一种采用两相介质的全棉织物染色方法【技术领域】
本发明涉及一种纺织品节能环保型的染色技术，特别涉及一种采用两相介
质的全棉织物染色方法，采用互不相容的水和聚二甲基硅氧烷组成的两相介质
体系进行亲水型染料对纺织品进行染色。
【背景技术】
用于生产纺织品的纤维材料主要分为疏水性纤维(主要为合成纤维)和亲
水性纤维(包括天然纤维、人造纤维及部分合成纤维)。以亲水性纤维生产的纺
织品多采用亲水型的染料进行染色，亲水型染料包括直接染料、酸性(中性)
染料以及活性染料等。亲水型染料分子结构中含有磺酸基等亲水基团，能较好
地溶解于水中，也称为水溶性染料。亲水型染料的染色通常在水介质中进行。
水作为亲水型染料的优良溶剂，染色时可充分溶解染料，形成染料溶液，确保
染料的均匀而顺利地上染纤维。同时水又是亲水性纤维的良好的膨润剂，微小
的水分子易于渗透入纤维，促进大分子的蠕动和纤维的膨化，从而把染料输送
到更深的纤维内部进行吸附和固着，达到“透染”和提高色牢度的效果。由此
可见，水在染色过程中扮演着极其重要的角色，传统的纺织品印染行业中，水
是一种最重要、最有效的廉价加工介质，印染的加工总是伴随着水资源的大量
消耗和废水的大量排放。
印染加工过程常需加热工作介质来实现，因此需要对水进行加温。在常见
的液体物质中，水的比热是最大的，意味着把一定质量的液体加热到一定的温
度时，加热水需要消耗更多的热能。水是亲水型染料的优良溶剂，能很好地溶
解染料，确保染色过程顺利完成，但是同时，也正是由于水对染料的强溶解作
用而与染料脱离水上染到纤维的作用形成竞争，会阻碍染料对纤维的上染，降
低染料的利用率，并加重废水中污染物的含量。为了提高染料的上染率，以及
更充分地利用染料，染色过程中往往大量使用促染剂如盐类和酸类，但促染剂
也会成为废水中的污染物成分。活性染料是当前纯棉织物染色广泛应用的一类
亲水型染料，在活性染料染色时，还需要使用碱剂(通常为纯碱、碳酸氢钠或
多种碱性物质复合成的缓冲性代碱剂等)作为反应催化剂，促使染料的反应性
基团与纤维上的羟基、氨基等反应，形成共价结合而固着。因此，传统纺织品
亲水型染料染色中，耗水、耗能多、染料利用率低、促染剂(盐)和碱剂用量
大、污染物质排放大是拯待解决的问题。
要解决上述这些问题，减少染色过程中水的使用是一种有效途径。纺织印
染业通过采用新型的染色设备和工艺，实现小浴比(浴比指织物重：染液重)
染色的实践，可使织物染色的浴比由1：几十降低至1：10以下，有效地减少了
水的使用，相应的能源和染化料的使用量也得到了降低。
在无水和少水染色技术方面，人们也进行了长期的研究和尝试，其中比较
受关注的如有机溶剂染色、超临界二氧化碳染色、反胶束体系染色等技术，均
取得了一定程度的成功。但由于存在环境影响、对染料和纤维品种的适应性以
及设备要求高等方面的原因，使其在工业应用，尤其是针对天然纺织材料的应
用受到限制。公开日为2011.08.17的专利公开了以活性染料、乙醇和十甲基环
五氧烷(D5)经研磨和高剪切搅拌制成的悬浮体系对纯棉织物进行染色的方法，
实现仅用少量的水对棉织物进行活性染料染色，且染色过程无废水排放。在上
述的方法中，纺织品需预先浸轧碱溶液后，湿布入染，实践上，工艺步骤较繁
琐，实施须采用多种机器设备，相比常规染色技术难度较高，因此，本发明提
出一种采用两相介质的全棉织物染色方法。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种采用两相介质的全
棉织物染色方法，旨在解决现有技术中纤维素纤维纺织品染色中高耗水、高耗
能和高污水排放的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出了一种采用两相介质的全棉织物染色方法，
其基于由不相容的油相介质和水相介质组成的染色体系，所述的油相介质为二
甲基硅氧烷的环状聚合物和亲油性的非离子型表面活性剂，所述的水相介质为
少量的水和亲水性的活性染料，所述的非离子型表面活性剂包括直链醇聚氧乙
烯醚、异构醇聚氧乙烯醚、烷基醇共聚醚乳化剂中的一种或几种组合，包括如
下步骤：
步骤一、称取一定重量的待染色纤维素纤维纺织品，设定重量为X；
步骤二、配制油相介质：在染色机中加入二甲基硅氧烷的环状聚合物和亲
油性的非离子型表面活性剂得到油相介质，所述油相介质的重量为5X～50X；
步骤三、配制水相介质：将染色所需的亲水性的活性染料溶解在1～5X重
