本发明属于纺织工程领域，尤其涉及一种食用色素染色水刺非织造材料及其制备方法。
背景技术：
水刺非织造材料将高压微细水流喷射到一层或多层纤维网上，使纤维相互缠结在一起，从而使纤网得以加固而具备一定强力，得到的织物即为水刺非织造材料。其纤维原料来源广泛，可以是涤纶、锦纶、丙纶、粘胶纤维、棉、甲壳素纤维、超细纤维、天丝、蚕丝、竹纤维、木浆纤维、海藻纤维等。
水刺非织造材料可应用于医疗卫生、美容护肤、清洁、工业资材等领域，如用于生产湿巾、面膜、敷贴、抹布、革基布、口罩等。水刺非织造材料口罩具有成本低廉、透气性好、干净卫生的优点，具有良好的市场前景。但是，目前水刺非织造材料主要采用涂料染色或染料染色。鉴于口罩与人体密切接触的程度高，而目前市面上的涂料或染料主要用于服装，安全性稍低，会影响使用者健康。因此针对上述普通染色水刺非织造材料的安全性问题，制备一种对人体安全性较高，且成本低廉的水刺非织造材料，已成为本领域技术人员需要解决的问题之一。
食用色素，是色素的一种，即能被人适量食用的可使食物在一定程度上改变原有颜色的食品添加剂。相对于纺织服装用染料和涂料而言，食用色素的安全性较高。
技术实现要素：
鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种食用色素染色水刺非织造材料及其制备方法，这种水刺非织造材料对人体安全性高，且成本低廉，同时其制备方法简单，可采用常规纺织印染设备进行生产。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种食用色素染色水刺非织造材料，其特征在于，包括水刺非织造材料、食用色素和阳离子改性剂。
进一步的，所述水刺非织造材料包含纤维素纤维。
进一步的，所述阳离子改性剂包括胺或季铵化合物。
进一步的，所述食用色素为合成食用色素中的一种或多种。
进一步的，所述食用色素染色水刺非织造材料的面密度为30-80g/m2，优选为40-70g/m2。
一种上述食用色素染色水刺非织造材料的制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
（1）将水刺非织造材料采用包含阳离子改性剂的改性液进行上料；
（2）将改性后的水刺非织造材料采用包含食用色素的染色液进行染色。
进一步的，所述上料步骤中，阳离子改性剂的用量为水刺非织造材料质量的50-80%，改性液的ph=10-13，处理温度60-80℃，处理时间30-90分钟。
进一步的，所述染色步骤中，染色温度80-100℃，染色时间30-90分钟。
进一步的，所述染色液中包含酸性染料匀染剂。
本发明的食用色素染色水刺非织造材料结构简单，原料易得，对人体安全性高，且成本低廉，同时其制备方法简单，操作简便，可采用常规纺织印染设备进行生产，降低成本。
具体实施方式
本发明提供的食用色素染色水刺非织造材料包括水刺无纺布、食用色素和阳离子改性剂；通过在水刺非织造材料上施加阳离子改性剂，获得含有阳离子基团的改性水刺非织造材料，之后采用食用色素对改性水刺非织造材料染色，得到食用色素染色水刺非织造材料。
由于目前水刺非织造材料主要采用涂料和染料染色，色素的安全性稍低。为提升水刺非织造材料用于口罩等与人体密切接触产品时的安全性，本发明采用食用色素对水刺非织造材料染色，染色布安全性较高，且成本低廉，同时其制备方法简单，操作简便，可采用常规纺织印染设备处理，降低成本。
构成本发明食用色素染色水刺非织造材料的基布含有纤维素纤维。纤维素纤维可以是天然纤维素纤维，如棉纤维、麻纤维、木棉纤维等，也可以是再生纤维素纤维，如粘胶纤维、天丝纤维、莫代尔纤维、竹纤维等。其中，粘胶纤维和棉纤维均为常规纺织原料，原料易得，性价比高，所以，粘胶纤维和棉纤维是优选的。
本发明的食用色素为合成食用色素中的一种或多种。因为合成食用色素成分单一，利于生产过程中的工艺控制和成品质量控制，合成食用色素符合《gb2760食品安全国家标准》，可举出赤藓红，亮蓝，柠檬黄，日落黄，沙棘黄，酸性红，苋菜红，新红，诱惑红，但不限于这些。
本发明的阳离子改性剂，通过对纤维素纤维的改性，使其阳离子化，以达到与含阴离子基团的合成食用色素反应的目的。
食用色素染色水刺非织造材料的面密度影响产品生产加工和使用性能。面密度过低，织物强力低，易变形，不利于生产加工，同时制成品使用不便；而面密度过高，不仅成本提高，同时织物较厚，透气性下降，降低口罩佩戴舒适性。因此，食用色素染色水刺非织造材料的面密度为30-80g/m2，优选为40-70g/m2。
