一种磺化羧甲基罗望子胶及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于数码印花棉织物预处理剂技术领域，涉及一种磺化羧甲基罗望子胶及其制备方法和应用。


背景技术：

2.数码印花是通过网络、扫描、拍照、软件绘制等方式获取数字化图形素材，然后根据设计要求进行编辑得到印花设计稿，再通过数码印花软件将印花设计稿转换为电子指令，由印花系统按需将墨水喷射到预处理过的织物上，再加工整理得到印花产品。用活性染料墨水进行数码印花时，由于受数码印花设备的限制，染料与棉纤维结合所需的碱性条件无法单独在墨水中实现，而且染料墨水的自身粘度不能太高，这将导致墨水在织物表面很容易渗化，所以，必须对织物进行较好的预处理。
3.中国是目前生产数码印花纺织品最多的国家。按需印花和个性化定制是未来的发展趋势，它对纺织品数码印花或数码印花市场的影响与日俱增，有力地促进了喷墨印花技术的发展。数码印花消耗品价格和技术成本在逐步下降，如活性墨水价格正在下降，更低的生产运行成本必将推动该行业的市场份额的增长，同时也对配套助剂提出了更高的要求。
4.罗望子，又称酸角、酸豆，属高大常绿乔木，原产于非洲，现广泛种植于热带、亚热带地区，其中，印度、泰国的产量较大。我国云南地区也有较丰富的罗望子资源。罗望子胶，通常意义上指的是罗望子种仁粉(tamarind kernel powder，tkp)，它是由罗望子种子制成的灰白色粉末。罗望子胶的最主要成分是罗望子多糖(tamarind seed polysaccharide，tsp)，约占65％以上。罗望子多糖属于半纤维素类中的木葡聚糖(xyloglucan)，它的分子结构主链为β-d-1,4-连接的葡萄糖，侧链是α-d-1,6-连接的木糖和β-d-1,2-连接的半乳糖。罗望子胶在冷水中容易分散，加热溶解，具有较高的粘度。罗望子胶还可以作为印染增稠剂在纺织行业使用。
5.cn102978971b公开了一种分散染料印花糊料，该分散染料印花糊料由羟乙基改性罗望子胶、羧甲基纤维素钠、魔芋胶、六偏磷酸钠、无水硫酸钠和磷酸二氢钠复配而成。上述专利中提及了以溶剂法生产羟乙基改性罗望子胶的方法，但未提及取代度及取代范围。
6.cn109235088a公开了一种增加棉织物印花色深的数码印花方法，首先采用含有羧基化多糖化合物或者羧基化多醇化合物的数码印花前处理上浆剂对棉织物进行前处理，然后对前处理后的棉织物进行喷墨印花。该发明利用羧基多糖(醇)化合物作为织物数码印花糊料，对棉织物进行前处理，由于羧基多糖(醇)化合物粘度高、流变性好、抱水性较低，使染料与纤维结合较多，织物表面颜色深，又由于染料与纤维发生化学键合，进而使得棉织物的摩擦牢度尤其是湿摩擦牢度较好，从而达到了提高数码印花颜色深度的效果，同时免除了添加尿素，减少了尿素的氨氮对环境的影响。但是，该发明没有提及羧基化的取代范围。
7.cn110409199a公开了一种活性数码印花底浆及其制备方法，所述数码印花底浆包括以下重量百分含量的组分：马铃薯接枝共聚淀粉1.5-2.5％、聚氨酯丙烯酸酯1-2％、助溶剂4-8％、醋酸钠1.5-3％、硅酸钠1.5-3％、水溶性阳离子壳聚糖季铵盐0.72-2％和余量的
水。该活性底浆通过将马铃薯接枝共聚淀粉、聚氨酯丙烯酸酯的配合，稳定性好、成糊率高，改善了印花浆料的k/s值和渗化率；同时添加有醋酸钠、硅酸钠和水溶性壳聚糖季铵可显著提高体系的色牢度尤其是耐洗牢度。但是，该发明没有提及主要成分马铃薯接枝共聚淀粉的接枝度及水溶性情况。
8.cn114000364a公开了一种纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂及其制备方法。以所述纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂的总重量计，该活性数码印花前处理剂包括如下组分：5-15重量％的hpmc、5-15重量％的hec、10-20重量％的改性羧甲基纤维素钠、40-78重量％的硫酸钠、1.5-7重量％的改性剂分散液和0.5-3重量％的渗透剂。该发明纯棉针织面料用活性数码印花前处理剂具有底浆稳定性高的优点，并且应用到棉针织面料活性数码印花工艺中时，具有得色高、均匀性高、清晰度高等特性，尤其具有印花高背透性。但是，该发明使用较多高成本的醇洗改性纤维素醚，性价比偏低。


技术实现要素：

9.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种磺化羧甲基罗望子胶及其制备方法和应用，本发明的磺化羧甲基罗望子胶粘度低，取代度低，用于数码印花棉织物预处理剂时脱糊率高，印花清晰度高，得色量高。
10.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
11.本发明的目的之一在于提供一种磺化羧甲基罗望子胶，按重量份计，原料包括如下组分：
[0012][0013]
本发明使用水作溶剂，大大降低了生产成本和环保压力，制备的磺化羧甲基罗望子胶的羧甲基取代度范围为0.1-0.3，磺酸基取代度范围为0.1-0.3，属于较低取代度产品，对醚化剂和磺化试剂的使用量较低，也同时降低了反应要求，用于数码印花棉织物预处理剂时脱糊率高，印花清晰度高，得色量高。
[0014]
具体的，一种磺化羧甲基罗望子胶，按重量份计，原料包括如下组分：
[0015]
罗望子胶的重量份为100份。
[0016]
