专利名称：一步染色和织造免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料及其制备方法
技术领域：
本发明属于纺织印染技术领域，涉及一种同时适用于牛仔混纺经纱(如T/R、T/C等)一步染色和织造的免退浆特种聚丙烯酸酯浆料及其制备方法与应用
背景技术：
目前由多种纤维(天然纤维、再生纤维和合成纤维)混纺的牛仔经纱品种逐渐增多，尤以涤棉(T/C)、涤粘(T/R)混纺经纱较为常见。对于涤棉(或涤粘)类混纺的牛仔经纱，由于涤纶纤维和棉纤维两者化学结构和性能上的差异，通常需使用两种不同类型的染料进行染色，涤纶使用分散染料，而棉/粘纤维则较多使用活性染料。由于涤纶缺少与染料直接结合的官能团，且涤纶结晶度高、结构致密，染料分子较难进入纤维内部，因而染色困难。为提高染色效果通常采用分步染色方法，即“先染涤后染棉/粘”工艺对涤棉/粘混纺纱线(或织布)进行染色，分散染料在酸性条件下进行染色，而活性染料是在碱性条件下染色，其优点是两种染料都能在各自最佳条件下进行染色。为了打开涤棉纤维的内部空隙，使染料易于进入致密的涤纶纤维内部，常应用高温高压工艺先对涤纶进行染色，经中间还原清洗后在低温常压条件下交染活性染料，从而会造成对设备要求高，染色时间长，工艺复杂，能耗水耗高，污水排放量大等缺陷。有时还会出现涤棉/粘混纺织物染料高温热迁移、织物手感变差以及棉/粘纤维在高温下强度下降等现象。为改善上述缺陷，目前已有较多通过添加助剂的化学处理法(CN101985812A，CN101985813A)或pH高低温控制法(CN102635002A)对涤棉/粘纤维混纺织物或纱线进行“一步一浴(同浴)法染色”的专利公开技术。然而这些技术虽然能简化工序和降低部分能耗，但由于仍需高温操作及后续酸洗、皂洗和水洗等工序，其染色效率及减排效益仍需进一步提高。另一方面，经传统染色的牛仔混纺经纱在织布时，为了提高纱线的断裂强度和耐磨特性，减少断经，需对经纱进行上浆处理，以满足织造要求。然而这些织布用的传统浆料(主要是淀粉浆料，约占70% )不仅膜偏脆硬，影响织造后织布的服用舒适性能，织造时其耐磨性亦常常有一定缺陷，而且经上浆的纱线上的浆料成膜后会对后续功能性整理加工带来困难，织造后还须进行退浆处理，从而不仅同样带来废污水排放污染环境问题(全部退浆浆料及部分脱色染料的污染)，还造成了资源浪费(粮食、浆料、水、退浆剂等)和能源浪费(电、蒸汽)。为克服传统淀粉浆料成膜特性的不足，并且为了节约粮食资源，近年各国致力于开发可替代淀粉浆料的聚丙烯酸盐或聚丙烯酸酯类浆料，然而由于这些新型聚丙烯酸类浆料仅是以替代传统淀粉浆料为目的，仍基于考虑其易退浆特性，往往会过多的引入亲水基团，而其黏附性能通常不足；或者为了改善其黏附特性，设计的聚丙烯酸类浆料其玻璃化温度往往过低，存在吸湿再粘等现象，不适合于牛仔混纺经纱一步染色和织造功能的要求。
发明内容
为解决牛仔混纺经纱传统染色和织造过程中存在的上述缺陷，本发明提供一种基于聚丙烯酸酯乳液为基础的具有一步染色和织造功能的免退浆牛仔混纺经纱特种浆料及其制备方法。本发明目的通过如下技术方案实现:—步染色和织造免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料的制备方法，包括如下步骤和工艺条件:第一步:以质量份数计，将50 80份软单体、15 30份硬单体、5 15份功能单体、2 5份乳化剂和70 90份去离子水在室温下搅拌混合制得单体预乳化液；所述软单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯中的一种或多种组合物；所述硬单体由第一单体和第二单体组成，所述第一单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸，所述第二单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯腈和苯乙烯中的一种或多种；所述功能单体为甲基丙烯酸酯衍生物HA、乙二醇二甲基丙烯酸酯和I，3- 丁二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或两种与衣康酸二丁酯的混合物；所述乳化剂为阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂以重量比为1:1: 