本发明属于纺织品后印染领域，具体涉及一种染色工艺中的分散剂，具体涉及一种用作分散剂的壳聚糖衍生物及其在纺织品印染中的应用。
背景技术：
涤纶布占各种纺织品市场份额总额的45％以上，是一种应用最多的纺织品，涤纶布的染色剂为分散染料。分散染料是一种疏水性染料，染剂为直径1μm左右的固体小颗粒，由于粒径较大，导致其与涤纶纤维表面反应时阻力较大，所以需要将涤纶布浸在染浴中长时间的反应，而且反应后布料表面会有浮色残留，需要多次水洗以除去浮色，这样一方面导致染色时间较长，生产速度很慢，也造成大量的废水排放，而分散染料在水性分散体系中的稳定性主要由分散剂对染料颗粒界面的物理修饰而获得，其作用包括固体表面的润湿作用、微粒团的劈裂聚结作用、阻止被分散的微粒再聚集的作用。如果分散颗粒的粒径减小，分散体系的界面能增量随之增加，系统会处于热力学不稳定状态而使颗粒再聚集。如果将分散染料的粒径减小，由于现有分散剂与染料微粒界面间的作用力不高，染料颗粒分散后容易再聚集。
小分子表面活性剂易定向排列在物质表面上，降低界面张力而首先被用于分散体系中，但其亲水基团在低极性的颗粒表面结合不牢靠，亲油基团碳链长度短，空间位阻效应不足，从而小分子分散剂易从粒子表面上解吸而导致被分散的粒子又重新聚集。
高分子表面活性剂虽然渗透润湿作用不如小分子表面活性剂，但是高分子表面活性剂一旦吸附于固/液界面，则分子链中的一部分亲固体的基团或链接会在固/液界面平铺并吸附，使大分子链锚固在固体表面，而另一部分亲液链则指向液相，形成环状或尾状的亲液层，使固体之间的滞留层变厚，滑移界面外移，从而产生比小分子表面活性剂更高的立体能垒和电能垒，更有效的分散作用。
此外，据统计，我国常规染色工艺每年排放的废水中含有15万吨的分散剂。为了实现无废水排放，减少染色废水对环境的污染，浸轧式染色的轧余液需返回染料槽，所有染液均被带到布料上，但浸轧式染色一直以来存在一个很难突破的问题，就是在溶液刚配制好，开始染色的时候，染料的浓度较高，这时候未染色的布料浸入溶液中，布料吸收的溶液中染料与水的比例高于残留在浸渍槽中溶液的染料与水的比例，而且轧余液中染料的比例更低，而为了环保性和化学原料的充分利用，轧余液又不能抛弃，只能重新进入浸渍槽，这样不断染料，溶液中染料的比重不断下降，会造成后续染色的布料吸收的溶液中染料较少，染色的颜色较浅，造成前后染色的颜色不均匀。
中国发明专利公开cn105949349a公开了一种壳聚糖基超分散剂及其制备方法，其结构为：
式(1)中，r1、r2各自独立的选自式ia，式ib和ic：
r4、r5、r6各自独立的选自h、cl、br、no2、oh、ch3、och3；m为h或碱金属；x为10％～90％；y为0～50％；z为5％～50％；其提供的壳聚糖基超分散剂可产生足够的空间位阻以起到有效的稳定作用并解决了稠环芳烃类低极性有机颜料在水中的分散问题。然而，采用该分散剂的染液进行布料的染色同样存在前后染色不均匀，所染布料存在色差的问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是通过提供一种用作分散剂的壳聚糖衍生物，一方面，确保分散染料在水性分散体系中的稳定性，实现染料颗粒的粒径更细，以缩短着色的时间、使其不产生浮色，另一方面，解决对布料进行浸轧式染色时前后染色的颜色不均匀的问题。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：
一种用作分散剂的壳聚糖衍生物，其结构式为：
式中，m为碱金属；所述用作分散剂的壳聚糖衍生物的相对分子质量为5500～10000。
在本发明的一些具体实施方式中，所述碱金属为钠和/或钾。
在本发明的一些具体实施方式中，上述的用作分散剂的壳聚糖衍生物通过以下步骤制备：
(1)、将壳聚糖加入到浓度为3～5mol/l的乙酸水溶液中，搅拌10～50min后，加入3-羟基丙酸，加热到45～55℃后，保持温度反应2～3h，然后加入碳酸钠，调节ph＝7.5～9.0，有沉淀析出后过滤，得固体a；
(2)、取所述固体a和吡啶混合，加入到反应容器中，调节冷浴温度为-15～-5℃，保持温度并逐滴加入氯磺酸，滴加结束后，反应3～4h后将溶液转入常温环境下，待溶液恢复常温后，于120±5℃下旋转蒸发，得固体b；
(3)、将所述固体b溶于水中，加入碱金属碳酸盐，加热至60±5℃搅拌10～50min后，于-15～-5℃下冷却结晶，得白色晶体，即为所述用作分散剂的壳聚糖衍生物。