磺化试剂的重量份为5-30份，例如为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份等。
[0017]
解聚剂的重量份为0.1-0.5份，例如为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份等。
[0018]
醚化剂的重量份为5-30份，例如为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份等。
[0019]
催化剂的重量份为3-20份，例如为3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份等。
[0020]
水的重量份为60-150份，例如为60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份、95份、100份、105份、110份、115份、120份、125份、130份、135份、140份、145份或150份等。
[0021]
本发明中，所述磺化试剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和/或乙烯基磺酸钠。采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和/或乙烯基磺酸钠作为磺化试剂，相对于其他类型的磺化试剂，本发明采用的磺化试剂反应温和，反应过程容易控制。如果磺化试剂用量太少，磺化程度不够；如果磺化试剂用量太多，则造成原料浪费、反应效率降低。
[0022]
本发明中，所述解聚剂为双氧水和/或过硫酸钠。采用双氧水和/或过硫酸钠为解聚剂，如果解聚剂的加入量太多会导致粘度偏低，如果解聚剂的加入量太少会导致粘度偏高。
[0023]
本发明中，所述醚化剂为氯乙酸钠和/或氯乙酸。采用氯乙酸钠和/或氯乙酸作为醚化剂，如果醚化剂的加入量太少，羧甲基取代度太低；如果醚化剂的加入量太多，增加成本。
[0024]
本发明中，所述催化剂为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
[0025]
本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的磺化羧甲基罗望子胶的制备方法，包括如下步骤：按配比将罗望子胶与水混合，加入磺化试剂、解聚剂、醚化剂和催化剂进行反应，反应结束后降温，加酸中和，真空干燥，得到磺化羧甲基罗望子胶。
[0026]
其中，所述反应的时间为1-3小时，例如为1小时、1.5小时、2小时、2.5小时、3小时；所述反应的温度为50-80℃，例如为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等。
[0027]
其中，所述降温的温度为35-45℃，例如为35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃或45℃等。
[0028]
其中，所述加酸中和采用醋酸。
[0029]
本发明的目的之三在于提供一种目的之一所述的磺化羧甲基罗望子胶在数码印花棉织物预处理剂中的应用。将磺化羧甲基罗望子胶用于棉织物预处理剂，具有优良的脱糊率和较低的成本。
[0030]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0031]
本发明的磺化羧甲基罗望子胶粘度低，取代度低，用于数码印花棉织物预处理剂时脱糊率高，印花清晰度高，得色量高。具体的，本发明制得的磺化羧甲基罗望子胶的羧甲基取代度范围为0.1-0.3，磺酸基取代度范围为0.1-0.3，属于较低取代度产品，对醚化剂和磺化试剂的使用量较低，也同时降低了反应要求；制成的预处理剂粘度为370-610cp，脱糊率为99.0-99.3％，印花清晰度高，得色量高。
附图说明
[0032]
图1为本发明的原料罗望子胶的核磁氢谱图；
[0033]
图2为本发明制得的磺化羧甲基罗望子胶的核磁氢谱图。
具体实施方式
[0034]
下面结合附图1-2，并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0035]
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
[0036]
实施例1
[0037]
本实施例的磺化羧甲基罗望子胶的制备方法如下：
[0038]
将100克罗望子胶(核磁氢谱图见图1)与90g水相混合，加入2克双氧水、15克氢氧化钠，将混合物搅拌15分钟，然后，加热至70℃保温1小时，再加入10克氯乙酸钠、15克2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，70℃保温1小时，将混合物冷却至室温，通过加入冰醋酸中和至ph7。将中和后的混合物真空干燥，粉碎，得到磺化羧甲基罗望子胶样品a，其核磁氢谱图见图2。
[0039]
由图2可以看出，4.2ppm处为醚化剂亚甲基氢的谱峰，2.4ppm处为磺化试剂上酰胺基相连的亚甲基上氢的谱峰，1.1ppm处为磺化试剂上酰胺基相连的甲基上氢的谱峰，通过峰的积分计算可得磺化取代度为0.15，羧甲基取代度为0.22。
[0040]
实施例2
[0041]
本实施例的磺化羧甲基罗望子胶的制备方法如下：
[0042]
