海藻纤维及其染色方法

技术领域

本申请属于纺织织物染色的技术领域，具体涉及一种海藻纤维及其染色方法。

背景技术

海藻纤维是以天然海藻中提取的海藻酸钠为原料，经湿法纺丝工艺而制成的一种新型绿色生物可降解纤维。因具有优异的吸湿性能、成膜成纤性能，以及良好的生物降解性和生物相容性而得到重视。

海藻纤维目前已在医用敷料领域广泛应用，在高档服装、内衣面料和装饰纺织品方面也具有很大的潜能。

海藻纤维滑爽的手感带来了穿着的舒适性，同时也带来了纺纱的难度。一方面，在相关技术中目前还难以实现海藻纤维纯纺的纱线。另一方面，由于海藻纤维目前的价格还稍高，所以市场上出现比较多就是海藻纤维混纺织物。

其中，海藻纤维与棉混纺和与毛混纺是两个较大的品种，混纺之后的纤维可以兼具抑菌、阻燃等优异的服用性能，使其在服装用及产业用纺织品领域均具有较好的产业化应用前景。

然而，海藻纤维酸碱耐受力较差，并且在遇到铵盐、Na+、K+和H+离子的溶液时，纤维会发生溶胀，甚至溶解。这就致使了在现行染色体系内，海藻纤维染色及其困难。海藻纤维难以染色的问题，成为了限制其在纺织领域大规模应用的瓶颈。

目前现有技术中对于海藻纤维染色的研究有部分报道，但仍存在一些不足。

如中国专利CN103981744A，一种海藻酸钙纤维的无盐染色方法。此专利先用硫酸铝水溶液对待染色海藻酸钙纤维进行预处理，然后采用直接染料进行无盐染色，最后采用氯化钙水溶液进行固色处理。此专利在提高染色深度方面有较大进展，但是氯化钙固色会使纤维钙化，失去纤维的柔韧性。

中国专利CN106049101A，一种海藻无纺布常温快速浸染及增强防紫外线性能的方法。用十六烷基三甲基氯化铵结合酞菁铜颜料对海藻无纺布进行快速染色，此专利中十六烷基三甲基氯化铵的作用是促染剂和表面活性剂，其添加会对海藻纤维强力有一定的影响。

目前也有一些棉无盐染色的工艺由于种种限制也不能用于海藻纤维染色。如CN108914630A，其预处理液烧碱浓度为2-6g/L，此工艺会使海藻纤维基本溶解。如CN106498770A，棉的改性过程中使用是吸附型阳离子改性剂，未使用烧碱。但是明显的线性季铵盐大分子，与海藻纤维的吸附交联效果较差，也会使海藻纤维发生溶胀溶解，影响海藻纤维的使用性能。

综上，本领域的技术人员亟需找到一种可以同时解决海藻纤维染色难的问题，且不会破坏海藻纤维的形态结构，且不会降低海藻纤维的强度的染色方法。

发明内容

本申请旨在提供一种海藻纤维及其染色方法，以解决现有技术中存在的海藻纤维染色难的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

本申请提供了一种盐海藻纤维的染色方法，包括：

S10.采用五元环季胺盐聚合物对海藻纤维进行预处理；

S20.采用染料对通过S10获得的海藻纤维进行染色；

S30.采用五元环季胺盐聚合物对通过S20获得的海藻纤维进行固色处理。

另外，本发明上述实施例提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：

上述技术方案中，五元环季胺盐聚合物为：

其中，R

上述任一技术方案中，S10具体包括：

S101.采用五元环季胺盐聚合物和水配制第一处理液；

S102.将海藻纤维投入通过S101获得的第一处理液中进行预处理；

S103.对通过S102获得的海藻纤维进行冲洗。

上述任一技术方案中，在S101中，五元环季胺盐聚合物在第一处理液中所占的质量百分比浓度为0.1％至5％。

上述任一技术方案中，在S102中，第一处理液的浴比为1：10至1： 50。

上述任一技术方案中，在S102中，预处理为在20℃至60℃的温度条件下进行的时间为5min至30min的振荡处理。

上述任一技术方案中，在S103中，冲洗的冲洗介质为水，冲洗的冲洗时间为5min至10min。

上述任一技术方案中，S20具体包括：

S201.采用染料和水配制染液；

S202.将通过S10获得的海藻纤维投入通过S201获得的染液进行染色；

S201中，染料为阴离子型染料，染料的添加量为海藻纤维的重量的1％至4％，染液的浴比为1：10至1：30。

上述任一技术方案中，S202中，染色的工艺参数为：将染液升温至40℃后，投入通过S10获得的海藻纤维，将染液升温至60℃至90℃，并进行时间为30min至60min的染色处理。

