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节能环保活性染料.doc

1、近年来,节能减排成了染整企业的热门话题。因为,这不仅牵涉到国家的节能环保大计,而且关系着企业的生存与发展。为此,一些环保节能型的染料,也相继涌现出来。上海安诺具公司研究和开发的安诺素 L 型活性染料,就是一个具有节能减排优势的低温型活性染料的代表。(注:浙江龙盛集团近年也推出了 料华素 ST 低温系列活性染料 )L 型活性染料,属乙烯砜型染料。但它具有不同於其它活性染料的特殊母体结构,反应能力强,对温度的依赖性小。适合较低温度浸染,是具最大的亮点。1 L 型活性染料 的实用性能(1)染料的溶解稳定性。耐盐溶介稳定性。L 型活性染料同其它活性染料一样,浸染时,只有在盐(电介质)的存在下,才能获得

2、较高的吸色率。所以,浸染时必定要施加一定量的盐。然而,盐(电介质)含有大量钠离子(Na+) ,而钠离子的水合能力很强,能以直接或间接水化层的形式,将大量极性水分子吸附在其周围,从而对水中的染料产生盐析作用。同时,大量纳离子的存在,由于同离子效应,会使染料分子中水溶性基因(-SO3Na) 的电离度下降,溶介度变小。因此,盐的存在,会导致染料的凝聚度增大,溶介稳定性下降。以活性黄 L-2G、活性红 L-4B、活性艳兰 L-R 三元素为例。根据检测 在染料浓度 15,4045的软化水中,活性嫩黄 L 一 2G 与活性艳兰 LR的耐盐稳定性优良,其耐盐能力120。活性深红 L 一 48 的耐盐稳定性则

3、相对较差,在同样的条件下,其耐盐能力只有 90。当食盐浓度90gL 后,便会发生严重的凝聚、析出。从整体上看,这组三元色的耐盐能力是好的,在盐(电介质)的常规浓度(70gL)不会因染料一溶解不良产生染疵。耐盐、碱溶介稳定性L 型活性染料和其它活性染料一样,需要在碱性条件下固色。然而,碱剂的加入,第一,会促使染料母体与 -羟乙基砜硫酸酯活性基的结合稳定性下降,硫酸酯基会逐渐脱落,致使染料的溶解度变小。第二,碱剂也是电介质,对染料同样会产生盐析作用。因而,碱剂的添加,对染料的溶解稳定性,也会产生进一步的负面影响。检测结果显示,在染料浓度 15,食盐 60,4050的染液中,添加粉状纯碱5gL ,固

4、体烧碱 1gL(复合碱剂 PH=1221),这组三元色的溶介稳定性都很能够好,没有可察觉的凝聚迹象。这组染料在盐碱固色浴中,溶解稳定性良好,与以下三个因素有关:一是,复合碱剂的 PH 值虽高,但碱剂的实际浓度低,对染料产生的盐析作用小。二是,不同于其它活性染料的母体结构,使活性基比较稳定,既使在碱性浴中,硫酸酯基的脱落,也比较缓和,远没有中温型活性染料那样激烈。因此,对染料水溶性的影响相对较小。(2)最适合的染色温度L-型活性染料所适应的浸染温度说明:(1)染料 125(0wf)食盐 40gL、纯碱为 20gL(PH=11)复合碱为纯碱 5gL+固碱 1gL(PH=1220)浴比 1:30、不

5、同温度吸色 30min、固色 50min皂洗。(2)为复合碱固色所适应的浸染温度为纯碱固色所适应的浸染温度(3)分别以复合碱或纯碱 40染色时的得色深度作 100相比较(4)Detacoeor SF 600x 测色 检测数据表明三点:第一、L 型活性染料的反应能力,比中温型(或高温型) 活性染料强。以碱性较弱的纯碱(PH=11)作碱剂时, 50恒温染色,可获得最高得色量。以碱性较强的复合碱(PH=12 2)作碱剂时,40恒温染色,就可获得最高得色量第二、活性艳兰 L-R 是个特例,对染温的要求较高。以纯碱作碱剂时,60恒温染色的得色量最高(比 50染色偏深约 26)。以复合碱作碱剂时,50 恒

6、温染色的得色量最高(比 40染色偏深约 34)。这说明,L 型活性染料可采用低温 40染色(艳兰 L-R 为 50)。前题条件是,不能采用碱性较弱的纯碱作碱剂,必须采用碱性较强的复合碱作碱剂。原因是,在温度较低碱性又较弱的条件下,染料的反应能力下降,固着率低得色浅。注,倘若以纯碱作碱剂时,囤色温度必须提高到 50(艳兰 L-R 为 60)。不过,具得色深度依然会偏低。(3)最佳固色 PH 值活性染料在碱固色过程中,即与纤维素发生共价键反应而固着,又与水反应而水介。所谓最佳固色 PH 值,即指同着量最大、水介量最小、得色最深的 PH 条件。值得注意的是,活性染料的最佳固色 PH 值,是随固色温度

