纺织导报-活性染料无盐染色技术研究进展.pdf
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1、-. D v e i n a 无盐染色;纤维素纤维;纤维改性;交 联剂 中图分类号: T S 1 9 3 .6 3 2文献标识码: A 文章编号: 1 0 0 3 一3 0 2 5 ( 2 0 0 5 ) 0 7 一0 0 7 8一0 5 东华大学国家染整工程技术研究中心谢孔良 孙燕 活性染料以色泽鲜艳、 色谱齐全、 应用简便、 成本 低廉、 牢度优良而著称, 特别是近年来纤维素纤维的发 展r 活性染料已成为纤维素纤维纺织品染色最重要的一 类染料 一 “ 。 但活性染料最突出的问题是竭染率和固色 率低 在纤维素纤维传统的染色工艺中 为了提高活性 染料的上染率和固色率 必须加入大量的无机盐 (
2、氯化 钠或硫酸钠) 。根据染料结构、颜色不同用盐量一般 为3 0一1 5 0 g / L 。尽管目前对印染废水中有机化合物的 处理取得了很大的进展, 但对染色过程中大量无机盐的 加入 还不能通过简单的物化及生化方法加以处理3 - 4 1 从生态角度来讲 高含盐量的印染废水排放直接改变了 江河湖泊的水质 破坏了生态环境。 盐分的高渗透性将 导致江湖周围的土质盐碱化 降低农作物的产量。 总之, 大量无机盐的使用 既无法降解和回收, 同时对水质和 土壤的负面影响极大。 基于此 本文综述了无盐染色技 术的近期研究进展,系统讨论低盐活性染料的结构变 化、接枝技术、交联技术的发展。 1 无盐染色用活性染料
3、 活性染料突出的特征是分子结构小 亲水性好, 固色 后的浮色易于洗去 这是染料分子设计中的重要创新。 但 由此也引起染料的吸尽率和固色率低 在染色时需要加入 大量的盐 导致大量的含盐废水和染料的损失, 因而增加 作者简介: 谢孔良,男,1 9 6 4 年生, 教授,上海, 2 0 0 0 5 1 了废水处理费用, 环境污染严重。 一些染料公司开始关注 对染料母体和活性基进行筛选和改进, 开发低盐染色用活 性染料。 C i b a( 汽巴) 公司推出的C i b a c r o n L S 是利用不同 的活性基进行组合的一类低盐染色用染料。 该染料的特点 是染色时用盐量是一般活性染料染色的1 /
4、 4一1 / 2对浴比 变化不敏感 重现性较好。 该类染料以浸染为主, 可与分 散染料共用于涤/ 棉混纺快速一浴法染色 z 1 日 本住友公司提出一套适于S u m i f u x S u p r a 系列染料 的染色方法 称为L E T S 染色法这种方法所用的无机盐 用量仅为传统工艺的1 / 2一1 / 3 浴比可达1 : 1 0 。并推出 了与该工艺相适应的系列活性染料。 该系列染料是由一氯 均三嚓与p 一 乙基矾硫酸醋结合在一起的异双活性基染料。 该系列染料的染色废水中 残留染料量仅为一般活性染料染 色废水中染料含量的2 5 %一3 0 %。 推荐用于T e n c e l 纤维 的染
5、色 在固色率、 易洗净、 染色产品的各项牢度等方面 显示了优异的应用性能 s 1 D y S t a r ( 德司达) 公司推出的适合无盐染色的R e m a z o l E F 系列染料 活性基主要是p 一 轻基乙矾硫酸醋 推出的 环境友好的无盐染色工艺 无机盐的使用量为常规工艺的 1 / 3 染色工艺流程缩短 6 1 。此外该体系覆盖了广泛的色 谱范围. 可进行多种三原色组合获得鲜艳的颜色。 C l a r i a n t ( 科莱恩) 公司推出了D r i m a r e n e H F 系列活性 染料, 主要有4 个品种: D r i m a r e n e B l u e H F 一
6、 R L , g r o w n H F 一 2 R L , N a v y H F 一 G , R e d H F 一 G 用于纤维素纤维的 7 舀 纺 织 导报C h i n a T e x t ile L e a d e r . 2 0 0 5 N o . 7 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 染整技术 竭染和连续染色 应用性能和各项牢度好. 固色率相当高 低盐低浴比,中性固色可洗涤性好。 一些新开发的活性染料 可以通过增加染料分子的体 积来提高染料的直
7、接性, 减少无机盐的用量。 例如通过腮 基的引入, 可以增加活性基的直接性, 降低无机盐的用量. 提高固色率: 也有采用多偶氮型染料母体 ( 如三偶氮、四 偶氮) 增加染料的直接性, 达到无盐染色的目的。 一些染 料在结构上的高空间位阻效应 也可显著改变活性染料活 性基的反应活性和染色用盐量等性能。 这些空间位阻效应 一般是在染料母体上的不同位置引入烷基取代基, 它们的 基本结构特征有学者归纳于如下: 式中: R , 为 N R 6冬 O Z C H , C H , O S O , N a OH NR 厂 策 N 丫 N _ R z R, R : 为R , N P h ; R , R 3 ,
8、R , , R : 为H, C H , , C H , C H , , C H ( C H , ) : ; 凡、 凡为O H , N H , , S 0 3 N a ; 活性基一S O , C H , C H , O S qN a 可在苯环间 位或对位; R 3 可在苯环的邻位、 间位或对位。 该结构式是乙烯矾 类活性染料。 染料上的不同取代基或不同取代位置在同样的染色条 件下达到同样的染色K / S 值,它们的染色用盐量却有很 大 的 区 别 见 表1 1 1 0 优良的低盐型活性染料必须具有以下特点: 1 ) 染色 用盐量大大减少: 2 ) 低浴比染浴中染色染浴稳定; 3 ) 可洗去性好减
