本发明属于棉纤维印染领域，具体涉及一种未煮漂棉纤维的无盐冷轧堆染色方法。
背景技术：
棉纤维由于吸湿性强、穿着舒适、容易染色等优点成为用量最大的纺织用天然纤维素纤维，然而由于棉纤维表面含有果胶、蜡质、棉籽壳、木质素等杂质，在棉纤维染色过程中，染料分子上的活性基团易与纤维素上的羟基发生反应，影响棉纤维的染色性能，由于染料分子上的活性基团与纤维素化学键结合牢度高，纤维素纤维大分子侧链上的羟基在溶液中使织物纤维显负电性，而活性染料中含有的水溶性基团以阴离子形式存在于染液中，因此，染料要被吸附到纤维上需要克服一定的电荷阻碍。
为了避免染料分子上的活性基团与纤维素化学键结合反应，提高染料的利用率，目前在染色过程中，主要是向染料中加入大量的无机盐，如添加食盐提高上染率，或者在染色前用浓碱在高温下对棉纤维进行前处理，在处理的过程中消耗了大量的能源和水资源，并且排放大量的废液，不仅浪费资源，而且大量的盐碱排放会造成严重的水土盐碱化问题，对环境造成严重污染。
中国专利授权公告号cn103556449b，发明名称为一种棉型纺织品冷轧堆前处理方法，该方法采用改变棉型纺织品冷轧堆工艺路线及棉型纺织品冷轧堆工艺中碱液和漂白液配制的方法，将棉型纺织品依次浸轧高比例醇类有机溶剂与氢氧化钠混合而成的碱液和高比例醇类有机溶剂与双氧水混合而成的漂白液后进行冷轧堆前处理，极大程度上减少了用水量且改善了处理效果，但是其主要是通过冷轧堆的方法对棉型织物的前处理，也就是退浆、煮练和漂白，并没有对棉型织物进行染色。
中国专利公开号cn103498348a，发明名称为一种缩短活性染料染色时间的无盐低碱染色方法，该方法采用将带有碱液的待染色纺织品置于高比例醇类有机溶剂和少量水与染料混合而成的染液中进行染色的方法，虽然该方法缩短了活性染料染色时间，实现了无盐染色降低了碱剂的用量，但是其不足之处在于该方法浸染需要在较高的温度下进行。
中国专利授权公告号cn103469624b，发明名称为一种活性染料对棉纺织品进行无盐轧染的方法，该发明采用将带有碱液的棉纺织品置于高比例醇类有机溶剂和少量水与染料混合而成的染液中进行轧染的方法。虽然该方法解决了传统轧染工艺中用盐量和用水量大的问题，但是其不足之处在于该方法需要对棉纺织进行烘干处理，工艺复杂，且染色过程后固色处理中存在温度较高的缺陷。
中国专利授权公告号cn103015231b，发明名称为一种利用有机溶剂与水互溶的染液对纺织品染色的方法。该发明先将纺织品进行二浸二轧促染剂溶液，再将浸轧后的纺织品置于有机溶剂与水混合的染液中染色。虽然该方法用水量少，能耗低，提高了染料的利用率，但是其不足之处在于染色过程后固色处理中存在温度较高的缺陷。
从现有传统染色工艺中可以发现，现有技术中虽然通过采用乙醇-水体系解决了用水量和用盐量较多的问题，轧染解决了不需要长时间浸渍在水浴中的问题，但是在固色工艺中仍需要在较高温度中进行，且前处理中往往需要添加其他溶液来提高染料的利用率和上染率，因此需要提供一种方法在提高固色的同时简化操作工艺。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明结合乙醇-水体系中染料上染速率快和上染率高的特点，在乙醇高渗透性的特点下能够通过浸轧的方法使活性染料快速上染未煮漂棉纤维，同时在常温堆置的条件下能够使上染的棉纤维缓慢与纤维素上的羟基发生共价键结合进行染色，提高了活性染料在常温条件下的固色率。
一种未煮漂棉纤维的无盐冷轧堆染色方法，包括以下步骤：
s1.配制染液：将活性染料、碱性物质置于醇类有机溶剂-水体系的混合液中，搅拌均匀后配制成染液；