7、的高低而变化的。通常是,固色温度高,具最佳固色 PH 较低;固色温度低,具最佳固色 PH 值较高。染温与 PH 之间,存在着相互依存的平衡关系。L 型活性染料,采用低温 40染色时,之所以不适合纯碱作碱剂,只适合碱性较强的复合碱作碱剂,正是这种关系的体现。L 型活性染料 40固色的最佳 PH 值粉状纯碱与固体烧碱的浓度(gL)和相应 PH 值检测条件: 染料 125owf 食盐 50(gL)浴比 l:30 40吸色 30min 固色 50min。皂洗从上图可以看出,L 型活性染料 40低温浸染时,最佳同色 PH 值以 122124 比较合适,PH6 (o wf),得色深度不但不增加,反而会下降

8、。这显然是由于活性深红 L-4B 耐盐稳定性差,随着染料浓度提高,凝聚性增加,上染力下降所造成的结果。可见,这组三元色,并不适合染 5(o w.f) 以上的特深色。(7)相对 SERF 值活性嫩黄 L-2G 的相对 SERF 值活性艳兰 L-R 的相对 SERF 值检测条件:染料 125(0Wf)、食盐 40gL粉状纯碱 5g L+100烧碱 1 gL(PH=12 21)浴比 1:3040吸色、固色上述 SERF 曲线,虽说是相对值,但依然可看出这组三元色的基本染色性能:S 值相对较小 在中性盐浴中吸色 30min 的相对吸色量50)这表明,该组染料,采用 PH12 的碱剂,低温 40染色时,

9、反应速率中等。显然,这是由于染色在碱性浴中,硫酸酯基的消去反应,进行得比较和缓的缘故。也是加碱固色的初始阶段,染料的二次吸色不激烈,上色均匀度好的原因所在。相对 F 值可达 80以上。这表明,其固着率不低,未固着的浮色染料色不多。而且,由于这些浮色染料的亲和力较弱,易洗性较好,沾色性较小,所以,染后净洗较容易,即可知当减少水洗皂洗时问,又可适当降低水洗皂洗温度,从而产生节能减排效果。黏合稳定性活性染料与纤维素之间,虽说是以共价键结合而固着,但其结合键却存在稳定性问题。即,在酸、碱或氧化剂的作用下,会发生“断键”,使原本与纤维素大分子结为一体的染料分子脱落下来,变为附着在纤维上的浮色,这即会导致

10、染色的湿牢度的明显下降,还会由于浮色的耐氯候牢度差,而产生明显有“风印”。因此,结合键稳定性的好坏,也是活性染料一个重要的实用性能。L 型活性染料纤维结合黏的稳定性检测说明:试样深度为 125owf检测条件为 100 x60min,水洗,皂洗。中性处性,自来水经 100 x60min 处理,呈弱碱性 (ph=813)酸性处理,用 98模酸,meL,残液 ph=375碱性处理,用纯碱 10gL ,固体烧碱 5gL,残液 ph=1183氧化处理,35 H202, 06g L,纯碱 1gL 残液 ph=946检测结果说明,L 型活性洒料一纤维素结合黏的化学稳定性如下;对酸的稳定性优良。比如,经 10

11、0酸性(ph=375) 处理,试样深度几乎不变,残液几乎无色。这表明,在一般酸性浴中处理,染料不发生或极少发生断黏现象。对碱的稳定性则表现较并。比如,100碱性(PH=1183) 处理,试样色泽严重变浅,处理残液色泽深浓。这表明,L 型活性染料与纤维素的结合键、耐碱性差,容易发生碱性断键。显然,这与 L 型活性染料,带有乙烯砜活性基,与纤维素羧基发生醚黏结合,密切相关在氧化物与碱剂的双重作用下,染料的断黏脱色程度一般。这表明,L 型活性染料与纤维素的结合键,对氧化物的稳定性尚可。从 L 型活性染料容易发生碱性水解断黏的特性中,可以得到三点启示,一是应避免高温碱性皂洗。为此,染后一定要经充分热水

12、洗,将残留碱剂洗去。同时,要采用中性或弱酸性皂洗剂。二是,染色物应进行酸化处理,但不宜采用醋酸中和,因为,中和后生成的醋酸钠,依然是碱性物。在高温后整理以及贮藏过程中,它即会引起织物泛黄,又会导致染色牢度下降。故建议采用新型中和酸处理,如染浴室 PEU 等。因为,其中和产物为中性硫酸钠,不会产生醋酸钠那样的危害。三是当染色产生色泽过深或色光过头时,可根据具体要求,采用不同浓度的复合碱剂(纯碱+ 烧碱)进行减色处理,无疑会取得良好效果。综合以上检测结果,L 型活性染料,具有以下实用特点。第一,反应性强,浸染料纤维素纤维具有低温固着能力。第二,当固色浴 PH 为 122124 时,低温 40恒温染

