活性染料的发展现状及趋势综述报告.doc

1 北 京 服 装 学 院 材料科学与工程学院 学院 系 学院 系 轻化工程 专业专业 2008 届文献综述论文 题题 目目 活性染料的发展现状及趋势活性染料的发展现状及趋势 英文题目英文题目 ReactiveReactive DyesDyes CurrentCurrent StituationStituation 0f0f DevelopmentDevelopment andand TendencyTendency 学生姓名学生姓名 xxxx 班级学号班级学号 xxxxxxxxxxxxxxxx 指导教师指导教师 xxxxxx 20102010 年年 9 9 月月 1919 日日 1 目录 一 综述报告一 综述报告 1 1 1 课题分析 课题分析 1 2 2 检索策略 检索策略 2 3 3 检索式及检索结果 检索式及检索结果 2 4 4 检索体会 检索体会 3 二 综述论文二 综述论文 6 1 1 前言 前言 6 2 2 文献综述 文献综述 7 2 1 国内活性染料总况 7 2 2 活性染料的研究 9 2 2 1 活性燃料的染色工艺 9 2 2 2 提高活性染料固着率 9 2 2 3 提高提高活性染料吸尽率 11 2 2 4 新活性染色技术的发展 12 2 2 5 活性染料废水污染与处理 12 2 2 6 活性染料低 无 盐染色研究 13 2 2 6 1 低盐活性染料的开发 13 2 2 6 2 纤维素纤维的改性实现低 无 盐染色 14 2 2 6 3 无盐染色助剂的开发 15 2 2 6 4 低 无 盐染色工艺 16 15 2 2 6 4 1 湿短蒸工艺 15 2 2 6 4 2 无盐轧蒸连续工 16 2 2 6 4 3 冷轧堆工艺 包括冷轧堆前处理和冷轧堆染色 16 2 3 活性染料的商品化技术 16 2 3 1 生产技术和商品质量的精细化 16 2 4 活性染料发展展望 17 2 5 总结 18 2 6 参考文献参考文献 18 1 一 综述报告一 综述报告 1 1 课题分析 课题分析 还记得上学期创意手工染竞赛 我们主要使用了活性染料和直接染料 当 时我就对此产生了兴趣 何为活性染料何为直接染料 它们有什么不同 它们 都是什么类型的化学物质 哪种染料更有优势 更具有前景 值得我们去做深 一步的探究呢 那我们首先必须了解各种染料的市场占有率和近几年的发展势 头排名 活性染料主要用来染色棉纤维 在世界纤维素纤维消耗的各类染料中 以 吨位计 活性染料占 硫化染料占 直接染料占 颜料占 还原染料占 冰染染料占 以金额计 活性染料占 还原染料占 直接染料占 颜料占 冰染染料和硫 化染料各占 无论从消耗的吨位数 还是从消耗金额来看 活性染料均居 各类棉用染料之首 表 世界纤维素纤维历年消耗各类染料 吨 注 括号内数字为占总量酉分数 年数字未包括中国 印度和东欧国家 由表 可见 在纤维素纤维用染料中 活性染料需求量迅猛增长 直接 硫化和还原染料基本维持原有数字 冰染染料大幅度下降 到 年活性 染料消耗量将占纤维素纤维消耗染料总量的一半 比 年用量增长 2 以上 活性染料之所以用量能如此快速增长 皆源于其自身的优越性 特别是直接染料不少品种遭到禁用 其它一些染料因受对环境的污染或应用麻 烦复杂 价格较昂等因素的制约 而活性染料在染色上的应用日益被用户所接 受 加之适应性强 可以吸尽染色 竭染 冷轧堆染色 也可连续染色 还 可用于印花 特别发展冷轧堆 工艺 是少污染印染的有效途径 对 其工艺与设备倍受关注 从以上数据的和分析中可以看见活性染料的发展势头很强劲 那么我们可 以预见在活性染料这个领域里肯定还有很多未开发的土地 也肯定有很多需要 解决的问题 作为学习染整的学生 了解其发展现状和趋势很有必要 对于以 后的研究方向也有很好的指导作用 因此非常有必要做一份关于活性染料的发 展现状及趋势的综述 这样才能总揽方向 避免在以后的研究中走重复路 浪 费时间和精力 2 2 检索策略 