阅读说明：本技术 一种无磷液体代用碱及制备方法 (Non-phosphorus liquid substitute alkali and preparation method thereof ) 是由 黄钢 徐鸿丹 赖百文 吕润敏 李峥嵘 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明实施例提供了一种无磷液体代用碱及制备方法,该无磷液体代用碱通过适当比例的供碱剂、缓冲剂和水进行复配,解决了目前单独使用碳酸钠所存在的问题,得到了一种得色量高、色光稳定、使用方便的无磷液体代用碱,克服了传统纯碱固色存在的问题,该无磷液体代用碱,用量仅为纯碱用量的10～20％,用量少,相比于其它固体代用碱,加料更加方便,该无磷液体代用碱溶解度也更高,染色后布面上的碱剂容易清洗去除,水洗耗水量更少,不含磷,不会造成水体富营养化。(The embodiment of the invention provides a phosphorus-free liquid substitute alkali and a preparation method thereof, the phosphorus-free liquid substitute alkali is compounded by an alkali supply agent, a buffering agent and water in a proper proportion, the problems existing in the existing method of singly using sodium carbonate are solved, the phosphorus-free liquid substitute alkali with high color yield, stable color and convenient use is obtained, the problems existing in the traditional soda color fixation are overcome, the phosphorus-free liquid substitute alkali is only 10-20% of the consumption of soda, the consumption is low, compared with other solid substitute alkalis, the charging is more convenient, the solubility of the phosphorus-free liquid substitute alkali is also higher, the alkali agent on the cloth surface after dyeing is easy to clean and remove, the water washing water consumption is less, phosphorus is not contained, and water eutrophication cannot be caused.)

一种无磷液体代用碱及制备方法

技术领域

本发明属于染整技术领域，具体涉及一种无磷液体代用碱及制备方法。

背景技术

活性染料又称反应性染料，是20世纪50年代出现的一类新型水溶性染料，活性染料分子中含有能与纤维素中的羟基和蛋白质纤维中的氨基发生反应的活性基团，染色时与纤维生成共价键。活性染料具有颜色鲜艳，均染性好，染色方法简便，染色牢度高，色谱齐全和成本较低等特点，主要应用于棉、麻、黏胶、丝绸、羊毛等纤维及其混纺织物的染色和印花。

活性染料染色过程包括上染和碱固色两个阶段，上染时需加入电解质进行促染，固色时需加入碱剂使染料与纤维之间发生反应。传统的活性染料固色方法是染料上染纤维以后，加入大量碱(通常为纯碱)，使染料在碱性条件下与纤维素纤维上的羟基发生共价结合。纯碱是强碱弱酸盐，其水溶液碱性较温和，在比较广的浓度范围内pH值波动不大，较适合用作活性染料染色中的固色碱剂。虽然纯碱固色效果好，但存在以下缺点：(1)纯碱用量大，浸染法最大用量达到25～40g/L，轧染法35～45g/L，固色结束后，纯碱均进入废水，造成废水污染程度大增，且增加了废水处理负荷和费用；(2)用纯碱作碱剂，化料不彻底容易造成碱斑；(3)在染浴中加碱时容易形成“石碱”硬块或晶体粒子，轻者造成织物擦伤，重者堵塞管道，甚至导致循环泵损坏；(4)纯碱在染色完成后残留在织物上极难洗涤，需花费大量水去洗净，用水量大，清洗不净会使后续上固色剂、柔软剂等过程造成病疵。

针对传统纯碱固色工艺存在的弊端，人们开发了代用碱。代用碱是一种混合碱，是由多种碱剂和缓冲剂组成的缓冲体系。一般有固体和液体两种。现有的代用碱包括代用碱EH、代用碱SA等。其中，代用碱EH虽然可以替代纯碱使用，但对其用量要严格控制，以防颜色改变。代用碱SA虽然固色效果与纯碱基本相当，但其在DS系列活性染料中，相比于活性蓝和活性红，代用碱SA更适合用于活性黄的染料固色。总体来说，目前的代用碱对于部分染料的固色率较低，染色织物色光与纯碱固色的织物色光偏差大，部分产品中含有会造成水体富营养化的含磷类缓冲剂。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种无磷液体代用碱，克服了传统纯碱固色存在的问题。