13、色 (吸色、固色)能获得相对最高的固着深度。第三,适合的复合碱(纯碱 5gL+100烧碱 1gL,PH=122 124)作固色碱剂,而不适合采用纯碱。第四,在中性盐浴中(吸色浴) 。吸色温和移染性好一次吸色不容易产生“不匀染”问题。在碱性盐浴中(固色浴 )固色速率与二次吸色速率较低,也没有明显地骤染现象。所以,几乎不存在匀染问题。第五,同着率较高,易洗性良好,对皂法的要求较低。第六,由于采用低温(40)染料,复合碱固色,所以,节能减排优势明显。2、 L 型活性染料的染色方法L 型活性染料染纤维素纤维,适宜的染色配方与染色工艺如下:(1)染色配方AL 型活性染料 x(owf)B 一软水剂 (六偏

14、磷酸钠) 1-2gLC 一电介质( 食盐、光明粉) 2060gLD 一纯碱(粉状) 5gLE烧碱(100) 115gL(2)染色工艺普通染色法工艺模式该法比较适合中浅色染料预加碱染色法工艺模式该法比较适合中染色泽染色特殊染色法工艺模式该法特别适合活性艳兰 LR 染料。低温型活性染料的实用染色技术作者:崔浩顽 所属行业: 染色 点击次数:486摘要近年来,节能减排成了染整企业的热门话题。因为,这不仅牵涉到国家的节能环保大计,而且关系着企业的生存与发展。为此,一些环保节能型的染料,也相继涌现出来。上海安诺具公司研究和开发的安诺素 L 型活性染料,就是一个具有节能减排优势的低温型活性染料的代表。L

15、型活性染料,属乙烯砜型染料。但它具有不同於其它活性染料的特殊母体结构,反应能力强,对温度的依赖性小。适合较低温度浸染,是具最大的亮点。近年来,节能减排成了染整企业的热门话题。因为,这不仅牵涉到国家的节能环保大计,而且关系着企业的生存与发展。为此,一些环保节能型的染料,也相继涌现出来。上海安诺具公司研究和开发的安诺素 L 型活性染料,就是一个具有节能减排优势的低温型活性染料的代表。(注:浙江龙盛集团近年也推出了料华素 ST 低温系列活性染料)L 型活性染料,属乙烯砜型染料。但它具有不同於其它活性染料的特殊母体结构,反应能力强,对温度的依赖性小。适合较低温度浸染,是具最大的亮点。1.L 型活性染料

16、的实用性能(1)染料的溶解稳定性。耐盐溶介稳定性。L 型活性染料同其它活性染料一样,浸染时,只有在盐(电介质)的存在下,才能获得较高的吸色率。所以,浸染时必定要施加一定量的盐。然而,盐(电介质)含有大量钠离子(Na+),而钠离子的水合能力很强,能以直接或间接水化层的形式,将大量极性水分子吸附在其周围,从而对水中的染料产生盐析作用。同时,大量纳离子的存在,由于同离子效应,会使染料分子中水溶性基因(-SO3Na)的电离度下降,溶介度变小。因此,盐的存在,会导致染料的凝聚度增大,溶介稳定性下降。以活性黄 L-2G、活性红 L-4B、活性艳兰 L-R 三元素为例。根据检测在染料浓度 15%,4045的

17、软化水中,活性嫩黄 L 一 2G 与活性艳兰 LR 的耐盐稳定性优良,其耐盐能力120%。活性深红 L 一 48 的耐盐稳定性则相对较差,在同样的条件下,其耐盐能力只有 90%。当食盐浓度90gL 后,便会发生严重的凝聚、析出。从整体上看,这组三元色的耐盐能力是好的,在盐(电介质)的常规浓度(70gL)不会因染料一溶解不良产生染疵。耐盐、碱溶介稳定性L 型活性染料和其它活性染料一样,需要在碱性条件下固色。然而,碱剂的加入,第一,会促使染料母体与 -羟乙基砜硫酸酯活性基的结合稳定性下降,硫酸酯基会逐渐脱落,致使染料的溶解度变小。第二,碱剂也是电介质,对染料同样会产生盐析作用。因而,碱剂的添加,对

18、染料的溶解稳定性,也会产生进一步的负面影响。检测结果显示,在染料浓度 15%,食盐 60%,4050的染液中,添加粉状纯碱 5gL,固体烧碱 1gL(复合碱剂 PH=12.21),这组三元色的溶介稳定性都很能够好,没有可察觉的凝聚迹象。这组染料在盐碱固色浴中,溶解稳定性良好,与以下三个因素有关:一是,复合碱剂的 PH 值虽高,但碱剂的实际浓度低,对染料产生的盐析作用小。二是,不同于其它活性染料的母体结构,使活性基比较稳定,既使在碱性浴中,硫酸酯基的脱落,也比较缓和,远没有中温型活性染料那样激烈。因此,对染料水溶性的影响相对较小。(2)最适合的染色温度L-型活性染料所适应的浸染温度说明:(1)染

