阳离子皮革染色助剂的试制与应用

1、第22卷第4期Vol.22No.4皮革化工Aug.20052005年8月LEATHERCHEMICALS专题研究阳离子皮革染色助剂的试制与应用卢行芳1,殷家雄2,白涛2(1.浙江工贸职业技术学院,浙江温州325003;2.陕西科技大学资环学院,陕西咸阳712081)摘要:通过在分子中引入羟基、氨基等官能团,合成了具有优良溶解性的阳离子分子,并将合成的产品应用于皮革染色,对应用效果进行了系统的检测,结果证明使用本产品之后可减少染料的用量,提高染料上染率和染色坚牢度。关键词:皮革染色;助剂;合成;应用中图分类号:TS529.1文献标识码:A文章编号:1004-8960(2005)04-0014-0

2、4Trial-manufactureandDyeingLUXing-1,ITao2(1.&Polytechnic,Wenzhou325003,China;ofScience&Technology,Xianyang712081,China)Abstract:producthavingtheexcellentdissolvingabilitywassynthesizedbyintroducingthegroupsascationicgroup,hydroxidegroup,amidocyanogengroupandsoon.Theresultsoftheapplicationand

3、systemictestsshowedthatthereductionofthedyestuffamount,theincreaseinthedyeingfastnessandtheimprovementofthedyestuffabsorptioncouldbefound,whenitwasusedintheleatherdyeing.Keywords:leatherdyeing;auxiliaryagent;synthesis;application阳离子材料不仅具有中和物体表面负电荷、促进带有负电荷物体间相互吸附和粘合的作用,而且还具有杀菌、防尘和抗静电性能,因而应用非常广泛,是丝织物、

4、纸张的处理剂、高分子材料抗静电剂、污水的絮凝剂、石油无固相钻井液体系中必须而有效的添加剂1-4以及电沉积涂料5,6等。阳离子染色助剂是一类重要的皮革染色助剂,该类材料中某些产品同阴离子染料作用后,可使染料的可见光吸收光谱向长波方向移动(即发生红移),并能使染料的吸收强度增加而产生增深效应,故这类材料便被称为增深剂7。阳离子染色助剂又可用于缓染。这是因为其分子小、运动速度快,与纤维的亲和力较阳离子染料小,因而能先与纤维结合,使染料不易上染。当染色到达一定温度时,与纤维结合的缓染剂才慢慢被染料所取代,达到均匀染色的效果。另外,阳离子染色助剂还能与阴离子染料作用,生成难溶的有色沉淀而吸附在皮革上,从

5、而提高了阴离子染料的湿处理牢度。有的在分子中还含有一些比较活泼的基团,能让染料与皮革发生部分化学结合,将染料与皮革交联起来,使染料与皮革发生多点结合。所以,这类材料也是很好的固色剂。可见,阳离子染色助剂可用于染色的各个方面。本论文试制的是一种含有羟基、氨基等多种官收稿日期:2005-05-11作者简介:卢行芳(1963-)女,博士,教授,主要从事皮革化学品与皮革工艺研究。第4期卢行芳,等:阳离子皮革染色助剂的试制与应用能团的季铵盐产品,溶解性很好。将该产品用于染色后期,可与皮革和染料发生化学结合和物理吸附,使染出来的皮子颜色更纯正,更鲜艳,并可增加染料的吸收率,节约染料的用量,降低染色废液中染

6、料的浓度,减少对环境的污染。氧化反应151实验1.1主要试剂与仪器设备1.1.1主要试剂三甲胺环氧氯丙烷氢氧化钠化学纯分析纯化学纯盐酸化学纯氨水化学纯1.1.2试验仪器设备由电动搅拌器电子天平722电脑测色仪皮革电脑拉力机皮革崩裂强度测试仪皮革透水汽性测定仪1.2合成1.2.1合成原理先将三甲胺在酸性条件下与环氧氯丙烷开环反应生成含氯和羟基的季铵盐,再将该季铵盐在碱性条件下进行闭环反应得到环氧衍生物。这种环氧衍生物经过氨化后转变为其氨基衍生物。环氧衍生物可与氨基衍生物在室温下反应生成本试验的最终产品。1.2.1.13-氯-2-羟基丙基三甲铵盐酸盐的合成1.2.2合成步骤(1)在装有搅拌器、回流

7、冷凝器、温度计的四颈瓶中加入三甲胺和35%的盐酸溶液,升温至7080,反应2h,用三甲胺调节产物pH值4.5。在一定温度下,缓缓滴加浓度为98%的环氧氯丙烷,加完后保温反应4h。得到3-氯-3-羟丙基三甲铵盐酸盐。(2)室温搅拌下向上述产物中滴加浓度40%的NaOH水溶液,加完后,继续反应3060min。用盐酸调节溶液pH值6.57,得到环氧化衍生物。(3)室温搅拌下将上述环氧衍生物滴加到过量浓度32%的浓氨水中,加完后,继续反应34h。然后于80真空脱除多余的NH3,得到胺基衍生物。(4)室温搅拌下将一定量的环氧衍生物逐步1.2.1.23-氯-2-羟基丙基三甲铵盐酸盐的环滴加到氨基衍生物中,

8、加完后继续反应8h,得亮黄16皮革化工LEATHERCHMECALS第22卷色液体产物,产物主要成分为。1.3应用本论文对试制产品(即亮黄色液体产物)进行了应用。应用实验在三联动不锈钢转鼓中进行,所用原料为猪皮蓝湿革(厚度0.7mm)。1.3.1应用工艺称重复鞣:按同一工艺进行中和:液比l.5,温度小苏打转动最终pH值30min液比温度匀染剂转动染料转动转动甲酸转动合成的产品352.0%60min,要求中和透6.26.53.0550.5%10min测是在下样后利用皮革崩裂强度测试仪测量;透水汽性的检测可在下样后放置于皮革透水汽性测量仪中24h,然后得出结论;成革染色坚牢度可利用染色耐磨擦试验机

