专利名称：一种用于纤维素纤维的活性染料电化学染色方法
技术领域：
本发明属于纺织品印染技术领域，涉及一种用于纤维素纤维的染色方法，具体涉及一种用于纤维素纤维的活性染料电化学染色方法。
背景技术：
活性染料又称为反应性染料，具有色谱齐全、价格低廉、染色牢度高等一系列优点，是目前纤维素纤维染色中应用最为广泛的一类染料。在水溶液中，纤维素纤维的表面呈现负电性，活性染料溶解后，由于分子上所带的阴离子基团亦呈现负电性，因此，在整个染色过程中，纤维素纤维和活性染料由于所带的电性相同，而造成两者之间的相互排斥，染料不易上染到纤维上。所以，在用活性染料对纤维 素纤维进行染色的时候，往往需要在染液中加入大量的无机盐(中性电解质)，无机盐的阳离子被纤维吸附后，降低了纤维表面的负电性，易于染料上染纤维，达到满意的染色效果。所以，无机盐在染色过程中起到促染的作用。使用无机盐进行促染也会带来一定的弊端，那就是染色后剩余的残液中含有大量的无机盐，造成废水污染。为了在活性染料染色时不加或者少加无机盐，减少废水污染，研究工作者采用了一些其它的方法，如用一种化学助剂来替代无机盐、对活性染料或纤维素纤维进行化学改性等，这些方法虽然可减少染色过程中无机盐的用量，但同时也会引入新的污染源，仍不能从根本上解决水污染的问题。本发明一种用于纤维素纤维的活性染料电化学染色方法，采用的原理是在染浴中弓丨入一对电极(阳极和阴极)，两电极由一恒流稳压电源通入电流，构成一个电化学体系，染色时，纤维素纤维待染物置于靠近阳极的区域，一方面使纤维素纤维表面的负电性得到一定程度的电性中和，另一方面染料阴离子受到阳极静电引力的作用而向阳极区域移动的过程中，可以容易地上染纤维，起到促染的作用。所以，采用这种方法染色时，染液中无需加入无机盐。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于纤维素纤维的活性染料电化学染色方法，在染浴中引入一对电极(阳极和阴极)，两电极由一恒流稳压电源通入电流，构成一个电化学体系，可以使得染料容易地上染纤维，达到了良好的染色效果。本发明所采用的技术方案是，一种用于纤维素纤维的活性染料电化学染色方法，具体按照以下步骤实施步骤I，称料I)称取待染物的质量；2)根据I)中待染物的质量称取软水，待染物与软水的质量比为1:5(T100 ；3)按I)中待染物的质量称取活性染料，待染物与活性染料的质量比为1:0. OrO. 15 ;按活性染料的质量取2)中称取的软水，将称取的活性染料溶解于软水中配制成染料溶液，活性染料与软水的质量比为1:5(T100 ；按I)中待染物的质量称取无水碳酸钠，待染物与无水碳酸钠的质量比为1:0. 8 1. 5 ;按无水碳酸钠的质量取2)中称取的软水，将称取的无水碳酸钠溶解于软水中配制成碳酸钠溶液，无水碳酸钠与软水的质量比为1:5 20 ；步骤2，染色I)将步骤I中溶解好的染料溶液倒入染色槽中；2)将步骤I中溶解了染料和无水碳酸钠后剩余的软水倒入染色槽中，同时开启搅拌装置；3)开启染色槽下部的加热装置，利用加热装置对染色槽内的染料溶液进行加热， 使染色槽中的染料溶液升温到30°C 95°C ；4)取步骤I中称取好的待染物,将待染物放入染色槽内的染料溶液中，3mirT5min后打开染色槽外部连接的直流稳压电源开关，通入电流，调节插入染液槽中两电极之间的电压，使两个电极之间的电压值为4. 5V 8. 5V ;5)保持染色槽内染料溶液的温度为30°C 95°C，继续浸染待染物30mirT45min ；步骤3，固色I)将步骤I中配制好的碳酸钠溶液缓缓倒入染色槽中，在搅拌装置的搅拌作用下使碳酸钠溶液与染色槽内的染料溶液混合均匀；3)调节插入染液槽中两电极之间的电压并保持两电极之间的电压值为4. 5V 8. 5V ；4)染色槽下部的加热装置以1°C 2V /min的速度升温，使染色槽中溶液的温度达到30°C 95°C，然后保温处理25min 35min ；5)关闭直流稳压电源的开关，断开电路，继续浸染待染物5min 15min后，关闭搅