19、料 1.25%(0.w.f).食盐 40gL、纯碱为 20gL(PH=11)复合碱为纯碱 5gL+固碱 1gL(PH=12.20)浴比 1:30、不同温度吸色 30min、固色50min皂洗。(2)为复合碱固色所适应的浸染温度为纯碱固色所适应的浸染温度(3)分别以复合碱或纯碱 40染色时的得色深度作 100%相比较(4)Detacoeor SF 600x 测色检测数据表明三点:第一、L 型活性染料的反应能力,比中温型(或高温型)活性染料强。以碱性较弱的纯碱(PH=11)作碱剂时,50恒温染色,可获得最高得色量。以碱性较强的复合碱(PH=12.2)作碱剂时,40恒温染色,就可获得最高得色量.第二

20、、活性艳兰 L-R 是个特例,对染温的要求较高。以纯碱作碱剂时,60恒温染色的得色量最高(比 50染色偏深约 26%)。以复合碱作碱剂时,50恒温染色的得色量最高(比 40染色偏深约 34%)。这说明,L 型活性染料可采用低温 40染色(艳兰 L-R 为 50)。前题条件是,不能采用碱性较弱的纯碱作碱剂,必须采用碱性较强的复合碱作碱剂。原因是,在温度较低碱性又较弱的条件下,染料的反应能力下降,固着率低得色浅。注,倘若以纯碱作碱剂时,囤色温度必须提高到 50(艳兰 L-R 为 60)。不过,具得色深度依然会偏低。(3)最佳固色 PH 值活性染料在碱固色过程中,即与纤维素发生共价键反应而固着,又与

21、水反应而水介。所谓最佳固色 PH 值,即指同着量最大、水介量最小、得色最深的PH 条件。值得注意的是,活性染料的最佳固色 PH 值,是随固色温度的高低而变化的。通常是,固色温度高,具最佳固色 PH 较低;固色温度低,具最佳固色 PH 值较高。染温与 PH 之间,存在着相互依存的平衡关系。L 型活性染料,采用低温 40染色时,之所以不适合纯碱作碱剂,只适合碱性较强的复合碱作碱剂,正是这种关系的体现。L 型活性染料 40固色的最佳 PH 值粉状纯碱与固体烧碱的浓度(gL)和相应 PH 值检测条件:染料 1.25%o.w.f 食盐 50(gL)浴比 l:30 40吸色 30min 固色 50min。

22、皂洗从上图可以看出,L 型活性染料 40低温浸染时,最佳同色 PH 值以12.212.4 比较合适,PH6%(o.w.f),得色深度不但不增加,反而会下降。这显然是由于活性深红 L-4B 耐盐稳定性差,随着染料浓度提高,凝聚性增加,上染力下降所造成的结果。可见,这组三元色,并不适合染 5%(o.w.f)以上的特深色。(7)相对 SERF 值活性嫩黄 L-2G 的相对 SERF 值活性艳兰 L-R 的相对 SERF 值检测条件:染料 1.25%(0.W.f)、食盐 40gL.粉状纯碱 5gL+100%烧碱 1 gL(PH=12.21)浴比 1:30.40吸色、固色.上述 SERF 曲线,虽说是相

23、对值,但依然可看出这组三元色的基本染色性能:S 值相对较小在中性盐浴中吸色 30min 的相对吸色量50%)这表明,该组染料,采用 PH12 的碱剂,低温 40染色时,反应速率中等。显然,这是由于染色在碱性浴中,硫酸酯基的消去反应,进行得比较和缓的缘故。也是加碱固色的初始阶段,染料的二次吸色不激烈,上色均匀度好的原因所在。相对 F 值可达 80%以上。这表明,其固着率不低,未固着的浮色染料色不多。而且,由于这些浮色染料的亲和力较弱,易洗性较好,沾色性较小,所以,染后净洗较容易,即可知当减少水洗皂洗时问,又可适当降低水洗皂洗温度,从而产生节能减排效果。黏合稳定性活性染料与纤维素之间,虽说是以共价

24、键结合而固着,但其结合键却存在稳定性问题。即,在酸、碱或氧化剂的作用下,会发生“断键”,使原本与纤维素大分子结为一体的染料分子脱落下来,变为附着在纤维上的浮色,这即会导致染色的湿牢度的明显下降,还会由于浮色的耐氯候牢度差,而产生明显有“风印”。因此,结合键稳定性的好坏,也是活性染料一个重要的实用性能。L 型活性染料纤维结合黏的稳定性检测说明:试样深度为 1.25%o.w.f检测条件为 100x60min,水洗,皂洗。中性处性,自来水经 100x60min 处理,呈弱碱性(ph=8.13)酸性处理,用 98%模酸,meL,残液 ph=3.75碱性处理,用纯碱 10gL,固体烧碱 5gL,残液 p