其中，壳聚糖采用南通绿神生物工程有限公司生产的相对分子质量为3000～5000，脱乙酰度＞90％的水溶性壳聚糖。
在本发明的一些具体实施方式中，在步骤(1)中，所述壳聚糖和3-羟基丙酸的投料质量比为1:0.55～0.63。
在本发明的一些具体实施方式中，所述固体a、吡啶、氯磺酸、碱金属碳酸盐的投料质量比为1:4.9～5.9:0.6～0.65:1～1.1。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的用作分散剂的壳聚糖衍生物在纺织品印染中的应用。
本发明提供的又一技术方案：一种染料组合物，包含染料和水，所述染料组合物还包括如上述所述的用作分散剂的壳聚糖衍生物，所述的用作分散剂的壳聚糖衍生物在所述染料组合物中的质量含量为1～2％。
优选地，所述染料为分散染料，其在染料组合物中的质量含量为2～5％；染料组合物还包含占染料组合物的质量含量为3～5％的十二烷基硫酸钠以及占染料组合物的质量含量为2～3％的甘油。
一种前述所述的染料组合物的制备方法，其为：将所述的分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油、用作分散剂的壳聚糖衍生物、水混合，搅拌成悬浊液，最后放入研磨机中研磨到分散染料颗粒的粒径为30～50nm，最后加水稀释，即得。
本发明提供的又一技术方案：一种对布料进行染色的方法，包括将退浆后的布料浸入如上述所述的染料组合物中1～20min。
优选地，本发明所述的相对分子质量为重均分子量。还优选地，本发明所述的相对分子质量是通过质谱法测得的。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明解决了印染行业存在的染色的颜色前后不均匀的技术问题，通过在壳聚糖的支链上枝接亲水基团，而且支链上无侧链，使其更容易插入水中，并形成整齐的排列，与水结合比较牢固，壳聚糖本事的聚醚结构可以跟染料相结合，这样就可以在染料与水之间形成一个桥梁的作用，不但可以保持分散体系的稳定还可以保持染料和水的比例的稳定，保证布料吸收的溶液中染料与水的比例跟浸渍槽中染料与水的比例相同，保证布料染色前后的颜色均一。
2、由于壳聚糖本身含有的聚醚结构与染料本身的结构类似，因此相互间的配伍性较好，本发明的壳聚糖系高分子表面活性剂与其他小分子分散剂配合制备的染料组合物，由小分子分散剂起到染剂固体表面的润湿作用和微粒团的劈裂聚结作用，而用作分散剂的壳聚糖衍生物起到阻止被分散的微粒再聚集的作用，保证超细分散染料体系的稳定，使超细分散染料可应用于产业化，使浸轧式快速染色成为可能。
3、由于壳聚糖为天然材料，所以该分散剂对人体无毒害性，对环境不会造成污染，另外其本身具备的丰富的羟基和氨基可以与涤纶布料纤维表面的脂基相结合，并且具备成膜性，所以也可帮助染料牢固的附着在纤维的表面，减少浮色，实现快速浸轧式的染色，布料接触染料后，轧干多余的水分，在一定温度下烘干即可得到成品，无需长时间的浸泡和多次的水洗，染色速度最高可达1m/s；这种本身可以与纤维表面活性基团相结合的分散剂的使用，还可减少染色残留液中有机物的排放，减少对环境的污染。
具体实施方式
在现有的纺织品后印染生产过程中，考虑到社会环境问题、节约成本的想法等等，需要将轧余液重新投入浸渍槽中加以回收利用，但同时带来的却是造成染色时前后的颜色会存在较大差异，基于此，申请人经大量研究，提出一种用作分散剂的壳聚糖衍生物，可在一定程度上解决上述技术问题，并达到了极优异的技术效果。
一种用作分散剂的壳聚糖衍生物，其结构式为：
式中，m为碱金属；所述用作分散剂的壳聚糖衍生物的相对分子质量为5500～10000。
所述碱金属为钠和/或钾。
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
实施例一：
将100g壳聚糖(壳聚糖采用南通绿神生物工程有限公司生产的相对分子质量为3000～5000，脱乙酰度＞90％的水溶性壳聚糖)加入到浓度为3mol/l的500ml乙酸水溶液中，搅拌30min后，加入55g的3-羟基丙酸，加热到50℃后，保持温度反应3h，然后加入碳酸钠调节ph＝8，有沉淀析出后过滤，得固体a。
取100g固体a和500ml吡啶，加入到三口烧瓶中，调节冷浴温度为-10℃，保持温度并逐滴加入60g的氯磺酸，滴加结束后，反应3h，然后将溶液转入常温环境下，待溶液恢复常温后，于120℃旋转蒸发，得固体b，将固体b溶于500ml水中，加入100g的碳酸钠，加热至60℃搅拌30min后，于-10℃冷却结晶，得白色晶体，为固体c，即为本发明壳聚糖衍生物。