2 1:1: 4复配的混合物,所述阴离子表面活性剂为重量比为1: 0.5 1:1的磺基琥珀酸二正丁酯钠和磺基琥珀酸葵基聚氧乙烯醚酯二钠的混合物，所述非离子表面活性剂为平平加0-10或平平加0-15 ；第二步:将0.2 0.5份引发剂用5 15份去离子水溶解，配成引发剂溶液；所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸铵焦亚硫酸钠氧化还原体系；第三步:在反应器中加入30 45份去离子水和0.2 0.5份pH缓冲剂，搅拌升温至75 °C ± 5 °C，将第一步得到的单体预乳化液和95 % 98 %质量的引发剂溶液同时滴加到反应器中，分别控制两者的滴加速度，使两者同时在2 3小时内滴加完毕，控制反应温度在80 85°C ;继续保温反应2 3小时后，加入剩余的引发剂溶液，继续反应1-2小时；然后降温至40 45°C，用三乙胺或氨水调节pH至6.5 7.0，得到自交联型聚丙烯酸酯乳液；第四步:将所述自交联聚丙烯酸酯乳液加入到搅拌釜中，搅拌条件下加入0.5 2份润滑剂、3 8份涂料色浆、0.05 0.1份消泡剂和0.1 0.5份增稠剂，搅拌0.5 I小时后出料、过滤、包装，得到免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料；所述润滑剂为有机硅复合物GWA-L、GffC-L, GffN-L和DC200中的一种或多种；所述涂料色浆为大红色浆TRL、黄色浆H10G、蓝色浆FHYN、黑色浆HFBB，或者为K-BC系列涂料色浆；所述消泡剂为TEG0-800、TEG0-805、TEG0-810、TEG0-815、TEG0-825 和 BYK-019 和 BYK-020 系列消泡剂中的一种或多种；所述增稠剂为纤维素类增稠剂。为进一步实现本发明目的，所述纤维素类增稠剂优选为羟乙基纤维素HEC。所述PH缓冲剂优选为碳酸氢钠。第四步所述搅拌条件的转速优选为200 500r/min。第一步所述搅拌混合优选为在转速为600 1500r/min条件下搅拌混合15 30min。一步染色和织造免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料，由上述制备方法任一项制得。所述自交联聚丙烯酸酯乳液浆料的固含量在35% 45%之间，玻璃化温度在-15°C 30°C，交联成膜温度在120°C以下。本发明一步染色和织造免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料制备过程中线制备具有适宜玻璃化温度范围(15°C 30°C )、粘结力强、交联温度低于120°C的自交联聚丙烯酸酯乳液，然后将其与涂料色浆复合后，制造一种可用于牛仔混纺经纱一步染色和织造的免退浆特种浆料，经纱经染色和织布后无需退浆，不仅能节约水、电、汽消耗，同时还可大大节省粮食(淀粉原料)，并大幅减少废污水排放。所述涂料色浆为市售色浆，可以是珠海市宇昌化工有限公司提供的大红色浆TRL、黄色浆H10G、蓝色浆FHYN、黑色浆HFBB，也可以是如Dystar公司的K-BC系列涂料色浆；所述消泡剂可以是迪高公司的 TEG0-800、TEG0-805、TEG0-810、TEG0-815、TEG0-825 和 BYK 公司的BYK-019、BYK-020等系列消泡剂的一种或多种的混合物；相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果:本发明一步染色和织造的免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料，能对T/R、T/C等牛仔混纺经纱进行一步常温染色，避免了传统牛仔混纺经纱染纱时“先染涤后染棉/粘”及需中间还原、清洗等多步工序，通过自交联反应可提高浆料和着色组分在纱线上的黏附性；染色后无需再上浆，可直接进行织造，保证纱线的织造性能；而在染色和织布后亦无需退浆，满足织布的服用要求，不但简化了染纱与织造工序，同时还减少了废水排放和资源与能源浪费。一步染色和织造的免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料适用于天然纤维、合成纤维和再生纤维中两种或以上多种纤维混纺的牛仔经纱的一步染色和织造。尤其适用于涤棉(T/C)或涤粘(T/R)混纺的牛仔经纱。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。实施例1A.用于牛仔经纱混纺一步染色和织造的免退浆聚丙烯酸酯乳液的制备。以重量份数计，用于牛仔经纱混纺一步染色和织造的免退浆聚丙烯酸酯乳液配方组成如下。