25、h=11.83氧化处理,3.5H202,0.6gL,纯碱 1gL 残液 ph=9.46检测结果说明,L 型活性洒料一纤维素结合黏的化学稳定性如下;对酸的稳定性优良。比如,经 100酸性(ph=3.75)处理,试样深度几乎不变,残液几乎无色。这表明,在一般酸性浴中处理,染料不发生或极少发生断黏现象。对碱的稳定性则表现较并。比如,100碱性(PH=11.83)处理,试样色泽严重变浅,处理残液色泽深浓。这表明,L 型活性染料与纤维素的结合键、耐碱性差,容易发生碱性断键。显然,这与 L 型活性染料,带有乙烯砜活性基,与纤维素羧基发生醚黏结合,密切相关。在氧化物与碱剂的双重作用下,染料的断黏脱色程度一般

26、。这表明,L型活性染料与纤维素的结合键,对氧化物的稳定性尚可。从 L 型活性染料容易发生碱性水解断黏的特性中,可以得到三点启示,一是应避免高温碱性皂洗。为此,染后一定要经充分热水洗,将残留碱剂洗去。同时,要采用中性或弱酸性皂洗剂。二是,染色物应进行酸化处理,但不宜采用醋酸中和,因为,中和后生成的醋酸钠,依然是碱性物。在高温后整理以及贮藏过程中,它即会引起织物泛黄,又会导致染色牢度下降。故建议采用新型中和酸处理,如染浴室 PEU 等。因为,其中和产物为中性硫酸钠,不会产生醋酸钠那样的危害。三是当染色产生色泽过深或色光过头时,可根据具体要求,采用不同浓度的复合碱剂(纯碱+烧碱)进行减色处理,无疑会

27、取得良好效果。综合以上检测结果,L 型活性染料,具有以下实用特点。第一,反应性强,浸染料纤维素纤维具有低温固着能力。第二,当固色浴 PH 为 12.212.4 时,低温 40恒温染色(吸色、固色)能获得相对最高的固着深度。第三,适合的复合碱(纯碱 5gL+100%烧碱 1gL,PH=12.212.4)作固色碱剂,而不适合采用纯碱。第四,在中性盐浴中(吸色浴)。吸色温和移染性好一次吸色不容易产生“不匀染”问题。在碱性盐浴中(固色浴)固色速率与二次吸色速率较低,也没有明显地骤染现象。所以,几乎不存在匀染问题。第五,同着率较高,易洗性良好,对皂法的要求较低。第六,由于采用低温(40)染料,复合碱固色

28、,所以,节能减排优势明显。2、L 型活性染料的染色方法L 型活性染料染纤维素纤维,适宜的染色配方与染色工艺如下:(1)染色配方AL 型活性染料 x%(o.w.f)B 一软水剂(六偏磷酸钠) 1-2gLC 一电介质(食盐、光明粉) 2060gLD 一纯碱(粉状) 5gLE烧碱(100%) 11.5gL(2)染色工艺普通染色法工艺模式该法比较适合中浅色染料预加碱染色法工艺模式该法比较适合中染色泽染色特殊染色法工艺模式该法特别适合活性艳兰 LR 染料。 世界纺织化学品工业的兴衰与纺织纤维紧密相关。近三年,世界纺织纤维的产量以年均 5.7%的速度增长,2006 年达 7165 万t。其中,合成纤维的增

29、长速度接近 4.9%,产量为 4128 万 t,占纺织纤维总量的 57.6%。特别是聚酯纤维的年产量已超过 2780 万 t(长丝 1665 万 t,短纤维1116 万 t),在纺织纤维中占据首位,其比例达到了 38.8%。另外,聚酰胺纤维388 万 t,聚丙烯腈纤维 253 万 t,聚烯烃纤维 647 万 t,分别占纺织纤维的5.4%,3.5%,9.0%。而天然纤维的年产量基本上在 2700 万 t 左右,其中棉产量约 2570 万 t,占纺织纤维的 35.9%1。面对纺织纤维大好的发展形势,世界纺织化学品工业发展迅速,2006 年工业产值超过 290 亿美元,其中染料年产量已接近 120

30、万 t,纺织用染料约占83%。世界四大纺织化学品公司 DyStar 公司、亨斯迈公司、Clariant 公司和Yorkshire 公司分别占据世界染料市场的 23%、15%、8%和 4%一 5%,合计占据50%51%;市场的其它份额主要由东南亚国家占据约 4243%;日本的纺织化学品公司占据不到 7%。2006 年,世界纺织用染料的消耗量约 9294 万 t,其中用于纤维素纤维的染料消耗量接近 49%,约 45 万 t;用于合成纤维的染料消耗量占 47%,约 44 万 t。由于近年世界染料的产量超过消耗量,市场竞争异常激烈,价格战愈演愈烈,我国染料的价格已成为世界染料市场的主宰因素之一。200

