一种聚乳酸染色用环保载体的制备方法与流程

本发明涉及一种聚乳酸染色用环保载体的制备方法，属于聚乳酸染色用载体制备领域。

背景技术：

聚乳酸纤维废弃后可以被微生物完全分解为二氧化碳和水，对环境不产生任何污染，而且可以被进一步吸收利用，因而成为目前化学纤维中最受关注的环保材料之一。聚乳酸纤维是由玉米、甜菜等天然植物中提取的乳酸为原料，经过聚合纺丝等制得的一种可完全生物降解的纤维。聚乳酸纤维超分子结构的结晶度和取向度较高，因此其强度、伸长性和耐热性等物理机械性能较好(介于涤纶和锦纶之间)，此外聚乳酸纤维织物还具有吸湿性好、回弹性好、手感柔软和强度高等优点，目前在食品包装材料、手术缝合线、缓释类药物包装剂和纺织品等方面被广泛应用。

pla纤维的性能因其同分异构体比例的不同而变化较大，就其玻璃化转变温度来说，非晶型的为60℃左右，晶型的则高达175℃，主要由l-乳酸聚合制得的纺聚乳酸纤维偏重结晶型，熔点在130-175℃之间，玻璃化温度则较低，约为57℃；基于聚乳酸纤维分子结构中含有大量酯基、烷基等疏水性基团，适用具有疏水性的分散染料进行染色，但由于纤维本身的耐碱性及耐高温能力较差，导致常压条件下织物上色较浅，且易染色不匀。杨一奇等在《effectofdispersedyestructureondyesorptionontoplafiber》研究了分散染料对pla纤维的染色机理，发现与聚乳酸溶解度参数接近的染料对pla纤维上染率较高，但是对于含有卤素基团的染料并不适用。许素新、杨文芳等在《分散染料染色机理及非水溶剂染色研究》和《超临界co2在pla纤维染色中的应用》研究了液体石蜡和超临界co2做为介质的非水溶剂染色，解决了聚乳酸在水溶液中染色容易水解的问题，但是后处理较复杂，且存在成本较高难以扩大生产的问题。目前大多数对于聚乳酸染色研究多采用高温高压染色，部分染料能达到较高上染率，所得织物颜色也较深，但是浪费能源且成本较高。

技术实现要素：

基于目前聚乳酸纤维染色中存在的问题，本发明开发了一种新型环保载体的制备方法，以丙酸酐和异丙胺反应制得n-异丙基丙酰亚胺和乳酸乙酯混合成乳化液为主要成分的载体，从而实现常压下聚乳酸织物染色达到较高的染色效果，且具有节约能源，相比高温高压染色更加节省成本的目的。

在本发明的一种实施方式中，所述方法包括：

(1)预制载体的合成：冰浴条件下，加入烷基胺、酸酐、甲苯或对甲苯磺酸，烷基胺：酸酐：甲苯或对甲苯磺酸的质量比为1～3:1～2:1，保温反应2-3h后，升温到110-130℃回流反应2-4h，反应结束后将混合物倒入冰水中，分离得预制载体产物；

(2)预制载体的乳化：将预制载体与乳化剂按照质量比3:1-5:1加入烧杯中，之后加热搅拌，使其均匀分散，制得乳化液；

(3)聚乳酸织物染色：染色工艺配方：聚乳酸织物2g、分散染料2％、载体1-10％omf、乙酸、浴比(织物质量：染液质量)1:30-1:40、匀染剂4-8％；在50-55℃初染10min；染色温度90-110℃；保温时间40-60min；还原清洗，水洗，烘干。

在本发明的一种实施方式中，乙酸用于调节染液ph。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)中的烷基胺为乙胺、丙胺、丁二胺、戊胺中的一种或几种；酸酐为马来酸酐、丙酸酐、乙酸酐、丁酸酐等其中的一种或几种。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)中的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、n-十二烷基二甲胺、聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚中一种或几种以及与乳酸乙酯的混合物。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)中的预制载体为n-乙基顺丁烯二酰亚胺、n-异丙基丙酰亚胺、n-异丙基丁酰亚胺、n-正丁基丁酰亚胺中的一种或其中几种与乳酸乙酯的混合物。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(3)中的分散染料为分散红se-3b、分散蓝erd、分散黄erd。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(3)中染色工艺为50-55℃先初染10min，之后以1-2℃升至所需温度，还原清洗条件为：碳酸钠2g/l、保险粉1g/l、60℃保温15min,浴比1:50。

