一种环保型纤维素基高分子色浆的制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种环保型纤维素基高分子色浆的制备方法，包括以下步骤：取木浆纤维素粉末溶于磷酸溶液中，将溶解后的木浆纤维素溶液取出，采用冷压或者刮膜的方式制备纤维素膜，然后将制得的纤维素膜在凝固浴中再生至中性，再经过冻干24h后制得多孔纤维素膜，将制得的多孔纤维素膜和活性染料按照一定浴比加入到溶剂体系中，然后将染色后的纤维素经过皂洗水洗并经过冷冻干燥24h后得到纤维素基高分子色浆粉末。本发明在制备纤维素基高分子色浆的过程中使用溶剂体系，提高了纤维素中染料的上染量，避免了无机盐和水的浪费，在超细纤维合成革制备过程中原位进行染色，可以减少染色废水的产生，对环境更友好，而且染色效果更佳。

权利要求

1.一种环保型纤维素基高分子色浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)木浆纤维素粉末的溶解：取含量为2‑8wt％的木浆纤维素粉末溶于磷酸溶液中，木浆纤维素粉的溶解温度为‑18℃或25‑30℃，其中木浆纤维素粉的含量为4‑6wt％，磷酸溶液的浓度为83‑85wt％，浸渍时间为1‑2h；

(2)制备多孔纤维素膜：将溶解后的木浆纤维素溶液取出，采用冷压或者刮膜的方式制备纤维素膜，然后将制得的纤维素膜在凝固浴中再生至中性，再经过冻干24h后制得多孔纤维素膜；

(3)制备纤维素基高分子色浆粉末：将制得的多孔纤维素膜和活性染料按照一定浴比加入到溶剂体系中，染色时以2℃/min升温，在85‑95℃范围内染色2‑3h，再以2℃/min将温度降至室温，然后将染色后的纤维素经过皂洗水洗并经过冷冻干燥24h后得到纤维素基高分子色浆粉末，活性染料为活性蓝19染料、活性红194染料、活性黄145染料中的一种，溶剂体系为二甲基亚砜/正辛酸乙酯、二甲基亚砜/二甲基甲酰胺、二甲基亚砜/碳酸二甲酯中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种环保型纤维素基高分子色浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中采用刮膜方式时采用的刮膜器大小为500μm、750μm、1000μm中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种环保型纤维素基高分子色浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中凝固浴为水、乙醇、水/乙醇、NaOH、水/NaOH中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种环保型纤维素基高分子色浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的活性染料用量为50‑300％o.w.f，浴比为1:10‑1:30。

5.根据权利要求4所述的一种环保型纤维素基高分子色浆的制备方法，其特征在于：所述活性染料用量为100‑150％o.w.f，浴比为1:10‑1:20，染色温度为90℃，染色时间为2.5h。

6.一种如权利要求1‑5任一项所述的环保型纤维素基高分子色浆的应用，其特征在于，利用制得的纤维素基高分子色浆对超细纤维合成革进行原位染色，具体制备方法为：取制备的纤维素基高分子色浆粉末4‑10wt％加入到20‑50wt％的水性聚氨酯中，利用均质器在转速9000‑12000rpm转速下对溶液进行均质，使纤维素基高分子色浆均匀的分散在水性聚氨酯中，然后将海岛纤维浸渍到混有纤维素基高分子色浆的水性聚氨酯中，60‑80℃下烘干

6‑8小时，得到染色后的定岛型超细纤维合成革。

说明书

一种环保型纤维素基高分子色浆的制备方法及应用

技术领域

[0001] 本发明涉及超细纤维合成革染色技术领域，尤其是涉及一种环保型纤维素基高分子色浆的制备方法及应用。

背景技术

[0002] 超细纤维合成革在外观与性能上与天然皮革十分相似，物理机械性能等方面甚至都优于天然皮革，因此超细纤维合成革在制作箱包、服装、鞋类以及车辆内饰等方面具有广阔的应用前景，近年来受到了业界的广泛关注。由于单组分的超细纤维和聚氨酯的染色已经较为困难，超细纤维合成革作为超细纤维和聚氨酯复合后的材料，在实际染色过程中往往会存在染色不匀、不深、不透、不牢、不净等问题，次品率较高，成为其向高端产品发展的一大瓶颈，而且染色过程中会产生很多污水等问题，因此提高超细纤维合成革中超细纤维和聚氨酯的上色率、双组份染色的同步性以及解决染色过程中的环境污染问题迫在眉睫。