拌装置。本发明的特点还在于，步骤I中的待染物为纤维素纤维以及由纤维素纤维制成的织物或纱线，其中的纤维素纤维为棉、麻、粘胶、天丝、莫代尔中任意一种；步骤I中的活性染料为X型活性染料、KN型活性染料、K型活性染料或M型活性染料中的一种；步骤2中X型活性染料的染色温度为30°C，X型活性染料染色时，两电极之间的外加电压为6. 5V^8. 5V，步骤3中的X型活性染料固色温度为30°C，X型活性染料固色时，两电极之间的外加电压为6. 5V^8. 5V ；步骤2中KN型活性染料的染色温度为40°C 60°C，KN型活性染料染色时，两电极之间的外加电压为5. 5V 7V，步骤3中的KN型活性染料固色温度为60°C 70°C，KN型活性染料固色时，两电极之间的外加电压为5. 5V^7V ；步骤2中K型活性染料的染色温度为50°C 70°C，K型活性染料染色时，两电极之间的外加电压为4. 5V飞V，步骤3中的K型活性染料固色温度为80°C 90°C，K型活性染料固色时,两电极之间的外加电压为4. 5V飞V ；步骤2中M型活性染料的染色温度为60°C 95°C，M型活性染料染色时，两电极之间的外加电压为5疒7. 5V，步骤3中的M型活性染料固色温度为80°C 95°C，M型活性染料固色时，两电极之间的外加电压为5V 7. 5V。本发明的有益效果在于，本发明活性染料的电化学染色方法，利用正负电荷电性相吸来代替活性染料传统染色方法中无机盐的作用，达到促进染料上染纤维的作用。I)本发明方法通过在染浴中引入一对电极即阴电极和阳电极，并通过一个恒流稳压电源施加电流，构成电化学染色体系，并使纤维素纤维处于该染色体系的阳极区域，在恒定的外加电压下，由于静电引力作用，促使染料阴离子向阳极区域移动，从而有利于染料上染纤维素纤维。2)本发明的染色方法在用活性染料对纤维素纤维染色过程中无需添加无机盐，显著降低了染色废水的污染。
3)使用本发明方法用活性染料对纤维素纤维进行染色，染料的上染率和染色牢度可达到传统染色方法的染色效果。
图I为本发明染色方法使用的染色装置结构图；图中，I.恒流稳压电源，2.搅拌装置，3.加热装置，4.染色槽，5.电极。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。纤维素纤维的活性染料的电化学染色方法，具体按照以下步骤实施步骤I，称料I)称取待染物的质量；2)根据I)中待染物的质量称取软水，待染物与软水的质量比为1:5(T100 ；3)按I)中待染物的质量称取活性染料，待染物与活性染料的质量比为1:0. OrO. 15 ;按活性染料的质量取2)中称取的软水，将称取的活性染料溶解于软水中配制成染料溶液，活性染料与软水的质量比为1:5(T100 ；按I)中待染物的质量称取无水碳酸钠，待染物与无水碳酸钠的质量比为1:0. 8 1. 5 ;按无水碳酸钠的质量取2)中称取的软水，将称取的无水碳酸钠溶解于软水中配制成碳酸钠溶液，无水碳酸钠与软水的质量比为1:5 20 ；步骤2，染色I)将步骤I中溶解好的染料溶液倒入染色槽中；2)将步骤I中溶解了染料和无水碳酸钠后剩余的软水倒入染色槽中，同时开启搅拌装置；3)开启染色槽下部的加热装置，利用加热装置对染色槽内的染料溶液进行加热，使染色槽中的染料溶液升温到30°C 95°C ；4)取步骤I中称取好的待染物,将待染物放入染色槽内的染料溶液中，3mirT5min后打开染色槽外部连接的直流稳压电源开关，通入电流，调节插入染液槽中两电极之间的电压，使两个电极之间的电压值为4. 5V 8. 5V ;5)保持染色槽内染料溶液的温度为30°C 95°C，继续浸染待染物30mirT45min ；
步骤3，固色I)将步骤I中配制好的碳酸钠溶液缓缓倒入染色槽中，在搅拌装置的搅拌作用下使碳酸钠溶液与染色槽内的染料溶液混合均匀；3)调节插入染液槽中两电极之间的电压并保持两电极之间的电压值为4. 5V
8.5V ； 4)染色槽下部的加热装置以1°C 2V /min的速度升温，使染色槽中溶液的温度达到30°C 95°C，然后保温处理25min 35min ；5)关闭直流稳压电源的开关，断开电路，继续浸染待染物5min 15min后，关闭搅