上述任一技术方案中，S30具体包括：

S301.采用五元环季胺盐聚合物和水配制第二处理液；

S302.将通过S20获得的海藻纤维投入通过S301获得的第二处理液中进行固色处理；

S303.对通过S302获得的海藻纤维进行洗涤处理；

S304.对通过S303获得的海藻纤维进行烘干处理。

上述任一技术方案中，在S301中，五元环季胺盐聚合物在第二处理液中的浓度小于或等于2g/l。

上述任一技术方案中，在S302中，第二处理液的浴比为1：10至1： 30。

上述任一技术方案中，在S302中，固色处理为在40℃至80℃的温度条件下进行的时间为1min至30min的固色处理。

上述任一技术方案中，在S303中，洗涤处理先后包括第一洗涤处理和第二洗涤处理，第一洗涤处理为在温度为85℃至95℃，浓度为5g/l至10g/l 的中性洗涤剂中进行的时间为1min至10min的振荡洗涤处理，第二洗涤处理为在温度为45℃至55℃的水中进行的时间为1min至10min的洗涤处理。

上述任一技术方案中，在S304中，烘干处理为在40℃至60℃的温度条件下进行的烘干处理。

上述任一技术方案中，海藻纤维为以下至少之一：海藻纤维短纤、海藻纤维长丝、海藻纤维混纺织物。

本申请还提供了一种海藻纤维，海藻纤维采用如上述任一技术方案中的染色方法进行染色。

本申请的有益效果为：

首先，本申请提供的海藻纤维的染色方法上染率较高，海藻纤维损失率低，并且皂洗牢度较高。因此，本申请能够获得色泽鲜艳的海藻纤维。

此外，本申请提供的海藻纤维的染色方法不会破坏海藻纤维的形态结构，海藻纤维在非盐、非碱体系中就能实现染色，最大程度的保护海藻纤维。

最后，本申请提供的海藻纤维具有良好的产业化染色性能，可用商品化的多种阴离子型染料等进行无盐染色。其染色工艺简单，易操作，染色色泽鲜艳，牢度好。染色过程中纤维保持原有形貌，无明显溶解现象发生，力学性能没有明显的下降。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

具体实施方式

下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种海藻纤维的染色方法，包括：

S10.采用五元环季胺盐聚合物对海藻纤维进行预处理；

S20.采用染料对通过S10获得的海藻纤维进行染色；

S30.采用五元环季胺盐聚合物对通过S20获得的海藻纤维进行固色处理。

在上述实施例中，可采用本申请实施例的海藻纤维制备海藻纤维混纺织物，海藻纤维混纺织物为海藻纤维与其他一种或多种纤维的混纺织物。比如，海藻纤维混纺织物可以为以下至少之一：海藻纤维/棉混纺织物、海藻纤维/ 粘胶混纺织物、海藻纤维/羊毛混纺织物、海藻纤维/羊绒混纺织物、海藻纤维/丝绸混纺织物。

在上述实施例中，本申请实施例的海藻纤维易于染色，色彩鲜艳。其可以选择直接染料、酸性染料、活性染料、天然染料、靛蓝染料中的一种或几种进行染色。

在上述实施例中，采用五元环季胺盐聚合物对海藻纤维进行预处理的目的在于，提高海藻纤维在染色时的上染率，降低海藻纤维的损失率，并提高海藻纤维的皂洗牢度。本申请实施例提供的制备方法获得的海藻纤维混纺织物的上染率大于或等于85％，皂洗牢度大于或等于4级。