丙烯酸丁酯45
丙烯酸甲酯8 5
甲基丙烯酸甲酯8
丙烯腈8
丙烯酸3
衣康酸二丁酯4.5
HA1.2
过硫酸铵0.3
乳化剂2.5
pH缓冲剂(碳酸氢钠)0.3
去离子水UU制备方法:将上述配方中的软单体丙烯酸丁酯和丙烯酸甲酯，硬单体丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈，功能单体甲基丙烯酸酯衍生物HA，乳化剂(由重量比为1:1: 2的磺基琥珀酸二正丁酯钠、磺基琥珀酸葵基聚氧乙烯醚酯二钠和平平加0-10组成)以及2/3上述配方重量的去离子水混合于室温、转速为lOOOr/min条件下搅拌20min制得预乳化液；将上述配方中的引发剂过硫酸铵用配方中的1/10重量(12份)的去离子水溶解，配成引发剂溶液；在反应器中加入余量的去离子水和PH缓冲剂碳酸氢钠，搅拌升温至75°C，将上述预乳化液和95%的上述引发剂水溶液同时滴加到反应器中，分别控制两者的滴加速度，使两者几乎同时在3小时内滴加完毕，过程中控制反应温度在80°C 85°C，继续保温反应2小时后，加入剩余的引发剂水溶液，继续反应I小时。然后降温至45°C，用三乙胺调节pH至6.5 7.0，得到自交联聚丙烯酸酯乳液。B.用于牛仔经纱混纺一步染色和织造的免退浆聚丙烯酸酯浆料的制备与应用将上述制得的自交联聚丙烯酸酯乳液加入到搅拌釜中，在300r/min中速搅拌条件下，以重量份数计，将I份润滑剂(GWA-L，美国道康宁公司)、6份涂料色浆(珠海市宇昌化工有限公司提供的蓝色浆FHYN)、0.05份消泡剂(TEG0-805)和0.2份增稠剂羟乙基纤维素HEC依次缓慢加入到上述自交联聚丙烯酸酯乳液中，搅拌0.5小时后出料、过滤、包装得到用于牛仔混纺经纱一步染色和织造的免退浆聚丙烯酸酯蓝色浆料。将上述浆料用水以1: 1.5的比例兑稀慢速搅匀，加入传统浆染联合机的浆料槽中，牛仔经纱经润湿、干燥后进入浆染联合机，通过由浆槽浸染上浆和辊筒轧染上浆的“2浸2轧”或“3浸3轧”染色上浆工艺处理，经烘筒110°C 120°C、30秒交联固化后，以原纱为纬纱与上述浆染经纱由织机织造成蓝色牛仔布。织物的织造效率(单位时间内织机的实际产量与完全没有因断纱而停机情况下的理论产量之比)和颜色牢度如下表1:表I织物的织造效率和颜色牢度
权利要求
1.一步染色和织造免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料的制备方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件: 第一步:以质量份数计，将50 80份软单体、15 30份硬单体、5 15份功能单体、2 5份乳化剂和70 90份去离子水在室温下搅拌混合制得单体预乳化液；所述软单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯中的一种或多种组合物；所述硬单体由第一单体和第二单体组成，所述第一单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸，所述第二单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯腈和苯乙烯中的一种或多种；所述功能单体为甲基丙烯酸酯衍生物HA、乙二醇二甲基丙烯酸酯和1，3_ 丁二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或两种与衣康酸二丁酯的混合物；所述乳化剂为阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂以重量比为1:1: 2 1:1: 4复配的混合物,所述阴离子表面活性剂为重量比为1: 0.5 