提高木材活性染料染色固色率的方法
2023-10-08 11:06:14
提高木材活性染料染色固色率的方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高木材活性染料染色固色率的方法，包括以下步驟：將待染色木材分別在熱水、NaOH溶液、H2O2中浸提；將活性染料染液和元明粉混合後，對經過浸提處理後的木材染色得到染色木材；然後將鹼性矽溶膠固色劑對染色木材固色；鹼性矽溶膠固色劑以正矽酸乙酯、矽烷偶聯劑、乙醇、水、氨水為原料，通過溶膠-凝膠反應製備得到；用皂洗液將經過固色後的木材進行皂洗，然後用冷水洗滌、乾燥得到染色固色後的木材。本發明的方法不僅工藝簡單，活性染料對木材染色的固色率高，而且醇類有機溶劑能夠回收循環利用，避免了因使用大量鹽類物質而加劇印染廢水處理的難度，安全節能，經濟環保。
【專利說明】提高木材活性染料染色固色率的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及木材活性染料染色方法【技術領域】，尤其涉及一種鹼性矽溶膠固色劑在提高木材活性染料染色固色率中的方法。
【背景技術】
[0002]木材染色是染料分子在木材中通過吸附滲透和固著兩個過程，使木材具有一定的堅牢色澤，實現劣材優用、修正木材視覺特性的重要方法。活性染料能與木材中的纖維素、半纖維素、木質素以共價鍵結合，賦予木材優良的色牢度，加之其色澤鮮豔、色譜齊全，在木材染色中的應用越來越廣泛。木材活性染料染色一般用純鹼固色劑進行固色，其原理是在鹼性條件下纖維和活性染料發生化學反應生成醚鍵(Cell-0-D)使活性染料固著在木材上，但染液中的0!1_也能與活性染料發生親核反應，生成水解染料，不僅降低了活性染料的固色率，容易產生浮色。而且水解染料不能與木材發生反應，對纖維的親和力很小，需要強烈皂洗和水洗去浮色，更加重了水的消耗和環境的汙染。同時大量純鹼的使用，使得印染廢水中含有大量的鹽類物質，不利於廢水的生物處理，這加劇了印染廢水處理的難度和成本。因此，如何提高木材活性染料染色的固色率，提高木材耐摩擦牢度，實現低鹽或無鹽染色成為國內外木材活性染料染色技術研宄的熱點。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種提高木材活性染料染色固色率的方法，具有工藝簡單，工業化實施容易，染料固色率高、勻染性好，醇類有機溶劑能夠回收循環利用，避免大量使用純鹼等容易產生浮色、加劇廢水處理難度的鹽類物質，染色木材的耐皂洗色牢度、耐乾濕摩擦色牢度高等特點。
[0004]為解決上述技術問題，提供了一種提高木材活性染料染色固色率的方法，包括以下步驟:
51、將待染色木材分別在熱水、NaOH溶液、H202中浸提；
52、將活性染料染液和元明粉混合後，對經過S1步驟處理後的木材染色得到染色木材；然後將鹼性矽溶膠固色劑對染色木材固色；鹼性矽溶膠固色劑以正矽酸乙酯、矽烷偶聯劑、乙醇、水、氨水為原料，通過溶膠-凝膠反應製備得到；
53、用皂洗液將經過步驟S2固色後的木材進行皂洗，然後用冷水洗滌、乾燥得到染色固色後的木材。優選的，木材與皂洗液的浴比為1: 40。
[0005]前述的方法，進一步的，步驟S2中，正矽酸乙酯、矽烷偶聯劑、乙醇、水、氨水的摩爾比為 1: 0.001 ?0.01: 20 ?30: 30 ?40: 0.3 ?0.7。
[0006]前述的方法，進一步的，步驟S2中，溶膠-凝膠反應的溫度為40°C，反應時間為lh0
[0007]前述的方法，進一步的，矽烷偶聯劑為γ -氨丙基乙氧基矽烷、Ν- (β-氨乙基)-γ-氨丙基二甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷和乙烯基-(β -甲氧基乙氧基)矽烷中的一種或多種的混合物。
[0008]前述的方法，進一步的，氨水的質量百分比濃度為25%?28%。
[0009]前述的方法，進一步的，步驟S1具體為:將待染色木材在水浴比為1: 40，溫度為70?90°C的水浴環境下浸提8h，然後轉入8g/L NaOH溶液中浸提2h，最後在3wt%H202溶液中浸提2h。
[0010]前述的方法，進一步的，步驟S2中染色步驟具體為:將木材放入染缸，加入活性染料染液和元明粉，然後加水調節浴比為1: 20?1: 40，在溫度50?90°C下染色2?3h得到染色木材。