s2.浸轧染液：将未煮漂棉纤维置于配制的染液中进行浸轧；
s3.打卷堆置：将经步骤s2染色后的未煮漂棉纤维在打卷机上打卷，打卷后的未煮漂棉纤维经塑料薄膜包裹后转动堆置；
s4.洗涤：将经步骤s3处理后的未煮漂棉纤维进行皂洗、热水洗、冷水洗和烘干，得到成品。
进一步，步骤s1中，所述染液中醇类有机溶剂和水的体积比为80％:20％～95％:5％。
进一步，所述醇类有机溶剂为乙醇。
进一步，步骤s1中，所述碱性物质为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的一种。
进一步，步骤s1中，所述染液中活性染料的浓度为5～25g/l，碱性物质的浓度为25～35g/l。
进一步，步骤s2中，所述浸轧染液在温度为25～30℃的条件下，浴比为1:20～30,浸轧5～30s，
进一步，步骤s2中，所述浸轧方式为二浸二轧。
进一步，所述步骤s2中浸轧染液后未煮漂棉纤维的轧余率为70％～120％。
进一步，所述步骤s3中堆置温度为25～35℃，堆置时间为8～24h，转动速度为5～10r/min。
进一步，所述未煮漂棉纤维为未煮漂棉散纤维或未煮漂棉纱或未煮漂棉条中的一种。
本发明的染色机理为：通过采用改变纺织品轧染工艺中的染液和固色液配制的方法，将高比例醇类有机溶剂和少量水与染料和固色剂混合而成的染液对纺织品进行轧染和固色，无须进行前处理，直接染色，由于在高比例醇类有机溶剂和少量水与染料混合而成的染液中，水量的减少从而使得染料的浓度大幅度提高，染料在织物上的上染率也随之提高；由于水量的减少，染料的水解降低，使得染料的利用率增高；由于醇类有机溶剂的介电常数比水大，使得醇类有机溶剂的极性比水小。因此，整个染液的极性也随着增高，染料与纤维之间的反应速度随之加快，提高了染料在纤维上的固色率。与此同时，醇类有机溶剂的加入降低了染液表面张力，染料分子更容易发生亲核取代和亲核加成反应，形成染料纤维共价键，并且染浴中大量的醇类有机溶剂和少量的水，能有效地防止染料的水解和脱落，提高了染料的利用率。因此，本发明解决了传统轧染工艺中染料利用率低和固色率差的问题。
有益效果
(1)本发明中未煮漂棉纤维无需前处理即可直接染色，且达到较高的固色率，解决了目前活性染料染色工艺中因水解或染色不均匀导致的固色率不理想的问题，减少了污水排放，降低了污水中的染料含量，节约了能源，实现未煮漂棉纤维的无盐染色，染色过程操作简单，染色工艺绿色环保。
(2)本发明结合乙醇-水体系中染料上染速率快和上染率高的特点，在乙醇高渗透性的特点下能够通过浸轧的方法使活性染料快速上染未煮漂棉纤维，同时在常温堆置的条件下能够使上染的棉纤维缓慢与纤维素上的羟基发生共价键结合进行染色，提高了活性染料在常温条件下的固色率。
(3)本发明染色时采用乙醇-水体系，体系中含有少量水溶胀纤维，溶解活性染料，减少活性染料的水解，提高固色率和上染率，本发明避免使用丙酮、异丙醇、乙二醇二甲醚、四氯乙烯等有毒物质，使用无毒的乙醇作为溶剂，减少了环境污染，且乙醇沸点低，易于回收和重复利用。
(4)本发明使用的冷轧堆染色工艺，在常温下进行浸染，染色工艺简单，操作方便，是一种低能耗、高效率、短流程的工艺。
具体实施方式
以下将对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
s1.配制染液：将活性红195、碳酸钠置于乙醇和水的混合液中，搅拌均匀后配制成染液，其中染液中乙醇和水的体积比为80％：20％，染液中活性染料的浓度为5g/l，碳酸钠的浓度为25g/l；
