活性染料的离子液体染色方法技术

本发明专利技术涉及一种使用离子液体的活性染料染色方法，包括季胺盐离子液体的合成，活性染料的醇/水混合溶剂染色和离子液体的回收等步骤。季胺盐离子液体采用羟基羧酸与胺类在醇类溶剂通过中和反应制备。得到离子液体溶液经稀释后用于一卤均三嗪型活性染料的溶剂染色。在较低温度下进行浸染，获得较高的上染率和固色率。染色溶液的废液冷却至室温，其中的离子液体分层析出，分液回收离子液体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属活性染料染色领域，特别是涉及一种使用离子液体的活性染料染色方 法。
技术介绍
活性染料具有色泽鲜艳，色谱齐全，应用方便，牢度优良的特点，且可以与多种纤 维形成共价键结合，因而成为纤维素纤维染色的重要染料。然而随着活性染料应用实践的 发展，活性染料染色的缺点逐渐暴露，其中最突出的问题是上染率和固色率低，染料的利用 率不高，在传统的染色工艺中，为了提高染料色上染率和固色率，需要加入大量无机盐促 染，根据染料的结构和染色织物性质的不同，盐的用量范围为30-150g/L，造成废水中的无 机盐浓度高达l〇〇〇〇〇mg/kg以上，大大地增加了治理活性染料染色废水的难度。 因此，实现低盐和无盐染色是人们一直关心的问题，对此国内外学者作了大量的 研究工作。研究者围绕染料结构改进、纤维素纤维的阳离子化改性、交联染色技术及代用盐 的使用展开研究。 对活性染料的结构进行改进，主要从组合不同反应活性基、提高染料分子结构的 平面性、减少活性染料磺酸基的数目、活性染料阳离子化改性，提高染料的竭染率。这类活 性染料通常具有很高的直接性和活性，染色过程无机盐用量显著减少，但容易发生染色不 均和色牢度下降的现象。几十年的研究证明活性染料结构改进可以适当减少染色过程中盐 的用量，但无法实现活性染料的无盐染色。对纤维素纤维进行阳离子化改性，使纤维素纤维 带有永久阳离子电荷，提高纤维与活性染料的亲和力，在染色过程中减少甚至不使用无机 盐，从而大大地降低染色废水的排放。但是改性纤维素纤维的晶型和强度等性能也会随之 改变，且改性试剂多为一些胺类物质，改性剂本身对环境造成影响。纤维阳离子改性的方法 虽效果显著，但其成本高、重现性差、易色花、明显降低织物色牢度等缺点也是不容忽视，使 其在生产实践中难以大规模推广。新型染色交联剂在染色过程与染料和纤维同时形成交联 共价键，以此来提高染料的上染率和染色纤维的染色牢度。传统使用的交联剂是含有甲醛 类化合物，近年来人们已经合成了一系列非醛交联剂，其分子结构中含有反应性或活性基 团，主要有N，N-亚甲基二丙烯酰胺、环氧类化合物、活性乙烯基化合物、多异氰酸酯类，三 聚氯氰及其衍生物等，但交联剂的存在会导致染色织物的色光会发生改变。合理设计和控 制染色工艺实现低盐和无盐染色，染色过程中染料的直接性与染色温度和浴比有关。染色 温度越低，染料直接性越高，需要盐用量也就越少。浴比越小，染料直接性越高，盐用量也越 少。目前已工业化的活性染料连续乳染的Econtrol工艺具有节能、环保、无盐、低化学品用 量的现代化染色技术，但是工艺控制过程难度较大，对染料和助剂等也有较高的要求，部分 工艺还需要开发新的设备，导致推广困难。 染色时用有机羧酸盐代替传统的食盐或元明粉，这些化合物大多数仍然是盐类， 故称作"代用盐"。有机羧酸盐在环境中能够生物降解，是环境友好型助剂，有机盐过高的促 染作用使染色过程不易控制，染色匀染性较差，染色织物上易出现色差。同时有机羧酸盐的 用量明显高于无机盐，价格也比无机盐昂贵得多。有机羧酸盐与传统的无机盐一样为固体 粉末，在染色过程中向溶液中加入，需要一定溶解时间，且溶解不均匀会导致染色疵点的产 生。 活性染料染色是在水中进行的，水作为染色介质具有溶解染料、溶胀纤维、溶解碱 剂和电解质等添，但水分子是一种较强亲核性物质，会使活性染料水解、降低固色效率和色 牢度，同时造成染色废水中含有大量水解染料，污水的处理成本增加。使用有机溶剂作为染 色介质，不仅可以减少染色过程中电解质等助剂的用量，还可以达到少水或无水的染色条 件，有机溶剂可以回收，对环境的污染可以显著降低。