[0011]前述的方法，進一步的，步驟S2中的活性染料染液的質量百分含量為0.5%?2%，元明粉的濃度為40g/L。
[0012]前述的方法，進一步的，步驟S2中的對染色木材固色的溫度為50°C?80°C，固色時間為30?90min。。
[0013]前述的方法，進一步的，步驟S2中的鹼性矽溶膠固色劑加入量為活性染料染液質量的6wt%?8wt%。
[0014]前述的方法，進一步的，步驟S3中的皂洗液由lwt%的LR-2皂洗劑和20g/L的Na2Si03 組成。
[0015]前述的方法，進一步的，步驟S3中皂洗的溫度為90°C?95°C;皂洗時間為lOmin?15min0
[0016]與現有技術相比，本發明的優點在於:
(1)本發明採用鹼性矽溶膠固色劑提高活性染料染液在木材上的固色效果，其中鹼性矽溶膠固色劑以正矽酸乙酯為原料，通過溶膠-凝膠法製備得到；一方面是在鹼性條件下纖維和活性染料發生化學反應生成醚鍵(Cell-0-D)使活性染料固著在木材上，另一方面微小的溶膠粒子具有極大的比表面積和較高的比表面能，容易在木材表面形成一層具有三維網狀結構的氧化物薄膜，這層膜將活性染料三維固著在矽氧烷母體中，達到了提高染色木材的固色率、耐摩擦色牢度和皂洗色牢度的效果。
[0017](2)本發明提供的鹼性矽溶膠固色劑的製備方法，製備工藝簡單、適合大規模工業化生產。
[0018](3)本發明的鹼性矽溶膠固色劑可應用於提高木材活性染料染色固色率，具有工藝簡單，工業化實施容易，染料固色率高、勻染性好，醇類有機溶劑能夠回收循環利用，避免大量使用純鹼等容易產生浮色、加劇廢水處理難度的鹽類物質，染色木材的耐皂洗色牢度、耐乾濕摩擦色牢度高等特點。
【具體實施方式】
[0019]以下結合具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但並不因此而限制本發明的保護範圍。
[0020]以下實施例中所採用的材料和儀器均為市售。
[0021]實施例1:
一種鹼性矽溶膠固色劑，其製備方法包括以下步驟:
(1)以正矽酸乙酯為原料，將正矽酸乙酯加入到無水乙醇中，攪拌均勻，配成A溶液；蒸餾水和28%的濃氨水混合均勻，配成B溶液，控制正矽酸乙酯、乙醇、水、氨水的摩爾質量比為 1: 20: 40: 0.5。
[0022](2)將步驟(1)製備得到的30wt% A溶液放入反應器，升溫至40°C，開動反應器中的攪拌器，以2mL/min的滴加速度往反應器中並流滴加步驟(1)製備得到的B溶液和剩餘的70wt% A溶液，以40°C冷凝回流，反應30min後，再滴加KH550(KH550與正矽酸乙酯的摩爾比為0.005: 1)，繼續攪拌反應0.5h，靜置陳化12h，完成鹼性矽溶膠固色劑的製備。
[0023]上述實施例1中，正矽酸乙酯、矽烷偶聯劑、乙醇、水、氨水的摩爾質量比為1: 0.001?0.01: 20?30: 30?40: 0.3?0.7 ;氨水的質量百分比濃度為25%?28% ；均可製備相同或相似的鹼性矽溶膠固色劑。
[0024]實施例1採用的矽烷偶聯劑是γ -氨丙基乙氧基矽烷(ΚΗ550)，在本發明中，其他的矽烷偶聯劑如:Ν- ( β-氨乙基)-γ-氨丙基二甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基-(β -甲氧基乙氧基)矽烷；或者這些矽烷偶聯劑的中兩種或兩種以上的混合物也能發揮與γ -氨丙基乙氧基矽烷相同的作用，並達到相同或相似的技術效果。
[0025]同樣，實施例1採用的醇溶劑為無水乙醇，在本發明中，其他的醇溶劑如:丙醇、異丙醇、叔丁醇、正丁醇或者這些醇溶劑的中兩種或兩種以上的混合物也能發揮與無水乙醇相同的作用，並達到相同或相似的技術效果。
[0026]實施例2:
一種實施例1的鹼性矽溶膠固色劑在提高木材活性染料染色固色率中的方法，具體包括以下步驟:
S1、預處理:將楊木單板試樣(規格100X50X2mm)在水浴比為1: 40，溫度為80°C的水浴環境下(水浴溫度為70?90°C )浸提8h，然後轉入浴比為1: 40，8g/L NaOH溶液中浸提2h，最後在浴比為1: 40，3wt%H202溶液中浸提2h。
