基於碳納米管改性的酸性染料的製備方法及其染色方法
2023-04-27 22:36:36
專利名稱：基於碳納米管改性的酸性染料的製備方法及其染色方法
基於碳納米管改性的酸性染料的製備方法及其染色方法技術領域
本發明屬於皮革化工領域，特別涉及一種基於碳納米管改性的酸性染料的製備方法及其染色方法。
背景技術：
酸性染料是一類須在酸性介質中進行染色的染料，其應用領域廣泛，主要用於羊毛、蠶絲及錦綸的染色，也大量用於皮革、紙張、墨水的染色，是皮革染色的常用染料，在皮革染色中佔有重要的地位。
酸性染料在水溶液中電離後生成有色的陰離子和無色的金屬陽離子，所以又稱為陰離子染料，染料中的親水基大多數為磺酸基，少數酸性染料含有羧酸基。
酸性染料因具有一系列的優點，如色譜齊全、色澤鮮豔、滲透性好，使用方便，用途廣泛，而受到皮革等工業的青睞，得到了迅速發展。然而，酸性染料由於其分子較小，親水基多，使其抗水性較差，不耐水洗，特別是耐鹼洗堅牢度差，在使用上也受到一定限制。為了克服這些缺點，本專利通過加入納米材料-碳納米管來改善，並收到一定效果。
碳納米管(Carbon nanotubes，CNTs)作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有比表面積大、機械強度高、電導率高、耐熱性好等特點。從而使其具有特殊的機械、物理、化學性能，在工程材料、催化、吸附-分離、儲能器件、電極材料等諸多領域中具有重要的應用前景，將CNTs應用於酸性染料染色，可提高染料的上染率，提高染料的耐水洗、 皂洗、汗洗、鹼洗等的堅牢度，耐曬牢度也明顯改善，耐磨性、耐乾濕擦性能提高，可有效提高被染物產品的質量。染色廢水中染料含量明顯下降、可節約染色廢水的處理成本。
國內外在用碳納米管改性酸性染料染色性能方面目前還未見報導，更未見有專利發表。
本專利利用碳納米管極高的表面比，對複合材料極好的吸附性能和增強增韌效果，應用於酸性染料的染色中，屬國內外首創。發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種基於碳納米管改性的酸性染料的製備方法及其染色方法，該改性後的酸性染料在染色過程中與待染色的皮革結合度更強，進而，使得染色後皮革的抗水性較好且更耐水洗。
為實現上述目的，本發明提供了一種基於碳納米管改性的酸性染料的製備方法， 首先對碳納米管進行酸化處理，即將碳納米管與酸性溶液混合後，超聲處理，並靜置浸泡， 最後加熱冷凝回流後，反覆水洗和分離直至PH為中性；接著，將酸化後的碳納米管與酸性染料以及水混合均勻並超聲處理，最後加熱至50-60°C，即得改性的酸性染料。
作為本發明的優選實施例，所述與碳納米管混合的酸性溶液是將質量濃度為96% 硫酸和質量濃度為68%的硝酸按體積比為2 1混合而成；
作為本發明的優選實施例，所述碳納米管與酸性溶液混合時的質量比為0. 025 1 ；
作為本發明的優選實施例，所述酸化後的碳納米管與酸性染料以及水在進行混合時，其質量份數分別為0. 1 0. 5份，100份，50 100份；
本發明還提供了一種利用上述方法所得的染料進行染色的方法，首先調整好染浴的液比和溫度，然後將改性的酸性染料加入至染浴中，待染色結束，用甲酸固色。
本發明基於碳納米管改性的酸性染料的製備方法及其染色方法至少具有以下優點本發明利用碳納米管極高的表面比，對複合材料極好的吸附性能和增強增韌效果，對酸性染料進行改性。將酸化改性後的CNTs應用於酸性染料的改性，可提高染色時染料的上染率，提高染料的耐水洗、皂洗、汗洗、鹼洗等的堅牢度，耐曬牢度也明顯改善，耐磨性、耐乾濕擦性能提高，可有效提高被染物產品的質量。染色廢水中染料含量明顯下降。因此，將功能化碳納米管用於酸性染料的改性，不但可以提高染料的利用率，而且能節約染色廢水的處理成本。
具體實施方式
下面結合實施例，對本發明做詳細描述
實施例1
(1)按照質量比為0. 025 1將碳納米管與酸性溶液混合後，超聲10分鐘處理配製成懸浮液，靜置浸泡M小時，然後在110°c加熱冷凝回流1-2小時，最後反覆水洗和分離直至PH為中性，以除去碳納米管中的雜質，並使其表面帶上羧基等活性反應基團，從而得到羧基化的碳納米管，所述酸性溶液是將質量濃度為96%硫酸和質量濃度為68%的硝酸按體積比為21混合而成；
(2)稱取質量份數為100份的酸性染料，稱取0. 1份步驟⑴得到的羧基化碳納米管，稱取50份的水，將酸性染料、羧基化碳納米管及水混合均勻並超聲10分鐘，加熱至 50-600C，得到羧基化碳納米管改性的酸性染料；
(3)將改性後的染料用於皮革染色中，即首先調整好轉鼓中染浴的液比、溫度，然後將步驟( 得到的改性的酸性染料加入至染浴中，待染色結束，用甲酸固色。
實施例2
(1)按照質量比為0. 025 1將碳納米管與酸性溶液混合後，超聲15分鐘處理配製成懸浮液，靜置浸泡30小時，然後在110°C _115°C加熱冷凝回流1-2小時，最後反覆水洗和分離直至PH為中性，以除去碳納米管中的雜質，並使其表面帶上羧基等活性反應基團， 從而得到羧基化的碳納米管，所述酸性溶液是將質量濃度為96%硫酸和質量濃度為68% 的硝酸按體積比為21混合而成；
