一種內(nèi)添加型氨基酸型兩相染色助劑的制備及性能研究

一種內(nèi)添加型氨基酸型兩相染色助劑的制備及性能研究

染色是革命運(yùn)動(dòng)中的一個(gè)重要過程，在決定革命的質(zhì)量方面發(fā)揮著重要作用。目前皮革行業(yè)中由于陰離子復(fù)鞣劑材料的大量使用所造成的染色時(shí)陰離子染料結(jié)合點(diǎn)不足，即“敗色效應(yīng)”，該問題急待解決。通過國(guó)內(nèi)外的大量研究表明，解決敗色問題的有效途徑之一就是加入染色助劑。針對(duì)目前所使用的染色助劑大多為操作工序復(fù)雜、易造成浪費(fèi)的液體產(chǎn)品的情況，本論文研究合成了一種內(nèi)添加型染色助劑，可直接與染料進(jìn)行復(fù)配,并且加入到染料中后可使之不易結(jié)塊，獲得較佳的分散效果。該產(chǎn)品屬氨基酸型兩性表面活性劑，結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)助色基和活性基團(tuán)。在染色過程的初期染液的pH≈5，此時(shí)產(chǎn)品處于其等電區(qū)范圍內(nèi),以內(nèi)鹽的形式存在,它本身所帶有的活性基團(tuán)可與皮革上的活性基結(jié)合,從而延緩了染料分子與纖維的結(jié)合,起到了勻染的作用。在固色時(shí)染液的pH值降低到4.0以下，此時(shí)產(chǎn)品呈陽(yáng)離子性，可與陰離子染料結(jié)合使其聚集生成相對(duì)分子質(zhì)量較大的化合物沉積在纖維中，從而提高染料的濕牢度，起到固色的作用。1實(shí)驗(yàn)1.1試劑長(zhǎng)鏈烷基伯胺（C12～C18）、丙烯酸酯、有機(jī)多元胺均為工業(yè)級(jí)，氯乙酸鈉（自制）1.2丙烯酸酯的合成往干燥的三口燒瓶中，加入一定量的長(zhǎng)鏈烷基伯胺，在一定溫度下將其熔化后，緩慢滴加稍過量的丙烯酸酯，滴加完后升溫至一定溫度并保溫反應(yīng)2～3h，然后加入有機(jī)多元胺和少量催化劑保溫反應(yīng)4～5h。最后加入氯乙酸鈉水溶液，保溫反應(yīng)1～2h，產(chǎn)物（簡(jiǎn)稱APA-1220）為淺黃色透明的粘稠液體，冷卻后為白色膏狀物，干燥成淺黃色粉劑。1.3紅外檢測(cè)將酰胺化反應(yīng)的產(chǎn)物和最終產(chǎn)品分別作紅外分析,檢測(cè)是否生成了預(yù)期的反應(yīng)產(chǎn)物。1.4表面活性劑的篩選本產(chǎn)品是一種氨基酸類兩性表面活性劑，按照文獻(xiàn)中的方法對(duì)其等電區(qū)、CMC、表面張力、潤(rùn)濕滲透性和泡沫性能進(jìn)行了檢測(cè)，并與傳統(tǒng)的氨基酸類兩性表面活性劑N-十二烷基-β氨基酸進(jìn)行對(duì)比。1.5apa-120和陰離子染料的作用1.5.1不同濃度助劑對(duì)催化劑吸光度及穩(wěn)定性測(cè)定配制0.003g/L的陰離子染料NG-3,同時(shí)將APA-1220（液體產(chǎn)品）分別配成一系列濃度的溶液：0.5g/L、1g/L、1.5g/L、2g/L、2.5g/L、3.0g/L、3.5g/L、4.0g/L、4.5g/L、5.0g/L。再將各種濃度的助劑分別與NG-3以等體積混合，用722光柵分光光度計(jì)測(cè)定其不同波長(zhǎng)下的吸光度并繪制成曲線，比較不同濃度的助劑與NG-3的曲線的差別。找到APA-1220與NG-3作用的最佳濃度。1.5.2溶液和固體產(chǎn)品的比較試驗(yàn)按最佳濃度分別將液態(tài)與固態(tài)產(chǎn)品與NG-3進(jìn)行作用，用722光柵分光光度計(jì)測(cè)定其不同波長(zhǎng)下的吸光度并繪制曲線，比較其變化。1.5.3x分別進(jìn)行作用按最佳濃度,將APA-1220分別與天龍黑、拜爾SB、DX分別進(jìn)行作用（其中天龍黑和SB屬金屬絡(luò)和陰離子染料），用722光柵分光光度計(jì)測(cè)定其不同波長(zhǎng)下的吸光度并繪制曲線。選定效果最佳的染料與APA-1220進(jìn)行復(fù)配做應(yīng)用試驗(yàn)。1.6染色革命的應(yīng)用和評(píng)價(jià)1.6.1應(yīng)用技術(shù)選取削勻后的鉻鞣綿羊服裝革，按常規(guī)應(yīng)用工藝進(jìn)行染色實(shí)驗(yàn)，染色加脂工藝如下：1.6.2染料上染率的測(cè)定利用文獻(xiàn)中的方法對(duì)染色革的干濕擦進(jìn)行測(cè)定。染料上染率的測(cè)定，采用比色法。通過感官（手摸眼看）判斷其水洗牢度、黑度、勻染效果、表面手感、加脂劑吸收情況（分為五個(gè)等級(jí)）。2結(jié)果與討論2.1氧化氫氧基化反應(yīng)條件的優(yōu)化為了確定相對(duì)較好的反應(yīng)條件，我們對(duì)酰胺化反應(yīng)和羧甲基化反應(yīng)的反應(yīng)條件通過做正交試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化。