[0003] 纤维素是自然界中含量最丰富的可再生生物质聚合物，具有成本低、可获得性广、可生物降解、易于改性等特点，以纤维素为原料制备的高分子色浆具有许多优点，比如耐迁移性高、耐溶剂性好、安全性高等，在提高材料染色性能的同时，不会污染环境。传统的小分子染料染色主要是在水相介质中进行的，染色过程中会产生大量高色度、高COD、高盐量的废水，这些废水的排放对生态环境是一个沉重的负担。

[0004] 鉴于以上原因，设计一种环保型纤维素基高分子色浆的制备方法及应用是很有必要的。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种环保型纤维素基高分子色浆的制备方法及应用，在制备纤维素基高分子色浆的过程中使用溶剂体系，可以提高纤维素中染料的上染量，还可以避免无机盐和水的浪费，在染色过程中采用纤维素基高分子色浆在超细纤维合成革制备过程中原位进行染色，可以减少染色废水的产生，对环境更友好，而且染色效果更佳。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种环保型纤维素基高分子色浆的制备方法，包括以下步骤：

[0007] (1)木浆纤维素粉末的溶解：取含量为2‑8wt％的木浆纤维素粉末溶于磷酸溶液中，其中磷酸溶液的浓度为81‑85wt％，浸渍时间为1‑3h。

[0008] (2)制备多孔纤维素膜：将溶解后的木浆纤维素溶液取出，采用冷压或者刮膜的方式制备纤维素膜，然后将制得的纤维素膜在凝固浴中再生至中性，再经过冻干24h后制得多孔纤维素膜；

[0009] (3)制备纤维素基高分子色浆粉末：将制得的多孔纤维素膜和活性染料按照一定浴比加入到溶剂体系中，染色时以2℃/min升温，在85‑95℃范围内染色2‑3h，再以2℃/min将温度降至室温，然后将染色后的纤维素经过皂洗水洗并经过冷冻干燥24h后得到纤维素基高分子色浆粉末。

[0010] 优选的，所述步骤(1)中木浆纤维素粉溶于磷酸溶液中，且木浆纤维素粉的溶解温度为‑18℃或25‑30℃。

[0011] 优选的，所述步骤(1)中木浆纤维素粉的含量为4‑6wt％，磷酸溶液的浓度为83‑85wt％，浸渍时间为1‑2h。

[0012] 优选的，所述步骤(2)中采用刮膜方式时采用的刮膜器大小为500μm、750μm、1000μm中的一种。

[0013] 优选的，所述步骤(2)中凝固浴为水、乙醇、水/乙醇、NaOH、水/NaOH中的一种。

[0014] 优选的，所述步骤(3)中的活性染料用量为50‑300％(o.w.f)，浴比为1:10‑1:30。

[0015] 优选的，所述活性染料用量为100‑150％(o.w.f)，浴比为1:10‑1:20，染色温度为90℃，染色时间为2.5h。

[0016] 优选的，所述步骤(3)中的活性染料为活性蓝19染料、活性红194染料、活性黄145染料中的一种。

[0017] 优选的，所述步骤(3)中的溶剂体系为二甲基亚砜/正辛酸乙酯、二甲基亚砜/二甲基甲酰胺、二甲基亚砜/碳酸二甲酯中的一种。

[0018] 一种环保型纤维素基高分子色浆的应用，利用制得的纤维素基高分子色浆对超细纤维合成革进行原位染色，具体制备方法为：取制备的纤维素基高分子色浆粉末4‑10wt％加入到20‑50wt％的水性聚氨酯中，利用均质器在转速9000‑12000rpm转速下对溶液进行均质，使纤维素基高分子色浆均匀的分散在水性聚氨酯中，然后将海岛纤维浸渍到混有纤维素基高分子色浆的水性聚氨酯中，60‑80℃下烘干6‑8小时，得到染色后的定岛型超细纤维合成革。

