低温着色方法技术

本发明专利技术涉及一种在低温下使聚合物基材着色的方法。该方法包括：使要被着色的聚合物基材经历着色液，该着色液包含着色剂在其中具有高溶解度的溶剂，然后添加所述着色剂在其中具有低溶解度的溶剂，通常是水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低温着色方法
本专利技术涉及一种在低温下使聚合物基材(polymersubstrate)着色的方法。该方法包含：使要被着色的聚合物基材经历着色液(colouringliquor)，该着色液包含着色剂在其中具有高溶解度的溶剂，然后添加所述着色剂在其中具有低溶解度的溶剂，通常是水。该方法特别适用于用分散染料对聚酯纤维和聚酯纤维共混物进行染色。
技术介绍
当今世界上生产的大部分纺织品(textileproduct)包含聚酯。特别在，在2015年，聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PES)占90.6x106T世界纺织纤维需求的～58.5％(53.1x106T)。PES纤维出色的成功和持久的流行可归因于它们通常具有出色的纺织特性和高耐化学性，再加上聚酯纤维几乎可以根据不同应用要求制造为任何物理形式的能力，其包括与其它类似的纤维共混。在后一种情况下，聚酯纤维的主要用途是与棉纤维结合使用。在这种涤棉混纺材料(polycottonblendmaterial)中，棉组分提供舒适性、吸收性等，而聚酯组分赋予强度、回弹性以及耐污性。聚酯纤维仅使用分散染料进行染色，可提供宽广的色域(shadegamut)并在聚酯上通常显示出非常好的牢度性质。分散染料属于多种化学类别，主要是蒽醌类、(AQ)和偶氮类，如C.I.分散红60和C.I.分散蓝165所例示的。分散染料的水溶性一般较低。然而，溶解度随着温度的升高而显著增加，如C.I.分散红121所例示：在25℃下为3.30.00033gL-1；在130℃下为0.0088gL-1。这对于在高温(HT)染色条件下将它们应用于聚酯纤维具有重要意义。在市售分散剂的存在下，分散染料的溶解度大大提高，该特征构成了用于制备市售形式染料的精整工艺(finishingprocess)以及在水浸工艺下将其应用于聚酯纤维的涂覆方法(applicationmethod)的基础。市售分散染料通常包含最高达60质量％的分散剂，这大大增加了染料的成本。分散剂(例如包括木质素磺酸盐或甲醛缩聚物或芳基磺酸)不是特别环保。在染色结束时从染色的纺织纤维中去除和处理此类材料会大大增加商业染色的成本、能效和环境风险。由于在最高达商业煮沸(即98℃)的温度下染料在PES纤维中的扩散速率非常低，因此最见的是在通常称为高温(HT)染色的工艺中，通过使用130-140℃区域内的高温来实现商业上可接受的分散染料染色速率。目前，绝大多数的聚酯纤维都是在130-140℃的温度下使用这种浸渍工艺进行染色。由于染色需要如此高的温度，因此染色过程会消耗大量能源，并且用于染色的机器必须能够在>1个大气压的压力下运行；因此，这些机器通常非常昂贵。PES纤维包含少量的低聚物，主要是环状三聚三(对苯二甲酸乙二醇酯)，以及少量的其它低聚化合物。此类化合物在HT染色过程中迁移到纤维表面，并在冷却过程中沉积在纤维和机器的表面上，从而降低了染色阴影亮度(shadebrilliance)的视觉深度(visualdepth)；从染色机上去除这些化合物是浸渍染色的另一个问题。除过量的染料和分散剂外，低聚物的去除通常使用还原清除工艺实现，其中使用Na2S2O4和非离子表面活性剂处理染色的材料，通常是加热处理。此过程会增加工艺额外时间并且增加额外材料和能源。它还会产生环境不可接受的流出物，包括Na2S2O4，并且在偶氮分散染料的情况下还会生成芳族胺副产物。HT染色方法的另一个局限是，许多织物，尤其是天然织物(例如羊毛、丝绸)和更敏感的人造织物(例如聚氨酯，例如)在高温条件下不稳定。在将聚酯与这些材料组合(编织在一起作为共混物或连接在一起作为服装的一部分)的情况下，必须使用其它更低效的染色方法(这可导致共混中各个织物的色差强度(differentialcolourstrength)明显)或者必须共混预染色的织物，这是一个复杂且昂贵的过程。这意味着对于由多于一种不同材料制成的共混物或服装，必须先将纤维分别染色，然后再将它们编织在一起或连接在一起。在1950年代首次引入PES时，所使用的优选的染色方法是载体染色，其中在水性染色液中包括通常为低摩尔质量的固体有机化合物(例如邻苯基苯酚)的载体。这种载体有助于织物染色，并允许使用比HT染色更低的温度，通常为98℃。然而，载体通常具有可检测的气味，它们经常损害染色材料的光牢度，并且还引起环境问题，因此在当今商业上，HT染色方法占主导地位，并且载体染色的使用稳步下降。相比于在水中，分散染料远更多地溶于有机溶剂中。但是，有机溶剂对分散染色无效，因为染料对溶剂的亲和力比对纤维的亲和力更大。因此，当从有机溶剂施用分散染料时，纤维上的染料吸收量低，由此使用基于有机溶剂的染色液无法复制使用高温水性染色技术可以达到的阴影深度。其不仅是在可以改善染色的聚酯染色。羊毛、丝绸和聚酰胺纤维的染色方法通常在高温下进行，通常需要特定的pH值才能成功应用，从而导致需要使用附加化学品来控制pH。该方法也可能很耗时。例如，使用瓮染染料(vatdye)的染色是一个复杂、耗时的多阶段过程，涉及多个pH值变化并且需要使用对环境有问题的强还原剂。