本发明还提出上述无磷液体代用碱的制备方法。

根据本发明第一方面实施例的无磷液体代用碱，所述无磷液体代用碱包括以下重量份计的组分：

供碱剂：20～100份，

缓冲剂：5～15份，

水：5～100份，

所述供碱剂为碳酸钠、氢氧化钠与碳酸钾的混合物，所述缓冲剂为葡萄糖酸钠。

根据本发明实施例的无磷液体代用碱，至少具有如下技术效果：

通过适当比例的供碱剂、缓冲剂和水进行复配，得到一种得色量高、色光稳定、使用方便的无磷液体代用碱，克服了传统纯碱固色存在的问题。该液体代用碱，用量仅为纯碱用量的10～20％，用量少；该液体代用碱相比于其它固体代用碱，加料更加方便；该液体代用碱溶解度高，染色后布面上的碱剂容易清洗去除，水洗耗水量更少；该液体代用碱中不含磷，不会造成水体富营养化。

上述无磷液体代用碱中，供碱剂为碳酸钠、氢氧化钠与碳酸钾的混合物，供碱剂中的碳酸钠、氢氧化钠与碳酸钾需要同时存在。若供碱剂中只有氢氧化钠，由于氢氧化钠碱性强，与葡萄糖酸钠组成的缓冲体系的pH变动会比较大；若供碱剂中只有氢氧化钠和碳酸钠，为了保障碱性，需要提高氢氧化钠的用量，这将导致葡萄糖酸钠的缓冲能力下降；若供碱剂中只有氢氧化钠和碳酸钾，为了保障碱性，也需要提高氢氧化钠的用量，这也将导致葡萄糖酸钠的缓冲能力下降；若供碱剂中只有碳酸钠和碳酸钾，会导致碱度不够。因此，供碱剂中的碳酸钠、氢氧化钠与碳酸钾需要同时存在。

根据活性染料纯碱的固色机理，作为活性染料的固色碱剂必须具备以下三个条件：(1)能使活性染料与纤维素纤维发生亲核取代或消除反应；(2)使染液的pH值处于活性染料染色最佳pH值范围内；(3)缓冲能力、稳定性优良。因此，代用碱通常由供碱组分、缓冲调节组分和添加剂组成。

根据本发明的一些实施例，所述供碱剂中，碳酸钠、氢氧化钠与碳酸钾的质量比为(45～50)：(5～10)：(15～30)。

供碱剂的主要作用是提供活性染料固色所需的碱度，使染料和纤维能够充分反应，形成稳定的共价键。上述质量比范围的碳酸钠、氢氧化钠与碳酸钾能在用量较少的条件下提供较高的碱度。

根据本发明的一些实施例，所述供碱剂中，碳酸钠、氢氧化钠与碳酸钾的质量比为50：6：30。

根据本发明的一些实施例，所述缓冲剂还包括NaH₂C₅HO₇-Na₂HC₆H₅O₇和KHC₈H₄O₄-K₂C₈H₄O₄中的至少一种。

缓冲剂组分的主要作用是使碱有足够的缓冲能力，从而使染料和纤维的反应能够缓慢的进行，避免碱性过强而使染料水解，染料能够均匀固着在纤维上，达到较好的染色效果。

本发明实施例中的葡萄糖酸钠除了具有缓冲剂的作用外，还具有螯合剂的作用。在染色时，色泽往往受硬水及金属离子存在的影响，染浴中的Ca²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等金属离子会引起染料沉淀或变色，为此需要加入螯合剂。螯合剂的加入则可阻止其作用，络合染液中的一些金属离子和杂质，形成稳定的络合物，减少染料的缔合，避免色斑等疵点的产生。螯合剂所具有的分散、络合和静电斥力作用，能促进染料溶解，提高其扩散速率，使染料在更短的时间内充分、均匀地扩散，从而促进染料上染纤维，间接地起到匀染的作用。

