本发明涉及轻化工技术领域，特别是涉及一种防串色纤维、防串色布及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着生活水平的提高，人们穿着服装的款式日益增多，衣物色彩也多种多样。然而在日常洗涤中，颜色鲜艳的衣物有时会出现褪色现象，并且这些染料随后沾染到与该染料不同颜色的织物上，造成衣物串色现象的发生。因此，为避免串色现象的发生，人们不得不将衣物分开洗涤。但是在生活节奏越来越快的今天，衣物分开洗涤既会耗费更多的水电资源，也占用了人们更多的时间。
防串色洗涤用品即是用于解决衣物洗涤串色问题的产品，但是现有的防串色洗涤用品的制备方法比较复杂，均需在高温下进行，能耗大，成本高，不易于工业化生产。
技术实现要素：
基于此，有必要针对上述问题，提供一种防串色纤维的制备方法。
具体的技术方案如下：
一种防串色纤维的制备方法，包括如下步骤：
将含羟基的纤维加至化学改性溶液中反应得到所述防串色纤维，所述化学改性溶液包含3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐、无机碱和水，所述3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐具有如下通式：其中，X选自Cl、Br或I，选自硫酸根离子、硫酸氢根离子或卤素负离子。
在其中一个实施例中，所述化学改性溶液中，所述3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐的浓度为10-100g/L，所述无机碱与所述3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐的摩尔比为1-3:1。
在其中一个实施例中，所述无机碱与所述3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐的摩尔比为1.67-2.5:1。
在其中一个实施例中，反应温度为15℃-35℃，反应时间为12h-36h。
在其中一个实施例中，所述化学改性溶液与所述含羟基的纤维的质量比为1-10:1。
本发明的另一目的是提供上述制备方法制备得到的防串色纤维。
本发明的另一目的是提供包含上述防串色纤维的防串色布。
本发明的另一目的是提供上述防串色布的制备方法。
具体的技术方案如下：
一种上述防串色布的制备方法，包括如下步骤：将所述防串色纤维与化学纤维制成所述防串色布。
在其中一个实施例中，所述化学纤维为ES纤维，所述ES纤维与所述防串色纤维的质量比为3.33-6.67:1。
在其中一个实施例中，制备所述防串色布之前对所述防串色纤维添加油剂，所述油剂为水化白油和软皮白油中的一种或多种，所述防串色纤维与所述油剂的质量比为1:0.003-0.015。
本发明的原理和有益效果如下：
本发明采用3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐和无机碱，对含羟基的纤维进行化学改性，利用3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐与无机碱反应的产物，与含羟基的纤维发生加成反应，得到的防串色纤维可以与衣物洗涤过程中脱离的游离染料发生高效的吸附，反应过程如下反应通式所示，含羟基的纤维以“纤维-OH”表示。
3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐和无机碱反应容易发生如下反应通式所示的副反应，影响目标产物的生成从而影响化学改性的效果，本发明通过将无机碱和3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐的摩尔比控制在特定范围内使副反应的发生大大降低，同时又能高效的生成目的产物，使制备的防串色纤维吸色效果得到明显的提高。
3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐分子量较小，与无机碱反应后的产物易于向纤维内部渗透，与内部纤维的羟基作用，反应更充分，因此该防串色纤维可以非常高效地吸附褪色衣物脱离的游离染料，色牢度较高，大幅减少游离染料沾染到其他衣物上，从而避免了衣物洗涤串色现象的发生。
本发明在室温条件下(15℃-35℃)对含羟基的纤维进行化学处理，利用3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐和无机碱温和反应逐步生成目的产物，同时与含羟基的纤维逐步反应生成改性纤维，无需加热设备和额外提供热能，具有低功耗、操作简单的优点，易于工业化生产。
附图说明
图1为染料溶液分别经实施例1-4和对比例1制备的纤维样品吸附3min之后的照片，其中a代表实施例1的结果，b代表实施例2的结果，c代表实施例3的结果，d代表实施例4的结果，e代表对比例1的结果。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
除非另外指明，所有浓度都是按本发明化学改性溶液的体积计算的，并且是以化合物有效物含量进行计算的。
除非另外指明，在本实施方式中所有配制和测试发生在约25℃的环境。