[0019] 纤维素是一种高分子材料，具有缠绕在一起的高分子链，常规的溶剂难以抵达内部拆散分子间引力，所以纤维素比较难溶，目前的溶解体系主要是碱尿素、离子液体等，这些体系存在溶解能力有限，成本高等问题，而磷酸是一种常见的无机强酸，并且是纤维素的良溶剂，木浆纤维素可以溶解在磷酸中，所以选择磷酸溶液作为溶剂。在碱性条件下，纤维素能形成纤维素负离子，与活性染料发生亲核取代反应或者加成反应，冻干后的纤维素粉末孔洞增多，更加有利于活性染料上染，纤维素在溶剂二甲基亚砜中发生溶胀，内部产生许多曲折相互连通的孔道，染料通过这些孔道向纤维内部扩散，溶剂体系中的另一个溶剂则是染料与纤维素的不良溶剂，在常温下与DMSO不相溶，加热后能与DMSO互溶，降低溶液中良溶剂的比例，起到促染作用。纤维素上的‑OH与聚氨酯中的‑NH‑COO‑之间形成氢键，所以二者具有良好的相容性。

[0020] 因此，本发明采用上述一种环保型纤维素基高分子色浆的制备方法及应用，具备以下有益效果：

[0021] (1)通过利用纤维素基高分子色浆对超细纤维合成革进行原位染色，高分子色浆耐迁移性高、耐溶剂性好、安全性高，作为自然界中含量最丰富的可再生生物质聚合物，以纤维素为基底制备的纤维素基高分子色浆在提高染色性能的同时不会对环境造成污染，同时在制备超细纤维合成革的过程中直接上染，减少后期超细纤维合成革的二次染色工艺流程，提高了染色效果，从而有效地解决了超细纤维合成革染色困难的问题；

[0022] (2)制备的纤维素基高分子色浆以纤维素为原料，不会对环境产生污染，而且制备纤维素基高分子色浆的过程中采用溶剂体系染色，溶剂可以循环使用，所以制备过程中对环境的污染也减少，整个过程环保性大大提高；

[0023] (3)在制备超细纤维合成革的过程中原位染色，一方面染料均匀的分布在超细纤维合成革中，可以提高染料的染色性能，如K/S值、耐摩擦牢度、水洗牢度等，从而防止其在实际使用过程中脱色；另一方面可以减少工艺流程，快速制备适用于服装、沙发、床垫等方面的彩色超细纤维合成革；

[0024] (4)在超细纤维合成革的制备过程中采用原位染色，对超细纤维合成革中的聚酯超细纤维几乎无任何影响，因此仍可保持超细纤维合成革的本身特性；

[0025] (5)纤维素基高分子色浆上染超细纤维合成革的染色方法简单，成本较低，易于大规模推广，可极大的拓展超细纤维合成革的应用领域。

[0026] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

[0027] 图1为本发明一种环保型纤维素基高分子色浆的制备方法的流程图；

[0028] 图2为本发明制备的纤维素基高分子色浆粉末示意图；

[0029] 图3为本发明制备的染色后的超细纤维合成革示意图。

具体实施方式

[0030] 下面结合具体实施方式对本发明技术方案做进一步详细描述。实施例中所用试剂均为常规实验或市购获得。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

[0031] 实施例1

[0032] 取含量为4wt％的木浆纤维素粉末浸入磷酸溶液中，其中磷酸溶液的浓度为83wt％，浸渍温度为‑18℃，浸渍时间为1h。将溶解后的木浆纤维素取出，采用500μm的刮膜器制备纤维素膜，然后将制得的纤维素膜在凝固浴水中再生至中性，再经过冻干24h后制得多孔纤维素膜，将制得的多孔纤维素膜和活性红194按照一定浴比加入到溶剂体系二甲基亚砜/二甲基甲酰胺中，其中活性染料的用量为150％(o.w.f)，浴比为1:10，染色时以2℃/min升温，在90℃染色2.5h，再以2℃/min将温度降至室温，然后将染色后的纤维素经过皂洗水洗并经过冷冻干燥24h后得到纤维素基高分子色浆粉末。