(2)稱取質量比為100份的酸性染料，稱取0.2份步驟(1)得到的羧基化碳納米管，稱取80份的水，將酸性染料、羧基化碳納米管及水混合均勻並超聲20分鐘，加熱至 50-600C，得到羧基化碳納米管改性的酸性染料；
(3)將改性後的染料用於皮革染色中，即首先調整好轉鼓中染浴的液比、溫度，然後將步驟( 得到的改性的酸性染料加入至染浴中，待染色結束，用甲酸固色。
實施例3
(1)按照質量比為0. 025 1將碳納米管與酸性溶液混合後，超聲20分鐘處理配製成懸浮液，靜置浸泡38小時，然後在115°C _120°C加熱冷凝回流1_2小時，最後反覆水洗和分離直至PH為中性，以除去碳納米管中的雜質，並使其表面帶上羧基等活性反應基團， 從而得到羧基化的碳納米管，所述酸性溶液是將質量濃度為96%硫酸和質量濃度為68% 的硝酸按體積比為21混合而成；
(2)稱取質量份數為100份的酸性染料，0. 4份的羧基化碳納米管，100份的水，將酸性染料、羧基化碳納米管及水混合均勻並超聲30分鐘，加熱至50-60°C，得到羧基化碳納米管改性的酸性染料；
(3)將改性後的染料用於皮革染色中，即首先調整好轉鼓中染浴的液比、溫度，然後將步驟( 得到的改性的酸性染料加入至染浴中，待染色結束，用甲酸固色。
實施例4
(1)按照質量比為0. 025 1將碳納米管與酸性溶液混合後，超聲10_20分鐘處理配製成懸浮液，靜置浸泡48小時，然後在110°C -120°C加熱冷凝回流1-2小時，最後反覆水洗和分離直至PH為中性，以除去碳納米管中的雜質，並使其表面帶上羧基等活性反應基團，從而得到羧基化的碳納米管，所述酸性溶液是將質量濃度為96%硫酸和質量濃度為 68%的硝酸按體積比為2 1混合而成；
(2)稱取質量份數為100份的酸性染料，0. 5份步驟(1)得到的羧基化碳納米管， 60份的水，將酸性染料、羧基化碳納米管及水混合均勻並超聲10-30分鐘，加熱至50-60°C， 得到羧基化碳納米管改性的酸性染料；
(3)將改性後的染料用於皮革染色中，即首先調整好轉鼓中染浴的液比、溫度，然後將步驟( 得到的改性的酸性染料加入至染浴中，待染色結束，用甲酸固色。
以上所述僅為本發明的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，本領域普通技術人員通過閱讀本發明說明書而對本發明技術方案採取的任何等效的變換，均為本發明的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.基於碳納米管改性的酸性染料的製備方法，其特徵在於首先對碳納米管進行酸化處理，即將碳納米管與酸性溶液混合後，超聲處理，並靜置浸泡，最後加熱冷凝回流後，反覆水洗和分離直至PH為中性；接著，將酸化後的碳納米管與酸性染料以及水混合均勻並超聲處理，最後加熱至50-60°C，即得改性的酸性染料。
2.如權利要求1所述的基於碳納米管改性的酸性染料的製備方法，其特徵在於所述與碳納米管混合的酸性溶液是將質量濃度為96%硫酸和質量濃度為68%的硝酸按體積比為2 1混合而成。
3.如權利要求1或2所述的基於碳納米管改性的酸性染料的製備方法，其特徵在於 所述碳納米管與酸性溶液混合時的質量比為0.025 1。
4.如權利要求1所述的基於碳納米管改性的酸性染料的製備方法，其特徵在於所述酸化後的碳納米管與酸性染料以及水在進行混合時，其質量份數分別為0. 1 0. 5份，100 份，50 100份。
5.基於碳納米管改性的酸性染料的製備方法，其特徵在於包括以下步驟(1)按照質量比為0.025 1將碳納米管與酸性溶液混合後，超聲處理配製成懸浮液， 靜置浸泡M 48小時，然後在110 120°C加熱冷凝回流1-2小時，最後反覆水洗和分離直至PH為中性，以除去碳納米管中的雜質，並使其表面帶上羧基等活性反應基團，從而得到羧基化的碳納米管；(2)稱取質量份數為100份的酸性染料，0.1 0. 5份步驟(1)得到的羧基化碳納米管， 50 100份的水，將酸性染料、羧基化碳納米管及水混合均勻並超聲處理，加熱至50-60°C， 得到改性的酸性染料。
6.利用權利要求1或5所述的方法製得的酸性染料進行染色的方法，其特徵在於首先調整好染浴的液比和溫度，然後將改性的酸性染料加入至染浴中，待染色結束，用甲酸固色。
全文摘要
本發明提供了一種基於碳納米管改性的酸性染料的製備方法及其染色方法，染料的製備方法首先對碳納米管進行酸化處理，即將碳納米管與酸性溶液混合後，超聲處理，並靜置浸泡，最後加熱冷凝回流後，反覆水洗和分離直至pH為中性；接著，將酸化後的碳納米管與酸性染料以及水混合均勻並超聲處理，最後加熱至50-60℃，即得改性的酸性染料。染色方法調整好染浴的液比和溫度，然後將改性的酸性染料加入至染浴中，待染色結束，用甲酸固色即可。本發明利用碳納米管極高的表面比，對複合材料極好的吸附性能和增強增韌效果，對酸性染料進行改性，工藝簡單、綠色環保、成本低廉的優點，適於工業化生產。
文檔編號D06P1/39GK102516816SQ20111040740
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者孫友昌, 李宏軒, 馬建中 申請人:陝西科技大學