将100克罗望子胶与110g水相混合，加入2克双氧水、15克氢氧化钠，将混合物搅拌15分钟，然后，加热至65℃保温1小时，再加入15克氯乙酸钠、20克2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，65℃保温1小时，将混合物冷却至室温，通过加入冰醋酸中和至ph7。将中和后的混合物真空干燥，粉碎，得到磺化羧甲基罗望子胶样品b。
[0043]
由实施例1的方法计算得到本实施例制得的磺化羧甲基罗望子胶的磺化取代度为0.15，羧甲基取代度为0.20。
[0044]
应用例
[0045]
采用上述制得的磺化羧甲基罗望子胶a(样品a)、磺化羧甲基罗望子胶b(样品b)和市售dgt-6为原料分别制备数码印花棉织物预处理剂，具体的配方如表1所示。
[0046]
表1
[0047]
组分质量百分比(％)碳酸氢钠1.5乙二醇5样品a/样品b/dgt-62水91.5
[0048]
与市售产品dtg-6进行对比，粘度采用brookfield粘度计，30rpm、25℃的条件下进行测试，粘度测试值如表2所示。
[0049]
表2
[0050]
预处理剂粘度(cp)样品a配制预处理剂580样品b配制预处理剂650dgt-6配制预处理剂620
[0051]
其中，预处理方式：棉织物浸润过预处理剂，再均匀轧车双面施压去除多余预处理
剂，烘干，喷墨印花，固色(108℃汽蒸8min)，水洗，烘干。
[0052]
实施例3
[0053]
本实施例的磺化羧甲基罗望子胶的制备方法如下：
[0054]
本实施例与实施例1的不同之处在于，磺化试剂2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸替换为乙烯基磺酸钠，其他的与实施例1的均相同。
[0055]
实施例4
[0056]
本实施例与实施例1的不同之处在于，解聚剂双氧水替换为过硫酸钠，其他的与实施例1的均相同。
[0057]
实施例5
[0058]
本实施例与实施例1的不同之处在于，醚化剂氯乙酸钠替换为氯乙酸，其他的与实施例1的均相同。
[0059]
对比例1
[0060]
本对比例与实施例1的区别之处在于，未经磺化试剂磺化，具体制备方法如下：
[0061]
将100克罗望子胶与90g水相混合，加入2克双氧水、8克氢氧化钠，将混合物搅拌15分钟，然后，加热至70℃保温1小时，再加入10克氯乙酸钠，70℃保温1小时，将混合物冷却至室温，通过加入冰醋酸中和至ph7。将中和后的混合物真空干燥，粉碎，得到羧甲基罗望子胶样品。
[0062]
对比例2
[0063]
本对比例与实施例1的区别之处在于，磺化试剂的用量太少，具体为5克，减少的磺化试剂的用量平均增加至其他组分中，其他的与实施例1的均相同。
[0064]
对比例3
[0065]
本对比例与实施例1的区别之处在于，磺化试剂的用量太多，具体为25克，增加的磺化试剂的用量平均从其他组分中扣除，其他的与实施例1的均相同。
[0066]
对比例4
[0067]
本对比例与实施例1的区别之处在于，解聚剂的用量太少，具体为1克，减少的解聚剂的用量平均增加至其他组分中，其他的与实施例1的均相同。
[0068]
对比例5
[0069]
本对比例与实施例1的区别之处在于，解聚剂的用量太多，具体为4克，增加的解聚剂的用量平均从其他组分中扣除，其他的与实施例1的均相同。
[0070]
将实施例1-5制得的磺化羧甲基罗望子胶与对比例1-5制得的产品按表1的配方制备数码印花棉织物预处理剂，进行性能测试，测试结果如表3所示。
[0071]
其中，脱糊率能体现数码印花棉织物预处理剂的洗脱情况，间接体现棉织物印花后的手感。脱糊率越高，效果越好。脱糊率为印花布洗涤前后质量差与上浆量的比值，以百分数记值。得色量采用测色仪测定k/s值，值越大，得色越深，得色量越高，本发明的得色量的判断标准参照本行业的通用标准进行判定。
[0072]
表3
[0073]
[0074][0075]
由表3可以看出，本发明的磺化羧甲基罗望子胶粘度低，取代度低，用于数码印花棉织物预处理剂时脱糊率高，印花清晰度高，得色量高。具体的，本发明制得的磺化羧甲基罗望子胶的羧甲基取代度范围为0.1-0.3，磺酸基取代度范围为0.1-0.3，属于较低取代度产品，对醚化剂和磺化试剂的使用量较低，同时降低了反应要求；制成的预处理剂粘度为370-610cp，脱糊率为99.0-99.3％，印花清晰度高，得色量高。
[0076]
对比例1未经磺化试剂磺化，会使脱糊率变差，印花清晰度和得色量都一般。
[0077]
对比例2磺化试剂用量太少，会使脱糊率变差，印花清晰度和得色量都一般。
[0078]
对比例3磺化试剂用量太多，会使粘度变低，变相增加了使用量，增加了产品成本。
[0079]
对比例4解聚剂用量太少，会使粘度偏高，脱糊率变差，印花清晰度和得色量都一般。
[0080]
对比例5解聚剂用量太多，会使粘度变低，变相增加了使用量，增加了产品成本。
[0081]
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公
开范围之内。
[0082]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0083]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0084]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。