技术实现思路
本专利技术针对有机羧酸盐作为代用盐使用量较高，成本昂贵问题，采用温度敏感型 离子液体替代，该离子液体在温度降低至室温时可以从染色体系中分层析出，进而回收重 复利用，实现活性染料代用盐的低成本染色过程。 利用离子液体在溶液中电离产生体积较大的阳离子基团，一方面可以与染料的磺 酸根离子作用形成电中性的染料，减小染料在染液的电离程度，减弱染料与纤维间的静电 斥力作用，使染色过程不再依赖无机盐，实现不含无机盐的染色工艺。另一方面有机阳离子 可渗透到纤维里与纤维素阴离子发生反应，使纤维素纤维阳离子化，有利于纤维对染料的 吸附，提高染料的利用率。 实施该专利技术的技术方案包括以下部分： (1)离子液体的合成，合成的离子液体结构如式1所示。 式中m = 1-3 ;n = 1-3 ;R1含有0-2个碳原子的羟基烷基；R2，R3和R4为含有1-2 个碳原子的羟基烷基，R2，R3和R4的结构可以相同，也可以不同。合成过程如下，在四口烧 瓶中加入醇类极性溶剂和适量胺类反应物，搅拌溶解。将多元羟基羧酸加入适量极性溶剂 溶解，通过恒压滴液漏斗缓慢加入到四口烧瓶中，回流温度下反应l〇-36h，停止搅拌，得淡 黄色粘稠离子液体溶液。 (2)将离子液体溶液用合成过程所用同种醇/水的混合溶液进行稀释，加入所需 浓度的一卤均三嗪型活性染料，升温至30-40°C，溶解染料，配置染色溶液。固色溶液为醇/ 水的混合体系中加入5-10g/L碳酸钠溶液形成。 (3)活性染料的离子液体染色 将经过退煮漂处理的棉织物浸入染色溶液于60°C染色30-50min，取出织物并部 分去除染色溶液，控制织物的带液量为30-50 %。将织物加入固色溶液中，于90 °C固色 50-60min，取出织物经过水洗两次、皂洗、水洗过程，完成棉织物的染色。 (4)离子液体的回收 将染色溶液的废液降低温度至室温（低于25°C )，离子液体能够从染色溶液中分 层析出，经分液可以回收离子液体。回收后的离子液体用溶剂经在30-40°C洗涤，去除残留 的染料可以二次使用。回收的离子液体用于同种染料的二次染色可以不经洗涤直接使用。 分离的残余溶剂，经过减压蒸馏可以回收。 上述溶剂为能够当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活性染料的离子液体染色方法，包括一卤均三嗪型活性染料和染色助剂，其特征在于一卤均三嗪型活性染料和离子液体溶解于醇/水混合溶剂中，上染棉织物，其中离子液体具有式(1)所示结构式中m＝1‑3；n＝1‑3；R1含有0‑2个碳原子的羟基烷基；R2，R3和R4为含有1‑2个碳原子的羟基烷基，R2，R3和R4的结构可以相同，也可以不同；染色工序步骤包括(1)根据染色要求将染料与离子液体溶解于醇/水混合溶剂中，溶解温度为30‑40℃，离子液体浓度为5‑15g/L；(2)棉织物加入到染色溶液中，60℃保温染色30‑50min，取出织物并部分去除染色溶液，将织物加入含有5‑10g/L碳酸钠的醇/水混合固色溶液中，90℃固色50‑60min；(3)取出织物水洗两次、皂洗、水洗，完成棉织物的染色。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙德帅，张晓东，方龙，张中一，姜鹏，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东;37