本申请实施例能够实现上述目的的原理如下。海藻酸钠是由两种结构不同的糖醛酸通过C-1，4键连接而组成的嵌段线形多糖，即β-D-甘露糖醛酸 (简称M单元)和α-L-古罗糖醛酸(简称G单元)。海藻酸钠分子中这两种结构单元以多聚甘露糖醛酸(M)n和多聚古罗糖醛酸(G)n的形式分布于分子链中，两者中间以交替MG或多聚交替(MG)n相连接，其化学结构如下：

当海藻酸钠纺丝液遇到含氯化钙的凝固浴，其会快速地转变成非水溶的海藻酸钙凝胶。这一过程主要是GG链段与Ca2+产生“蛋-壳”结构，从而产生了海藻纤维。很多一价盐破坏海藻纤维的稳定性，即破坏了其“蛋-壳”交联结构。

本申请的关键之一在于：采用五元环季胺盐聚合物对海藻纤维进行预处理。五元环季胺盐聚合物，其结构跟海藻纤维M单元类似，有较好的平面性，其较容易的与M单元吸附交联，置换Ca

综上，本申请实施例的海藻纤维具有良好的可染性能，可用商品化的直接染料进行无盐染色。本申请实施例生产的可染海藻纤维，其染色色泽鲜艳，牢度好。染色过程中纤维可以保持原有形貌，无明显溶解现象发生，力学性能没有明显的下降。

在本申请实施例的部分实施方式中，五元环季胺盐聚合物为：

其中，R

在本申请实施例的部分实施方式中，五元环季胺盐聚合物为水溶性五元环季胺盐聚合物。

在本申请实施例的部分实施方式中，五元环季胺盐聚合物通过以下方式制备：将五元环季胺盐单体、引发剂、乙二胺四乙酸钠混合，在60℃至100℃的温度条件下保温1h至5h，获得五元环季胺盐聚合。

在本申请实施例的部分实施方式中，五元环季胺盐聚合物通过以下方式制备：将五元环季胺盐单体、引发剂、乙二胺四乙酸钠混合，在70℃至90℃的温度条件下保温2h至3h，获得五元环季胺盐聚合。

在本申请实施例的部分实施方式中，五元环季胺盐聚合物通过以下方式制备：将五元环季胺盐单体、引发剂、乙二胺四乙酸钠混合，在80℃至85℃的温度条件下保温2.5h，获得五元环季胺盐聚合。

在上述实施方式中，采用装有搅拌器，温度计和通氮气装置的反应器制备五元环季胺盐聚合物。

在上述实施方式中，五元环季胺盐单体的浓度为20％至80％，引发剂的浓度为0.1％至2％，乙二胺四乙酸钠0.001％至0.01％。

在上述实施方式中，五元环季胺盐单体的浓度为40％至60％，引发剂的浓度为1％至1.5％，乙二胺四乙酸钠0.004％至0.006％。

在上述实施方式中，引发剂包括过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的任一种或几种。

在上述实施方式中，五元环季胺盐聚合的具体制备方式为：在装有搅拌器，温度计和通氮气装置的反应器中加入浓度20％至80％的五元环季胺盐单体，再依次加入：0.1％至2％的引发剂，0.001％至0.01％的乙二胺四乙酸钠。然后再通氮气20至40分钟后升温到60至100℃，保温1至5小时，完成五元环季胺盐聚合物的制备。

在本申请实施例的部分实施方式中，S10具体包括：

S101.采用五元环季胺盐聚合物和水配制第一处理液；

S102.将海藻纤维投入通过S101获得的第一处理液中进行预处理；

S103.对通过S102获得的海藻纤维进行冲洗。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S101中，五元环季胺盐聚合物在第一处理液中所占的质量百分比浓度为0.1％至5％。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S101中，五元环季胺盐聚合物在第一处理液中所占的质量百分比浓度为1％至4％。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S101中，五元环季胺盐聚合物在第一处理液中所占的质量百分比浓度为2％至3％。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S102中，第一处理液的浴比为 1：10至1：50。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S102中，第一处理液的浴比为 1：20至1：40。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S102中，第一处理液的浴比为 1：30。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S102中，预处理为在20℃至60℃的温度条件下进行的时间为5min至30min的振荡处理。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S102中，预处理为在30℃至50℃的温度条件下进行的时间为10min至20min的振荡处理。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S102中，预处理为在40℃的温度条件下进行的时间为15min的振荡处理。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S103中，冲洗的冲洗介质为水，冲洗的冲洗时间为5min至10min。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S103中，冲洗的冲洗介质为乙醇或丙酮，冲洗的冲洗时间为5min至10min。