本发明中，阳离子改性剂的用量为水刺非织造材料质量的50-80%。因为食用色素通过阳离子改性剂使得水刺非织造材料着色，所以阳离子改性剂的用量会影响水刺非织造材料的得色量。本发明人经过大量实验对比和分析研究，得到当染浅色时，改性剂用量为50-60%；染中深色时，改性剂用量为60-70%；染深色时，改性剂用量为70-80%。
阳离子改性剂对纤维素纤维的改性需要在碱性条件下进行，本发明人经过大量实验对比和分析研究，得到当改性剂用量为50-80%时，ph为10-13，布面得色量高，颜色深。当ph<10时，与纤维素反应的改性剂较少，因此染色后布面得色量低，颜色浅。ph>13时，因浓烧碱对纤维素纤维腐蚀较大，会导致成品布面发黄，白度降低。因此，改性液的ph为10-13。进一步的，改性液ph为10.5-12时，处理效果更佳。
酸性染料匀染剂包括亲纤维型匀染剂和亲染料型匀染剂中的一种或多种，在染色过程中，通过酸性染料匀染剂缓染和移染的作用达到均匀上色的目的。作为酸性染料匀染剂，可举出脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚，脂肪醇硫酸盐等，但不限于这些。
本发明的食用色素染色水刺非织造材料的加工设备没有特别限制，可举出浸轧机、溢流染色机、气流染色机、卷染机、定型机、拉幅机、烘筒、汽蒸机等，但不限于这些。
下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种诱惑红染色水刺非织造材料，由100%粘胶水刺非织造材料，诱惑红色素和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵组成，面密度为50g/m2。
本实施例还提供了一种制备该诱惑红染色水刺非织造材料的方法，其包括以下步骤；
1.采用阳离子改性剂2,3-环氧丙基三甲基氯化铵对100%粘胶水刺非织造材料进行上料，阳离子改性剂用量为水刺非织造材料质量的70%，改性液ph=11，处理温度70℃，处理时间60分钟；
2.采用包含诱惑红的染色液对上述已改性水刺非织造材料染色，染色液中加入含脂肪醇聚氧乙烯醚成分的酸性染料匀染剂，染色温度98℃，染色时间45分钟。经水洗、烘干后得到诱惑红染色水刺非织造材料。
实施例2
本实施例提供了一种亮蓝染色水刺非织造材料，由95%粘胶/5%涤纶水刺非织造材料，亮蓝色素和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵组成，面密度为45g/m2。
本实施例还提供了一种制备该亮蓝染色水刺非织造材料的方法，其包括以下步骤；
1.采用阳离子改性剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对水刺非织造材料进行上料，阳离子改性剂用量为水刺非织造材料质量的60%，改性液ph=11.5，处理温度75℃，处理时间70分钟；
2.采用包含亮蓝的染色液对上述已改性水刺非织造材料染色，染色液中加入含烷基酚聚氧乙烯醚成分的酸性染料匀染剂，染色温度95℃，染色时间40分钟。经水洗、烘干后得到亮蓝染色水刺非织造材料。
实施例3
本实施例提供了一种日落黄染色水刺非织造材料，由100%棉水刺非织造材料，日落黄色素和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵组成，面密度为60g/m2。
本实施例还提供了一种制备该日落黄染色的水刺非织造材料的方法，其包括以下步骤；
1.采用阳离子改性剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对100%棉水刺非织造材料进行上料，阳离子改性剂用量为水刺非织造材料质量的65%，改性液ph=12，处理温度65℃，处理时间90分钟；
2.采用包含日落黄的染色液对上述已改性水刺非织造材料染色，染色液中加入含脂肪醇硫酸盐成分的酸性染料匀染剂，染色温度90℃，染色时间80分钟。经水洗、烘干后得到日落黄染色水刺非织造材料。
实施例4
本实施例提供了一种酸性红染色水刺非织造材料，由100%竹纤维水刺非织造材料，酸性红色素和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵组成，面密度为40g/m2。
本实施例还提供了一种制备该酸性红染色水刺非织造材料的方法，其包括以下步骤；
1.采用阳离子改性剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对100%竹纤维水刺非织造材料进行上料，阳离子改性剂用量为水刺非织造材料质量的55%，改性液ph=10.5，处理温度80℃，处理时间50分钟；