固体c的核磁数据为：
1h-nmr(400hz，dmso-d6)δ(ppm)1.84(d,1h)，2.0(d,3h)，2.44(s,2h)，3.13(s,1h)，3.55(s,1h)，3.92(s,2h)，4.18(s,1h)，4.21(s,2h)，5.18(s,1h)。
经质谱法测定固体c的重均分子量约为7337.9。
染料组合物的制备：将分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油、固体c混合，加水搅拌，配制成悬浊液(分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油、固体c的质量含量分别为20％、30％、20％和10％)，加入研磨机研磨到分散染料颗粒的粒径30～50nm，再加水稀释至分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油、固体c的质量含量分别为2％、3％、2％和1％，备用。
其中分散染料选用分散红3b(商购)。
上染：裁剪25*15cm一块退浆后的布料，浸入染料组合物中，浸渍1min后取出，用轧车轧干，然后放入烘箱烘干即得样品1#，测试其色牢度。
实施例二：
将100g壳聚糖(壳聚糖采用南通绿神生物工程有限公司生产的相对分子质量为3000～5000，脱乙酰度＞90％的水溶性壳聚糖)加入到浓度为4mol/l的550ml乙酸水溶液中，搅拌30min后，加入60g的3-羟基丙酸，加热到55℃后，保持温度反应2h，然后加入碳酸钠调节ph＝8.5，有沉淀析出后过滤，得固体a。
取100g固体a和500ml吡啶，加入到三口烧瓶中，调节冷浴温度为-11℃,保持温度并逐滴加入63.5g的氯磺酸，滴加结束后，反应3h，然后将溶液转入常温环境下，待溶液恢复常温后，于121℃下旋转蒸发，得固体b，将固体b溶于500ml水中，加入110g的碳酸钠，加热至65℃搅拌35min后，于-10℃冷却结晶，得白色晶体，为固体c，即为本发明壳聚糖衍生物。
染料组合物的制备：将分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油、固体c混合，加水搅拌，配制成悬浊液(分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油、固体c的质量含量分别为24％、32％、20％、12％)，加入研磨机研磨到分散染料颗粒的粒径30～50nm，再加水稀释至分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油、固体c的质量含量分别为3％、4％、2.5％和1.5％，备用。
其中分散染料选用分散黄g(商购)。
上染：裁剪25*15cm一块退浆后的布料，浸入染料组合物中，浸渍1min后取出，用轧车轧干，然后放入烘箱烘干即得样品2#，测试其色牢度。
实施例三：
将100g壳聚糖(壳聚糖采用南通绿神生物工程有限公司生产的相对分子质量为3000～5000，脱乙酰度＞90％的水溶性壳聚糖)加入到浓度为5mol/l的500ml乙酸水溶液中，搅拌35min后，加入63g的3-羟基丙酸，加热到50℃后，保持温度反应2h，然后加入碳酸钠调节ph＝7.8，有沉淀析出后过滤，得固体a。
取100g固体a和600ml吡啶，加入到三口烧瓶中，调节冷浴温度为-10℃，保持温度并逐滴加入65g(0.54mol)的氯磺酸，滴加结束后，反应2.5h，然后将溶液转入常温环境下，待溶液恢复常温后，于119℃旋转蒸发，得固体b，将固体b溶于500ml水中，加入100g的碳酸钠，加热至58℃搅拌40min后，于-9℃冷却结晶，得白色晶体，为固体c，即为本发明的壳聚糖衍生物。
染料组合物的制备：将分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油、固体c混合，加水搅拌，配制成悬浊液(分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油、固体c的质量含量分别为30％、30％、18％和12％)，加入研磨机研磨到分散染料颗粒的粒径30～50nm，再加水稀释至分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油、固体c的质量含量分别为5％、5％、3％和2％，备用。