在本申请实施例的部分实施方式中，S20具体包括：

S201.采用染料和水配制染液；

S202.将通过S10获得的海藻纤维投入通过S201获得的染液进行染色。

在本申请实施例的部分实施方式中，S201中，染料为阴离子型染料，染料的添加量为海藻纤维的重量的1％至4％，染液的浴比为1：10至1：30。

在本申请实施例的部分实施方式中，S201中，染料为阴离子型染料，染料的添加量为海藻纤维的重量的2％至3％，染液的浴比为1：15至1：25。

在本申请实施例的部分实施方式中，S202中，染色的工艺参数为：将染液升温至40℃后，投入通过S10获得的海藻纤维，将染液升温至60℃至90℃，并进行时间为30min至60min的染色处理。

在本申请实施例的部分实施方式中，S202中，染色的工艺参数为：将染液升温至40℃后，投入通过S10获得的海藻纤维，将染液升温至70℃至 80℃，并进行时间为40min至50min的染色处理。

在本申请实施例的部分实施方式中，S30具体包括：

S301.采用五元环季胺盐聚合物和水配制第二处理液；

S302.将通过S20获得的海藻纤维投入通过S301获得的第二处理液中进行固色处理；

S303.对通过S302获得的海藻纤维进行洗涤处理；

S304.对通过S303获得的海藻纤维进行烘干处理。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S301中，五元环季胺盐聚合物在第二处理液中的浓度小于或等于2g/l。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S301中，五元环季胺盐聚合物在第二处理液中的浓度小于或等于1g/l。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S301中，五元环季胺盐聚合物在第二处理液中的浓度为0.01g/l至2g/l。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S302中，第二处理液的浴比为 1：10至1：30。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S302中，第二处理液的浴比为 1：15至1：25。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S302中，第二处理液的浴比为 1：20。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S302中，固色处理为在40℃至 80℃的温度条件下进行的时间为1min至30min的固色处理。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S302中，固色处理为在50℃至 70℃的温度条件下进行的时间为5min至25min的固色处理。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S302中，固色处理为在55℃至 65℃的温度条件下进行的时间为10min至15min的固色处理。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S303中，洗涤处理先后包括第一洗涤处理和第二洗涤处理。

在本申请实施例的部分实施方式中，第一洗涤处理为在温度为85℃至 95℃，浓度为5g/l至10g/l的中性洗涤剂中进行的时间为1min至10min的振荡洗涤处理。

在本申请实施例的部分实施方式中，第二洗涤处理为在温度为45℃至 55℃的水中进行的时间为1min至10min的洗涤处理。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S304中，烘干处理为在40℃至 60℃的温度条件下进行的烘干处理。

在本申请实施例的部分实施方式中，在S304中，烘干处理为在45℃至 55℃的温度条件下进行的烘干处理。

在本申请实施例的部分实施方式中，海藻纤维为以下至少之一：海藻纤维短纤、海藻纤维长丝、海藻纤维混纺织物。

实施例1：

配制质量百分比1％的五元环季胺盐聚合物溶液，按照浴比1：20将待染色海藻纤维投入到上述改性剂水溶液中，20℃条件下振荡处理10分钟，然后冲洗待用。按照海藻纤维质量的3％称取直接大红4BS，按照1：20浴比配制成染液，待染液升温至40℃，将预处理后的海藻纤维投入到染液中，然后将染液升温至80℃，染色处理40分钟。然后配制浓度为1g/l的五元环季胺盐聚合物溶液为固色溶液，按照浴比1：30进行固色。将染色后的海藻纤维投入到上述固色剂水溶液中，60℃条件下固色处理30分钟，然后将固色处理后的海藻纤维浸泡在浓度为5g/l的中性洗涤剂中，90℃条件下振荡处理5分钟，在50℃的热水中洗涤，置于50℃的烘箱中烘干。