拌装置。步骤I中的待染物为纤维素纤维以及由纤维素纤维制成的织物或纱线，其中的纤维素纤维为棉、麻、粘胶、天丝、莫代尔中任意一种；步骤I中的活性染料为X型活性染料、KN型活性染料、K型活性染料或M型活性染料中的一种；步骤2中X型活性染料的染色温度为30°C，X型活性染料染色时，两电极之间的外加电压为6. 5V^8. 5V，步骤3中的X型活性染料固色温度为30°C，X型活性染料固色时，两电极之间的外加电压为6. 5V^8. 5V ；步骤2中KN型活性染料的染色温度为40°C 60°C，KN型活性染料染色时，两电极之间的外加电压为5. 5V 7V，步骤3中的KN型活性染料固色温度为60°C 70°C，KN型活性染料固色时，两电极之间的外加电压为5. 5V^7V ；步骤2中K型活性染料的染色温度为50°C 70°C，K型活性染料染色时，两电极之间的外加电压为4. 5V飞V，步骤3中的K型活性染料固色温度为80°C 90°C，K型活性染料固色时,两电极之间的外加电压为4. 5V飞V ；步骤2中M型活性染料的染色温度为60°C 95°C，M型活性染料染色时，两电极之间的外加电压为5疒7. 5V，步骤3中的M型活性染料固色温度为80°C 95°C，M型活性染料固色时，两电极之间的外加电压为5V 7. 5V。固色后的染色物再经过水洗后处理即可，具体步骤如下固色完毕后，取出染色物，用清水洗涤染色物去除浮色；分别称取皂粉和碳酸钠，并将皂粉和碳酸钠溶解于水中配制成皂洗液，皂洗液中含有皂粉2g/L，无水碳酸钠2g/L，染色物与皂洗液的质量比为1:2(T40 ；将染色物放入皂洗液中，于90°C 100°C条件下，洗涤10mirT20min ；最后再将染色物进行水洗、烘干。如图I所示，本发明的电化学染色方法，本方法通过在染色槽中引入一对电极5(阴电极和阳电极)并通过一个恒流稳压电源I施加电流，构成电化学染色体系，并使纤维素纤维处于该染色体系的阳极区，在恒定的外加电压下，由于静电引力作用，促使染料阴离子向阳极区移动，从而有利于染料上染纤维素纤维。具体来说，由于活性染料分子上含有羧基、磺酸基等阴离子基团，溶于水后呈负电性，在染浴中纤维素纤维表面亦呈负电性，由于静电斥力作用，染料分子不易向纤维表面靠近，进而不利于活性染料上染到纤维。染色槽内还设置有搅拌装置2，开启搅拌装置2后能够使得染色槽中的碳酸钠溶液与染料溶液混合均匀，染色槽下部设置有加热装置3，在对织物进行染色的过程中可以对染液进行加热，达到染色所需要的温度。实施例I称取0. Ig活性艳红X_B(C. I. Reactive Red I)，将称取的染料活性艳红用5g软水溶解后倒入染色槽中，将用于溶解染料和用于溶解无水碳酸钠的软水除去后剩余的软水倒入染色槽中，开启搅拌装置，利用加热装置将染料溶液加热升温到30°C，将IOg棉织物加入染色槽中，将棉织物浸泡于染料溶液溶液中3min，打开稳压电源开关通入电流，调节插入染料溶液中两电极之间的电压为6. 5V，保持染料溶液溶液温度为30° C，浸染棉织物30min ；将称取Sg无水碳酸钠溶解于40g软水中，配制成碳酸钠溶液；再将碳酸钠溶液倒入染色槽内的染料溶液中，通过搅拌装置的搅拌使碳酸钠溶液充分溶解于染料溶液中，以rc /min的速度将染色槽中的固色溶液的温度升温至固色温度30°C，保持染色槽中固色溶液温度为30°C继续搅拌棉织物25min ;关闭稳压电源的开关，继续保温浸染5min，完成固色；取出棉织物经水洗、90°C皂洗(浴比为1:20，洗涤lOmin)、水洗、烘干即可。表I本发明实施例I与传统方法染色效果比较
权利要求
1.一种用于纤维素纤维的活性染料电化学染色方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施 步骤1，称料 1)称取待染物的质量； 2)根据I)中待染物的质量称取软水，待染物与软水的质量比为1:5(T100； 3)按I)中待染物的质量称取活性染料，待染物与活性染料的质量比为1:0.oro. 15 ；按活性染料的质量取2)中称取的软水，将称取的活性染料溶解于软水中配制成染料溶液，活性染料与软水的质量比为1:5(T100 ； 按I)中待染物的质量称取无水碳酸钠，待染物与无水碳酸钠的质量比为1:0. 