本发明的第二个目的是提供一种用于聚乳酸织物染色的载体，是以丙酸酐和异丙胺为原料，反应制得n-异丙基丙酰亚胺和乳酸乙酯混合物，并经过乳化制成。

在本发明的一种实施方式中，所述载体的制备方法为：冰浴条件下，加入烷基胺、酸酐、甲苯或对甲苯磺酸，烷基胺：酸酐：甲苯或对甲苯磺酸的质量比为1～3:1～2:1，保温反应2-3h后，升温到110-130℃回流反应2-4h，反应结束后将混合物倒入冰水中，分离得预制载体产物；将预制载体与乳化剂按照质量比3:1-5:1加入烧杯中，之后加热搅拌，使其均匀分散，制得载体乳化液。

本发明还要求保护所述在聚乳酸织物染色方面的应用。

有益效果：制备方法简单易行，原料来源便利，节省成本，适于工业化生产；

(1)制得载体无毒、无味、环保、高效、价格低、使用方便、储存方便；

(2)染浴ph稳定，染得织物颜色鲜艳、各项牢度高，可达到高温高压染色效果；

(3)适用于聚酯纤维等的染色，对聚乳酸织物染色效果作用明显，能显著提高其染色深度，而对其纤维强度无损伤；

(4)减少高温高压染色的使用，载体染色更加节省资源。

附图说明

图1聚乳酸织物载体染色工艺曲线；

图2聚乳酸织物高温高压染色工艺曲线；

图3实施例1载体染色后聚乳酸纤维切片；a，放大500倍；b，放大1000倍。

具体实施方式

以丙酸酐和异丙胺反应制得n-异丙基丙酰亚胺和乳酸乙酯混合成乳化液为主要成分的载体，以吐温80为乳化剂将乳酸乙酯与合成的预制载体，在65℃下进行搅拌，使其均匀分散，制成稳定乳化液，具体步骤为：

(1)预制载体的合成：冰浴条件下，加入烷基胺、酸酐、甲苯或对甲苯磺酸，烷基胺：酸酐：甲苯或对甲苯磺酸的质量比为1～3:1～2:1，保温反应2～3h后，升温到110～130℃回流反应2～4h，反应结束后将混合物倒入冰水中，分离得预制载体产物；

(2)预制载体的乳化：将预制载体与乳化剂按照质量比3:1～5:1加入烧杯中，之后加热搅拌，使其均匀分散，制得载体乳化液。

将上述方法制备的载体之后用于聚乳酸织物的染色，如下例1-3。

实施例1

常规染色工艺：聚乳酸织物2g，染料2％(omf)，匀染剂8％；ph5-6；浴比1:40；室温入染，之后以1℃/min升温至90℃，保温50min，之后降温至室温，进行还原清洗(具体工艺曲线见图1)。

载体染色工艺：聚乳酸织物2g，载体10％(omf)；染料2％(omf)，匀染剂8％；ph5-6；浴比1:40；室温入染，之后以1℃/min升温至90℃，保温50min，之后降温至室温，进行还原清洗(具体工艺曲线见图1)。

高温高压110℃染色工艺：聚乳酸织物2g，染料2％(omf)，匀染剂8％；ph5-6；浴比1:40；室温入染，之后以1℃/min升温至110℃，保温50min，之后降温至室温，进行还原清洗(具体工艺曲线见图2)。

以分散红se-3b为染色用染料，按照下面三种工艺对聚乳酸织物进行染色，结果如表1所示。

表1

注：k/s值、l*、a*、b*、c*等颜色性能采用macbethcolor-eye7000a电脑测色配色系统进行测定；

耐晒牢度参照gb/t8431—1998《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度:氙弧》所提供方法测定。

耐皂洗牢度参照gb/t3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》所提供方法测定。

实施例2

使用分散黄erd，用量2％(omf)；载体10％(omf)；匀染剂2g/l；ph5-6；浴比1:40；温度90℃；时间50min；之后还原清洗，水洗，烘干。

染色工艺同实施例1，对不同染色工艺制备获得的织物进行染色，结果如表2所示。

表2

实施例3

使用分散蓝erd，用量2％(omf)；载体10％(omf)；匀染剂2g/l；ph5-6；浴比1:40；温度90℃；时间50min；之后还原清洗，水洗，烘干。

染色工艺同实施例1，对不同染色工艺制备获得的织物进行染色，结果如表3所示。

表3

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。