1:1的磺基琥珀酸二止丁酯钠和磺基琥珀酸葵基聚氧乙烯醚酯二钠的混合物，所述非离子表面活性剂为平平加0-10或平平加0-15 ； 第二步:将0.2 0.5份引发剂用5 15份去离子水溶解，配成引发剂溶液；所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸铵焦亚硫酸钠氧化还原体系； 第三步:在反应器中加入30 45份去离子水和0.2 0.5份pH缓冲剂，搅拌升温至750C ±5°C，将第一步得到的单体预乳化液和95% 98%质量的引发剂溶液同时滴加到反应器中，分别控制两者的滴加速度，使两者同时在2 3小时内滴加完毕，控制反应温度在80 85°C ;继续保温反应2 3小时后，加入剩余的引发剂溶液，继续反应1-2小时；然后降温至40 45°C，用三乙胺或氨水调节pH至6.5 7.0，得到自交联型聚丙烯酸酯乳液； 第四步:将所述自交联聚丙烯酸酯乳液加入到搅拌釜中，搅拌条件下加入0.5 2份润滑剂、3 8份涂料色浆、0.05 0.1份消泡剂和0.1 0.5份增稠剂，搅拌0.5 I小时后出料、过滤、包装，得到免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料；所述润滑剂为有机硅复合物GWA-L、GffC-L, GffN-L和DC200中的一种或多种；所述涂料色浆为大红色浆TRL、黄色浆H10G、蓝色浆FHYN、黑色浆HFBB，或者为K-BC系列涂料色浆；所述消泡剂为TEG0-800、TEG0-805、TEGO-810,TEGO-815,TEGO-825和BYK-019和BYK-020系列消泡剂中的一种或多种；所述增稠剂为纤维素类增稠剂。
2.根据权利要求1所述的一步染色和织造免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料的制备方法，其特征在于:所述纤维素类增稠剂为羟乙基纤维素HEC。
3.根据权利要求1所述的一步染色和织造免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料的制备方法，其特征在于:所述PH缓冲剂为碳酸氢钠。
4.根据权利要求1所述的一步染色和织造免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料的制备方法，其特征在于:第四步所述搅拌条件的转速为200 500r/min。
5.根据权利要求1所述的一步染色和织造免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料的制备方法，其特征在于:第一步所述搅拌混合为在转速为600 1500r/min条件下搅拌混合15 30min。
6.一步染色和织造免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料，其特征在于其由权利要求1-5所述制备方法任一项制得。
7.根据权利要求6所述的一步染色和织造免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料，其特征在于所述自交联聚丙烯酸酯乳液浆料的固含量在35% 45%之间，玻璃化温度在15°C 30°C，交联成膜温度在120°C以下。
全文摘要
本发明公开了一步染色和织造免退浆聚丙烯酸酯乳液浆料及其制备方法。该方法将软单体、硬单体、功能单体、乳化剂和去离子水在室温制得单体预乳化液；将引发剂用去离子水溶解，配成引发剂溶液；在反应器中加入去离子水和pH缓冲剂，搅拌升温至75℃±5℃，将单体预乳化液和引发剂溶液同时滴加到反应器中，控制反应温度在80～85℃；得到自交联型聚丙烯酸酯乳液；将自交联聚丙烯酸酯乳液加入到搅拌釜中，加入润滑剂、涂料色浆、消泡剂和增稠剂，搅拌出料、过滤、包装。本发明浆料着色可简化牛仔混纺经纱的染色与织造工序，提高浆料和着色组分在纱线上的黏附性，保证纱线的织造性能，织造后无需退浆，减少废水排放和资源与能源浪费。
文档编号C08F220/06GK103194917SQ20131007035
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月5日 优先权日2013年3月5日
发明者张志军, 程江, 皮丕辉 申请人:广州市唯佳安达新材料科技有限公司, 华南理工大学