含棉纺织材料的染色方法与流程

本发明涉及一种含棉纺织材料的染色方法，其中用含有至少一种活性染料、至少一种硅油、至少一种表面活性剂和水的液体处理纺织材料，涉及根据此类方法获得的染色的含棉纺织材料。

背景技术：

1、纺织品的染色和整理每年消耗大量的染料和淡水，并且还产生大量的废水[参见参考文献1至3]。

2、这些流出物对水生生物群和人类具有严重的致癌作用[4，5]。为了解决这个问题，政府越来越关注环境法规的实施。在这种情况下，正在开发新技术以改善染料质量/固色并减少废物处理。因此，本行业正在寻找克服上述问题的替代方法，特别是正在尝试改进染色机[6]、染料化学品[7-9]和棉基材[10-15]。

3、在所有新的染色技术[16，17]中，用有机溶剂进行染色的活性染色已经变得非常流行。已经开发了各种有机溶剂染色介质以减少活性染料的水解和废物的量。通常，非亲核有机溶剂如dmso [18]、dmac [19]、己烷[20]、乙醇[21]和辛酸乙酯[22]被选作染色介质。然而，溶剂染色有几个限制，例如难以实现零排放或100%溶剂再循环。此外，大多数有机溶剂具有低闪点、高挥发性或其它不利性质。超临界co2 (scco2) -棉染色技术也已经被讨论作为替代的染色介质，尽管这可能需要额外的溶胀剂和对商业活性染料进行广泛的结构改性以获得强的色深(colour depth)[23，24]。

4、工业规模实施中可以考虑的最成功的尝试是用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(chptac)将棉阳离子化。在文献中很好地确定chptac具有较高的染料固色效率而不影响环境[25-29]。然而，工业上还未着手于这种途径，因为chptac在棉上的施加必须在冷轧堆、轧蒸、轧-烘-焙和轧-焙方法中进行。然而，这些方法需要16至24小时的批处理时间；此外，该方法最适用于纺织物品[30，31]。

5、在非水性染色技术中，使用d5介质[32-35]、废烹饪油[36]和棉籽油[37]作为棉织物染色的染色介质。在该方法中，借助外相提高染料固色，从而减少污染物的排放。这里的优点是染色不需要盐。然而，这种技术也具有一些实际限制。由于废烹饪油、烃和d5介质用于染色，在高温和碱性/酸性条件下染色期间，废烹饪油可能皂化或变得酸败。此外，由于处理和毒理学原因，限制了使用烃和d5介质进行染色。

6、一些用于棉纤维的现有染色方法利用大量水，分批逐渐加入电解质如nacl或na2so4以促进染色方法期间染料和化学品的吸附。然而，由于棉纤维上的羟基的解离，当棉与水接触时容易产生轻微的负表面电荷，导致染料和纤维之间的静电排斥，为了抑制这种排斥并提高活性染料对纤维的亲合力，需要大量的盐。

7、棉纤维的常规染色方法通常使用大量的染液，其以高液比包含淡水。此外，这些方法相对耗时并且与相当大量的液体废物相关。

8、这导致对环境的潜在危害和高etp工艺成本。

9、缺水和环境意识的提高产生了开发和采用无水染色技术的需要。

10、此外，一些现有技术方法在其处理中是不友好的，并且对环境有害，并且还与实际限制有关。

11、因此，染色系统应该是环境友好的、成本有效的和安全的，以适于代替常规的水性系统。在这种情况下，油将是合适的替代染色介质，因为它们是安全的、再循环的并且具有多次重复利用。由于油的热容低于水的热容，达到相同的染色温度将消耗较少的能量，因此该方法将是更能量有效的。然而，使用油作为染色介质也存在一些问题，首先染料不溶于油，其次油和水是不混溶的。此外，染色方法通常需要高温，这会导致油变得酸败，并且染色方法涉及酸性和碱性条件，这会皂化脂肪油。

12、因此，需要克服现有技术的缺陷。

13、特别地，需要一种染色方法，其产生良好的全面牢度性质，例如获得良好的耐摩擦牢度、耐湿牢度、耐湿摩擦牢度、耐洗牢度、耐水牢度、耐海水牢度和耐汗牢度。耐洗牢度性质尤其具有非常好的值。可以减少染色方法的总持续时间，这也节省了能量。由于根据本发明的方法再循环染色介质，并且将其使用多次，因此在该方法中使用的水比常规方法中低约80%。

14、现在已经令人惊奇地发现，用于将棉染色的染色介质中的大部分水可以被作为染色介质的硅油替代，因此在该方法中使用的淡水可以显著减少高达85%。此外，可以避免使用电解质如nacl或na2so4。

15、染料溶液可以在表面活性剂的帮助下容易地分散在油染色介质中。表面活性剂的使用可以解决染料和水与油的不混溶性的问题。这显著增加了染料在染色介质中的化学势，使得可以提高染料固色并且可以使废物排放最小化。