31、6 年世界纺织助剂的生产量超过 350 万 t,共有近 100 个门类,1.6 万个品种,其中纤维与纺丝用助剂占 9%,织造与针织用助剂占 5%,前处理助剂占7%,染色助剂占 19%,印花助剂占 10%,后整理剂占 39%,通用助剂占 11%,年消耗量约 320 万 t。世界上工业发达国家,如美国、德国、英国和日本等的纺织印染助剂产量与纤维量之比为 15:100,世界平均水平接近 7:l00。各国纺织化学品制造企业为了适应国际纺织市场形势的需要,提高纺织化学品的市场竟争力,以及改变在市场竞争中的地位,都把新纺织化学品的研发放到显薯位置。1、新纺织化学品的开发DyStar 公司、亨斯迈公司和 C

32、lariant 公司等都认为,纺织化学品业务的增长取决于创新和差别化,即开发迎合市场需要的新产品,而不是大量生产常规产品。因此,进人 21 世纪以来,每年开发的新染料数平均为 160 种,新纺织助剂平均约 800 种,都保持着较高的水平。但其新结构染料不足一半,大多为老品种改进,如新剂型、新配方、新用途等。开发数最多的染料是分散染料和 活性染料,其次为酸性染料和金属络合染料。新结构的纺织助剂约占 20%,其余的纺织助剂均由复配制成。开发数最多的为后整理剂,其次为印染助剂,两者约占到全部新纺织助剂的 3/4。按品种排列,柔软剂、涂层剂(包括织物涂料上胶、涂层等)、纺丝油剂、增稠剂、阻燃剂、荧光增

33、白剂、固色剂和净洗剂等名列前八位。1.1 新染料1. 1.1 适应纺织品新性能和新牢度的要求由于市场对人体安全健康和生态环境保护提出了更严格的要求,面对欧美等国加紧设限,欧盟 REACH 法规即将实施的形势市场对纺织品质量也提出了更高的要求,因而大力开发环保型染料势在必行,是当务之急。环保型染料必须满足十个条件2,即:(1)不含有或不会在特定条件(如还原条件下裂解产生 24 种致癌芳香胺;(2)不是过敏性染料;(3)不是致癌性染料;(4)所含可萃取重金属量在限定值以下;(5)所含游离和分解产生的甲醛量在限制值之下;(6)不含环境激素;(7)不含可吸附有机卤化物;(8)不含对环境污染的化学物质;

34、(9)不含变异性化学物质和持久性有机污染物;(10)不含其它有害化学物质除以上十点外还应满足对染料新性能和新牢度的要求。近年来,新染料的开发重点集中在活性和分散两类染料上,分别用于纤维素纤维和聚醋纤维的染色与印花,这两大类纤维覆盖了纺织纤维市场 75%的份额。1.1.11 新型活性染料尽管目前活性染料尚存在染料利用率不够高、染色时电解质耗量大、含盐有色污水量较大和难处理等问题,但活性染料与其它纤维素纤维用染料相比,具有色泽鲜艳、湿牢度高、使用方便和适用性强等优点,且结构中不含致癌芳香胺,因此,仍是纤维素纤维用染料的最佳选择,其性价比最高。近年来的开发以节能减排为主线,主要集中在“五高三低一短”

35、,即高固着率、高色牢度、高匀染性与重现性、高提升性、高节能性, 低温染色、低盐染色、超低浴比染色和湿短蒸连续轧染。(1)高固着率3,4高固着率是节能减排型活性染料的特点之一。迄今为止,活性染料的发展史就是不断提高固着率的历史。固色率的提高不仅能减少染色排水负荷,削减原材料,而且能提高生产效率。近年来,各国研究最多也最有效的是,在染料分子中引入两个异种或同种活性基,特别是一卤均三嗪基和乙烯矾基两个异种活性基。这是因为这种活性染料具有各活性基的特性,如低酸性水解率、高酸性水解断键稳定性、优良的可洗涤性、较高的各项牢度和较小的吸尽率与固着率。此外,两个不同活性基之间还有加和增效作用,从而使染料产生新

36、的特性,如更好的耐酸性水解和过氧化物洗涤能力,更高的固着率,更宽的染色温度范围及更好的染色重现性等。因此,世界主要染料公司均开发出这种新型活性染料以供应市场。例如,DyStar 公司开发的含有两个异种活性基的新型活性染料 Levafix CA 具有约 90%的固着率,日本住友公司推向市场的 Sumifix HF 型染料具有 85%以上的固着率等。在活性染料分子中引人三个及以上的活性基,只要分子结构设计合理,也能具有高固着率和优异的提升性。例如,Cibacron S 型染料具有 90%以上的固着率和优异的提升性与水洗性。研究和开发新活性基,也是提高活性染料固着率的重要途径。近年的研究中,固着率可