[0033] 进一步利用制得的纤维素基高分子色浆对超细纤维皮革进行染色，本发明提出在合成超细纤维皮革的过程中原位进行染色，具体制备方法为：取上述制备的纤维素基高分子色浆粉末5wt％加入到30wt％的水性聚氨酯中，利用均质器在转速9000rpm转速下对溶液进行均质，使纤维素基高分子色浆均匀的分散在水性聚氨酯中。将海岛纤维浸渍混有纤维素基高分子色浆的水性聚氨酯中，70℃下烘干7小时，得到染色后的定岛型超细纤维合成革。

[0034] 实施例2

[0035] 取含量为6wt％的木浆纤维素粉末浸入磷酸溶液中，其中磷酸溶液的浓度为85wt％，浸渍温度为‑18℃，浸渍时间为2h。将溶解后的木浆纤维素取出，采用冷压的方式制备纤维素膜，然后将制得的纤维素膜在凝固浴NaOH中再生至中性，再经过冻干24h后制得多孔纤维素膜，将制得的多孔纤维素膜和活性蓝19按照一定浴比加入到溶剂二甲基亚砜/正辛酸乙酯中，其中活性染料的用量为300％(o.w.f)，浴比为1:20，染色时以2℃/min升温，在
90℃染色2.5h，再以2℃/min将温度降至室温，然后将染色后的纤维素经过皂洗水洗并经过冷冻干燥24h后得到纤维素基高分子色浆粉末。

[0036] 进一步利用制得的纤维素基高分子色浆对超细纤维皮革进行染色，本发明提出在合成超细纤维皮革的过程中原位进行染色，具体制备方法为：取上述制备的纤维素基高分子色浆粉末6wt％加入到40wt％的水性聚氨酯中，利用均质器在转速11000rpm转速下对溶液进行均质，使纤维素基高分子色浆均匀的分散在水性聚氨酯中。将海岛纤维浸渍混有纤维素基高分子色浆的水性聚氨酯中，60℃下烘干7小时，得到染色后的定岛型超细纤维合成革。

[0037] 实施例3

[0038] 取含量为5wt％的木浆纤维素粉末浸入磷酸溶液中，其中磷酸溶液的浓度为85wt％，浸渍温度为25℃，浸渍时间为2h。将溶解后的木浆纤维素取出，采用750μm的刮膜器制备纤维素膜，然后将制得的纤维素膜在凝固浴水/NaOH中再生至中性，再经过冻干24h后制得多孔纤维素膜，将制得的多孔纤维素膜和活性红194按照一定浴比加入到溶剂二甲基亚砜/碳酸二甲酯中，其中活性染料的用量为100％(o.w.f)，浴比为1:15，染色时以2℃/min升温，在90℃染色2.5h，再以2℃/min将温度降至室温，然后将染色后的纤维素经过皂洗水洗并经过冷冻干燥24h后得到纤维素基高分子色浆粉末。

[0039] 进一步利用制得的纤维素基高分子色浆对超细纤维皮革进行染色，本发明提出在合成超细纤维皮革的过程中原位进行染色，具体制备方法为：取上述制备的纤维素基高分子色浆粉末6wt％加入到35wt％的水性聚氨酯中，利用均质器在转速10000rpm转速下对溶液进行均质，使纤维素基高分子色浆均匀的分散在水性聚氨酯中。将海岛纤维浸渍混有纤维素基高分子色浆的水性聚氨酯中，65℃下烘干7小时，得到染色后的定岛型超细纤维合成革。