检索策略 要准确快速的查找到关于 活性染料的发展现状和趋势 的内容 且相关 度要很高 那么首先用 Title 活性染料 发展 进展 现状 趋势 进行检 索 如果查找不到或查找过多 在根据具体情况进行调整 3 3 检索式及检索结果 检索式及检索结果 3 4 4 检索体会 检索体会 通过从不同数据库检索来看 对于 活性染料的发展现状和趋势 这个课 题来说检索到准确的结果还是比较容易的 但是在整个检索过程我还是遇到不 少问题 首先我进入中国期刊全文数据检索 用普通检索 Title 活性染料 发展 进展 现状 趋势 结果却如下 4 完全不是我想要的东西 不知道是中国期刊全文数据里无法使用逻辑 语句还是出了什么其他问题 接着我用高级检索 从查到的内容看知道这个数据库是题目中含 活性染料 发展 进展 等 词的 可见在普通检索中这个数据库用不了逻辑词 而高级检索内也存在一个 不好的地方 就是它最多只能容纳两个同义词 所以我无法一次性完成 Title 活性染料 发展 进展 现状 趋势 这样的检索 不过在这里检所处的文献已经足够我写综述论文的了 但是我还是想在其 他数据库会查到怎样的结果 于是用万方 发现万方比中国全文期刊检索好用 多了 查到的内容也很多 如下 5 最后去查找外国文献 发现外文的很少 总结性的亦不多 在 WILEY ONLINE LIBRARY 只找到相关文献 4 篇 后来我也用百度搜狗等查找了 也有一 些收获 6 二 综述论文二 综述论文 1 1 前言 前言 活性染料 又称反应性染料 为在染色时与纤维起化学反应的一类染料 这类染料分子中含有能与纤维发生化学反应的基团 染色时染料与纤维反应 二者之间形成共价键 成为整体 使耐洗和耐摩擦牢度提高 活性染料是一类 新型染料 1956 年英国首先生产了 Procion 牌号的活性染料 活性染料分子包 括母体染料和活性基两个主要组成部分 能与纤维反应的基团称为活性基 上世纪 50 年代初期 英国学者 Rattee 和 Stephen 发明了在染色过程 与被染物质以共价键结合的活性染料 染料色泽鲜艳 合成方法和染色工艺简 便 生产成本较低 染色纤维上染料与纤维间的结合键能提高到一个新的高度 因而被业界称为染料工业第二个里程碑 在 1956 1957 年 二氯三嗪的 X 型和一氯三嗪的 K 型活性染料由英国 ICI 公司和瑞士的 Ciba 公司 硫酸 酯乙基砜型的 KN 型活性染料由德国 Hoechst 公司相继投产 开创了染料工 业新纪元 我国在 1957 年开始了活性染料的研究 1958 年三嗪型活性染料在 上海投入生产 据有关部门统计资料 至 50 年后的 2006 年 我国活性染 料产量已达 18 1 1 万吨 占我国染料总产量的 24 并居全球首位 活性染料以色泽鲜艳 色谱齐全 应用简便 价格较廉 适应性强 牢度 优良而著称 现已发展成为棉用染料中最重要的染料类别 成为世界重点发展 和关注的一类染料 在世界纤维素纤维消耗的各类染料中 以吨位计 活性染 料占 硫化染料占 直接染料占 颜料占 还原染 料占 冰染染料占 以金额计 活性染料占 还原染料占 直接染料占 颜料占 冰染染料和硫化染料各占 无 论从消耗的吨位数 还是从消耗金额来看 活性染料均居各类棉用染料之首 随着活性染料的发展的势头越来越迅猛 人们对活性染料越来越关注 研 究活性染料的课题也越来越广泛 本篇综述主要总结近些年活性染料的发展状 况 存在的问题 解决方案 目前国内外的研究热门 活性染料的商业市场及 对活性染料发展趋势的展望 7 2 2 文献综述 文献综述 活性染料的发展现状及趋势活性染料的发展现状及趋势 摘要 活性染料目前在市场上的占有率越来越多 人们对于其研究也越来越关注 本 本篇综述主要总体介绍国内活性染料的现状 国内外活性染料的各方面研究 活性染料领 域存在哪些问题 我们如何解决以及对活性染料未来的展望 关键词 活性染料 发展 固着率 吸进率 低 无 盐活性染料 污染 2 1 国内活性染料总况 