此外，染色助剂通常被用于辅助水性浸渍染色工艺。给定的染色助剂提供的辅助通常涉及染色的特定方面，例如润湿、染料匀染(dyeleveling)、纤维保护等。因此，许多不同类型的染色助剂常用于水性染料应用中，例如分散剂、螯合剂、润滑剂等。例如，如上所述，聚酯纤维的染色工艺通常利用分散剂和表面活性剂，将其加入染浴中以帮助染料分散和匀染。另外，通常将进行染色的pH值调节到规定的范围内，例如微酸性(pH～4.5-6.0)，尽管选择的分散染料适合在高pH(～pH9.5)下使用。由于水性染浴通常包含多种大量助剂，因此浸渍染色过程中产生的废水可能包含各种辅助化学物质；实际上，在染色结束时都意在从染色的材料上去除在浸渍染色中使用的许多助剂(诸如聚酯染色中使用的分散剂)，意味着这些化学物质将存在于染色工艺产生的废水中。尽管已探索出许多策略来处理含有残留染色助剂的染色废水(流出物，effluent)，但没有一种单一处理方法对所有助剂或所有类型的染料/纤维系统有效。本专利技术某些实施方式的附加优点是可以减少染色工艺中使用的染色助剂的数目和量，从而节省化学品成本并提供环境优势。尽管开发本专利技术的方法用于纤维基材的染色，但是专利技术人发现它们可以更普遍地应用于其它聚合物基材。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面，提供了一种使聚合物基材着色的方法，该方法包含：a)在温度T1下使聚合物基材经历着色液，T1低于100℃，所述着色液包含溶解在第一溶剂体系中的至少一种着色剂，以提供被着色液润湿的聚合物基材；b)在不将温度升高到高于温度T2的情况下，将第二溶剂体系添加到被着色液润湿的聚合物基材上，T2低于100℃，提供被第一溶剂体系和第二溶剂体系的混合物润湿的染色聚合物基材；和c)从第一溶剂体系和第二溶剂体系的混合物以及任何剩余的着色剂中分离出染色聚合物基材；其中所述着色剂或每种着色剂在第一溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使聚合物基材着色的方法，所述方法包括：/na)在温度T1下使所述聚合物基材经历着色液，T1低于100℃，所述着色液包含溶解在第一溶剂体系中的至少一种着色剂，以提供被所述着色液润湿的聚合物基材；/nb)在不将温度升高到高于温度T2的情况下，将第二溶剂体系添加到被所述着色液润湿的聚合物基材上，T2低于100℃，以提供被所述第一溶剂体系和所述第二溶剂体系的混合物润湿的着色聚合物基材；和/nc)从所述第一溶剂体系和第二溶剂体系的混合物以及任何剩余的着色剂中分离出所述着色聚合物基材；/n其中所述着色剂或着色剂染料在所述第一溶剂体系中比在所述第二溶剂体系中溶解更多。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170602 GB 1708816.2;20180426 GB 1806803.11.一种使聚合物基材着色的方法，所述方法包括：
a)在温度T1下使所述聚合物基材经历着色液，T1低于100℃，所述着色液包含溶解在第一溶剂体系中的至少一种着色剂，以提供被所述着色液润湿的聚合物基材；
b)在不将温度升高到高于温度T2的情况下，将第二溶剂体系添加到被所述着色液润湿的聚合物基材上，T2低于100℃，以提供被所述第一溶剂体系和所述第二溶剂体系的混合物润湿的着色聚合物基材；和
c)从所述第一溶剂体系和第二溶剂体系的混合物以及任何剩余的着色剂中分离出所述着色聚合物基材；
其中所述着色剂或着色剂染料在所述第一溶剂体系中比在所述第二溶剂体系中溶解更多。


2.根据权利要求1所述的方法，其中添加所述第二溶剂体系的步骤包括将所述第二溶剂体系逐部分地添加到所述聚合物基材与所述着色液的混合物中。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第二溶剂体系包含水。


4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二溶剂体系是水。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一溶剂体系和所述第二溶剂体系是可混溶的。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一溶剂体系是有机溶剂或者一种或多种有机溶剂的混合物。


7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一溶剂体系是极性有机溶剂或者极性有机溶剂的混合物。


8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一溶剂体系包含丙酮。


9.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一溶剂体系包含选自甘油、乙二醇二乙酸酯(EGD)、三乙二醇单甲基(TGM)、二丙二醇甲醚(DME)和1-甲氧基-2-丙醇中的溶剂。


10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物基材是纤维基材。


11.根据权利要求10所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·马丁·布尔金肖，
申请(专利权)人：利兹大学，
类型：发明
国别省市：英国;GB