本发明中，含羟基的纤维是指由至少含一个羟基的重复单元组成的高分子形成的纤维，上述高分子来源是合成的或者天然的。化学改性是指是指对纤维的物理形态和微结构进行改变，或者对纤维的表面和内部进行化学处理，使其在染色、固色、抗皱、渗透性等理化性能方面得到明显改变。无机碱是指在水中能电离出氢氧根离子的无机物。
一种防串色纤维的制备方法，包括如下步骤：
将含羟基的纤维加至化学改性溶液中反应得到防串色纤维，化学改性溶液包含3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐、无机碱和水，3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐具有如下通式：其中，X选自Cl、Br或I，选自硫酸根离子、硫酸氢根离子或卤素负离子。
本发明采用3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐和无机碱，对含羟基的纤维进行化学改性，利用3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐与无机碱反应的产物，与含羟基的纤维发生加成反应，得到的防串色纤维可以与衣物洗涤过程中脱离的游离染料发生高效的吸附。3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐分子量较小，与无机碱反应 后的产物易于向纤维内部渗透，与内部纤维的羟基作用，反应更充分，因此该防串色纤维可以非常高效地吸附褪色衣物脱离的游离染料，色牢度较高，大幅减少游离染料沾染到其他衣物上，从而避免了衣物洗涤串色现象的发生。
优选地，化学改性溶液中3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐的浓度为10-100g/L，无机碱与3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐的摩尔比为1-3:1。3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐和无机碱反应容易发生副反应，影响目标产物的生成从而影响化学改性的效果，通过怎样的方法既能降低副反应的发生，又能高效的生成目的产物是一大难点，本发明通过将无机碱与3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐的摩尔比控制在特定范围内，有效地降低了副反应的发生，使制得的防串色纤维的吸色效果显著提高。
优选地，反应温度为15℃-35℃，反应时间为12h-36h。本发明在室温条件下(15℃-35℃)对含羟基的纤维进行化学处理，无需加热设备和额外提供热能，具有低功耗、操作简单的优点，易于工业化生产。
优选地，化学改性溶液与含羟基的纤维的质量比为1-10:1。
优选地，3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐具体为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，浓度为12～70g/L。3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的水溶液性能稳定，可以在室温条件下放置较长时间，方便运输和储存，且3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵价格更低廉，成本更低。
优选地，无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种。
进一步地，可用水或pH值为2～6的酸的水溶液对防串色纤维进行洗涤，洗去化学改性溶液以及反应过程中的副产物，然后烘干得到干净的防串色纤维。
优选地，酸为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、柠檬酸、甲酸、乙酸和苯甲酸中的一种或多种。
进一步地，可先配制3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐水溶液，然后加入无机碱，操作更方便，气味小。
一种防串色布的制备方法，包括如下步骤：
将上述防串色纤维与化学纤维制成防串色布。
优选地，通过水刺法制备效果更佳。水刺法具体为将防串色纤维和化学纤维进行定向或随机排列，形成纤网结构，将高压微细水流喷射到一层或多层纤网上，使纤维相互缠结在一起，从而使纤网加固而成具备一定强度的防串色布。
优选地，防串色纤维和化学纤维的质量比为1-20:1。
优选地，化学纤维为涤纶纤维、锦纶纤维、腈纶纤维、氯纶纤维、粘胶纤维、丙纶纤维、ES纤维(聚乙烯-聚丙烯双组分皮芯结构复合纤维)中的一种或多种。
优选地，化学纤维为ES纤维，防串色纤维与ES纤维的质量比为3.33-6.67：1，以提高防串色布的整体强度。
优选地，在制备防串色布之前对防串色纤维添加少量的油剂，避免处理过程中纤维打结和梳理不良的现象，有助于纤维的成网和纺织。油剂优选为水化白油(矿物油、采油、磺酸钠和水混合)或软皮白油(磺酸钠、乙醇、丁醇、机械油和水混合)，用量优选为防串色纤维质量的0.3％～1.5％。