9、少后处理时间: 4 )优良的重现性。 在染料改进方面, 除了上述通过改进染料母体结构和合 理组合活性基外, 还有人合成了所谓阳离子型活性染料 18 1 表1 活性染料微结构与染色用盐量的关系 R , 活性 基 位 置 用盐量1 ( 9 L 一 4U 628576丘5或 1刁卫 CHCHCHHCHsCHacH3CH3cH3CH3CH3 HCH3Et 结构 1 结构2 结构3 结构4 结构5 结构6 结构7 结构8 结构9 结构 1 0 结构 1 1 结构 1 2 结构 1 3 结构 1 4 结构 巧 结构 1 6 R 3 结构位置 H一 H一 H H H H 邻位 邻位 间对位 H H H H
10、H H 对位 间位 间位 H H H H H C H, C H s Et C HMe 2 C HMe z C H Me 2 C HMe 2 C HMe 2 C H Me z C HMe 2 C HMe 2 邻位 邻位 邻位 邻位 邻位 邻位 邻位 S O, Na O H或N H Z S O , Na O H或N H Z S O , Na S 0 3 N a O H或N H Z O H或N H Z O H或N H Z O F 或 N H Z O H或N H Z O H或N H Z O H或N H Z O H或N H Z O H或N H Z O H或 N H Z S O , N a S O 3 N
11、 a S O , N a S O , N a S O 3 N a S O , Na S 0 3 N a S 0 3 N a S 0 3 N a S O , Na S 0 3 N a S 03 Na S 0 3 N a S 03 Na S 0 3 N a O H或N H ,3 .92 MeMeMe 染色时可不加盐。例如,以下结构的阳离子活性染料 十 / NHC H2 C HN 叮 0 2 N O N Hz 由上式看出, 发色体连接一氯均三嚓活性基. 在均三 嗓环上还连接一毗睫季铁基, 染料带正电荷 季钱基是水 溶性基团。 由于染料分子与纤维之间非但不存在电荷斥力, 而且还存在正负电荷的吸引力 所
12、以染料很容易靠近纤维 表面 并吸附上染纤维。 染液中存在电解质非但不会产生 促染作用 还会减弱染料与纤维间吸引作用, 所以这类染 料染色可以不加电解质进行无盐染色。 染色过程和普通 活性染料类似 对一氯均三嚓活性染料来说, 仍加碳酸钠 作固 色剂, 固色温度8 5 0 C 左右。 上染率可达9 0 %一9 4 %, 固色率在8 0 %一9 0 %, 耐晒和水洗牢度很好。类似的阳 离子活性染料也有采用一氟均三嚓作为活性基的报道9 - 1 0 1 一氟均三嗓的活性高于一氯均三嗓。这类染料还可进行 棉/ 睛混纺染色,染料的其它性能 ( 例如匀染性和配伍性 等) 都有待于进一步研究. 但它为纤维素纤维
13、进行无盐染 色提供了一条新的途径。 纺 织 导 报C h in a T e x t ile L e a d e r . 2 0 0 5 N o . 7 7口 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark . -D v e i n a NH C H , C H, NH , D - NH-es 弋 es es es es : 尸 - - NHR N H C H , C H , N H C 践C H , C O N H一 C H , O一 C e l l 也有人采用壳聚糖衍生物
14、 ( N M A 一 H T C C ) 来处理棉 纤维同样得到活性纤维经N MA - H T C C处理厉的织 8 0纺 织 导 报 C h in a T e x t ile L e a d e r . 2 0 0 5 N o . 7 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 染整技术 纤维既有活性基也有阳离子。可以在无盐条件下上 染色后织物的K / S 值大大增加, 各项牢度也有所提高, 物染 但是染色后日晒牢度下降 ! 1 6 。反应式如下 HIf O C e
15、l l O 认O C H, CH|0 人 剂的存在也可以与染料上的基团相互作用 提高染料的直 接性还可以与水解染料进行交联 ! 1 7 - 1 8 1 近年来研究的某些典型的交联剂 例如具有多个环氧 基、 乙烯亚胺基和活泼卤代烷基等反应基的交联剂, 由于 分子中具有可与活性染料反应的胺基或可质子化的氮原子 在活性染料染色时通过质子化变成阳离子基吸附染料, 胺基可直接与活性染料发生共价键结合, 上染率或固色率 均有显著提高。 也就是说, 这些交联剂在改善织物其它性 质的同时 也会增强纤维的染色性。 常见的交联剂如E H ! : , 1 N, -1 C l C H , H 3C H 2 C -C
16、H / O 一 C H : 一 O一 N H一 ( C H z ) c 一 N H一 C H z 一 C H一 C H z / ( ) H+叹.1 C!NC 还可以采用2 4 一 二氯一 6 ( 2 一 毗陡乙胺基) 一 均三 嗓 ( D C P E A T )处理棉纤维: 议/x 一 C H 2C H ,N H - 7 - C l + C ell p H= 5。 议少 一 C H 2C H 2N H - -7 - O C ell 总之 纤维素纤维通过各种化合物改性后 其染色机 理发生了变化。 首先由于纤维的阳离子性 染料在染液中 离解的钠离子不可能在纤维表面形成阳离子势垒, 而是染 料阴离子
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- 纺织 导报 活性染料 染色 技术 研究进展
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