[0027]S2、染色:將經過S1後的楊木稱量好放入不鏽鋼染缸中，再按照浴比1: 20(水浴比為1: 20?1: 40均可實施)，將濃度為1.0% (0.w.f) M-3BE活性紅染液(M-3BE活性紅染液質量百分含量為0.5%?2%均可實施)和40g/L元明粉放入染缸中，在恆溫振蕩水浴鍋中振蕩均勻後，水浴鍋以2°C /min的速度升溫，升至80°C保持恆溫染色3h (染色溫度為50?90°C ;染色時間為2?3h均可實施)。然後加入8% (佔染液質量比)實施例1的鹼性矽溶膠固色劑，以1°C /min的速度升溫，升至60°C保持恆溫固色80min。
[0028]S3、皂洗:用lwt% LR-2皂洗劑和20g/L的Na2Si03組成的皂洗液將經過步驟S2固色後的木材，在90°C下，以浴比1: 40皂洗lOmin (皂洗的溫度為90°C?95°C ;皂洗時間為lOmin?15min均可實施)，然後用冷水洗滌、乾燥得到染色固色後的木材。
[0029]對比例1:
S1、預處理:將楊木單板試樣(規格100X50X2mm)在水浴比為1: 40，溫度為80°C的水浴環境下(水浴溫度為70?90°C )浸提8h，然後轉入浴比為1: 40，8g/L NaOH溶液中浸提2h，最後在水浴比為1: 40，3wt%H202溶液中浸提2h。
[0030]S2、染色:將經過S1預處理後的楊木稱量好放入染缸中，再按照浴比1: 40將濃度為1.0%(0.w.f)M-3BE活性紅染液和40g/L元明粉放入不鏽鋼染缸中，在恆溫振蕩水浴鍋中振蕩均勻後，水浴鍋以2°C /min的速度升溫，升至80°C保持恆溫染色3h。然後加入20g/L純鹼，在60 °C下恆溫固色80min。
[0031]S3、皂洗:用lwt% LR-2皂洗劑和20g/L的Na2Si03組成的皂洗液將經過步驟S2固色後的木材，在90°C下，以浴比1: 40皂洗lOmin，然後用冷水洗滌、乾燥得到染色固色後的木材。
[0032]按照《GB / T2391-1980活性染料吸色率和固色率的測定方法》檢測活性染料對木材的上染率和固色率，分別按照《GB/T3921-2008紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》、《GB/T 3920-2008紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》檢測染色木材的耐皂洗色牢度、耐幹、溼摩擦色牢度。
[0033]通過對實施例2和對比例1的對比，實施例2的活性染料楊木染色的上染率達到83.07%，固色率達到81.12%，染色木材的耐皂洗色牢度達到4級，耐幹摩擦色牢度達到4級，耐溼摩擦色牢度達到3.5?4級，比傳統的純鹼作為固色劑得到的染色木材的上染率77.01%，固色率達到71.13%要高10%，耐水洗、耐乾濕摩擦色牢度3級要高0.5?1級。
[0034]實施例3:
一種實施例1的鹼性矽溶膠固色劑在提高木材活性染料染色固色率中的方法，具體的應用方法具體包括以下步驟:
S1、預處理:將楊木單板試樣(規格100X50 X 2mm)在水浴比為1: 40，溫度為80°C的水浴環境下浸提8h，然後轉入浴比為1: 40，8g/L NaOH溶液中浸提2h，最後在浴比為1: 40，3%H202溶液中浸提2h。
[0035]S2、染色:將經過實施例3中S1後的楊木稱量好放入不鏽鋼染缸中，再按照浴比1: 40，將濃度為濃度為0.5% (0.w.f) X-BR活性藍染液和40g/L元明粉放入染缸中，在恆溫振蕩水浴鍋中振蕩均勻後，再水浴鍋以2°C /min的速度升溫，升至50°C保持恆溫染色2h。然後加入6%實施例1的鹼性矽溶膠固色劑，以1°C /min的速度升溫，升至50°C保持恆溫固色 40mino
[0036]S3、皂洗:用1% LR-2皂洗劑和20g/L的Na2Si03組成的皂洗液將經過步驟S2固色後的木材，在90°C下，以浴比1: 40皂洗lOmin，然後用冷水洗滌、乾燥得到染色固色後的木材。
[0037]按照《GB / T2391-1980活性染料吸色率和固色率的測定方法》檢測活性染料對木材的上染率和固色率，分別按照《GB/T3921-2008紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》、《GB/T 3920-2008紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》檢測染色木材的耐皂洗色牢度、耐幹、溼摩擦色牢度。
