纪惠军,范雪荣 活性染料工业化生产始于1956 年,至今已有半个世纪。它不仅色谱齐全、色泽鲜艳、应用工艺较简单, 而且可以和许多纤维形成共价键结合, 因此受到了广泛关注。另外,随着近年来由于许多常用染料如直接、还原、酸性和媒染等染料存在环境污染和安全等问题被禁用或限用, 活性染料逐渐成为主要的代用染料, 发展迅速。它不仅是纤维素纤维染色所用的最重要的一类染料, 而且还不断扩大到蛋白质纤维和合成纤维。 但活性染料染色也存在一些问题,特别是利用率较低、污水排放量大、深色品种色牢度较差、染色用电解质用量大等,这些阻碍了它的扩大应用,成为当前急需解决的难点。为了克服这些问题,国内外加强了对活性染料染色的研究,开发了许多新型活性染料和染色新技术,本文对此加以介绍。
1 冷轧堆染色及所用活性染料 冷轧堆染色是织物在低温下浸轧染料与碱剂的混合染液(通过比例泵分别将染液和碱剂注入浸轧槽), 通过轧辊挤压使染液吸附在织物表面,然后在低温下打卷堆置一定时间,以完成吸附、扩散、固着的过程,最后水洗去除浮色。该工艺流程短、设备简单、节约能源、且固色率高。该工艺要求染料耐碱稳定性好,在浓碱、低温下不析出,直接性低。为使染料具有很好的耐碱性,减少染料的缔合度,增加溶解度, 通过染料分子结构设计、染料-染料复配增效和染料-助剂复配增效,已开发出适用于冷轧堆染色的活性染料。1.1 改变染料分子结构 1988 年,汽巴精化公司(现亨斯迈) 推出了Cibacron C 型染料(现名Novacron),通过降低染料直接性,增加染料耐碱性而适用于冷轧堆染色, 现有25 个品种, 其结构特点是使用活性高于三聚氯氰的三聚氟氰,用脂肪烃替代芳香烃与乙烯砜连接[1]。该系列绝大部分产品结构通式如下: 从分子结构看,用脂肪烃连接基取代芳香烃,F 取代Cl, 分子量减小,与纤维的直接性降低。由于连接基上的氨基离砜基很近,氨基氮
2 小浴比浸染染色及活性染料在浸染染色工艺中,浴比是一个很重要的工艺参数。浴比过大,影响染液吸尽和固色率; 浴
3 低盐染色及低盐型活性染料双活性基染料由于分子较大,磺酸基数目也将增加,使染料的水溶性提高,因而,必须大量施加作为促染剂的无机盐。一般,浸染染色的无机盐浓度达50~80 g/L。投入如此多的无机盐,高含盐量的染色废水将破坏江湖水质和水体生态环境,盐分的高渗透性还会导致江湖周边土质的盐碱化,降低农作物产量。此外,高浓度盐分的染色废水难以通过一般的物理、化学和生物法加以处理。 为了使活性染料染色时少用无机盐, 而又要保持或提高上染率和固色率, 就必须提高染料对纤维的亲和力, 但这会降低匀染性和易洗涤性。近年来推出的低盐型活性染料是在深入研究了活性染料分子结构和亲和力的关系后开发的品种,可以在使用较少的无机盐时,保持或提高染料对纤维的亲和力,保证其高固色率、良好的匀染性和易洗涤性。这些低盐型活性染料,如享斯迈公司的Cibacron LS 型、住友公司的Sumifix Supra E-XF 和NF 系列、德司达公司的Levafix E-A 型和Remazol EF 系列、以及化药公司的Kayacion E-LE 系列等。它们的分子结构各异,取得低盐染色效果的基本原理也不同。 3.1 提高染料分子平面性,增加染料直接性Cibacron LS 型是享斯迈公司于1995 年开发的低盐型活性染料,共有12 个品种。它的分子结构是通过特殊的连接基将两个相同或不同结构的染料连接起来,成为架桥型活性染料, 分子量很大,同平面性很好,连接基和活性基的空间效应很小,所以对纤维有很高的直接性[4],其通式如下: 该类染料的连接基以脂肪烃二胺替代芳香二胺, 以氟取代氯,空间障碍影响较小,分子结构平面性受破坏很小,所以直接性很大。这套活性染料在实