Reaktiva färgämnen har ljusa färger och kompletta kromatogram. De är kända för sin enkla applicering, låga kostnad och utmärkta beständighet. Speciellt med utvecklingen av cellulosafibrer under senare år har reaktiva färgämnen blivit den viktigaste typen av färgämne för cellulosafibertextilfärgning.

Men det mest framträdande problemet med reaktiva färgämnen är den låga utmattningshastigheten och fixeringshastigheten. I den traditionella färgningsprocessen av cellulosafibrer måste en stor mängd oorganiskt salt (natriumklorid eller natriumsulfat) tillsättas för att förbättra färgämnets upptag och fixeringshastighet. Beroende på färgämnets struktur och färg är mängden salt som används i allmänhet 30 till 150 g/L. Även om stora framsteg har gjorts i behandlingen av organiska föreningar i tryck- och färgningsavloppsvatten, kan tillsatsen av en stor mängd oorganiska salter i färgningsprocessen inte behandlas med enkla fysikaliska och biokemiska metoder.

Forskning om tekniken för reaktiva färgämnen och saltfria färgämnen

Ur ett ekologiskt perspektiv förändrar utsläpp av avloppsvatten med hög salthalt från tryckeri och färgning direkt vattenkvaliteten i floder och sjöar och förstör den ekologiska miljön.
bild
Saltets höga permeabilitet kommer att orsaka försaltning av jorden runt floder och sjöar, vilket minskar skörden. Kort sagt kan användningen av en stor mängd oorganiska salter varken brytas ner eller återvinnas, och har samtidigt en stor negativ inverkan på vattenkvaliteten och jordmånen. Baserat på detta granskar denna artikel de senaste forskningsframstegen inom saltfri färgningsteknik och diskuterar systematiskt de strukturella förändringarna av reaktiva färgämnen med lågt saltinnehåll, ympningsteknik och tvärbindningsteknik.

Reaktiva färgämnen för saltfri färgning

De enastående egenskaperna hos reaktiva färgämnen är liten molekylstruktur, god hydrofilicitet och enkel borttvättning av flytande färg efter fixering. Detta är en viktig innovation i designen av färgämnesmolekyler. Men detta leder också till låg färgutmattningshastighet och fixeringshastighet, och en stor mängd salt måste tillsättas under färgningen. Detta leder till förlust av en stor mängd salt avloppsvatten och färgämnen, vilket ökar kostnaden för avloppsrening. Miljöföroreningar är allvarliga. Vissa färgföretag har börjat uppmärksamma screening och förbättring av färgämnesprekursorer och reaktiva grupper, och utvecklat reaktiva färgämnen för färgning med låg salthalt. CibacronLs lanserat av Ciba är en typ av färgämnen med låg salthalt som använder olika aktiva grupper för att kombineras. Det som kännetecknar detta färgämne är att mängden salt som används vid färgning är 1/4 till 1/2 av den för vanliga reaktiva färgämnen. Det är inte känsligt för förändringar i badförhållandet och har god reproducerbarhet. Denna typ av färgämnen är huvudsakligen doppfärgning och kan användas tillsammans med dispergerade färgämnen för snabb enbadsfärgning av polyester/bomullsblandningar.

Sumitomo Corporation i Japan föreslog en uppsättning färgningsmetoder lämpliga för Sumifux Supra-serien av färgämnen. Den kallas LETfS-färgningsmetod. Mängden oorganiskt salt som används i denna metod är endast 1/2 till 1/3 av den traditionella processen, och badförhållandet kan nå 1:10. Och lanserade en serie reaktiva färgämnen som är kompatibla med processen. Denna serie färgämnen är heterobi-reaktiva färgämnen som består av monoklortriazin och B-etylsulfonsulfat. Mängden kvarvarande färgämne i färgningsavloppsvattnet från denna serie färgämnen är endast 25%-30% av färgämneshalten i det allmänna reaktiva färgningsavloppsvattnet. Det rekommenderas för färgning av Tencelfibrer. Det visar utmärkta appliceringsprestanda vad gäller fixeringshastighet, enkel tvättning och varierande beständighet hos färgade produkter.

