一种纤维素纤维的阳离子化改性方法技术

本发明专利技术涉及一种纤维素纤维的阳离子化改性方法，属于纺织染色技术领域。本发明专利技术的纤维素纤维改性工艺是将纤维素纤维放入容器中，再向容器中加水，然后用小分子季铵盐阳离子改性剂和高分子季铵盐阳离子改性剂两种阳离子改性剂对纤维素纤维进行改性处理，改性处理完成后得到改性纤维素纤维；所述的小分子季铵盐阳离子改性剂为环氧季铵盐的表氯醇母体衍生物，所述的高分子季铵盐阳离子改性剂为阳离子淀粉。本发明专利技术采用特定的两种改性剂，发挥两者的协同效应的作用，使改性纤维素纤维在后续染色中实现无盐低碱染色，减少污染，节约成本，并且简化工艺，降低难度，改性和后续的染色效果好，适用于工业化大规模生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纤维素纤维的处理方法，更具体地说，本专利技术涉及一种纤维素纤维的阳离子化改性方法，属于纺织染色

技术介绍
传统纤维素纤维染色工艺上染率一般在40-70%左右，上染率低，浮色多，在染色过程中为了克服电荷障碍，必须在染液中加入大量的无机盐，以提高上染率；为达到固色目的，纤维素上的羟基需在强碱性条件下离子化，所以染色后期，染液中必须加入大量的纯碱。对无机盐和碱的处理一直是困扰行业的难题，大量既无法回收又难以降解的无机盐排入江河湖泊，严重污染水质，由于盐具有很高的渗透性能，使周围土质盐碱化，成为环境保护中十分棘手的难题；此外，传统盐、强碱染液中染料利用率很低，而且强碱下固色过程发生水解等，造成染料的大量浪费，许多深色织物无法达到要求。因此，排放的染色液中残留了大量的染料、盐类、碱，处理难度大、成本高，是困扰印染行业的难题，也是制约印染行业发展的瓶颈。为了解决上述问题，目前采用的方法主要有两种：一、开发直接性高、对盐依赖性低的新型染料。如日本住友公司推出的Sumifux Supra 低盐染料，染色时无机盐用量为传统的1/3-1/2；赫斯特公司生产的Remazol EF 低盐活性染料，染色时无机盐的使用量为传统方法的1/3；科莱恩公司Drimarene HF 染料和原汽巴公司推出的Cibacron LS 染料，用盐量是传统工艺的1/4-1/2；我国上海染料八厂也推出了EF 低盐染色系列染料。低盐染料通常减少了磺酸基，通过增加活性基团数来提高固色速度和固色率，染料直接性强。但是现有的新型染料并不成功，这类染料活性和直接性太强，难以控制染色速度，造成匀染性差；染料耗量大，因而造成成本增加和污水处理负荷大；染色纤维和织物的耐光色牢度差；色谱不全、染料价格高；仅仅是减少了无机盐的用量而未能取消无机盐的使用，没有从根本上实现无盐染色；而且部分低盐染料的中间体对设备腐蚀性大，本身并不符合环保要求。这些弊端阻碍了低盐染料的推广应用。二、对纤维进行阳离子改性处理。基本思路都是通过向纤维引入阳离子基团，消除纤维与染料之间的电荷阻碍。采用阳离子改性的方法，是实现低盐或无盐染色的新思路及发展趋势之一。采用的改性剂有如下几类：1、一氯均三嗪季铵盐化合物。此类改性剂中的一氯均三嗪活性基易与纤维素纤维上的羟基发生反应，使纤维阳离子化。具有代表性的是M. N. MICHEAL 等用一氯均三嗪双季胺改性剂在以2-氯-2-二甲氨基乙基盐酸盐作为催化剂的情况下对棉纤维进行阳离子改性。之后在用活性染料对改性后的棉纤维进行染色时，加入醋酸锌做固色剂，可以提高活性染料的固色率。再如中国专利CN101747285A，该专利公开了一种多活性基阳离子接枝剂的制备方法，该接枝剂为一种一氯均三嗪氯化铵衍生物，用于织物接枝改性，以提高染色效果。2、阳离子淀粉。阳离子淀粉是重要的商业淀粉，比较广泛地用作造纸、纺织添加剂、油田钻井、污水处理或化妆品行业。用阳离子淀粉作为棉纤维的阳离子改性剂，织物经改性后染色深度、耐光色牢度及折皱回角都有提高。做得较为系统的是M.Zhang等，主要做法是，将水解淀粉和2-羟丙基三甲基氯化铵在碱性条件下进行醚化反应，制得阳离子淀粉，再用压烘工艺将阳离子淀粉处理到棉纤维上。改性后的棉纤维在无盐且纯碱用量为10g/l 的条件下进行染色，上染率和固色率都高于传统染色物。3、壳聚糖及其衍生物。壳聚糖是一种由甲壳质脱乙酰化而得到的多糖类高分子，而甲壳质主要来源于虾、蟹壳，因此壳聚糖的来源丰富。壳聚糖与纤维素分子间的主要区别在于纤维素C-2 处的羟基被氨基取代。在酸性染浴中，壳聚糖的氨基可以质子化，带正电，从而可以起到促染的作用。国内外学术界对此做的研究较多。处理过程比较繁琐，通常将纤维预先进行氧化后再用壳聚糖改性，如Yupaporn Kitkulnumchai等先用KIO4 将棉纤维进行氧化，再用壳聚糖和硼酸化钠进行还原胺化。改性后的棉纤维用活性染料进行染色时，在染料的用量及盐的用量都减半的情况下，固色率与传统染色的固色率接近。壳聚糖只能溶解在酸性溶液中，这对纤维素类织物强度以及后续染色织物的色光有较大破坏，在壳聚糖改性前对织物进行的氧化，同样存在破坏强度和控制困难的问题。4、环氧季铵盐化合物。此类化合物包括含有环氧基团的Glytac试剂以及Glytac试剂的表氯醇母体衍生物。Glytac试剂由于含有环氧基团，用它对纤维素纤维进行改性时，反应活性高。但是目前国内外的研究文献主要将Glytac 试剂用于织物印花和树脂整理，真正将Glytac试剂用于纤维素纤维无盐染色的改性很少。Peter J.等为了减少环氧化合物的水解及高温下体系的不稳定问题，用Glytac试剂改性棉织物时，采用了浸轧-冷堆工艺，之后将此工艺处理后的棉用塑料包裹后在常温下存放24h，经若干次水洗，最后用稀醋酸浸泡以完成改性。虽然此方法处理后的棉织物染色后水洗、摩擦和耐光色牢度基本与传统有盐染色相当，但是整个处理过程的周期相当漫长繁杂，可控性差，也未见产业化报道。目前有一些学者用Glytac试剂的表氯醇母体衍生物对棉纤维进行改性。Lili Wang 等用两浴压烘工艺制备阳离子化棉纤维，再用活性染料在无盐且纯碱的用量为10g/l的条件下进行染色。染色后活性染料的固色率比采用传统方法染色的固色率高。M.Montazer 等用35g/l的Glytac试剂的表氯醇母体衍生物和15g/l 的NaOH 先进行浸轧，再用塑料袋包住，室温下放置24h，之后用稀醋酸浸泡。通过此方法处理后的棉纤维在无盐且纯碱的用量为10g/l的条件下染色时，上染率和固色率都得到提高。王光明，刘金玺将15ml自制的Glytac试剂的表氯醇母体衍生物与2.5gNaOH配成100ml水溶液，再用二浸二轧的方法将改性剂处理到棉纤维上，处理后的棉纤维在75℃下烘干，再汽蒸3～5min，之后用热水洗，最后用5g/l 的醋酸洗。阳离子化后的棉纤维在无盐条件下进行染色，上染率和固色率都有一定程度的提高。据文献报道，环氧类季铵盐化合物的环氧基团在碱性条件下容易水解，所以改性剂用量大，为了解决此问题，有学者提出用高分子量的聚环氧化合物作为阳离子改性剂，认为其直接性好，改性剂用量可以减少。所谓直接性好，是指改性剂容易被纤维吸附。高分子量改性剂溶解性不佳，尽管可以被吸附到织物表面，但改性体系的粘度大，难以保证改性的均匀性，从而造成染色不均匀。同时，高分子量的改性剂扩散能力差难以渗透到纤维内部，大部分改性剂堆积在纤维表面，上染率虽然高，但固色率低；表面堆积过多的阳离子，染色时对染料吸引力很大，造成上染速度过快，引起上染不均匀，染色布的“色花”是阳离子改性最大的问题，客户难以接受，因此实现产业化有一定难度。综上所述，现有利用单一改性剂来改性纤维素纤维或者织物的改性工艺，以及改性得到的纤维素纤维在后续的无盐染色中存在以下问题：1、虽然可以实现无盐染色，但碱用量仍然较高，通常达到10g/L或以上；而且染色残液的色度也较高，依然会造成污染；2、改性过程繁琐，许多操作只能在实验室完成，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维素纤维的阳离子化改性方法，其特征在于：将纤维素纤维放入容器中，再向容器中加水，然后用小分子季铵盐阳离子改性剂和高分子季铵盐阳离子改性剂两种阳离子改性剂对纤维素纤维进行改性处理，改性处理完成后得到改性纤维素纤维；所述的小分子季铵盐阳离子改性剂为环氧季铵盐的表氯醇母体衍生物，所述的高分子季铵盐阳离子改性剂为阳离子淀粉。

