一种纤维素纤维的连续改性和染色方法
技术领域
本发明属于纺织印染技术领域，具体涉及一种纤维素纤维的连续改性和染色方法。
背景技术
传统纤维素纤维染色工艺上染率低，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。为了解决这个问题，需要对纤维素纤维或活性染料进行阳离子改性。
为了降低活性染料染色中无机盐的使用，可通过对染料分子的改进，使染料分子带有阳离子基团，水溶液中带有正电荷，增加了与纤维素纤维的亲和力，从而实现低盐或无盐染色。另一种方法是对纤维素纤维进行改性，在染色前对纤维素纤维进行阳离子化处理，使其带有正电荷，从而增加了与染料分子的亲和力，最终实现低盐或无盐染色。
综上所述，现有的方法，对纤维素纤维的改性和染色基本上是竭染，改性剂在碱性条件下易分解，利用率太低，改性不均匀，染色容易产生色花，虽然可以实现无盐染色，但染色残液的色度也较高，依然会造成污染，且时间长，劳动力大。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种纤维素纤维的连续改性和染色方法，本发明通过连续喷轧改性和染色，以极小浴比，节约助剂和染化料，改性程度高，染色均匀，染色后无需水洗。
本发明提供了一种纤维素纤维的连续改性和染色方法，包括以下步骤：
对纤维素纤维采用连续式喷轧改性溶液进行改性后进行低温堆置，然后依次进行连续水洗、中和、连续式喷轧染色和烘干；
所述纤维素纤维与改性溶液的质量比为1：(1～2)；
所述改性溶液中的改性剂选自均三嗪基季铵盐化合物、聚酰胺表氯醇树脂、氮杂环阳离子化合物、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵中的一种或多种。
优选的，所述纤维素纤维为没有经过前处理的饼状纤维，克重为100～300g/m2。
优选的，所述改性溶液为改性剂的水溶液与氢氧化钠水溶液按照体积比1:(0.8～1.5)的比例混合得到的溶液；
所述改性剂溶液的浓度为150～200g/L；
所述氢氧化钠溶液的浓度为30～60g/L。
优选的，所述改性方法为：将改性溶液连续喷在网带夹持的饼状纤维上，通过轧车压轧整理到饼状纤维上，车速5～20m/min，轧车压力2～5公斤，带液率60～100％；所述网带目数60～200目。
优选的，所述低温堆置的温度为25～30℃，时间为16～24小时。
优选的，所述连续水洗方法为：网带夹持经过改性的饼状纤维进行连续式喷轧水洗，车速5～20m/min，轧车压力2～5公斤，带液率60～100％，将将经过改性的饼状纤维水洗至pH＝5.5～7.5，水洗后不烘干直接进行连续式喷轧染色。
优选的，所述连续式喷轧染色的方法为：将染液喷在网带夹持的饼状纤维上，车速5-20m/min，轧车压力2-5公斤，带液率60～100％，25～30℃条件下堆置2～15小时。
优选的，所述染液为活性染料的水溶液，浓度为0.5～5％，所述活性染料为乙烯砜型或均三嗪型活性染料；
所述纤维素纤维与染液的质量比为1：(1～2)。
优选的，所述烘干的温度为80～100℃。
与现有技术相比，本发明提供了一种纤维素纤维的连续改性和染色方法，包括以下步骤：对纤维素纤维进行连续式喷轧改性溶液进行改性后进行低温堆置，然后依次进行连续水洗、中和、连续式喷轧染色和烘干；所述纤维素纤维与改性溶液的质量比为1：(1～2)；所述改性溶液中的改性剂选自均三嗪基季铵盐化合物、聚酰胺表氯醇树脂、氮杂环阳离子化合物、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵中的一种或多种。
本发明采用连续式工艺，在改性过程中，提高了改性剂的利用率，降低其水解，改性均匀；在染色过程中消除了碱和盐的使用，染料不会水解，染色均匀，不会色花，本工艺的染料利用率最高可达100％，染色后不需要水洗，降低了印染废水中染料的含量及生产成本，对环境的保护有着积极的影响；由于染色后水洗不掉色，达到染色后可不水洗直接烘干，节水节能。