9、进行检测;色泽饱满度是利用电脑测色仪测出成革表面的色深值(k/s值),从而可判断革颜色的饱满度;染料上染率的分析是利用可见光分光光度计测出废液中染料的残留量来完成。2实验结果2.1染色废液的目测结果见表1表3。表1试制产品用量对比3.0%)用量(%0.51.52.0水洗:染色:较好浅淡好透明色浅淡好60min1.5%30min表2染料用量对比(试制产品用量1.5%)用量(%)废液情况2.53.03.54.0透明透明色泽淡好透明色泽深好浑浊色泽深好色泽淡皮革颜色深度较好适量(空白样不加)目测色度表3与空白样对比使用1.5%试制产品透明、色泽浅淡20倍转动30min收集废液、水洗、出鼓、挂晾干燥。

10、1.3.2应用效果分析1.3.2.1感官分析通过眼观、手摸的方法对成品的性状做出较为粗略的的判定。主观的影响因素较多:一是粗略地区分染色后各个样块的颜色差异,从而判断助剂在匀染、提高上染率方面是否有一定的作用;二是通过手摸,感觉成品样块的丰满性及柔软程度,从而进行比较,判定助剂在改善手感方面的作用。1.3.2.2仪器检测空白样(不加试制产品)混浊、色泽很深1000倍由表1可以看到当染料用量一定时,增加试制产品用量,染料被吸收的量越多,其革坯色泽越浓。这可能是因为试制产品的使用可以增加皮革纤维中的阳离子性,从而提高染料的吸收量。表2可以看到试制产品用量一定时,增加染料用量,其废液色泽越深,染料的

11、吸收率越低。这是因为坯革中可与染料结合的基团有限,使得革纤维吸收染料的能力处于某一定值,当染料用量少时,染料可能不会使革纤维上的可与染料结合的基团饱和,随着染料量的增加,革纤维上的基团逐步被饱和,最终会使增加的部分染料不能被吸收而被留在废液中,因而废液的吸收不理想。表3表明,本论文试制的助剂产品具有明显的促进皮革纤维吸收染料的效果。2.2成革感官分析用本产品处理的皮革在柔软、丰满程度上与未主要分析检测成品的物理性能和染色效果。成品的物理性能检测包括拉伸性能、撕裂性能、崩裂性能、透水气性,染色效果包括染色坚牢度、色泽饱满度、染料的上染率等。1.3.2.3检测方法成品拉伸性能和撕裂性能的检测可通过

12、下样机下样,然后在皮革电脑拉力机上测量;崩裂性能的检第4期卢行芳,等:阳离子皮革染色助剂的试制与应用使用本产品的皮革没有明显的区别,但在颜色的饱满度上明显优于未加本产品的皮革,并且从肉面可以感到使用了试制产品的皮革绒头丝光感较强。2.3坯革物理性能分析17深值与未用试制产品处理的皮革有明显区别。使用试制产品后,坯革的色深值被显著提高,表现在视觉效果上,就使坯革颜色更饱满。见表4。表4坯革物理性能测试结果项目使用1.5%产品未用产品断裂伸长抗张强度/崩裂强度崩裂高撕裂强度率/%25.5035.1017.1813.7923结论3.1本实验所得产品是含有多种活性基团染色助1917.39度/mm8.4

13、546.6144.33剂,可以使染料充分牢固地固定在皮革上,具有显著的增深效果;3.2用皮重1.5%的本实验所得产品可获得理想的助染效果;3.3使用本产品可节约染料用量,且染色废液清沏、透明,;3.4由表4可见,加入本试制产品后,对于提高坯革拉伸性能、崩裂性能、撕裂性能等方面具有一定的作用。这可能是因为本产品的分子进入皮革纤维中会促进皮革纤维的分子之间产生某种交联所致。本产品含有多种官能团,既可与皮革纤维本身作用,也可与结合在皮革纤维分子上的鞣剂作用,2.4助染效果分析见表5。表5染色废液中染坯革颜色坚牢度/级坯革颜色饱干擦湿擦料含量/g/L满程度使用1.50.535545项目%产品,所以其使

14、用。一般来讲,阳离子性助剂的使用,均可使染料的吸收率提高,但是若阳离子助剂使用不当,会使染色的均匀度有所降低,故应注意助剂的加入时间和加料次序。同时还应该注意,阳离子染色助剂不能与阴离子染料(酸性染料、直接染料)同时加人转鼓,否则阳离子染色助剂与阴离子染料结合产生沉淀,最终导致色花现象,影响染色效果。阳离子染色助剂应该尽量在温和的温度条件下使用,此外,使用阳离子染色助剂处理后,一般表面显得有些粗糙,表面加脂的作用更为重要,在加脂时应加倍注意加脂剂的渗透问题。参考文献:1张志斌.高分子材料科学与工程,1992,(5):124.2朱端.四川造纸,1988,(3):17.3王正辉,胡星棋.高分子材料

15、科学与工程,1994,(4):8.4ValenzianoR,BaleP.OilandGas,1992,(8):60.5Tao-Seongkim,ToshikazuHirao,IsaoIkeda.Preparationofbis-quaternaryammoniumsaltsfromepichlorohydrin,JAOCS,1996,73(1):67.6ao-SeongKim,ToshiyukiKida,Yohjinakatsuji,IsaoIkeda.Surface-activeToshikazuHirao,见图1未用产品注:坯革颜色饱满程度的测定是利用电脑测色仪对染后的干坯革进行色度检测,测出革的色深值K/S,K/S