一种可染海藻纤维的制备方法

本发明属于纺织化工，具体涉及一种可染海藻纤维的制备方法。

背景技术：

1、海藻纤维是以天然海藻中提取的海藻酸为原料，再采用特定的纺丝方法制备而成的一种新型生物质纤维。海藻酸多糖由β—d—甘露糖醛酸与α—l—古罗糖醛酸两组分组成。海藻酸与大部分的二价及以上的金属离子所形成的盐是不溶于水的，因此可以将海藻酸钠溶于水制备纺丝原液后通过湿法纺丝制成海藻酸纤维。通常将海藻酸钠作为纺丝基质，将含有ca2+、cu2+、ba2+、zn2+等金属离子的水溶液作为凝固浴，通过湿法纺丝的方法进行制备。二价钙离子与临近的海藻酸分子链上羧酸基团离子键结合，钙离子被包围在相邻分子链之间形成“蛋盒”(eggbox)结构。因其具有良好的生物降解性和相容性、优异的吸湿及易去除性、成膜成纤性能、自阻燃性而得到重视。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。但是研究发现，海藻纤维酸碱耐受力较差，并且在遇到n+、na+、k+等的离子溶液时，纤维会发生溶胀，甚至溶解。

2、海藻纤维分子结构中含有部分与钙离子螯合形式存在的羧基，纤维带负电就是由于这部分羧基在水溶液中发生了电离；直接染料和活性染料分子在水溶液中也带负电荷，在同种电荷的排斥作用下，因此用直接染料或活性染料对海藻纤维上染率较低，染料被海藻纤维吸附在表面以浮色存在。这就致使了在现行染色体系内，海藻纤维染色困难。

3、目前现有技术中对于海藻纤维染色的研究有部分报道，主要分为：传统染色方法、纺丝原液着色、纤维改性、开发专用染料。

4、如cn101736440a，公开了一种可染海藻酸盐纤维的制造方法，该申请案将水溶性的树状大分子添加到海藻酸盐纤维纺丝溶液中，采用湿法纺丝设备和工艺，经凝固、牵伸、水洗和后处理，得到可染色的海藻酸盐纤维。该方法的关键是在纺丝液中加入树状大分子，纺丝液中加入大分子必然会增加纺丝液的粘度，从而增加纺丝的难度。实际生产中需要降低纺丝速度，并且会经常堵喷丝孔以及断丝，因此这种方法产业化应用难度较大。并且此方法以活性染料染色工艺为基础，虽然一定程度上实现了海藻纤维的染色，但是树状大分子无法对海藻纤维实现保护，纤维强力损伤严重，很难产业化应用。

5、中国专利cn113249823b，海藻纤维及其制备方法。此专利在纺丝过程中添加五元环季胺盐聚合物，所制备的海藻纤维具有可染色能力。虽然此专利技术能实现海藻纤维染色，但是所用助剂为阳离子大分子，容易造成染色不匀及环染问题。

6、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，但是使用了大量的氯化钙固色会使纤维钙化，失去纤维的柔韧性。

7、王平，张丽平，田安丽等.荧光颜料对海藻纤维纺丝液及其膜性能的影响[j].纺织学报，2015，36(05):48-53.中介绍了一种使用荧光颜料/海藻纤维纺丝原液共混进行着色的方法。但是使用荧光染料的着色深度和色牢度效果不够理想。

8、中国专利cn109183447a，海藻酸钙纤维的活性染料无盐染色方法。该方法使用聚乙烯胺作为助剂对纤维进行预处理，利用携带的大量伯氨基与染料之间形成离子键结合。但存在聚乙烯胺合成困难，成本较高的问题。

9、中国专利cn108342912b公开了多羧酸型染料染色海藻纤维的方法，该方法主要通过开发一种多羧酸型专用染料对海藻纤维染色，染料上的大量羧基与海藻纤维的金属离子形成络合结构使染料大分子能固着在纤维上。该方法存在的不足是专用染料的合成工艺复杂，成本较高且适用范围较窄。

技术实现思路

1、为了进一步解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种可染海藻纤维的制备方法，其制备得到的海藻纤维在碱性体系中就能实现染色，最大程度的保护海藻纤维。

2、为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

3、一种可染海藻纤维的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、纺丝液的制备：将海藻酸钠和水溶性铝酸盐溶于水中混合均匀，制得海藻酸钠纺丝液；