量的水中，待充分溶解后得到水相介质，于室温下补加至染色机中，开动染色
机循环泵得到水油混合的染色体系；
步骤四、加入纤维纺织品：将重量为X的待染色纤维素纤维纺织品加入染
色机中进行染色处理，所述的染色处理分为两个阶段，第一阶段为室温下染色
10～40min，第二阶段为慢慢从室温升温至70℃，续染10～30min；
步骤五、染色固着处理：在染色机中加入重量为1～2X的碱溶液染色固着
处理，固着10～20min，然后升温至70～100℃继续染色固着处理10～20min后
冷却；
步骤六、皂洗并干燥：取出染色机中的纤维纺织品，利用无磷皂洗剂以一
定的浴比在95℃的温度下对纤维纺织品进行20min的皂洗处理，然后依次进行
热水洗和冷水洗洁净处理，最后干燥处理后得到完成染色的纤维纺织成品。
作为优选，所述的二甲基硅氧烷的环状聚合物的分子式为SinOn(CH3)2n，其
中n可取值为4，即八甲基聚四环硅氧烷D4；n也可取值为3～6，即聚二甲基
硅氧烷的混合物DMC。
作为优选，所述的亲油性的非离子型表面活性剂的1％的水溶液的浊点在
10～45℃，所述的直链醇聚氧乙烯醚包括AEO-3、AEO-5，所述的异构醇聚氧
乙烯醚包括TO3、TO5，所述的烷基醇共聚醚乳化剂包括共聚醚乳化剂ZS。
作为优选，所述步骤一中的待染色纤维素纤维纺织品包括精炼纯棉织物、
练白纯棉织物。
作为优选，所述的步骤二中的其中亲油性的非离子型表面活性剂的重量占
油相介质重量的1～50％。
作为优选，所述的步骤五中的碱溶液为10～100g/l的纯碱或2～10g/l代碱
剂ZS-3102。
作为优选，所述步骤六中的浴比为1：5～50。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明提供的一种采用两相介质的
全棉织物染色方法，较现有的染色方法具有如下明显优势和效果：①实施方便
易行，无需增用额外机器设备；②染色介质中占大量的油相和表面活性剂可直
接重复使用，而消耗的水介质量很少，不仅能大量减少了水的消耗，同时也减
少了染色废水排放；③由于减少了染色用水，使得水(与纤维之间)对染料的
竞争作用，以及染料的水解作用大大降低，不用中性盐促染即可获得很高的上
染率和固着率，因而能减少化学品的使用，降低污染物质排放；④由于染色介
质中大量的水被惰性介质(D4，DMC)取代，而这部分替代介质具有比水低得
多的比热系数，因此，加热染色介质所消耗的热能可显著降低，从而减少能源
消耗。
本发明的特征及优点将通过实施例进行详细说明。
【具体实施方式】
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过实施例，对
本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用
以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对
公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明实施例提供一种采用两相介质的全棉织物染色方法，其基于由不相
容的油相介质和水相介质组成的染色体系，所述的油相介质为二甲基硅氧烷的
环状聚合物和亲油性的非离子型表面活性剂，所述的二甲基硅氧烷的环状聚合
物的分子式为SinOn(CH3)2n，其中n可取值为4，即八甲基聚四环硅氧烷D4；n
也可取值为3～6，即聚二甲基硅氧烷的混合物DMC，所述的水相介质为少量的
水和亲水性的活性染料，所述的非离子型表面活性剂包括直链醇聚氧乙烯醚、
异构醇聚氧乙烯醚、烷基醇共聚醚乳化剂中的一种或几种组合，所述的亲油性
的非离子型表面活性剂的1％的水溶液的浊点在10～45℃，所述的直链醇聚氧乙
烯醚包括AEO-3、AEO-5，所述的异构醇聚氧乙烯醚包括TO3、TO5，所述的烷
基醇共聚醚乳化剂包括共聚醚乳化剂ZS，包括如下步骤：
步骤一、称取一定重量的待染色纤维素纤维纺织品，设定重量为X，所述
的纤维纺织品包括精炼纯棉织物、练白纯棉织物。
步骤二、配制油相介质：在染色机中加入二甲基硅氧烷的环状聚合物和亲
油性的非离子型表面活性剂得到油相介质，所述油相介质的重量为5X～50X，
其中亲油性的非离子型表面活性剂的重量占油相介质重量的1～50％。
步骤三、配制水相介质：将染色所需的亲水性的活性染料溶解在1～5X重
量的水中，待充分溶解后得到水相介质，于室温下补加至染色机中，开动染色