结果表明，本发明上染率要比常规纤维染色工艺高，染料用量低，同时染色时无需加盐和碱，节约了染料和助剂，与间歇式改性工艺比，改性程度高，降低改性剂的分解，利用率高，染色均匀，大大缩短时间、节省人力。
具体实施方式
本发明提供了一种纤维素纤维的连续改性和染色方法，包括以下步骤：
对纤维素纤维采用连续式喷轧改性溶液进行改性后进行低温堆置，然后依次进行连续水洗、中和、连续式喷轧染色和烘干；
所述纤维素纤维与改性溶液的质量比为1：(1～2)；
所述改性溶液中的改性剂选自均三嗪基季铵盐化合物、聚酰胺表氯醇树脂、氮杂环阳离子化合物、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵中的一种或多种。
本发明以纤维素纤维作为染色对象，其中，所述纤维素纤维为没有经过前处理的饼状纤维，克重为100～300g/m2。
本发明对纤维素纤维采用连续式喷轧改性溶液进行改性，所述改性溶液中的改性剂选自均三嗪基季铵盐化合物、聚酰胺表氯醇树脂、氮杂环阳离子化合物、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵中的一种或多种，优选为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵或2，3-环氧丙基三甲基氯化铵。
所述改性溶液为改性剂的水溶液与氢氧化钠水溶液按照体积比1:(0.8～1.5)的比例混合得到的溶液，优选为1:(1.0～1.3)；
所述改性剂溶液的浓度为150～200g/L，优选为160～190g/L；
所述氢氧化钠溶液的浓度为30～60g/L，优选为40～50g/L。
在本发明中，所述改性方法为：将改性溶液连续喷在网带夹持的饼状纤维上，通过轧车压轧整理到饼状纤维上，车速5～20m/min，优选为10～15m/min，轧车压力2～5公斤，优选为3～4公斤，带液率60％～100％，优选为70％～90％；所述网带为尼龙材质，网带目数60～200目，优选为100～150目。
改性后，得到改性后的纤维素纤维，然后将所述纤维素纤维进行低温堆置。所述低温堆置的温度为25～30℃，时间为16～24小时，优选为18～20小时。
然后将经过低温堆置后的纤维素纤维进行连续水洗，所述连续水洗方法为：网带夹持经过改性的饼状纤维进行连续式喷轧水洗，车速5～20m/min，优选为10～15m/min，轧车压力2～5公斤，优选为3～4公斤，带液率60％～100％，优选为70％～90％；将将经过改性的饼状纤维水洗至pH＝5.5～7.5，水洗后不烘干直接进行连续式喷轧染色。
所述连续式喷轧染色的方法为：将染液喷在网带夹持的饼状纤维上，车速5～20m/min，优选为10～15m/min，轧车压力2～5公斤，优选为3～4公斤，带液率60％～100％，优选为70％～90％；25～30℃条件下堆置2～15小时，不水洗直接烘干得到染色纤维。
所述染液为活性染料的水溶液，浓度为0.5wt％～5wt％，所述活性染料为乙烯砜型或均三嗪型活性染料；
所述纤维素纤维与染液的质量比为1：(1～2)，所述纤维素纤维为原始的未改性处理的纤维素纤维。
所述烘干的温度为80～100℃。
本发明采用连续式工艺，在改性过程中，提高了改性剂的利用率，降低其水解，改性均匀；在染色过程中消除了碱和盐的使用，染料不会水解，染色均匀，不会色花，本工艺的染料利用率最高可达100％，染色后不需要水洗，降低了印染废水中染料的含量及生产成本，对环境的保护有着积极的影响；由于染色后水洗不掉色，达到染色后可不水洗直接烘干，节水节能。
结果表明，本发明上染率要比常规纤维染色工艺高，染料用量低，同时染色时无需加盐和碱，节约了染料和助剂，与间歇式改性工艺比，改性程度高，降低改性剂的分解，利用率高，染色均匀，大大缩短时间、节省人力。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种纤维素纤维的连续改性和染色方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
