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开发节能减排型印染助剂

来源:印染在线 发布时间:2012年10月26日

上述反应显示,反应难易取决于活化剂的羰基碳原子的正电负性和离基的性质.比较以上4个活化剂的羰基,显然受季铵盐型阳离子缺电子性和己内酰胺羰基吸电子性的影响,羰基碳原子上的正电负性最大,其次是NOBs受苯磺酸的吸电子性影响,羰基碳原子的正电负性也较大,而TAED的羰基碳原子的正电负性显然最小.其次是离基离去的难易取决于获取电子的能力大小,按正电负性大小它们的次序是:己内酰胺>对羟基苯磺酸>二乙酰基乙二胺.由此可以得出结论,它们的活性次序是:TBCC(THCTS)>NOBs>TAED.

应用以上氧漂活化剂,必需添加金属螯合剂肪止HOO一被重金属离子催化分解,可以起到稳定作用.过氧有机酸活化剂的固态比较稳定,不宜预先配好水溶液,必需即配即用.

2节能减排型染色助剂的开发

染色温度升高有利于纤维溶胀和染化料进入纤维;也可提高染料活化能,加速染料向纤维内部扩散,有利于提高反应速率,降低染色温度,这是整个染整加工过程中节能的一部分,故低温染色已成为降低成本的重要目标.除了采用合理的染色工艺,选用先进的染色设备和一批节能减排型新染料外,节能减排型染色助剂的开发也是一种重要的手段.

2.1羊毛低温染色助剂

羊毛表面的鳞片阻止染料上染和向纤维内部扩散,会造成羊毛纤维收缩.为克服鳞片的阻染,必需在95~100℃时染色.在高温下,尤其是在羊毛等电点pH4—5时,导致羊毛强力损伤、收缩、泛黄和染色不匀.数十年来,一直在研究羊毛低温染色,使用不同的纤维溶胀剂以增加羊毛纤维的溶胀,使纤维内部的空隙增大,使染料容易上染和扩散,以降低染色温度.

羊毛低温染色助剂已经开发的有以下4大类品种.

(1)蚁酸、苄醇、二甲基甲酰胺(DMF)、尿素、硫脲等早期的纤维溶胀剂都有一定的效果,能在80—85℃染色.蚁酸被羊毛纤维吸附而使纤维溶胀,从而降低染色温度,但其酸性过强而使羊毛脆损.DMF因其毒性,尿素、硫脲则效果不佳,都未能用于生产.

(2)溶剂型的助剂,主要是不损伤纤维和无毒性以及不影响染色牢度的溶剂,例如:N一环己基吡咯烷酮、N,N一二丁基甲酰胺、十六烷基三甲基铵盐、N,N一二乙基苯酰胺、N,N一二甲基辛酰胺、N,N一二甲基癸酰胺、乙烯脲、乙烯硫脲等以及它们的混合物.115118它们既是纤维溶胀剂,使纤维溶胀,有利于染料的上染和扩散,又是染料的溶剂,能使染料溶解在吸附于纤维表面的溶剂层内,提高了染料在纤维表面的浓度,加快了染料的上染并提高其扩散速率,使染色温度下降.使用这类助剂可在70℃染色,匀染性很好,也不需要加匀染剂,羊毛强力提高,不泛黄,毡缩性小.

(3)表面活性剂型助剂,使用最广泛的是两性型表面活性剂,它们能使羊毛纤维溶胀,提高染料的上染和扩散,最低染色温度为40—50 cc.两性型表面活性剂主要是甜菜碱类的N一脂肪酰胺基甜菜碱、N一脂肪基甜菜碱、咪唑啉甜菜碱和羟丙基甜菜碱.甜菜碱的阴离子部分有羧酸和磺酸.使用两性表面活性剂有2种方法:(1)在弱酸性染浴中添加两性表面活性剂,可以使染色温度下降10~15℃.在染中浅色时效果尚好,染深色时效果下降;(2)在染色前先用两性表面活性剂处理,再经洗涤后染色,染色温度可以下降20—30 cc,而且可染深色,给色量提高lo%一20%,染色牢度与传统不加助剂的相同.

4)使用不溶于水而能与羊毛产生氢键的溶剂能使羊毛高序结构破坏,从而提高染料的上染和扩散,达到低温染色目的.例如使用三丁氧乙基磷酸酯(TBxP)和N一甲基吗啉(N—MM)混合助剂.1J5】18因为TBxP不溶于水,可以用乳化剂将其乳化于水中,或将其溶于乙二醇醚中制成能自乳化的助剂.染色前羊毛在该助剂中预处理,使纤维充分溶胀,然后再染色;也可以将该助剂加到染浴中同浴染色,染色温度可降至40—60℃,染得又深又匀织物.