s2.浸轧染液：将未煮漂棉纱置于配制的染液中，在温度为25℃的条件下浸轧30s，二浸二轧染液，浴比为1:20，使浸轧染液后未煮漂棉纱的轧余率为70％；
s3.打卷堆置：将经步骤s2染色后的未煮漂棉纱在打卷机上打卷，打卷后的未煮漂棉纱经塑料薄膜包裹后转动堆置，其中堆置温度为35℃，堆置时间为8h，转动速度为5r/min；
s4.洗涤：将经步骤s3处理后的未煮漂棉纱进行皂洗、热水洗、冷水洗和烘干，得到成品。
在实施例1的基础上，考虑到染液中乙醇和水的体积比对未煮漂棉纱k/s值的影响，在其他条件不变的情况下，通过改变染液中乙醇和水的体积比，考察未煮漂棉纱k/s值的变化规律，实施例1-5，如表1所示。
表1：
由表1可以看出，随着乙醇体积分数的增大，未煮漂棉纱的k/s值呈现先增大后降低的趋势，这主要是因为，随着乙醇体积分数的增加，水的体积分数相应减少，染料在染液中更容易分散，更不易发生聚集，且随着乙醇体积分数的增加，混合液的极性降低，加快了染料和纤维素之间共价键的形成，促使染料分子进入纤维的扩散速度加快，进而使未煮漂棉纱的k/s值上升，当乙醇体积分数继续增大时，由于染料在染液和空气界面间的浓度的降低，减小了分子间的极性，一方面促使染料分子进入纤维的扩散速度加快，另一方面，由于浓度的持续降低，又抑制了染料分子的扩散速度，因此未煮漂棉纱的k/s值又随之下降，因此当染液中乙醇和水的体积比为80％:20％-95％:5％时，未煮漂棉纱的k/s值较优。
实施例6-10
在实施例1的基础上，其中染液中乙醇和水的体积比为85％:15％，染液中活性染料的浓度为15g/l，碱性物质为碳酸钠，碳酸钠的浓度为20～40g/l，浸轧染液在温度为27℃的条件下浸轧17s，浴比为1:25，浸轧染液后未煮漂棉条的轧余率为90％，打卷堆置的条件为堆置温度为30℃，堆置时间为16h，转动速度为7r/min。
考虑到染液中碱性物质浓度对固色率的影响，在其他条件不变的情况下，通过改变碱性物质的浓度，考察未煮漂棉条固色率的变化规律，实施例6-10，如表2所示。
表2：
由表2可以看出，随着碱性物质碳酸钠浓度的增大，未煮漂棉条的固色率呈现先增大后缓慢降低的趋势，这主要是因为随着碳酸钠浓度的增大，未煮漂棉条中羟基可以在碳酸钠的作用下逐渐失去质子而转化为亲核试剂，且未煮漂棉条内部逐渐发生膨胀促使纤维结构变疏松，减少染料与未煮漂棉条间的静电排斥力，促使染料在未煮漂棉条表面和内部的均匀染色，从而不但获得较高的固色率，同时也避免出现染色不均匀的现象，随着碳酸钠浓度的继续加大，活性染料在碳酸钠的作用下部分发生了水解，进而降低了固色率，因此当碳酸钠浓度为25-35g/l时，未煮漂棉条的固色率效果较优。
实施例11-15
在实施例1的基础上，其中染液中乙醇和水的体积比为95％:5％，染液中活性染料的浓度为25g/l，碱性物质为碳酸氢钠，碳酸氢钠的浓度为30g/l，浸轧染液在温度为20-35℃的条件下浸轧25s，浴比为1:30，浸轧染液后未煮漂棉条的轧余率为100％，打卷堆置的条件为堆置温度为30℃，堆置时间为8h，转动速度为10r/min。
考虑到浸轧染液的温度对固色率的影响，在其他条件不变的情况下，通过改变浸轧温度，考察未煮漂棉条固色率的变化规律，实施例11-15，如表3所示。
表3：
由表3可以看出，随着浸轧温度的升高，未煮漂棉条的固色率呈现先增大后逐步降低的趋势，这主要是因为，升高浸轧温度，可以促进活性染料上染未煮漂棉条的速度，进而提高固色率，然而随着浸轧温度的继续升高，上染速度进一步加快，容易造成染色不均匀的现象，因此当浸轧温度为25-30℃时，未煮漂棉条的固色率较高。