[0040] 实施例4

[0041] 取含量为5wt％的木浆纤维素粉末浸入磷酸溶液中，其中磷酸溶液的浓度为84wt％，浸渍温度为25℃，浸渍时间为1h。将溶解后的木浆纤维素取出，采用500μm的刮膜器制备纤维素膜，然后将制得的纤维素膜在凝固浴水/乙醇中再生至中性，再经过冻干24h后制得多孔纤维素膜，将制得的多孔纤维素膜和活性黄145按照一定浴比加入到溶剂二甲基亚砜/二甲基甲酰胺中，其中活性染料的用量为125％(o.w.f)，浴比为1:15，染色时以2℃/min升温，在90℃染色2.5h，再以2℃/min将温度降至室温，然后将染色后的纤维素经过皂洗水洗并经过冷冻干燥24h后得到纤维素基高分子色浆粉末。

[0042] 进一步利用制得的纤维素基高分子色浆对超细纤维皮革进行染色，本发明提出在合成超细纤维皮革的过程中原位进行染色，具体制备方法为：取上述制备的纤维素基高分子色浆粉末5wt％加入到35wt％的水性聚氨酯中，利用均质器在转速10000rpm转速下对溶液进行均质，使纤维素基高分子色浆均匀的分散在水性聚氨酯中。将海岛纤维浸渍混有纤维素基高分子色浆的水性聚氨酯中，70℃下烘干7小时，得到染色后的定岛型超细纤维合成革。

[0043] 实施例5

[0044] 取含量为2wt％的木浆纤维素粉末浸入磷酸溶液中，其中磷酸溶液的浓度为81wt％，浸渍温度为‑18℃，浸渍时间为1h。将溶解后的木浆纤维素取出，采用500μm的刮膜器制备纤维素膜，然后将制得的膜在凝固浴水中再生至中性，再经过冻干24h后制得多孔纤维素膜，将制得的多孔纤维素膜和活性红194按照一定浴比加入到溶剂体系二甲基亚砜/二甲基甲酰胺中，其中活性染料的用量为50％(o.w.f)，浴比为1:10，染色时以2℃/min升温，在85℃染色3h，再以2℃/min将温度降至室温，然后将染色后的纤维素经过皂洗水洗并经过冷冻干燥24h后得到纤维素基高分子色浆粉末。

[0045] 进一步利用制得的纤维素基高分子色浆对超细纤维皮革进行染色，本发明提出在合成超细纤维皮革的过程中原位进行染色，具体制备方法为：取上述制备的纤维素基高分子色浆粉末4wt％加入到20wt％的水性聚氨酯中，利用均质器在转速9000rpm转速下对溶液进行均质，使纤维素基高分子色浆均匀的分散在水性聚氨酯中。将海岛纤维浸渍混有纤维素基高分子色浆的水性聚氨酯中，60℃下烘干8小时，得到染色后的定岛型超细纤维合成革。

[0046] 实施例6

[0047] 取含量为8wt％的木浆纤维素粉末浸入磷酸溶液中，其中磷酸溶液的浓度为85wt％，浸渍温度为‑18℃，浸渍时间为3h。将溶解后的木浆纤维素取出，采用冷压的方式制备纤维素膜，然后将制得的纤维素膜在凝固浴NaOH中再生至中性，再经过冻干24h后制得多孔纤维素膜，将制得的多孔纤维素膜和活性蓝19按照一定浴比加入到溶剂二甲基亚砜/正辛酸乙酯中，其中活性染料的用量为300％(o.w.f)，浴比为1:30，染色时以2℃/min升温，在
95℃染色3h，再以2℃/min将温度降至室温，然后将染色后的纤维素经过皂洗水洗并经过冷冻干燥24h后得到纤维素基高分子色浆粉末。

[0048] 进一步利用制得的纤维素基高分子色浆对超细纤维皮革进行染色，本发明提出在合成超细纤维皮革的过程中原位进行染色，具体制备方法为：取上述制备的纤维素基高分子色浆粉末10wt％加入到20wt％的水性聚氨酯中，利用均质器在转速12000rpm转速下对溶液进行均质，使纤维素基高分子色浆均匀的分散在水性聚氨酯中。将海岛纤维浸渍混有纤维素基高分子色浆的水性聚氨酯中，80℃下烘干6小时，得到染色后的定岛型超细纤维合成革。