37、达到 90的新活性基是一氰胺基均三嗪基,已制成商品供应市场。此外,利用活性染料的加和增效作用,也能获得更高的固着率。例如,将 C.I.活性红 194 与其间羟乙基砜硫酸醋苯胺上的 N 一乙基化物,以 33.5:66.5 的比例组成混合物,其固着率可明显提高。(2)高色牢度3,3为了解决活性染料存在的色牢度问题,近年开发了不少新染料。Cibacron FN 染料是亨斯迈公司开发的含有一氟均三嗪基与乙烯砜基的异种双活性基染料,该染料的三原色 Cibacon 黄 FN-2R、红 FN-2BL 和蓝 FN-R 组合,可获得高光牢度的浅中色,以 0.5%浓度浸染,其日晒牢度达到 ISO 105B02 标

38、准 5 级。Intracron CDX 系列染料是 Yorkshire 公司开发的一类具有高重现性和生产性的多活性基染料,能提供高光牢度的组合,且具有耐反复氧化洗涤的稳定性,而这正是使用 C.I 活性黑 5 组成的三原色组合中经常遇到的较难解决的问题。该染料还具有对染色参数变化的低敏感性和优异的相容性,在染色时也能减少盐用量。Drimarene CL-C 型染料是 Clariant 公司开发的适用于连续染色(轧蒸工艺、轧溶工艺等)和冷轧堆工艺染色的双活性基染料,具有优异的日晒牢度、汗日光牢度(4-5 级)、家庭耐洗涤牢度(60)、酸汗渍牢度、碱汗溃牢度、干湿摩擦牢度、耐氯牢度和高固着率,还有很

39、好的可洗涤性。韩国京仁公司的 Synozol K-HL 染料也是具有较好浅色日晒牢度的新型活性染料。此外,还有能满足高汗日光牢度,特别是碱性汗日光牢度要求的新染料,如台湾永光化学公司的 Everzol Red LF-2B,其碱性汗日光牢度可达 4-5 级。(3)高匀染性和重现性6匀染性和重现性已成为活性染料染色存在的主要质量问题之一,开发具有高匀染性和重现性的新型活性染料是人们关注的焦点。DyStar 公司推出的Procion XL染料是一类多活性基及脱活的新型活性染料,与纤维形成牢固价键,使其呈现出与 Procion H-EXL 染料同样优异的稳定性和各项牢度并具有极佳的 RCM(活性染料相

40、容性基质)要素,即合适的 S、MI、LDF 和 T50 值。Procion XL染料、Levafix CA 染料和 Prcion H-EXL 染料等是当前各国印染行业大力开发的一次成功染色(RFT 染色技术)用染料的最佳选择。另外,Intracron CDX 染料也具有很好的匀染性与重现性,能与一次成功染色技术相配套。台湾永光化学公司的 Everzol LX 染料,也是针对活性染料的匀染性和重现性问题开发的新染料。(4)高提升性3活性染料的提升性是影响其染深浓色泽的主要因素。近年开发的 Cibacron S 型染料是针对纤维素纤维特深色染色开发的新型活性染料,具有高提升性。它们由 23 个发色

41、体和 23 个活性基组成,与传统的线型排列的活性染料不同,它们呈平面排列,分子紧密而有弹性,具有中等亲和力、良好分散性、优异水洗性、超过 90%的固着率和高提升性。其中,Cibacron 深红 S-B 的提升性是一般红色活性染料的 3 倍。用该类染料染深浓色,可获得优良的湿摩擦牢度和水洗牢度。另外,韩国理禾公司开发的 Rifafix Black E-XF Conc,也具有高提升性、好的光牢度和优良的可拔性等。台湾永光化学公司的 Everzol ED 染料,染深色时浓度只需用 6.0%(三原色),而传统的中温型活性染料浓度要用16.4%三原色),传统的高温型活性染料浓度要用 14.3(三原色)。

42、(5)高节能性6织物和纤维的一次成功染色技术是节能减排最有效的方法之一,它不仅能节约染色时间,大大提高染色能力和生产率,降低能耗,还能显著减轻染色废水负荷及对环境的污染。一次成功染色中,最重要的因素是织物和纤维,但染化料的稳定和高效也是重要条件。市场上开发的能用于棉织物及其混纺织物一次成功染色的新型活性染料,有 Procion H-EXL,Procion XL,LevafixCA,Intracron CDX,Remazol RGB 和 Sumifix HF 等。它们都具有下列特点:优异的 RCM(Reactive dye Compatibility Matrix,活性染料配伍因子)要素,很好的

43、匀染性与重现性,对染色工艺参数变化的低敏感性,优异的可洗涤性,高色牢度,高节能减排性。其中,Procion H-EXL 染料的性能最好,但它属高温型活性染料,其它高温型染料还有 Procion XL染料和Sumifix HF 染料等,其余都是中温型活性染料,从节能角度考虑它们更有利。(6)低温染色性低温染色的能耗、加工成本和染色时间都较高温工艺经济,因此,近年染料研发愈来愈集中在低于 60吸尽染色和冷轧堆染色的活性染料上。低于 60染色的新型活性染料4,7,85060染色的活性染料 Sumifix Supra E-XF 型,Rem-azol RR 和Basilen F-M 型等染料,是通过提高