16、提出的染色技术可以减少时间周期、电解质和能量，并且消耗更少的水。染色介质可以重复使用，并且可以再循环，这减少了废液污染物。

17、因此，本发明涉及一种含棉纺织材料的染色方法，其中用含有至少一种活性染料、至少一种硅油、至少一种表面活性剂和水的液体处理纺织材料，并涉及根据此类方法获得的染色的含棉纺织材料。

18、用这种方法染色得到良好的全面牢度性质，例如获得良好的耐摩擦牢度、耐湿牢度、耐湿摩擦牢度、耐洗牢度、耐水牢度、耐海水牢度和耐汗牢度。耐洗牢度性质尤其具有非常好的值。还可以减少染色方法的总持续时间，这节省了能量。由于在根据本发明的方法中染色介质可以被再循环和使用多次，在液体中使用的水可以比常规方法低约80%。

19、在本说明书和权利要求书中，术语“基本由…组成”之后是一个或多个特征，是指除了明确列出的组分或步骤之外，可以在本发明的方法或材料中包括本质上不影响本发明的性质和特征的组分或步骤。

20、除非另有明确说明，表述“包含在x和y之间”包括边界。该表达意味着目标范围包括x和y值，以及从x到y的所有值。

21、在本说明书的整个描述和权利要求中，词语“包括”和“包含”以及词语的变体，例如“包括”和“包含”，意思是“包括但不限于”，并且不排除其它部分、添加剂、组分、整数或步骤。此外，除非上下文另有要求，单数包括复数：特别地，在使用不定冠词的情况下，除非上下文另有要求，否则说明书应被理解为既考虑复数又考虑单数。

22、当对性质，例如组分浓度引用上限和下限时，则也可以暗示由任何上限与任何下限的组合所限定的值的范围。

技术实现思路

1、本发明涉及一种含棉纺织材料的染色方法，其中用含有至少一种活性染料、至少一种硅油、至少一种表面活性剂和水的液体处理纺织材料。

2、含棉纺织材料的染色方法优选包括或者是浸染法。

3、根据本发明的方法适于对基于棉的纤维材料进行染色，并且可用于对100%棉织物或包含棉以及其它材料的织物进行染色。

4、在一个实施方案中，本发明的方法包括以下步骤，优选以该顺序：

5、(a)将纺织材料与含有至少一种活性染料、至少一种硅油、至少一种表面活性剂和水的液体一起温育，

6、(b)将步骤(a)的混合物加热，优选加热至60至100℃的温度。

7、在一个实施方案中，所述至少一种表面活性剂选自丁基聚亚烷基二醇共聚物或基于c12-c14醇的eo分子，优选其中中心聚丙二醇基团的侧面是两个聚乙二醇基团的嵌段共聚物。

8、在一个实施方案中，上述表面活性剂可以组合使用。

9、在一个实施方案中，使用几种表面活性剂，优选两种或三种表面活性剂。

10、在一个实施方案中，所述至少一种表面活性剂以1至5g/l，优选2至4g/l的量存在。

11、优选地，步骤(a)中的温育期间的温度为20至40℃。

12、温育步骤(a)优选进行5至15分钟。

13、加热步骤(b)优选包括加热至60至100℃，特别是70至90℃，例如约80℃。

14、加热步骤(b)优选进行20至40分钟。

15、不受该理论的约束，可以假设染色方法可以分成三个不同的步骤。在步骤i中，温度较低，染料分子不断吸附在织物表面。在步骤ii中，升高温度，以便在例如40-70℃的温度下，染料从纤维表面的吸附和解吸达到平衡。在步骤iii中，例如在60℃下，在加入碱之后，纤维分子链和活性染料之间的固色增加，因此上染率增加。

16、所述至少一种硅油构成水的主要替代物，因此是染色方法中的决定性贡献者。硅油，特别是非官能硅油，在高温下在酸性和碱性条件之间表现出良好的协同作用。而且，其表现出优异的匀染性和色强度，并且具有可重复使用的益处。此外，使用不同介质，如烃、溶剂和不同的脂肪酸(油)对处理不友好并且对环境有害。此外，涉及酸性和碱性条件的染色方法可能导致脂肪油的皂化和脂肪油在高温下的酸败。