如表1、表2所示：通過對(duì)酰胺化反應(yīng)的正交試驗(yàn)進(jìn)行極差分析，發(fā)現(xiàn)其最佳反應(yīng)條件為A3B1C1D2。為了進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù)，對(duì)顯著因素A做了更精細(xì)的試驗(yàn)，最后確定反應(yīng)參數(shù)A溫度=93～95℃，B酯胺比=1∶1,C反應(yīng)時(shí)間=2h,D催化劑用量=0.05%。在此條件下反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為85%。通過對(duì)羧甲基化反應(yīng)的正交試驗(yàn)進(jìn)行極差分析，發(fā)現(xiàn)羧甲基化反應(yīng)的最佳條件為A2B1C2D1。對(duì)顯著因素A、D做進(jìn)一步優(yōu)化。最后確定了羧甲基化反應(yīng)的反應(yīng)參數(shù)A溫度=83℃，B物料配比=1∶1,C反應(yīng)時(shí)間=4h,D終產(chǎn)物含量=30%。在該反應(yīng)條件下，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為90%。2.2飽和烷烴-ch2和-ch3的化合物IR圖（圖1）中：1595cm-1處和3400cm-1處的強(qiáng)峰是酰胺鍵-CONH-的特征峰，1411cm-1的雙峰是碳基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，2920cm-1、2851cm-1處的雙峰是飽和烷烴-CH2和-CH3的特征峰；1331cm-1處是-C-N的伸縮振動(dòng)峰,由此可知該反應(yīng)引入了酰胺基，而酯鍵消失，生成了預(yù)期的產(chǎn)物。IR圖（圖2）與IR圖（圖1）相比只在1643cm-1處增加了一個(gè)強(qiáng)的吸收峰，表明產(chǎn)物中引入了-COONa基團(tuán)，由此結(jié)果可知，反應(yīng)生成了預(yù)期的產(chǎn)物。2.3用于印染的基礎(chǔ)由上表中的數(shù)據(jù)可看出，APA-1220具有較強(qiáng)的降低表面張力的能力、良好的潤(rùn)濕滲透性、較窄的等電區(qū)范圍和較低的CMC、較差的起泡性，這些都為其用于皮革染色中提供了良好的理論基礎(chǔ)。2.4由于apa-11220和陰離子染料的影響2.4.1染色助劑濃度的影響從上圖可看出，NG-3與APA-1220作用后，最大吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，發(fā)生紅移，而人們觀察到的顏色是吸收光譜的補(bǔ)色—反射光譜，因而觀察到的顏色是藍(lán)移———產(chǎn)生增深現(xiàn)象，但從圖中可以看出這種向長(zhǎng)波方向移動(dòng)的幅度并不是很大，因此不會(huì)造成顏色很大程度上的藍(lán)移，以致改變?nèi)旧锏纳^。當(dāng)染色助劑的濃度不同時(shí)，與染料作用后其吸光度明顯比單純的染料吸光度大，但其增加的幅度有較大的差異，染色助劑的濃度為4g/L時(shí)其吸光度增加的程度最大，說明該助劑在濃度為4g/L時(shí)具有最佳的增深、增艷的作用。所以選取染色助劑的濃度為4g/L進(jìn)行深入研究。2.4.2成為內(nèi)添加型染色助劑由圖可看出，液態(tài)與固態(tài)產(chǎn)品與NG-3進(jìn)行作用后，其吸光度曲線基本無變化，說明產(chǎn)品干燥成固體后其作用沒有發(fā)生改變,可以作為內(nèi)添加型的染色助劑使用。2.4.3增深增婦效果從上圖可以看出APA-1220無論與何種陰離子染料作用后吸光度均明顯增大，最大吸收波長(zhǎng)均發(fā)生紅移，說明該產(chǎn)品對(duì)各種陰離子染料均可獲得良好的增深增艷效果。其中以NG-3的吸光度增加得最多即其增深增艷的效果最明顯，所以選定NG-3與固體助劑進(jìn)行復(fù)配，作應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。3復(fù)配工藝染色結(jié)果為了考察APA-1220的勻染增艷效果，在坯革狀態(tài)、操作工藝完全相同的情況下，我們將純的NG-3和與APA-1220復(fù)配后NG-3分別作染色試驗(yàn)，進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)選擇常用的勻染劑擴(kuò)散劑N與APA-1220作對(duì)比試驗(yàn)。其染色結(jié)果如表4所示。從結(jié)果可看出APA-1220不但具有勻染增艷的效果，而且可以提高染色牢度、促進(jìn)染料和加脂劑的吸收、改善染色革的表面手感，解決了常用的陰離子勻染劑所造成的上染率低、黑度低、表面手感差、影響染料與皮革的結(jié)合牢度、影響其他材料的吸收等缺點(diǎn)。4助染革的優(yōu)點(diǎn)(1）本實(shí)驗(yàn)方法操