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CN108951204B - 一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法 - Google Patents

一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，其包括如下步骤：S1.构建电化学染色装置，其包括阳极、阴极及装有电解液的染槽，所述阴极为具有导电内芯的导电纱线，所述导电纱线通过若干导辊与所述电解液接触；S2.向所述染槽中通入保护气，并控制电解液的温度、电流密度，以对导电纱线进行染色，染色后用热水洗去导电内芯，即完成靛蓝染料对导电纱线的染色得空心纱线。有益效果为，不需要使用还原剂，极大程度的降低化学药品的用量，并且可大量减少染色废水；无需染料完全还原完全就可上染纤维，节约时间，减少化学药品消耗，排放废水少，对环境友好；不需要离子交换膜等高成本元件，降低了生产成本。

Description

一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法
技术领域
本发明属于靛蓝染料的染色还原技术，具体涉及一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法。
背景技术
随着国际牛仔服装的流行，牛仔服装受到越来越多人民的青睐。染牛仔布的靛蓝染料的需求量越来越大。靛蓝染料属于还原染料。还原染料大都属于多环芳香族化合物，还原染料是一种不能直接溶于水，必须在碱性溶液中以强还原剂如保险粉还原后，变成可溶于水的隐色体钠盐，才能上染于纤维。前工业上最常见的还原染料还原剂为保险粉(连二硫酸钠)，保险粉在会发生氧化作用，生成硫酸盐，亚硫酸盐，硫代硫酸盐等高毒性的硫化物，产生大量染料废水，对环境污染严重。电化学还原法的原理是电子替代还原剂，通过电流作用达到氧化还原效果，这样可以使染料不产生有害物质，不会造成三废污染。是一种可以实现零排放绿色环保方法。本发明中还可以对染液的氧化还原电位进行准确的控制，可以控制还原程度和还原速率。也能提高染色质量和降低生产成本。
因此，近年来国内外学者一直在致力于研究一种清洁化生产方法，来替代目前保险粉还原方法。电化学方法的原理是用电子代替还原剂，电子不会产生有害的副产物，成为一种清洁环保的染色方法。以前人们常常使用固定式的阳极和阴极先将染液进行电还原，待染液完全被还原后进行染色，这种还原方法对于电流密度要求较高，还原染料浓度有限且需要染料较长还原时间才能被完全还原。
导电纱线目前广泛应用于防静电，防尘，防电磁辐射等领域中，目前还没有应用于纺织印染中，本发明填补了国内对于导电纱线应用于印染环节的中的空白，为电化学还原领域中提供了一种新思路。
发明内容
本发明提供了一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，旨在克服现有技术中需要使用还原剂且需要染料完全还原后再对待染色的纱线进行染色的不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，其包括如下步骤：
S1.构建电化学染色装置，其包括阳极、阴极及装有电解液的染槽，所述阴极为具有导电内芯的导电纱线，所述导电纱线通过若干导辊与所述电解液接触，所述电解液中含有如下浓度的各物质：靛蓝0.02-20mol/L，三乙醇胺15-30mol/L，硫酸铁5-10mol/L，葡萄酸盐0.001-1mol/L,氢氧化钠0.01-0.1mol/L；
S2.向所述染槽中通入保护气，并控制电解液的温度在20-75℃、电流密度为0.08-2.0安培/平方分米，整个所述导电纱线与所述电解液的平均接触染色的时间为40-120min,染色完毕后，洗去导电内芯，即完成靛蓝染料对导电纱线的染色。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下进一步的具体选择或更优选择。
具体的，所述阳极为镍电极。
具体的，所述导电纱线的导电内芯由水溶性纤维在纺丝时加入导电介质制成。
优选的，水溶性纤维与导电介质的重量比例为4-10：1。
优选的，水溶性纤维为海藻酸纤维、维纶或聚乙烯醇，所述导电介质为炭黑、金属粉末或导电高分子纤维。
具体的，所述导电高分子纤维为聚乙炔、聚苯胺或聚吡咯。
具体的，所述葡萄酸盐为葡萄酸钙、葡萄酸钠或葡萄酸锌。
具体的，所述保护气为氮气或氩气。
具体的，洗去导电内芯采用的方法为将导电纱线浸入40-80℃的热水中直至导电内芯溶解。
优选的，导电纱线在导辊上往复运动的线速度为0.2-1.2m/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该发明不需要使用还原剂，极大程度的降低化学药品的用量，并且可大量减少染色废水；无需染料完全还原完全就可上染纤维，节约时间，减少化学药品消耗，排放废水少，对环境友好；不需要离子交换膜等高成本元件，降低了生产成本，装置设备较简单并能够而提高工业化生产的生产效率；以本发明提供的方法，靛蓝对导电纱线染色效率高，且较大程度的节约染色时间和提高染色效率，节约生产成本。
附图说明
图1为与本发明提供的以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法对应的装置的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1.染槽；2.加热装置；3.导电纱线；4.搅拌装置；5.阳极。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
为避免赘述，以下各实施例中构建的电化学染色装置的基本结构均如图1所示，其包括阳极5、阴极及装有电解液的染槽1，所述阴极为具有导电内芯的导电纱线3，所述导电纱线通过若干导辊与所述电解液接触，其还包括用于对电解液加热的加热装置2及用于使电解液中溶质均匀分散的搅拌装置4。
实施例1
一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，其包括如下步骤：