2.采用包含酸性红的染色液对上述已改性水刺非织造材料染色，染色液中加入含脂肪醇聚氧乙烯醚成分的酸性染料匀染剂，染色温度85℃，染色时间70分钟。经水洗、烘干后得到酸性红染色水刺非织造材料。
实施例5
本实施例提供了一种柠檬黄染色水刺非织造材料，由100%天丝水刺非织造材料，柠檬黄色素和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵组成，面密度为65g/m2。
本实施例还提供了一种制备该柠檬黄染色水刺非织造材料的方法，其包括以下步骤；
1.采用阳离子改性剂2,3-环氧丙基三甲基氯化铵对100%天丝水刺非织造材料进行上料，阳离子改性剂用量为水刺非织造材料质量的70%，改性液ph=11，处理温度70℃，处理时间60分钟；
2.采用包含柠檬黄的染色液对上述已改性水刺非织造材料染色，染色液中加入含脂肪醇聚氧乙烯醚成分的酸性染料匀染剂，染色温度98℃，染色时间60分钟。经水洗、烘干后得到柠檬黄染色水刺非织造材料。
实施例6
本实施例提供了一种食用色素染色水刺非织造材料，由100%粘胶水刺非织造材料，诱惑红色素、亮蓝色素、柠檬黄色素和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵组成，面密度为60g/m2。
本实施例还提供了一种制备该食用色素染色水刺非织造材料的方法，其包括以下步骤；
1.采用阳离子改性剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对100%粘胶水刺非织造材料进行上料，阳离子改性剂用量为水刺非织造材料质量的75%，改性液ph=10.5，处理温度70℃，处理时间80分钟；
2.采用包含诱惑红、亮蓝、柠檬黄的染色液对上述已改性水刺非织造材料染色，染色液中加入含脂肪醇聚氧乙烯醚成分的酸性染料匀染剂，染色温度98℃，染色时间30分钟。经水洗、烘干后得到食用色素染色水刺非织造材料。
实施例7
本实施例提供了一种食用色素染色水刺非织造材料，由100%棉水刺非织造材料，沙棘黄色素、新红色素和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵组成，面密度为55g/m2。
本实施例还提供了一种制备该食用色素染色水刺非织造材料的方法，其包括以下步骤；
1.采用阳离子改性剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对100%棉水刺非织造材料进行上料，阳离子改性剂用量为水刺非织造材料质量的80%，改性液ph=11.5，处理温度80℃，处理时间40分钟；
2.采用包含沙棘黄色素、新红色素的染色液对上述已改性水刺非织造材料染色，染色液中加入含脂肪醇硫酸盐成分的酸性染料匀染剂，染色温度98℃，染色时间50分钟。经水洗、烘干后得到食用色素染色水刺非织造材料。
实施例8
本实施例提供了一种食用色素染色水刺非织造材料，由100%粘胶水刺非织造材料，苋菜红色素、亮蓝色素和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵组成，面密度为70g/m2。
本实施例还提供了一种制备该食用色素染色水刺非织造材料的方法，其包括以下步骤；
1.采用阳离子改性剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对100%粘胶水刺非织造材料进行上料，阳离子改性剂用量为水刺非织造材料质量的50%，改性液ph=11.5，处理温度75℃，处理时间30分钟；
2.采用包含苋菜红色素、亮蓝色素的染色液对上述已改性水刺非织造材料染色，染色液中加入含脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇硫酸盐成分的酸性染料匀染剂，染色温度80℃，染色时间90分钟。经水洗、烘干后得到食用色素染色水刺非织造材料。
实施例9
本实施例提供了一种赤藓红染色水刺非织造材料，由100%棉水刺非织造材料，赤藓红和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵组成，面密度为45g/m2。
本实施例还提供了一种制备该赤藓红染色水刺非织造材料的方法，其包括以下步骤；
1.采用阳离子改性剂2,3-环氧丙基三甲基氯化铵对100%棉水刺非织造材料进行上料，阳离子改性剂用量为水刺非织造材料质量的70%，改性液ph=11，处理温度75℃，处理时间50分钟；
2.采用包含赤藓红色素的染色液对上述已改性水刺非织造材料染色，染色液中加入含脂肪醇聚氧乙烯醚成分的酸性染料匀染剂，染色温度95℃，染色时间65分钟。经水洗、烘干后得到赤藓红染色水刺非织造材料。