实施例2：

配制质量百分比3％的五元环季胺盐聚合物溶液，按照浴比1：30将待染色海藻纤维投入到上述改性剂水溶液中，30℃条件下振荡处理20分钟，然后冲洗待用。按照海藻纤维质量的3％称取酸性蓝80，按照1：20浴比配制成染液，待染液升温至30℃，将预处理后的海藻纤维投入到染液中，然后将染液升温至 95℃，染色处理60分钟。然后配制浓度为1g/l的五元环季胺盐聚合物溶液为固色溶液，按照浴比1：30进行固色。将染色后的海藻纤维投入到上述固色剂水溶液中，60℃条件下固色处理30分钟，然后将固色处理后的海藻纤维浸泡在浓度为5g/l的中性洗涤剂中，90℃条件下振荡处理5分钟，在50℃的热水中洗涤，置于50℃的烘箱中烘干。

实施例3：

配制质量百分比5％的五元环季胺盐聚合物溶液，按照浴比1：40将待染色海藻纤维投入到上述改性剂水溶液中，30℃条件下振荡处理30分钟，然后冲洗待用。按照海藻纤维质量的3％称取活性黄KN-R，按照1：20浴比配制成染液，待染液升温至30℃，将预处理后的海藻纤维投入到染液中，然后将染液升温至60℃，染色处理50分钟。然后配制浓度为2g/l的五元环季胺盐聚合物溶液为固色溶液，按照浴比1：30进行固色。将染色后的海藻纤维投入到上述固色剂水溶液中，60℃条件下固色处理30分钟，然后将固色处理后的海藻纤维浸泡在浓度为5g/l的中性洗涤剂中，90℃条件下振荡处理5分钟，在50℃的热水中洗涤，置于50℃的烘箱中烘干。

实施例4：

配制质量百分比1％的五元环季胺盐聚合物溶液，按照浴比1：20将待染色海藻纤维投入到上述改性剂水溶液中，20℃条件下振荡处理10分钟，然后冲洗待用。按照海藻纤维质量的1％称取直接大红4BS，按照1：20浴比配制成染液，待染液升温至40℃，将预处理后的海藻纤维投入到染液中，然后将染液升温至80℃，染色处理40分钟。然后将染色后的海藻纤维浸泡在浓度为5g/l 的中性洗涤剂中，90℃条件下振荡处理5分钟，在50℃的热水中洗涤，置于50℃的烘箱中烘干。

实施例5：

配制质量百分比3％的五元环季胺盐聚合物溶液，按照浴比1：30将待染色海藻纤维投入到上述改性剂水溶液中，30℃条件下振荡处理20分钟，然后冲洗待用。按照海藻纤维质量的1％称取酸性蓝80，按照1：20浴比配制成染液，待染液升温至30℃，将预处理后的海藻纤维投入到染液中，然后将染液升温至 95℃，染色处理60分钟。然后将染色后的海藻纤维浸泡在浓度为5g/l的中性洗涤剂中，90℃条件下振荡处理5分钟，在50℃的热水中洗涤，置于50℃的烘箱中烘干。

实施例6：

配制质量百分比5％的五元环季胺盐聚合物溶液，按照浴比1：40将待染色海藻纤维投入到上述改性剂水溶液中，30℃条件下振荡处理30分钟，然后冲洗待用。按照海藻纤维质量的1％称取活性黄KN-R，按照1：20浴比配制成染液，待染液升温至30℃，将预处理后的海藻纤维投入到染液中，然后将染液升温至60℃，染色处理50分钟。然后将染色后的海藻纤维浸泡在浓度为5g/l的中性洗涤剂中，90℃条件下振荡处理5分钟，在50℃的热水中洗涤，置于50℃的烘箱中烘干。

普通染色方法后海藻纤维的性能和实施例1-6的染色方法后海藻纤维的性能如表1所示。

表1普通和可染海藻纤维的性能

注：

参照国家标准《GB/T3921-2008纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》测试纤维的水洗色牢度。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。