机循环泵得到水油混合的染色体系。
步骤四、加入纤维纺织品：将重量为X的待染色纤维素纤维纺织品加入染
色机中进行染色处理，所述的染色处理分为两个阶段，第一阶段为室温下染色
10～40min，第二阶段为慢慢从室温升温至70℃，续染10～30min。
步骤五、染色固着处理：45～70℃温度下，在染色机中加入重量为1～2X
的碱溶液染色固着处理，固着10～20min，然后升温至70～100℃继续染色固着
处理10～20min后冷却，其中碱溶液为10～100g/l的纯碱或2～10g/l代碱剂
ZS-3102。
步骤六、皂洗并干燥：取出染色机中的纤维纺织品，利用无磷皂洗剂以一
定的浴比在95℃的温度下对纤维纺织品进行20min的皂洗处理，其中浴比为1：
40～50，然后依次进行热水洗和冷水洗洁净处理，最后干燥处理后得到完成染
色的纤维纺织成品。
实施例一、
1.纤维纺织织物：精炼纯棉织物2克；
2.染色体系：活性红D-2BF(龙盛)：3％(o.w.f.)、纯碱：0.24克(80g/L*3mL)、
DMC：90克(织物重量的45倍)、AEO-3：10克(织物重的5倍)、水：
6克(织物重的3倍)、浴比：1：50；
3.染色工艺：染杯中加90克DMC和10克AEO-3混溶；配制20g/L的活
性红D-2BF水溶液并取3mL加入体系中用玻璃棒搅动，使其成为均匀
的染色体系；投入织物开始染色，先室温染20min，以3℃/min的速度
升温至45℃，加入80g/L的纯碱水溶液3mL，保温续染20min；以3℃/min
的速度升温至80℃，保温20min，染色结束，冷却；
4.皂洗工艺：取出织物皂洗，无磷皂洗剂ZS-42000.5g/L，浴比1:40，95℃
*20min；热水洗，冷水洗，烘干。
实施例二、
1.纤维纺织织物：精炼纯棉织物2克；
2.染色体系：活性红D-2BF(龙盛)：3％(o.w.f.)、固色碱ZS-3102：0.24
克(10g/L*2mL)、D4：72克(织物重的36倍)、AEO-3：4克(织物重
的2倍)、AEO-5：4克(织物重的2倍)、水：4克(织物重的2倍)、
浴比：1：40；
3.染色工艺：染杯中加72克D4和4克AEO-3、4克AEO-5混溶；配
制30g/L活性红D-2BF水溶液，取2mL加入体系中，用玻璃棒搅动，使
其成为均匀的染色体系；投入织物开始染色，先室温染20min；以3℃/min
的速度升温至50℃，加入10g/L固色碱ZS-3102水溶液2mL，保温染
20min；以3℃/min的速度升温至85℃，保温20min，降温，完成染色；
4.皂洗工艺：取出织物皂洗，无磷皂洗剂ZS-42000.5g/L，浴比1:40，95℃
*20min；热水洗，冷水洗，烘干。
实施例三、
1.纤维纺织织物：练白纯棉织物2克；
2.染色体系：活性红D-2BF(龙盛)：3％(o.w.f.)、纯碱：0.24克(120g/L*2mL)、
DMC：70克(织物重的35倍)、AEO-5：30克(织物重的15倍)、水：
5克(织物重的2.5倍)、浴比：1:50；
3.染色工艺：染杯中加70克DMC和30克AEO-5混溶；配制20g/L活性
红D-2BF水溶液，取3mL加入体系中，用玻璃棒搅动，使其成为均匀
的染色体系；投入织物开始染色，先室温染20min，以3℃/min的速度
升温至60℃，加入120g/L纯碱水溶液2mL，保温染20min；以3℃/min
的速度升温至90℃，保温20min，染色结束，冷却。取出织物皂洗；
4.皂洗工艺：取出织物皂洗，无磷皂洗剂ZS-42000.5g/L，浴比1:40，95℃
*20min；热水洗，冷水洗，烘干。
实施例四、
1.纤维纺织织物：练白纯棉织物2克；
2.染色体系：活性黄4RFC(龙盛)：3％(o.w.f.)、纯碱：0.2克(100g/L*2mL)、
DMC：80克(织物重的40倍)、AEO-3：20克(织物重的10倍)、水：
5克(织物重的2.5倍)、浴比：1:50；
3.染色工艺：染杯中加80克DMC和20克AEO-3混溶；配制20g/L染料
水溶液，取3mL加入体系中，用玻璃棒搅动，使其成为均匀的染色体系；
投入织物开始染色，先室温染20min，以3℃/min的速度升温至45℃，
加入100g/L纯碱水溶液2mL，保温染20min；以3℃/min的速度升温至
85℃，保温20min，染色结束，冷却；