[0049] 实施例7

[0050] 取含量为4wt％的木浆纤维素粉末浸入磷酸溶液中，其中磷酸溶液的浓度为85wt％，浸渍温度为25℃，浸渍时间为2h。将溶解后的木浆纤维素取出，采用750μm的刮膜器制备纤维素膜，然后将制得的膜在凝固浴水/NaOH中再生至中性，再经过冻干24h后制得多孔纤维素膜，将制得的多孔纤维素膜和活性红194按照一定浴比加入到溶剂二甲基亚砜/碳酸二甲酯中，其中活性染料的用量为200％(o.w.f)，浴比为1:15，染色时以2℃/min升温，在
95℃染色3h，再以2℃/min将温度降至室温，然后将染色后的纤维素经过皂洗水洗并经过冷冻干燥24h后得到纤维素基高分子色浆粉末。

[0051] 进一步利用制得的纤维素基高分子色浆对超细纤维皮革进行染色，本发明提出在合成超细纤维皮革的过程中原位进行染色，具体制备方法为：取上述制备的纤维素基高分子色浆粉末4wt％加入到50wt％的水性聚氨酯中，利用均质器在转速10000rpm转速下对溶液进行均质，使纤维素基高分子色浆均匀的分散在水性聚氨酯中。将海岛纤维浸渍混有纤维素基高分子色浆的水性聚氨酯中，80℃下烘干7小时，得到染色后的定岛型超细纤维合成革。

[0052] 实施例8

[0053] 取含量为2wt％的木浆纤维素粉末浸入磷酸溶液中，其中磷酸溶液的浓度为85wt％，浸渍温度为30℃，浸渍时间为1h。将溶解后的木浆纤维素取出，采用500μm的刮膜器制备纤维素膜，然后将制得的纤维素膜在凝固浴水/乙醇中再生至中性，再经过冻干24h后制得多孔纤维素膜，将制得的多孔纤维素膜和活性黄145按照一定浴比加入到溶剂二甲基亚砜/二甲基甲酰胺中，其中活性染料的用量为100％(o.w.f)，浴比为1:10，染色时以2℃/min升温，在90℃染色3h，再以2℃/min将温度降至室温，然后将染色后的纤维素经过皂洗水洗并经过冷冻干燥24h后得到纤维素基高分子色浆粉末。

[0054] 进一步利用制得的纤维素基高分子色浆对超细纤维皮革进行染色，本发明提出在合成超细纤维皮革的过程中原位进行染色，具体制备方法为：取上述制备的纤维素基高分子色浆粉末8wt％加入到40wt％的水性聚氨酯中，利用均质器在转速10000rpm转速下对溶液进行均质，使纤维素基高分子色浆均匀的分散在水性聚氨酯中。将海岛纤维浸渍混有纤维素基高分子色浆的水性聚氨酯中，70℃下烘干8小时，得到染色后的定岛型超细纤维合成革。

[0055] 对实施例1‑8得到的定岛型超细纤维合成革进行染色性能测试，实施例1‑8使用了三种染料，按照三种染料的测试结果制作了表1，如下：

[0056] 表1染色后的超细纤维合成革的染色性能

[0057]

[0058] 由表1可以看出，本发明染色后的超细纤维合成革，K/S值高，耐摩擦牢度高，这意味着该方法的染色性能好，因此其可应用在服装、沙发、床垫等领域。

[0059] 因此，本发明采用上述一种环保型纤维素基高分子色浆的制备方法及应用，在制备纤维素基高分子色浆的过程中使用溶剂体系，可以提高纤维素中染料的上染量，还可以避免无机盐和水的浪费，在染色过程中采用纤维素基高分子色浆在超细纤维合成革制备过程中原位进行染色，可以减少染色废水的产生，对环境更友好，而且染色效果更佳。

[0060] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。