根据本发明第二方面实施例的液体代用碱的制备方法，所述制备方法为：按配比称取所述供碱剂、缓冲剂和水，混匀即得所述液体代用碱。

根据本发明实施例的液体代用碱的制备方法，至少具有如下技术效果：

制备方法过程简单，对设备和工艺要求低。

附图说明

图1是染色工艺曲线图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

本例提供了一种无磷液体代用碱，包括以下重量份计的组分：

供碱剂：20份，

缓冲剂：5份，

水：5份，

所述供碱剂为碳酸钠、氢氧化钠与碳酸钾的混合物，所述缓冲剂为葡萄糖酸钠。

供碱剂中，碳酸钠、氢氧化钠与碳酸钾的质量比为45：5：15。

实施例2

本例提供了一种无磷液体代用碱，包括以下重量份计的组分：

供碱剂：100份，

缓冲剂：15份，

水：100份，

所述供碱剂为碳酸钠、氢氧化钠与碳酸钾的混合物，所述缓冲剂为葡萄糖酸钠。

供碱剂中，碳酸钠、氢氧化钠与碳酸钾的质量比为50：10：30。

实施例3

本例提供了一种无磷液体代用碱，包括以下重量份计的组分：

供碱剂：60份，

缓冲剂：10份，

水：50份，

所述供碱剂为碳酸钠、氢氧化钠与碳酸钾的混合物，所述缓冲剂为葡萄糖酸钠。

供碱剂中，碳酸钠、氢氧化钠与碳酸钾的质量比为45：7：22。

实施例4

本例提供了无磷液体代用碱的制备方法，所述制备方法为：按配比称取所述供碱剂、缓冲剂和水，混匀即得所述液体代用碱。

根据本发明实施例的液体代用碱的制备方法，至少具有如下技术效果：

制备方法过程简单，对设备和工艺要求低。

对比例-纯碱固色

棉织物染色配方：活性红10％owf，食盐40g/L，纯碱20g/L，浴比1：30，染制标样。

染色工艺曲线如图1所示。

实施例5

本例以氢氧化钠含量为5％、碳酸钠为45％、碳酸钾30％、葡萄糖酸钠10％和余量为蒸馏水进行复配，制备了一种液体代用碱，用于活性染料的固色，代用碱的用量为纯碱用量的1/10，其他条件与对比例的纯碱固色工艺一样，染制样品A。

实施例6

本例以氢氧化钠含量为6％、碳酸钠为50％、碳酸钾30％、葡萄糖酸钠8％和余量为蒸馏水进行复配，制备了一种液体代用碱，用于活性染料的固色，代用碱的用量为纯碱用量的1/6，其他条件与对比例的纯碱固色工艺一样，染制样品B。

实施例7

本例以氢氧化钠含量为8％、碳酸钠为50％、碳酸钾30％、葡萄糖酸钠8％和余量为蒸馏水进行复配，制备了一种液体代用碱，用于活性染料的固色，代用碱的用量为纯碱用量的1/7，其他条件与对比例的纯碱固色工艺一样，染制样品C。

实施例8

本例以氢氧化钠含量为10％、碳酸钠为45％、碳酸钾15％、葡萄糖酸钠10％和余量为蒸馏水进行复配，制备了一种液体代用碱，用于活性染料的固色，代用碱的用量为纯碱用量的1/5，其他条件与对比例的纯碱固色工艺一样，染制样品D。

检测例1

用美国X-rite Color-eye 7000A测色配色仪测试了对比例纯碱固色染制的标样和实施例5～8染制的样品A～D织物的色度参数，结果如表1所示。

表1样品的色度参数

由表1知，样品A～D与纯碱固色样品的色差小于1.02，K/S值、色相角均与纯碱固色样品相近，而用量仅为纯碱用量的1/10-1/5。

检测例2

对比例和实施例5～8的样品染色实验结束后，测定染杯中染液的pH值。

将皂洗后的织物取出，用相同量的蒸馏水洗涤一次，测试水洗后残液的pH值。再

将第一次水洗后的织物取出，用相同量的蒸馏水对织物进行第二、三次水洗，分别测定水洗液的pH值，测量结果如表2。

表2染色残液和水洗液pH值

由表2可以看出，代用碱染色后残液pH值都低于纯碱染色残液，经过水洗后，代用碱水洗残液的pH值也明显低于纯碱染色水洗残液，说明染色后布面上的碱剂更加容易清洗去除。