棉纤维的连续式阳离子改性染色。具体步骤为：
(1)棉纤维的改性：将3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵用软水配制成浓度为200g/L溶液，配制烧碱溶液浓度为60g/L，通过蠕动泵以1：1比例进行混合后连续喷轧整理到网带夹持的饼状纤维上，通过轧车压轧整理到饼状纤维上，车速12m/min，轧车压力5公斤，纤维与喷液量的质量比为1：1.3，带液率为80％，然后在30℃条件下堆置24小时，然后连续喷轧水洗，0.5g/L柠檬酸水溶液喷轧至纤维pH值为6.8，其中纤维素纤维与喷液量的质量比为1：2，车速12m/min，轧车压力5公斤，带液率为78％，得到阳离子改性棉纤维。
(2)染色：将(1)制得的阳离子改性棉纤维置于染色装置上进行连续式喷轧，将染液喷在网带夹持的饼状纤维上，车速12m/min，轧车压力5公斤，喷液量与原始纤维素纤维重比为1：1，带液率为80％，染液处方为：活性艳蓝1.5％。染色结束后30℃堆置2h，95℃烘干得到染色棉纤维。
实施例2
棉纤维的连续式阳离子改性染色。具体步骤为：
(1)棉纤维的改性：将2，3-环氧丙基三甲基氯化铵阳离子改性剂用软水配制成浓度为150g/L溶液，配制烧碱溶液浓度为40g/L，通过蠕动泵以1：1比例进行混合后喷轧整理到纤维上，通过轧车压轧整理到饼状纤维上，车速14m/min，轧车压力4公斤，纤维与喷液量的比为1：1.5，带液率为84％，然后在30℃条件下堆置20小时，然后连续喷轧水洗，0.4g/L柠檬酸水溶液喷轧至纤维至pH值为7.0，其中纤维素纤维与喷液量的质量比为1：2，车速14m/min，轧车压力4公斤，带液率为81％，得到阳离子改性棉纤维。
(2)染色：将(1)制得的阳离子改性棉纤维置于染色装置上进行连续式喷轧，将染液喷在网带夹持的饼状纤维上，车速12m/min，轧车压力5公斤，喷液量与原始纤维素纤维重比为1：1，带液率为80％，染料处方为：活性艳蓝1.5％。染色结束后30℃堆置2h，烘干得到染色棉纤维。
实施例3
棉纤维的连续式阳离子改性染色。具体步骤为：
(1)棉纤维的改性：将聚酰胺表氯醇树脂阳离子改性剂用软水配制成浓度为160g/L溶液，配制烧碱溶液浓度为45g/L，通过蠕动泵以1：1.2比例进行混合后喷轧整理到纤维上，通过轧车压轧整理到饼状纤维上，车速14m/min，轧车压力4公斤，纤维与喷液量的比为1：1.5，带液率为84％，然后在30℃条件下堆置20小时，然后连续喷轧水洗，0.4g/L柠檬酸水溶液喷轧至纤维至pH值为6.5，其中纤维素纤维与喷液量的质量比为1：2，车速14m/min，轧车压力4公斤，带液率为80％，得到阳离子改性棉纤维。
(2)染色：将(1)制得的阳离子改性棉纤维置于染色装置上进行连续式喷轧，将染液喷在网带夹持的饼状纤维上，车速12m/min，轧车压力5公斤，喷液量与原始纤维素纤维重比为1：1，带液率为80％，染料处方为：活性艳蓝1.5％。染色结束后30℃堆置2h，烘干得到染色棉纤维。
对比例1
棉纤维传统法染色(不改性染色)。具体步骤为：将棉纤维置于染色装置上进行喷轧，喷液量与纤维重比为1：1，带液率为80％，染料处方为：活性艳蓝1.5％，渗透剂0.5％，片碱0.2％，固色碱3％。染色结束后30℃堆置15h，水洗8道，烘干得到染色棉纤维。
采用本发明所述的方法进行的上述实施例，染液中无需加盐和碱，染色后不需要水洗，纤维颜色均匀，鲜艳漂亮，无色花现象，上染率高于传统染色方法，染色后不水洗，水洗牢度、摩擦牢度和耐光色牢度与传统方法相当，改性染色未造成色牢度降低等弊端。实施例与对比例1的结果如表1。
其中，相关性能测试方法标准如下。
活性染料上染率参照GB/T2391-2006的方法测试。
干摩擦牢度、湿摩擦牢度测试均采用GB/T3920-2008标准测试，水洗牢度采用GB/T3921-2008标准测试。
表1实施例1、2与对比例1的结果如表1
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