5、s2、纤维的凝固成型：将步骤s1所得纺丝液静置脱泡后挤出到40～70℃的凝固浴水溶液中凝固成型，经过牵伸、冲洗、干燥后得到含水溶性铝酸盐的海藻纤维；

6、s3、纤维后处理：将步骤s2所得海藻纤维与助剂溶液在20～70℃下相互接触并浸润5-60分钟，浸润完成后经冲洗、干燥后得到后即得可染色海藻纤维。

7、进一步的，步骤s1中，所述的水溶性铝酸盐为：硫酸铝钾、偏铝酸钾、偏铝酸钠、偏铝酸钡中的一种或多种。

8、进一步的，步骤s1中，海藻酸钠和水溶性铝酸盐的质量比为40:0～5g。

9、进一步的，步骤s1中，海藻酸钠纺丝液中的海藻酸钠浓度为3～7.5wt％。

10、进一步的，步骤s2中，凝固浴水溶液为氯化钙和水溶性铝酸盐的混合液。

11、进一步的，凝固浴水溶液中所述的水溶性铝酸盐为：硫酸铝钾、偏铝酸钾、偏铝酸钠、偏铝酸钡中的一种或多种。

12、进一步的，凝固浴水溶液中氯化钙浓度为4～6wt％。

13、进一步的，凝固浴水溶液中水溶性铝酸盐浓度为0～2wt％。

14、进一步的，步骤s3中，助剂溶液中的助剂为硫酸铝钾、偏铝酸钾、偏铝酸钠、偏铝酸钡中的一种或多种。

15、进一步的，步骤s3中，助剂溶液中的助剂浓度为0.1～0.6wt％。

16、进一步的，步骤s3中，海藻纤维与助剂溶液中的助剂的质量比为15～40:1。

17、本发明提供上述方法制得的海藻纤维。

18、本发明所提供的海藻纤维在纺织、服装领域的应用。

19、本发明还提供一种上染率高、纤维受损小的海藻纤维染色方法，包括以下步骤：

20、(1)纺丝液的制备：将海藻酸钠和水溶性铝酸盐溶于水中混合均匀，制得海藻酸钠纺丝液；

21、(2)纤维的凝固成型：将步骤s1所得纺丝液静置脱泡后挤出到40～70℃的凝固浴水溶液中凝固成型，经过牵伸、冲洗、干燥后得到含水溶性铝酸盐的海藻纤维；

22、(3)纤维后处理：将步骤s2所得海藻纤维与助剂溶液在20～70℃下相互接触并浸润5-60分钟，浸润完成后经冲洗、干燥后得到后即得可染色海藻纤维；

23、(4)染色：按照可染色海藻纤维质量的1～2％称取活性染料，按照1:20～30浴比配制成染液，待染液升温至30～35℃，将可染色海藻纤维投入到染液中，然后将染液以1～2℃/分的速率升温至70～80℃，然后加入4～5g/l的水溶性铝酸盐进行40～50min的固色，之后将海藻纤维捞出投入4～5g/l的中性洗涤剂中，90～95℃条件下振荡处理5～10分钟，之后烘干，得到染色海藻纤维。

24、在本发明的一种实施例中，步骤(1)中，所述的水溶性铝酸盐为：硫酸铝钾、偏铝酸钾、偏铝酸钠、偏铝酸钡中的一种或多种。

25、进一步的，步骤(1)中，海藻酸钠和水溶性铝酸盐的质量比为40:0～5g。

26、进一步的，步骤(1)中，海藻酸钠纺丝液中的海藻酸钠浓度为3～7.5wt％。

27、进一步的，步骤(2)中，凝固浴水溶液为氯化钙和水溶性铝酸盐的混合液。

28、进一步的，凝固浴水溶液中所述的水溶性铝酸盐为：硫酸铝钾、偏铝酸钾、偏铝酸钠、偏铝酸钡中的一种或多种。

29、进一步的，凝固浴水溶液中氯化钙浓度为4～6wt％。

30、进一步的，凝固浴水溶液中水溶性铝酸盐浓度为0～2wt％。

31、进一步的，步骤(3)中，助剂溶液中的助剂为硫酸铝钾、偏铝酸钾、偏铝酸钠、偏铝酸钡中的一种或多种。

32、进一步的，步骤(3)中，助剂溶液中的助剂浓度为0.1～0.6wt％。

33、进一步的，步骤(3)中，海藻纤维与助剂溶液中的助剂的质量比为15～40:1。

34、本发明提供上述方法制得的染色海藻纤维。

35、本发明所提供的染色海藻纤维在纺织、服装领域的应用。

36、本发明所带来的有益效果为：

37、1、本发明利用纺丝交联，以及后整理工艺，并选择合适的原料、比例和反应条件，在海藻纤维的内部和表面构造出可染基团，同时封闭海藻纤维的部分羟基实现海藻纤维耐盐性；从而制备出可染海藻纤维，从而解决目前海藻纤维产业化应用瓶颈问题。

38、2、本发明的纤维生产工艺简单，易操作，染色色泽鲜艳，上染率较高，各项牢度好，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，具有良好的海藻纤维可用商品化、产业化的前景。