在染槽中装入电解液，所述电解液中含有如下浓度的各物质：靛蓝0.02-1mol/L，三乙醇胺15-25mol/L，硫酸铁5-6mol/L，葡萄酸钙0.001-0.1mol/L,氢氧化钠0.01-0.05mol/L；导电纱级以棉纤维作外包纱，以维纶在纺丝里加入其重量五分之一的导电聚苯胺得导电内芯，向所述染槽中通入氮气，并通过加热装置控制电解液的温度在20-35℃，控制阴阳极之间的电压强度使电流密度为0.08-0.2安培/平方分米，整个所述导电纱线与所述电解液的平均接触染色的时间为80-120min(导电纱线在导辊上的线速度为0.2m/min，导电纱线在电解液中往复染色六次),染色完毕后，55-75℃热水中，洗去导电内芯，即完成靛蓝染料对导电纱线的染色，经检测染色后纱线的K/S值为18.24。
实施例2
一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，其包括如下步骤：
在染槽中装入电解液，所述电解液中含有如下浓度的各物质：靛蓝2-12mol/L，三乙醇胺20-25mol/L，硫酸铁8-10mol/L，葡萄酸钠0.01-0.05mol/L,氢氧化钠0.05-0.1mol/L；导电纱级以棉纤维作外包纱，以维纶在纺丝里加入其重量四分之一的导电聚苯胺作导电内芯，向所述染槽中通入氮气，并通过加热装置控制电解液的温度在40-55℃，控制阴阳极之间的电压强度使电流密度为0.1-0.4安培/平方分米，整个所述导电纱线与所述电解液的平均接触染色的时间为40-60min(导电纱线在导辊上的线速度为0.5m/min，导电纱线在电解液中往复染色六次),染色完毕后，60-80℃热水中，洗去导电内芯，即完成靛蓝染料对导电纱线的染色，经检测染色后纱线的K/S值为18.51。
实施例3
一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，其包括如下步骤：
在染槽中装入电解液，所述电解液中含有如下浓度的各物质：靛蓝10-16mol/L，三乙醇胺26-30mol/L，硫酸铁7-8mol/L，葡萄酸钠0.5-1mol/L,氢氧化钠0.08-0.1mol/L；导电纱级以棉纤维作外包纱，以海藻酸纤维在纺丝里加入其重量十分之一的导电聚吡咯作导电内芯，向所述染槽中通入氮气，并通过加热装置控制电解液的温度在60-75℃，控制阴阳极之间的电压强度使电流密度为1.0-2.0安培/平方分米，整个所述导电纱线与所述电解液的平均接触染色的时间为40-50min(导电纱线在导辊上的线速度为1.2m/min，导电纱线在电解液中往复染色六次),染色完毕后，40-50℃热水中，洗去导电内芯，即完成靛蓝染料对导电纱线的染色，经检测染色后纱线的K/S值为18.76。
实施例4
一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，其包括如下步骤：
在染槽中装入电解液，所述电解液中含有如下浓度的各物质：靛蓝18-20mol/L，三乙醇胺15-20mol/L，硫酸铁5-7mol/L，葡萄酸锌0.05-0.25mol/L,氢氧化钠0.1mol/L；导电纱级以棉纤维作外包纱，以聚乙烯醇在纺丝里加入其重量十分之一的钢粉作导电内芯，向所述染槽中通入氮气，并通过加热装置控制电解液的温度在55-65℃，控制阴阳极之间的电压强度使电流密度为0.7-1.5安培/平方分米，整个所述导电纱线与所述电解液的平均接触染色的时间为70-90min(导电纱线在导辊上的线速度为0.8-1.0m/min，导电纱线在电解液中往复染色六次),染色完毕后，40-60℃热水中，洗去导电内芯，即完成靛蓝染料对导电纱线的染色，经检测染色后纱线的K/S值为18.38。
由以上实施例可知，本发明提供的以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法可高效的对纱线进行染色，化学试剂用量少，三废产生少，环保性好且生产成本较低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.构建电化学染色装置，其包括阳极、阴极及装有电解液的染槽，所述阴极为具有导电内芯的导电纱线，所述导电纱线通过若干导辊与所述电解液接触，所述电解液中含有如下浓度的各物质：靛蓝0.02-20mol/L，三乙醇胺15-30mol/L，硫酸铁 5-10mol/L，葡萄酸盐0.001-1mol/L,氢氧化钠 0.01-0.1mol/L；
S2.向所述染槽中通入保护气，并控制电解液的温度在20-75℃、电流密度为0.08-2.0安培/平方分米，整个所述导电纱线与所述电解液的平均接触染色的时间为40-120min,染色完毕后，洗去导电内芯，即完成靛蓝染料对导电纱线的染色。
2.根据权利要求1所述的一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，其特征在于，所述阳极为镍电极。
3.根据权利要求1所述的一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，其特征在于，所述导电纱线的导电内芯由水溶性纤维在纺丝时加入导电介质制成。
4.根据权利要求3所述的一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，其特征在于，水溶性纤维与导电介质的重量比例为4-10：1。
5.根据权利要求3所述的一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，其特征在于，水溶性纤维为海藻酸纤维、维纶或聚乙烯醇，所述导电介质为炭黑、金属粉末、聚乙炔、聚苯胺或聚吡咯。
6.根据权利要求1所述的一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，其特征在于，所述葡萄酸盐为葡萄酸钙、葡萄酸钠或葡萄酸锌。
7.根据权利要求1所述的一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，其特征在于，所述保护气为氮气或氩气。
8.根据权利要求1所述的一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，其特征在于，洗去导电内芯采用的方法为将导电纱线浸入40-80℃的热水中直至导电内芯溶解。
9.根据权利要求1所述的一种以靛蓝染料对导电纱线进行电化学染色的方法，其特征在于，导电纱线在导辊上往复运动的线速度为0.2-1.2m/min。
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