实施例16-20
在实施例1的基础上，其中染液中乙醇和水的体积比为90％:10％，染液中活性染料的浓度为20g/l，碱性物质为碳酸钠，碳酸钠的浓度为35g/l，浸轧染液在温度为30℃的条件下浸轧25s，浴比为1:25，浸轧染液后未煮漂棉条的轧余率为50-140％，打卷堆置的条件为堆置温度为30℃，堆置时间为16h，转动速度为10r/min。
考虑到浸轧染液后未煮漂棉条的轧余率对固色率的影响，在其他条件不变的情况下，通过改变浸轧染液后未煮漂棉条的轧余率，考察未煮漂棉条固色率的变化规律，实施例16-20，如表4所示。
表4：
由表4可以看出，随着浸轧染液后未煮漂棉条的轧余率的增大，固色率呈现先增大后逐渐减小的趋势，这主要是因为随着浸轧染液后未煮漂棉条的轧余率的增大，染液的浓度随之降低，进而会降低活性染料上染未煮漂棉条的速度，虽然在一定程度上可以满足染色均匀性的要求，但是未煮漂棉条的固色率随之降低，当轧余率较低时，染液浓度较高，染色速度较快，因此固色率较高，但是随着染液浓度的继续提高，导致上染速度继续加快，容易造成染色不均匀的现象，因此轧余率为70-120％时，未煮漂棉条的固色率较高。
实施例21-25
在实施例1的基础上，其中染液中乙醇和水的体积比为95％:5％，染液中活性染料的浓度为20g/l，碱性物质为碳酸钠，碳酸钠的浓度为30g/l，浸轧染液在温度为25℃的条件下浸轧30s，浴比为1:30，浸轧染液后未煮漂棉条的轧余率为100％，打卷堆置的条件为堆置温度为20-40℃，堆置时间为16h，转动速度为7r/min。
考虑到打卷堆置的堆置温度对固色率的影响，在其他条件不变的情况下，通过改变打卷堆置的堆置温度，考察未煮漂棉纱固色率的变化规律，实施例21-25，如表5所示。
表5：
由表5可以看出，随着打卷堆置的堆置温度的升高，未煮漂棉纱的k/s值和固色率呈现先增大后逐减小的趋势，这主要是因为随着堆置温度的升高，染料的上染速率也随之增加，未煮漂棉纱对染料的吸引力也逐渐增大，进而提高了未煮漂棉纱的k/s值以及固色率，随着堆置温度的继续增大，容易使染色初期的上染速度过快，在较短的时间完成染料的吸附反应，过快的上染速度造成颜色深度不均匀，因此打卷堆置的堆置温度为25-35℃时，未煮漂棉纱的固色率和k/s值较优。
实施例26-30
在实施例1的基础上，其中染液中乙醇和水的体积比为80％:20％，染液中活性染料的浓度为15g/l，碱性物质为氢氧化钠，氢氧化钠的浓度为25g/l，浸轧染液在温度为25℃的条件下浸轧25s，浴比为1:25，浸轧染液后未煮漂棉条的轧余率为120％，打卷堆置的条件为堆置温度为30℃，堆置时间为6-26h，转动速度为7r/min。
考虑到打卷堆置的堆置时间对固色率的影响，在其他条件不变的情况下，通过改变打卷堆置的堆置时间，考察未煮漂棉纱固色率的变化规律，实施例26-30，如表6所示。
表6：
由表6可以看出，随着打卷堆置的堆置时间的增加，未煮漂棉纱的k/s值和固色率呈现先增大后趋于平衡的趋势，这主要是因为，随着堆置时间的增加，染料的上染速率也随之增加，未煮漂棉纱对染料的吸引力也逐渐增大，进而提高了未煮漂棉纱的k/s值以及固色率，随着堆置时间的继续增大，染色基本已经完成，随着时间的推移，虽然未煮漂棉纱的k/s值以及固色率变化不明显，但是可能会造成上染速度不均匀，从而造成染色颜色深度不均匀，因此打卷堆置的堆置时间为8～24h时，未煮漂棉纱的固色率和k/s值较优。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。