2.2分散染料染色载体

分散染料载体染色是最早的一种染色方法,因对染色牢度有影响和载体的毒性而淘汰.由于高温高压染色和热溶染色所耗能源费用高,特别是混纺纺织品染色而重新考虑采用载体染色法.分散染料载体染色是利用载体作为涤纶纤维膨化剂,使纤维结构膨化疏松,便于分散染料向纤维内部扩散.载体染色主要用在不能使用高温高压或热溶染色的混纺纤维、涤/毛、涤/棉(粘)或涤/腈不同染料同浴一步法染色,使染色工艺流程缩短,大大节约能源,也容易达到两种纤维的同色性.

早先使用的载体如氯苯、二氯苯或三氯苯,载体能力很强,但气味浓重,还是有毒化学品,因此,已被禁用.后来用邻苯基苯酚(OPP),毒性较低,LD卯为2 480mg/kg,但它是一种环境激素,其沸点很高(280~284℃),很难挥发,残留在织物上气味很重.继而使用甲基萘,

其乳化液商品名为膨化剂P,也因为沸点很高(244.5℃),残留在织物上有樟脑味,而且载体效率不高,也影响日晒牢度,但因价廉仍在使用.冬青油(水杨酸甲酯的乳液)是目前使用最多的载体,因为它的载体能力很强,毒性很大,急性毒性LD∞为887 mg/kg,又是一种较强的麻醉剂,对神经系统麻醉严重,人体长期吸入会食欲减退、头昏目眩、呕吐,严重时发生昏迷.还因为沸点很高(243℃),不易挥发,残留在织物上,这些都受到GB1840l一2003的限制,都不该使用.

环保型染色载体是20世纪90年代开始研发的,要求无毒、无气味、易生物降解,在较低温度下保持液状,易乳化,乳液贮存稳定性好,合成容易,价格便宜,载体能力较强,载体染色物不降低日晒牢度和色光,不损伤纤维,残留在织物上易洗除.118J要达到上述所有要求是非常困难的,被研究过的化学品有近百种,至今还没有找到十分理想的载体,不是染深色效果不如冬青油,就是价格较贵,到目前为止,载体效果相对优异的是N一环己基吡咯烷酮,其次是N一一正辛基吡咯烷酮,价格都很贵,它们的分子结构式如下:

 

价格便宜而效果良好的品种有二乙烯乙二醇,Swelling agent G是85%的二乙烯乙二醇与15%的N一环己基吡咯烷酮的混合物.㈣9吡咯烷酮有良好的载体作用,原因是具有内酰胺结构,使其与染料分子结构中的某些官能团(羟基、胺基等)有很强的亲和力,染料易扩散进入己膨化纤维内部.

2.3活性染料无盐染色助剂

由于棉纤维大分子侧链上的羟基在水溶液中水解,使得棉纤维显示负电性,在活性染料染色过程中由于它的阴离子性,吸附性很弱,在被吸附到棉纤维之前必须克服一定的电荷阻碍,在传统的活性染料染棉时,必需加入大量的盐,也就是向亲水性的染料胶体溶液中加入电解质,胶体粒子的水合度减小,从而产生盐析现象.这样,染料由水溶液中向纤维表面转移的倾向就增加,平衡上染量就增大,盐就作为一种促染剂应用于染色.

根据染料结构的不一,用盐量也不同,目前用得最多的双活性基团染料由于分子结构变大,无疑磺酸基数目也将增加,以提高染料的水溶性.因此,必需施加大量盐,一般竭染染色的盐用量为50~80 g/L,连续轧染高达200~250∥L如此多的盐造成染色残液中大量盐排入废水,造成严重环境污染.此外,为减少染色不匀,需分批加盐,延长了工艺时间,更是浪费盐,增加生产成本.

为了使活性染料染色时少用盐而又能保持或提高上染率和固色率,必需提高染料与纤维的亲和力.近年来,在深入研究了活性染料分子结构与纤维亲和力关系后,开发了低盐型活性染料,用盐量减少1/3~1/2,已投入市场的有Ciabcron LS、Sumi6x Supra NF和HF、Levx E—A、Remazol EF等.I 1 9】除此之外,在染色前进行阳离子变性处理,使棉纤维呈阳离子性。染色时阴离子活性染料因静电引力而上染,不需用盐促染,使无盐染色成为可能.

阳离子变性剂都是季铵盐型,因为季铵盐中的烷基碳原子低于14的易溶于水,作为变性剂用的季铵盐中烷基碳原子都很低.变性剂除了呈阳离子性外,阳离子性愈强,效果愈明显.同时变性剂要求纤维预处理时,分子中具有与纤维素牢固结合的基团,并在预处理时均匀分布阳离子基,以达到染色时既少盐又匀染的目的.最典型的阳离子变性剂是三甲(或乙)胺与环氧氯丙烷的缩合物,缩合物在碱溶液中能与纤维素羟基反应而使纤维阳离子化,而后在活性染料或直接染料染色时能提高15%。20%给色量,可达到少盐染色的目的.但它的阳离子性较弱,效果不显著,而且高温处理时要泛黄.如果将二甲胺先进行烷基化反应(例如苄氯),再与环氧氯丙烷缩合,得到的产品阳离子眭较强,结构式如下:

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