染料的上染率与固色率。实施结果上染率64%，固色率60.8%。实施例4木棉纤维经0. 7%酸化氧化镧-酒石酸配合物(配合比例1 1)处理后的活性染料上染率及固色率取对纤维量0. 7%的酸化氧化镧-酒石酸配合物，其中酸化氧化镧酒石酸= 1 1(摩尔比)，用活性染料染料Novacron Blue FN-R按上述发明内容2的方法进行稀土处理及染色(处理工艺与染色工艺与实施例2相同)，测定染料的上染率与固色率。实施结果上染率70.5%，固色率68. 1%。实施例5木棉纤维经0. 5 %酸化氧化镧-酒石酸配合物(配合比例1 2)处理后的活性染料上染率及固色率取对纤维量0. 5%的酸化氧化镧-酒石酸配合物，其中酸化氧化镧酒石酸= 1 2 (摩尔比)，用活性染料染料Novacron Deep Red S_B按上述发明内容2染色方法进行稀土处理，测定染料的上染率与固色率。处理条件为浴比1 100，镧配合物处理温度50°C，活性染料染料Novacron Deep Red S-B投入量1 % (对纤维量)，氯化钠20g/L，碱剂碳酸钠10g/L，染色时间20分钟，固色时间60分钟，染色及固色温度50°C。实施结果上染率63%，固色率60.4%。实施例6用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法，包括以下步骤(1)称取纯度为99. 99%的氧化镧，加入浓度为1 1的盐酸溶解，蒸发至近干后放入烘箱烘干，得到酸化氧化镧；( 控制浴比为1 10，将酸化氧化镧投入经煮、漂前处理的木棉纤维中，酸化氧化镧的含量为木棉纤维的0. 5%，浸泡IOmin ；(3)将浸泡后的木棉纤维取出，水洗并烘干；(4)控制浴比为1 10，向木棉纤维染液中加入染料及氯化钠，加入的染料的含量为木棉纤维的(对纤维量)，氯化钠的浓度为20g/L，在常温型染样机中染色lOmin，然后加入碱剂碳酸钠，控制浓度为10g/L固色30min即可。实施例7用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法，包括以下步骤(1)称取纯度为99. 99%的氧化镧，加入浓度为1 1的盐酸溶解，蒸发至近干后放入烘箱烘干，得到酸化氧化镧；( 控制浴比为1 100，将酸化氧化镧投入经煮、漂前处理的木棉纤维中，酸化氧化镧的含量为木棉纤维的1. 5%，浸泡40min ；(3)将浸泡后的木棉纤维取出，水洗并烘干；(4)控制浴比为1 100，向木棉纤维染液中加入染料及氯化钠，加入的染料的含量为木棉纤维的2% (对纤维量)，氯化钠的浓度为10g/L，在常温型染样机中染色30min， 然后加入碱剂碳酸钠，控制浓度为20g/L固色IOOmin即可。实施例8用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法，包括以下步骤(1)将酸化氧化镧加水配成溶液，在搅拌下缓缓加入配体酒石酸中并用蒸馏水稀释，酸化氧化镧与酒石酸的摩尔比为1 0.5，调节pH值为9，得到镧配合物溶液；( 控制浴比为1 10，将镧配合物溶液投入经煮、漂前处理的木棉纤维中，镧配合物的含量为木棉纤维的0. 1%，浸泡IOmin ；(3)将浸泡后的木棉纤维取出，水洗并烘干；(4)控制浴比为1 10，向木棉纤维染液中加入染料及氯化钠，加入的染料的含量为木棉纤维的(对纤维量)，氯化钠的浓度为10g/L，在常温型染样机中染色lOmin，然后加入碱剂碳酸钠，控制浓度为20g/L固色30min即可。实施例9用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法，包括以下步骤
(1)将酸化氧化镧加水配成溶液，在搅拌下缓缓加入配体酒石酸中并用蒸馏水稀释，酸化氧化镧与酒石酸的摩尔比为1 3，调节PH值为13，得到镧配合物溶液；( 控制浴比为1 20，将镧配合物溶液投入经煮、漂前处理的木棉纤维中，镧配合物的含量为木棉纤维的0. 5% (对纤维量)，浸泡20min ；(3)将浸泡后的木棉纤维取出，水洗并烘干；(4)控制浴比为1 20，向木棉纤维染液中加入染料及氯化钠，加入的染料的含量为木棉纤维的1%，氯化钠的浓度为10g/L，在常温型染样机中染色20min，然后加入碱剂碳酸钠，控制浓度为20g/L固色30min即可。实施例10用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法，包括以下步骤(1)将酸化氧化镧加水配成溶液，在搅拌下缓缓加入配体柠檬酸中并用蒸馏水稀释，酸化氧化镧与酒石酸的摩尔比为1 0.25，调节pH值为9，得到镧配合物溶液；( 控制浴比为1 50，将氧化镧配合物溶液投入经煮、漂前处理的木棉纤维中， 镧配合物的含量为木棉纤维的1%，浸泡20min ；(3)将浸泡后的木棉纤维取出，水洗并烘干；(4)控制浴比为1 50，向木棉纤维染液中加入染料及氯化钠，加入的染料的含量为木棉纤维的1.5%，氯化钠的浓度为10g/L，在常温型染样机中染色20min，然后加入碱剂碳酸钠，控制浓度为20g/L固色30min即可。