4.皂洗工艺：取出织物皂洗，无磷皂洗剂ZS-42000.5g/L，浴比1:40，95℃
*20min；热水洗，冷水洗，烘干。
实施例五、
1.纤维纺织织物：练白纯棉织物2克；
2.染色体系：活性蓝P-2GLN(龙盛)：3％(o.w.f.)、纯碱：0.2克
(100g/L*2mL)、DMC：80克(织物重的40倍)、共聚醚乳化剂ZS：
20克(织物重的10倍)、水：5克(织物重的2.5倍)、浴比：1:50；
3.染色工艺：染杯中加80克DMC和20克共聚醚乳化剂ZS混溶；配制
20g/L染料水溶液，取3mL加入体系中，用玻璃棒搅动，使其成为均匀
的染色体系；投入织物开始染色，先室温染20min，以3℃/min的速度
升温至45℃，加入100g/L纯碱水溶液2mL，保温染20min；以3℃/min
的速度升温至85℃，保温20min，染色结束，冷却；
4.皂洗工艺：取出织物皂洗，无磷皂洗剂ZS-42000.5g/L，浴比1:40，95℃
*20min；热水洗，冷水洗，烘干。
实施例六、
1.纤维纺织织物：精炼纯棉织物2克或练白纯棉织物2克；
2.染色体系：活性染料(龙盛)：3％(o.w.f.)、元明粉：4克(40g/L*100mL)、
纯碱：2克(20g/L*100mL)、水：100克(织物重的50倍)、浴比：1：
50；
3.染色工艺：染杯中加活性染料(龙盛)0.06克溶于100mL水中，制成
染液，浸入棉织物开始染色；室温染20min，加一半元明粉，续染10min
后加另一半元明粉；以3℃/min的速度升温至70℃，加纯碱，保温固着
40min，染色结束，冷却；
4.皂洗工艺：取出织物皂洗，无磷皂洗剂ZS-42000.5g/L，浴比1:40，95℃
*20min；热水洗，冷水洗，烘干。
实施例1至实施例五为本发明提供的一种采用两相介质的全棉织物染色方
法的其中一种具体实施方式，实施例六为常规的染色方法，将实施例一至实施
例五所得的染色织物分别与实施例六进行比对，其结果如下表所示，其中，表1
为实施例一与实施例六的结果对比表、表2为实施例二与实施例六的结果对比
表、表3为实施例三与实施例六的结果对比表、表4为实施例四与实施例六的
结果对比表、表5为实施例五与实施例六的结果对比表。
表1
表2
染色方法
上染率％
常规染色
67.94
实施例二两相法染色
94.23
表3
染色方法
上染率％
常规染色
67.94
实施例三两相法染色
96.85
表4
染色方法
上染率％
常规染色
58.13
实施例四两相法染色
93.65
表5
染色方法
上染率％
常规染色
58.28
实施例五两相法染色
92.55
其中，每个对比组中纤维纺织织物及活性染料均相同。
由表1至表5的结果对比中可以得出：本发明提供的一种采用两相介质的
全棉织物染色方法较常规的染色方法具有明显的上染效果。温度较低时，通过
体系中的表面活性剂的乳化、増溶作用，原来相互分离的油相和水相可混合成
均匀的体系，此时，染色体系中亲水性的活性染料就能均匀地分布到整个体系
之中(而不是仅处在少量的水中)，使之有足够的介质空间，确保染色顺利，均
匀。当投入织物进行染色时，由于水对织物具有比油更强的吸附作用，随着染
色过程的进行，水会带着染料慢慢脱离体系，在织物的表面上发生聚集和吸附，
并渗透进入纤维内部，使染料在织物上有效而均匀地上染。而后加入的碱剂溶
液也会发生类似的作用，在织物纤维上吸附和渗透，并对织物纤维上的染料形
成催化作用，使之与纤维发生共价结合而固着。
实际上，前述的油相和水相混合形成均匀的染色体系，是通过水分子和表
面活性剂之间的氢键结合来实现的。这种水分子和表面活性剂之间的氢键结合
会随着温度的改变而发生变化，当温度升高时，这种氢键作用会减弱。实施例
一至实施例五的试验中发现前述的由于表面活性剂的增溶作用而混为“一相”
的染色体系，当加热到一定的温度时，又会分成两相。正是这种作用的存在，
使得两相染色体系进行染色时，可以通过对体系加热升温，来驱使和调控水和
染料脱离体系，向纤维上迁移和浓集，最终有多的水相可以完全吸附到织物上。
留下得到还原再生的干净的油相，表面活性剂也与水分离留在了油相中，可以
方便地回收重复使用。并且，可采用不同的烷基醇聚氧乙烯醚及其不同的组合，
使体系获得不同的“浊点”，以适应不同染料和染色工艺对比温度的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换或改进等，均应包含在本发明
的保护范围之内。