【技术特征摘要】
1.一种纤维素纤维的阳离子化改性方法，其特征在于：将纤维素纤维放入容器中，再向容器中加水，然后用小分子季铵盐阳离子改性剂和高分子季铵盐阳离子改性剂两种阳离子改性剂对纤维素纤维进行改性处理，改性处理完成后得到改性纤维素纤维；所述的小分子季铵盐阳离子改性剂为环氧季铵盐的表氯醇母体衍生物，所述的高分子季铵盐阳离子改性剂为阳离子淀粉。
2.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维的阳离子化改性方法，其特征在于：所述的纤维素纤维选用粘胶纤维长丝、粘胶纤维短纤、莫代尔、天丝，前述纤维素纤维制成的纱线、织物。
3.根据权利要求2所述的一种纤维素纤维的阳离子化改性方法，其特征在于：所述的纱线为筒子纱或者绞纱。
4.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维的阳离子化改性方法，其特征在于：所述的改性处理是将纤维素纤维放入容器中，再向容器中加水，然后同时加入环氧季铵盐的表氯醇母体衍生物和阳离子淀粉，5-10min后加入氢氧化钠，进行改性处理；改性处理的时间为40-70min，改性处理过程中温度控制为60-90℃。
5.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维的阳离子化改性方法，其特征在于：所述的改性处理是将纤维素纤维放入容器中，再向容器中加水，然后先加入环氧季铵盐的表氯醇母体衍生物，5-10min后加入氢氧化钠，升温至45-55℃，反应10-15min，再加入阳离子淀粉，随后加入氢氧化钠，升温至65-85℃，继续反应；改性处理的总时间为65-90min。
6.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维的阳离子化改性方法，其特征在于：所述的改性处理是将纤维素纤维放入容...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖周荣，段太刚，贾卫平，何大雄，汤伟，黄金洪，张海，刘志军，张乔，
申请(专利权)人：四川省宜宾惠美线业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51