[0038]通過對實施例3和對比例1的對比，實施例3的活性染料楊木染色的上染率達到77.61%，固色率達到76.73%，染色木材的耐皂洗色牢度達到4級，耐幹摩擦色牢度達到4級，耐溼摩擦色牢度達到3.5?4級，比傳統的純鹼作為固色劑得到的染色木材的上染率73.25%，固色率達到68.66%要高8.07%，耐皂洗、耐乾濕摩擦色牢度3級要高0.5?1級。
[0039]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制。雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然而並非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明的精神實質和技術方案的情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
【權利要求】
1.一種提高木材活性染料染色固色率的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 51、將待染色木材分別在熱水、NaOH溶液、H2O2中浸提； 52、將活性染料染液和元明粉混合後，對經過所述SI步驟處理後的木材染色得到染色木材；然後將鹼性矽溶膠固色劑對所述染色木材固色；所述鹼性矽溶膠固色劑以正矽酸乙酯、矽烷偶聯劑、乙醇、水、氨水為原料，通過溶膠-凝膠反應製備得到； 53、用皂洗液將經過所述步驟S2固色後的木材進行皂洗，然後用冷水洗滌、乾燥得到染色固色後的木材。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟S2中，所述正矽酸乙酯、矽烷偶聯劑、乙醇、水、氨水的摩爾比為1: 0.001?0.01: 20?30: 30?40: 0.3?0.7。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述矽烷偶聯劑為γ-氨丙基乙氧基矽烷、N- ( β-氨乙基)-γ-氨丙基二甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷和乙烯基-(β-甲氧基乙氧基)矽烷中的一種或多種的混合物。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟SI具體為:將待染色木材在水浴比為1: 40，溫度為70?90°C的水浴環境下浸提8h，然後轉入8g/L NaOH溶液中浸提2h，最後在3wt%H202溶液中浸提2h。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟S2中所述染色步驟具體為:將木材放入染缸，加入活性染料染液和元明粉，然後加水調節浴比為1: 20?1: 40，在溫度50?90°C下染色2?3h得到所述染色木材。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述步驟S2中的活性染料染液的質量百分含量為0.5%?2%，元明粉的濃度為40g/L。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟S2中的對所述染色木材固色的溫度為50°C?80 °C，固色時間為30?90min。
8.根據權利要求3至7中任一項所述的方法，其特徵在於，所述步驟S2中的鹼性矽溶膠固色劑加入量為活性染料染液質量的6wt%?8wt%。
9.根據權利要求3至7中任一項所述的方法，其特徵在於，所述步驟S3中的皂洗液由lwt%的LR-2皂洗劑和20g/L的Na2S13組成。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述步驟S3中所述皂洗的溫度為90°C?95°C ;皂洗時間為1min?15min。
【文檔編號】B27K5/02GK104493937SQ201410801279
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月22日 優先權日:2014年12月22日
【發明者】喻勝飛, 劉元, 李賢軍, 羅武生, 鍾楊, 吳玉娟 申請人:中南林業科技大學