8^1.5；按无水碳酸钠的质量取2)中称取的软水，将称取的无水碳酸钠溶解于软水中配制成碳酸钠溶液，无水碳酸钠与软水的质量比为1:5 20 ； 步骤2，染色 1)将步骤I中溶解好的染料溶液倒入染色槽中； 2)将步骤I中溶解了染料和无水碳酸钠后剩余的软水倒入染色槽中，同时开启搅拌装置； 3)开启染色槽下部的加热装置，利用加热装置对染色槽内的染料溶液进行加热，使染色槽中的染料溶液升温到30°C 95°C ； 4)取步骤I中称取好的待染物，将待染物放入染色槽内的染料溶液中，3mirT5min后打开染色槽外部连接的直流稳压电源开关，通入电流，调节插入染液槽中两电极之间的电压，使两个电极之间的电压值为4. 5V 8. 5V ; 5)保持染色槽内染料溶液的温度为30°C 95°C，继续浸染待染物30mirT45min； 步骤3,固色 I)将步骤I中配制好的碳酸钠溶液缓缓倒入染色槽中，在搅拌装置的搅拌作用下使碳酸钠溶液与染色槽内的染料溶液混合均匀； 3)调节插入染液槽中两电极之间的电压并保持两电极之间的电压值为4.5V 8. 5V ; 4)染色槽下部的加热装置以1°C^20C /min的速度升温，使染色槽中溶液的温度达到300C 95°C，然后保温处理25min 35min ； 5)关闭直流稳压电源的开关，断开电路，继续浸染待染物5min 15min后，关闭搅拌装置。
2.根据权利要求I所述的用于纤维素纤维的活性染料电化学染色方法，其特征在于，所述的步骤I中的待染物为纤维素纤维以及由纤维素纤维制成的织物或纱线，其中的纤维素纤维为棉、麻、粘胶、天丝、莫代尔中任意一种。
3.根据权利要求I所述的用于纤维素纤维的活性染料电化学染色方法，其特征在于，步骤I中的活性染料为X型活性染料、KN型活性染料、K型活性染料或M型活性染料中的一种。
4.根据权利要求3所述的用于纤维素纤维的活性染料电化学染色方法，其特征在于，所述步骤2中X型活性染料的染色温度为30°C，X型活性染料染色时，两电极之间的外加电压为6. 5V^8. 5V，所述步骤3中的X型活性染料固色温度为30°C，X型活性染料固色时，两电极之间的外加电压为6. 5疒8. 5V。
5.根据权利要求3所述的用于纤维素纤维的活性染料电化学染色方法，其特征在于，所述步骤2中KN型活性染料的染色温度为40°C 60°C，KN型活性染料染色时，两电极之间的外加电压为5. 5V 7V，所述步骤3中的KN型活性染料固色温度为60°C 70°C，KN型活性染料固色时，两电极之间的外加电压为5. 5V 7V。
6.根据权利要求3所述的用于纤维素纤维的活性染料电化学染色方法，其特征在于，所述步骤2中K型活性染料的染色温度为50°C 70°C，K型活性染料染色时，两电极之间的外加电压为4. 5V飞V，所述步骤3中的K型活性染料固色温度为80°C 90°C，K型活性染料固色时,两电极之间的外加电压为4. 5V飞V。
7.根据权利要求3所述的用于纤维素纤维的活性染料电化学染色方法，其特征在于，所述步骤2中M型活性染料的染色温度为60°C 95°C，M型活性染料染色时，两电极之间的外加电压为5疒7. 5V，所述步骤3中的M型活性染料固色温度为80°C 95°C，M型活性染料固色时，两电极之间的外加电压为5V 7. 5V。
全文摘要
本发明公开的纤维素纤维的活性染料电化学染色方法，包括(1)称取活性染料、待染物和无水碳酸钠；(2)将称取的染料用软水溶解后加入染色槽，开启搅拌装置和加热装置，打开恒流稳压电源开关，调节两电极之间的电压为一定值，在染色槽中加入待染物进行浸染；(3)将无水碳酸钠溶于软水配制成碳酸钠溶液，并将碳酸钠溶液加入染料溶液中，保持两电极之间的电压不变，在一定的固色温度下进行固色处理；固色完毕后，染色物经水洗、皂洗、水洗、烘干即可。本发明方法适用于多种类型的活性染料对纤维素纤维染色，且染色效果可达到传统染色的染色效果。由于染色过程无需添加无机盐，显著降低了染色废水的污染，符合生态染色技术的发展方向。
文档编号D06P3/66GK102704284SQ20121019076
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者李庆, 樊增禄, 蔡信彬 申请人:西安工程大学