17、在一个实施方案中，本发明的方法还包括以下步骤，优选以该顺序并且优选在上述步骤(a)和(b)之后：

18、(c)加入碱，和

19、(d)中和并洗涤纺织材料。

20、碱的加入优选使用碳酸盐，例如碳酸钠或氢氧化钾进行。

21、碱的加入优选在低于步骤(b)中的温度的温度下进行。

22、碱的加入优选在50至70℃的温度下进行。

23、碱的加入优选进行10至20分钟。

24、在一个实施方案中，可以在步骤(b)和(c)之间洗涤含棉纺织材料，优选使用热水。

25、在加入碱之后，优选将染色混合物中和至约3至5的ph。

26、中和可以使用弱酸如乙酸进行。

27、中和优选在30至40℃的温度下进行。

28、中和后，将染色的含棉纺织材料皂洗，优选冷洗，优选使用水。

29、洗涤后，可以使用任何常规已知的干燥方法干燥含棉纺织材料，例如加热至例如约60至80℃，优选持续30至40分钟。

30、在一个实施方案中，根据本发明的方法的特征在于所述至少一种硅油与水的重量比为75:25至90:10，优选85:15至90:10。

31、这种重量比的优点是高硅油比降低了染色系统中所用的水和助剂的含量，并在高深度中显示出高的上染率增加，这导致增加的色强度。

32、在一个实施方案中，根据本发明的方法的特征在于含棉纺织材料与液体的重量比为1:10至1:35，优选1:15至1:25。

33、这种重量比的优点是在均匀颜色吸收的染色过程中，织物材料具有良好的流动性。

34、在一个实施方案中，根据本发明的方法的特征在于液体的ph为5.5至6.5。

35、优选地，在方法步骤(a)和(b)期间，液体的ph为5.0至6.0。

36、可以使用通常已知的酸和/或碱以及通常已知的缓冲物质来调节ph。

37、在一个实施方案中，根据本发明的方法的特征在于，基于织物的总重量，液体中的所述至少一种活性染料的量为0.01-15重量%，优选0.1-6重量%。

38、在使用多于一种活性染料的情况下，如上定义的量是指在一个实施方案中使用的所有活性染料的量的总和。

39、在另一个实施方案中，在使用多于一种活性染料的情况下，如上定义的量是指每种活性染料单独的量。

40、在一个实施方案中，根据本发明的方法的特征在于在液体中存在正好一种活性染料。

41、在一个实施方案中，根据本发明的方法的特征在于在液体中存在多于一种活性染料。优选地，液体中可存在两种、三种或四种不同的活性染料。

42、因此，染料可以单独地或以混合物形式施加，可以是两种或三种染料(二或三色)或四种或更多种染料混合物，尤其是在产生黑色/灰色色调时。

43、对活性染料没有特别限制，但可以使用所有已知用于含棉纺织材料染色的活性染料。

44、在一个实施方案中，根据本发明的方法的特征在于所述至少一种活性染料选自avitera yellow se、avitera red se、avitera blue se、avitera deep blue se、aviteradeep sea se、avitera navy se、avitera orange se、avitera black se、avitera rosese、novacron yellow s-3r、novacron yellow ec-2r、novacron bold yellow、novacrondeep red ec-d、reactive red 239、noavcron bold red、noavron blue ec-r、novacrondeep blue s-dc、novacron navy s-g、novacron bold navy、noavcron bold deep navy、novacron deep night s-r、novacron scarlet ec-6g、 novacron ruby s-3b、novacronorange ec-3r、novacron deep orange s-4r、novacron brown c-7r、novacron red ec-2bl、novacron red win、novacron navy ec-bn、novacron dark blue s-gl、novacronsuper black g、novacron super black r和novacron black w-nn。

45、在一个实施方案中，根据本发明的方法的特征在于含棉纺织材料由棉组成或包含棉混纺织物。优选的混纺物包含棉与聚酯织物，其中棉与聚酯的比率为约25:75，优选约33:67，最优选约50:50。

46、含棉纺织材料可以是各种各样的加工形式，例如纤维、纱线、机织织物或针织织物的形式和/或地毯的形式。

47、用于根据本发明的方法中的所述至少一种硅油不受特别限制。

48、优选地，所述至少一种硅油包含非官能硅酮或由其组成。

49、优选地，所述至少一种硅油包含直链硅酮或由其组成。

50、优选地，所述至少一种硅油包含直链非官能硅酮或由其组成。

51、优选地，所述至少一种硅油包含聚二甲基硅氧烷或由其组成，优选地，在25℃下具有50至370 cps的粘度(在brookfield粘度计上测定)。

52、优选地，所述至少一种硅油在25℃下的粘度为50至370 cps和/或在50℃下的粘度为30至220 cps和/或在70℃下的粘度为25至180 cps (在brookfield粘度计上测定)。

53、优选地，所述至少一种硅油具有高于230℃的沸点。

54、在一个实施方案中，在本发明的方法中使用一种硅油。

55、在另一个实施方案中，在本发明的方法中使用两种或多于两种的不同硅油(硅油混合物)。

56、该液体可进一步包含常用添加剂，例如退浆剂、漂白剂、润湿剂、酶、稳定剂、络合剂、分散剂、消泡剂、流平剂、渗透促进剂和ph调节剂，例如缓冲剂。

57、此类添加剂通常各自以基于液体重量的0.1-5重量%的量包含在该液体中。

58、在一个实施方案中，该液体不含任何添加剂，特别是不含上述添加剂。

59、本发明还涉及根据上述方法获得的染色的含棉纺织材料。

60、上述所有定义和优选实施方案类似地适用于染色的含棉纺织材料。

61、以下实施例用于举例说明本发明。除非另有说明，份数是重量份，百分比是重量百分比。温度以摄氏度给出。