进一步地，可对制得的防串色布进行热压处理，使得ES纤维外层聚乙烯熔融并粘结住防串色纤维，从而进一步提高强度。
进一步地，还可将防串色布分切成片，并进行折叠和包装。
水刺法制成的防串色布是一种无纺布，无纺布具有生产速度快、产量高、成本低的特点。利用上述具有染料吸附性能的防串色纤维，并以无纺布形式的防串色布作为防串色洗涤用品，可以在较低成本条件下解决衣物的串色问题。
下面将通过具体实施例对本发明作进一步详细阐述。
实施例1-4和对比例1-2
实施例和对比例选用粘胶纤维进行制备防串色纤维，根据原理可以理解，其他含有羟基的纤维皆可制备防串色纤维。实施例中所用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵是由上海阿拉丁生化科技股份有限公司生产和出售的产品。
表1实施例1-4和对比例1-2的组分配比及反应时间
实施例1-4和对比例1-2分别按照表1的配比，向配制罐中加入去离子水和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵或聚环氧丙基三甲基氯化胺，开动搅拌配制成相应的水溶液，然后缓慢加入无机碱，然后将粘胶纤维加至溶液中，室温下混匀晃动反应设定的时间，再用酸的水溶液对粘胶纤维进行多次洗涤，烘干得到干净的纤维样品。
实施例5-8
表2实施例5-8的组分配比及反应时间
实施例5-8分别按照表2的配比，向配制罐中加入去离子水和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，开动搅拌配制成3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液，然后缓慢加入无机碱，得到化学改性溶液，然后将粘胶纤维加至化学改性溶液中，室温下混匀晃动反应24h，再用酸的水溶液对粘胶纤维进行多次洗涤，烘干得到干净的防串色纤维。
染料吸附率的测试
对制备的纤维样品进行染料吸附率的测试，所采用的染料为活性艳蓝KN-R(cas:2580-78-1)，具体步骤如下：
1)用分析天平称量0.600g纤维样品(精确至0.005g)，然后将其连续对折剪开4次，直至被剪成边长为1cm左右的方形碎片。
2)取50mL容量瓶，称取0.500g活性艳蓝染料，用去离子水溶解定容，得到1.0％活性艳蓝的染料标准溶液；
3)依照GB/T 13174，配制1.0L含2.0g/L标准洗衣液的硬水溶液(250ppm)。
4)取500mL烧杯，加入3.00g上述染料标准溶液和497g硬水溶液，得到60mg/L染料溶液；另取两个同规格250mL烧杯，称取200mL染料溶液(60mg/L)，加入磁子，放置到搅拌器中央。
5)在室温条件下，开启磁子搅拌(转速为250rpm；若无磁力搅拌器，可改为机械搅拌)；1min后，向两个烧杯中分别加入纤维样品，并开始计时；预设时间后停止搅拌，静置约5s后用塑料瓶轻轻倒取约30mL上层溶液，不得含纤维样品。
注：搅拌时如果出现磁子不规则运动，将转速调零后再逐步增大至250rpm。
6)用紫外分析仪测量样品溶液592nm处紫外吸光度值A，通过下述公式计算出纤维样品的染料吸附率，并求出同组两个烧杯纤维样品的染料平均吸附 率。
吸附率
0.0084，0.01273——活性艳蓝KN-R浓度—吸光度标准曲线的计算系数；
60——染料溶液的初始浓度值。
图1所示为染料溶液分别经实施例1-4和对比例1制备的纤维样品吸附3min之后的照片，可以看出，实施例2-4的颜色最浅，大部分染料被纤维样品吸附，实施例1颜色稍深，吸附效果稍逊于实施例2-4，对比例1颜色深度明显较高，大部分染料都没被吸附。如表3所示，实施例1-4制备的防串色纤维与对比例1相比具有优秀的染料吸附能力，随着无机碱与3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐的浓度增加以及反应时间的增长，生成的目的产物也增多，对含羟基的纤维的化学改性也更彻底，染料吸附性能得到提升，实施例3和实施例4仅在3min内便可吸附70％左右的染料。而且实施例1-4与使用聚环氧丙基三甲基氯化胺的对比例2相比，均表现出明显更高的吸附率(对比例2即使长达10min的吸附率也仅20.1％)，使用3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐可以显著提高纤维样品的吸色效果。聚环氧丙基三甲基氯化胺的分子量较大，主要分布在纤维表面，不能向纤维内部渗透，故而无法使内部纤维吸附游离染料，而且纤维与染料之间的色牢度也相对较低。
表3实施例1-4和对比例1-2制备的纤维样品的染料吸附率
表4所示为实施例5-8的染料吸附率测试结果，可以看出当控制3-卤代-2-羟丙基三甲基季铵盐与无机碱的摩尔比在1.67-2.5:1的范围内时，防串色纤维样品的吸附率有明显的提高，可以有效地降低副反应的发生，极大地提高防串色纤维的吸色性能。
表4实施例5-8制备的纤维样品的染料吸附率
实施例5
对防串色纤维添加其重量1.0％的油剂，然后用水刺法将防串色纤维与ES纤维制成防串色布，其中防串色纤维和ES纤维的质量比为4:1，然后把防串色布卷材分切成片，并进行折叠和包装。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。