DyStar lanserade RemazolEF-serien av färgämnen, lämpliga för saltfri färgning. Den aktiva gruppen är huvudsakligen B-hydroxietylsulfonsulfat, och lanserade en miljövänlig saltfri färgningsprocess. Mängden oorganiskt salt som används är 1/3 av den konventionella processen. Färgningsprocessen förkortas. Dessutom täcker systemet ett brett spektrum av kromatogram. En mängd olika tre primärfärger kan kombineras för att erhålla ljusa färger. Clariant (Clariant) lanserade DrimareneHF-serien av reaktiva färgämnen, huvudsakligen i fyra varianter: DrimareneBlueHF-RL, LownHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G, som används för utmattningsfärgning och kontinuerlig färgning av cellulosafibrer, med appliceringsprestanda och god beständighet. Fixeringshastigheten är ganska hög, salthalten och vätskehalten är låg. Neutral fixering, god tvättbarhet.

Vissa nyutvecklade reaktiva färgämnen kan öka färgämnens direkthet genom att öka volymen av färgämnesmolekyler och minska mängden oorganiska salter. Till exempel kan införandet av ureagrupper öka de aktiva gruppernas direkthet och minska mängden oorganiska salter. Förbättra fixeringshastigheten; det finns också polyazofärgämnesprekursorer (såsom trisazo, tetraazo) för att öka färgämnets direkthet och uppnå syftet med saltfri färgning. Den höga steriska hindereffekten hos vissa färgämnen i strukturen kan också avsevärt förändra reaktiviteten hos de reaktiva grupperna i reaktiva färgämnen och mängden salt som används vid färgning. Dessa steriska hindereffekter är generellt införandet av alkylsubstituenter på olika positioner på färgämnesmatrisen. Deras grundläggande strukturella egenskaper sammanfattas av forskare enligt följande:

Den aktiva gruppen ett SO: CH2CH: oS03Na kan vara i meta- eller parapositionen i bensenringen;

R3 kan vara i orto-, inter- eller parapositionen i bensenringen. Strukturformeln är vinylsulfonreaktiva färgämnen.

Olika substituenter eller olika substitutionspositioner på färgämnena kan uppnå samma färgningsvärde under samma färgningsförhållanden, men deras mängder färgningssalt är helt olika.

Utmärkta reaktiva färgämnen med låg salthalt måste ha följande egenskaper: 1) Mängden salt som används vid färgning minskas kraftigt; 2) Färgning i ett färgbad med lågt badförhållande, vilket ger stabilitet i färgbadet; 3) God tvättbarhet. Minskad efterbehandlingstid; 4) Utmärkt reproducerbarhet. När det gäller färgförbättring har vissa personer, utöver den ovan nämnda förbättringen av färgämnesmatrisstrukturen och en rimlig kombination av aktiva grupper, syntetiserat så kallade katjoniska reaktiva färgämnen, som kan färgas utan att tillsätta salt. Till exempel katjoniska reaktiva färgämnen med följande struktur:

Av ovanstående formel framgår att färgämnet är kopplat till den aktiva gruppen i monoklor-triazin. En pyridin-kvaternär ammoniumgrupp är också bunden till s-triazinringen. Färgämnet är positivt laddat och den kvaternära ammoniumgruppen är en vattenlöslig grupp. Eftersom det inte bara inte finns någon laddningsrepulsion mellan färgämnesmolekylerna och fibern, utan också attraktion av positiva och negativa laddningar, är det lätt för färgämnet att närma sig fiberytan och adsorbera till den färgade fibern. Närvaron av elektrolyter i färglösningen kommer inte bara att inte producera den färgfrämjande effekten, utan också försvaga attraktionen mellan färgämnet och fibern, så denna typ av färgning kan färgas utan att tillsätta elektrolyter för saltfri färgning. Färgningsprocessen liknar vanliga reaktiva färgämnen. För monoklor-triazin-reaktiva färgämnen tillsätts fortfarande natriumkarbonat som fixeringsmedel. Fixeringstemperaturen är cirka 85 ℃. Färgupptagningshastigheten kan nå 90% till 94% och fixeringshastigheten är 80% till 90%. Den har god ljusbeständighet och tvättäkthet. Liknande katjoniska reaktiva färgämnen har också rapporterats med monofluor-s-triazin som aktiv grupp. Aktiviteten hos monofluor-s-triazin är högre än hos monoklor-s-triazin.

Dessa färgämnen kan också färgas i bomulls-/akrylblandningar, och andra egenskaper hos färgämnena (såsom utjämning och kompatibilitet etc.) behöver studeras ytterligare. Men det ger ett nytt sätt för cellulosafibrer att utföra saltfri färgning.