实施例11用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法，包括以下步骤(1)将酸化氧化镧加水配成溶液，在搅拌下缓缓加入配体柠檬酸中并用蒸馏水稀释，酸化氧化镧与酒石酸的摩尔比为1 3，调节pH值为13，得到镧配合物溶液；( 控制浴比为1 100，将镧配合物溶液投入经煮、漂前处理的木棉纤维中，加入的镧配合物的含量为木棉纤维的2%，浸泡40min ；(3)将浸泡后的木棉纤维取出，水洗并烘干；(4)控制浴比为1 100，向木棉纤维染液中加入染料及氯化钠，加入的染料的含量为木棉纤维的2%，氯化钠的浓度为10g/L，在常温型染样机中染色30min，然后加入碱剂碳酸钠，控制浓度为20g/L固色IOOmin即可。
权利要求
1.一种用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)制取酸化氧化镧或镧配合物溶液；(2)控制浴比为1 10 100，将酸化氧化镧或镧配合物溶液投入经煮、漂前处理的木棉纤维中，浸泡10 40min ；(3)将浸泡后的木棉纤维取出，水洗并烘干；(4)控制浴比为1 10 100，向木棉纤维中加入染料及氯化钠，在常温型染样机中染色10 30min，然后加入碱剂固色30 IOOmin即可。
2.根据权利要求1所述的一种用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，所述的酸化氧化镧采用以下方法制取称取纯度为99. 99%的氧化镧，加入浓度为1 1的盐酸溶解，蒸发至近干后放入烘箱烘干。
3.根据权利要求1所述的一种用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，所述的镧配合物采用以下方法制取将酸化氧化镧加水配成溶液，在搅拌下缓缓加入配体中并用蒸馏水稀释，调节PH值为9 13，得到镧配合物溶液。
4.根据权利要求3所述的一种用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，所述的配体为酒石酸或柠檬酸，酸化氧化镧与酒石酸的摩尔比为1 0.5 3， 酸化氧化镧与柠檬酸的摩尔比为1 0. 25 3. 5。
5.根据权利要求1所述的一种用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，加入的酸化氧化镧的含量为木棉纤维的0. 5 1. 5% (owf)。
6.根据权利要求1所述的一种用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，加入的镧配合物的含量为木棉纤维的0. 1 2% (owf)。
7.根据权利要求1所述的一种用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，加入的染料量为木棉纤维的0. 5 2% (owf)。
8.根据权利要求1所述的一种用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，常温型染样机中氯化钠的浓度为10 20g/L。
9.根据权利要求1所述的一种用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法， 其特征在于，所述的碱剂为碳酸钠。
10.根据权利要求1所述的一种用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法，其特征在于，常温型染样机中碱剂的浓度为10 20g/L。
全文摘要
本发明涉及一种用稀土提高木棉纤维活性染料上染率及固色率的方法，利用稀土元素及其配合物对木棉纤维进行预处理，然后用活性染料对其进行染色。与现有技术相比，本发明可极大提高活性染料在木棉纤维上的上染率及固色率，达到节约染料与助剂、减少染色废水排放、提高染色均匀性及鲜艳性的效果，且经此方法染色后的木棉纤维染色牢度有极大提高。
文档编号D06P1/673GK102561065SQ20121001109
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月13日 优先权日2012年1月13日
发明者丁颖, 沈勇, 王黎明, 高群艳 申请人:上海工程技术大学