44、活性染料直接性和扩散性来实现低温染色。对这类新染料,基本三原色的组合很重要,它们的直接性、扩散性、固着行为和可洗涤性之间应具有尽可能好的平衡,特别是染色条件的正常波动不应该影响其重现性。上述染料中的 Remazol RR 染料最具代表性,它不仅性能好而且节能、节水、节时,还能减排。40染色的活性染料我国开发的 Anozol L 型染料是其代表,它含有乙烯砜活性基,反应性高,对温度依赖性小,直接性约 30%,保证了良好的匀染性。另外,其三原色有相近的上染性能,且水解率低、染料利用率高,水洗可简化。因此,用其染色能耗低,水耗减少 20%,减排 20%、节时 1h。冷轧堆染色用新型活性染料4,8冷轧

45、堆染色工艺具有流程短、设备简单、能耗低、固着率高、透染性好、无泳移、洗涤方便和污水排放少等优点,与常规的轧烘轧蒸工艺相比,可节能40%左右,固着率提高约 30%,因此,开发该类工艺的活性染料 意义很大。这类新型活性染料要求具有好的耐碱性(在浓碱和低温条件下不析出)和低直接性,其途径有三方面:a.开发新结构的活性染料上述 Anozol L 型染料是一个例子。Cibacron C型染料也是一种优异的冷轧堆染色用活性染料,结构中两个不同活性基用脂肪烃基连接,使其在碱液中比较稳定。其它还有 Levafix CA 染料等。b利用加和增效作用制成的活性染料混合物 Remazol RGB 系列染料是其代表。

46、该系列染料中除 Remazol Navy Blue RGB 是单一品种外,其余品种都是利用加和增效作用制成的活性染料混合物。如 Remazol Red RGB 由 Remazol Red 3BS 和 Remazol Red RB 以一定比例拼混而成;Remazol Yellow RGB 也由Remazol Yellow 3RS 和 Remazol Golden Yellow GRL 以一定比例拼混而成等。c采用高效分散剂制成碱性活性染料 Drimarene CL-C 系列染料就是采用这种技术制成,不仅水中溶解度得以提高,而且耐碱,又具有优异的牢度、固着率和可洗涤性。(7)低盐染色性3关键是要提

47、高活性染料对纤维的亲和性,但不能太高,否则会影响匀染性和易洗涤性,大致有下列几条途径:合理配置活性染料分子中磺酸基的数目和位置Sumifix Supra E-XF 型染料是其代表,它比通常活性染料分子中的磺酸基要少,染色时用盐量一般为常规用盐量的一半。开发对用盐量不敏感的新型活性染料Cibacron FN 型和 Cibacron C 型染料是其代表,它们在染色时的用盐量对染料亲和力及固着率的影响均不明显,染色时用盐量为常规用盐量的 1/21/3。提高染料分子结构的平面性Cibacron LS 型染料是其代表,其结构中含有两个一氟均三嗪活性基,用脂肪直链烃基作桥基连接,平面性较好,亲和力也大,染

48、色时用盆量一般为常规用盐量的 l/21/3,最终固着率可达 80%90%。利用乙烯砜活性基不同变化体的亲和力差别Remazol EF 染料是其代表,利用乙烯砜活性基三种变化体,即经乙基砜硫酸酯基、乙烯砜基和羟乙基砜基之间存在亲和力的差别,控制其中两种变化体,以一定比例组成染料商品,可使染色用盐量大幅度减少。此外,还有采用增大分子量、合理配置两个活性基在染料分子中的位置、改变两个活性基间连接基的结构和选择合适的活性基组合等方法,以提高活性染料的直接性,达到低盐染色的目的。(8)超低浴比染色性4,8目前,喷射液流染色已能在确保织物匀染的前提下,将浴比降低到1:51:10,其中喷射气流染色的浴比可降

49、低到 1:31:5。这种超低浴比吸尽染色工艺,最大能缩短 30%染色时间、削减 50%水、减少 40%化学品,不仅能节约 30%能量,而且提高了固着率,减少了废水排放负荷。适用于这种染色技术的新型活性染料有 Cibacron FN 型染料,其溶解度大(在碱性及中性盐存在下的溶解度大于 100 g/L)、直接性较小、反应性中等以上以及固着率高。(9)湿短蒸连续轧染性4,8活性染料湿短蒸连续轧染工艺是近年发展的新型染色工艺,它简便、高效、节能、固着率高,染料能充分渗透色泽鲜艳,对环境友好等。它与常规的轧烘轧蒸工艺相比,可综合节能 30%50%,并可防止染料泳移,且染色时毋需用盐,可减少 90的染色

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