其中分散染料选用分散蓝g(商购)。
上染：裁剪25*15cm一块退浆后的布料，浸入染料组合物中，浸渍1min后取出，用轧车轧干，然后放入烘箱烘干即得样品3#，测试其色牢度。
实施例四：
将100g壳聚糖(壳聚糖采用南通绿神生物工程有限公司生产的相对分子质量为3000～5000，脱乙酰度＞90％的水溶性壳聚糖)加入到浓度为3mol/l的500ml乙酸水溶液中，搅拌30min后，加入55g的3-羟基丙酸，加热到50℃后，保持温度反应3h，然后加入碳酸钠调节ph＝8，有沉淀析出后过滤，得固体a。
取100g固体a和500ml吡啶，加入到三口烧瓶中，调节冷浴温度为-10℃，保持温度并逐滴加入63.5g(0.54mol)的氯磺酸，滴加结束后，反应3h，然后将溶液转入常温环境下，待溶液恢复常温后，于120℃旋转蒸发，得固体b，将固体b溶于500ml水中，加入100g的碳酸钠，加热至63℃搅拌30min后，于-10℃冷却结晶，得白色晶体，为固体c，即为本发明的壳聚糖衍生物。
染料组合物的制备：将分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油、固体c混合，加水搅拌，配制成悬浊液(分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油、固体c的质量含量分别为20％、30％、20％和10％)，加入研磨机研磨到分散染料颗粒的粒径30～50nm，再加水稀释至分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油、固体c的质量含量分别为2％、3％、2％和1％，静置48h后，重新搅拌均匀后备用。
其中分散染料选用分散红3b(商购)。
上染：裁剪25*15cm一块退浆后的布料，浸入染料组合物中，浸渍1min后取出，用轧车轧干，然后放入烘箱烘干即得样品4#，测试其色牢度。
实施例五：
按照实施例一的方式制备染料组合物。其中分散染料选用分散红3b(商购)。
上染：将配制好的染料组合物倒入浸渍槽中，使退浆后的布料，浸入染料组合物中，出浸渍槽后分别经过轧压和烘干，布料出烘箱后，裁掉前段的1米布头后，裁剪一块样品为样品5#，连续生产100米后，再裁剪一块样品为样品6#，测试5#与6#的色差为0级。
对比例1：
将分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油加水搅拌，配制成悬浊液(分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油的质量含量分别为20％、30％和20％)，加入研磨机研磨到分散染料颗粒的粒径30～50nm，加水稀释至分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油的质量含量分别为2％、3％和2％，静置48h后，重新搅拌均匀后备用。
其中分散染料选用分散红3b(商购)。
上染：裁剪25*15cm一块退浆后的布料，浸入染料组合物中，浸渍1min后取出，用轧车轧干，然后放入烘箱烘干即得样品7#，测试其色牢度。
对比例2：
将商品染料分散红3b(商购)配制成染料质量分数为2％的染液，取500ml染液，加热到120℃，裁剪25*15cm一块退浆后的布料，浸入染液中，搅拌6h后，用轧车轧干，再用水冲洗两遍后，放入烘箱烘干既得样品8#，测试其色牢度。
对比例3：
按照专利申请号为201610308701.0专利提供的方式制备10kg的分散剂，并按照与实施例1相同的方法配制染料组合物，其中分散染料、十二烷基硫酸钠、甘油、分散剂的质量含量分别为2％、3％、2％、1％，备用。
上染：将配制好的溶液倒入浸渍槽中，使退浆后的布料，浸入染料组合物中，出浸渍槽后分别经过轧压和烘干，布料出烘箱后，裁掉前段的1米布头后，裁剪一块样品为样品9#，连续生产100米后，再裁剪一块样品为样品10#，测试9#与10#的色差为2级。
测试标准和检测结果：
样品水洗色牢度按照国标gb/t5713-2013执行，样品的摩擦色牢度按照gb/t3920-2008执行。测试结果如下：
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。