进入 年代之后 我国活性染料加快了发展步伐 年活性染料 产量即达到 吨 占染料总产量 近年来 国产活性染料 数量缺乏确切统计数字 估计年产量超过 万吨 但不足染料总产量 我 国生产活性染料厂家接近 家 生产品种超过 个的厂家有 个 近年 新增厂家 品种超过 个 有 江苏吴江桃源染料厂 河北西海集团公司 浙江上虞舜龙化工有限公司 上海臻锋染化厂 上海永庆染料有限公司等 1 我国前后共开发活性染料品种约 个 但有 染料索引 号者不足 个 我国每年生产活性染料品种约 个 有 染料索引 通用名称的不足 个 我国开发与生产的活性染料品种如表 有索引号品种 8 目前 国内开发和生产的活性染料类型繁多 已达 种几乎国外现有的 活性基团国内都已开发或生产 国内已开发或生产的活性染料类型有 型 二氯三嗪 型 型 一氯三嗪 型 型 二个一氯三嗪 型 一个或二个一氯三嗪 型 口一硫酸酯乙基砜 型 型 型 型 一氯三嗪 一硫酸酯乙基砜 型 间羧 基吡啶三嗪 型 一二氯喹曙啉 型 三氟一氯嘧啶 型 二氯三嗪 型 膦酸基 型 溴代丙烯酰胺 活性 9 分散型 活性环保型等近 种 就目前国内生产而言 主要是二氯三嗪型 一氯三嗪型 一氯三嗪 一氯三嗪型 一氯三嗪 乙烯砜型 其它活性基主要 因受国产化资源 合成工业方法及经济性等因素影响而未真正形成工业规模 从提高活性染料的固色率出发 合成双活性基或多活性基染料 特别是含不同 活性基的染料是必由之路 含一氯三嗪和乙烯砜的双活性基染料成为活性染料 发展之热门话题 我国最早投产的 型活性染料即属这种类型 当时主要推荐 用于短蒸工艺 提高印花生产效率 目前 属于这一类型染料还有 型 型 型及部分环保型染料品种 型活性染料是一氯三嗪 间位酯组 成的双活性基团染料 国内现有 个品种 其浅色三原色为活性黄 一 红 一 蓝 深色三原色为活性黄 一 红 一 深蓝 一 型活性染料大部分品种与 型活性染料为 同一类型 国内现有 个品种 其三原色为活性黄 一 红 一 深蓝 一 2 2 2 活性染料的研究 活性染料研究始于 1956 年 至今已有半个世纪 近年来有关活性染料的 综述文章也发表不少 不仅涉及活性染料本身的发展 还包括活性染料的应用 性能和工艺 重点在提高其应用性能和生态性 许多新染料品种的开发 特 别是双活性基活性染料 此外 活性染料的商品化技术也进展迅速 通过科 学地拼混 应用膜处理技术和添加各种助剂等 开发了许多性能优良的染料品 种 在开发和改进活性染料的同时 对活性染料染色技术也进行了广泛研究 包括对纤维进行改性 开发新的染色助剂和研究新的染色工艺等 出现了许 多高效 生态和清洁的染色工艺 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 电解质用量大等 这不仅阻碍了它的扩大应用 还成为当 前急需解决的生态问题 为了克服这些困难 国内外加强了活性染料染色的研 究 了解决现有纤维素纤维用活性染料存在的上述问题 国内外染料界主要围 绕提高吸尽率和固着率两个方面展开研究 2 2 1 活性燃料的染色工艺 10 活性染料的染色方法 活性染料染棉 最常采用的染色方法 浸染法 另外还有轧染料 浸染法 浸染法又可分一浴一步法 一浴两步法 两浴法 三种染色方法 A 一浴 一步法 是在碱性浴中进行染色 即在染色的同时 进行固色 这种方法工艺简单 染色时间短 操作方便 但由于吸附和固色 同时进行 固色后染料不能再进行扩散 因此匀染和透染性差 同进在碱性 条件下染色 染浴的染料稳定性 水解的比较多 B 一浴二步法 先在中 性浴中染色 当染料上染接近平衡时 在染浴中加入碱剂 调整PH 值至固 色规定 PH 值 一般为 11 这时染料与纤维达到共价结合 达到固色目的 一浴二步法是活性染料浸染法中比较合理的染色方法 它不仅可经获得较高 的上染率和固色率 而且有良好的匀染效果 因此棉针织物染色常用这种方 法 3 2 2 2 提高活性染料固着率 1 引入两个异种或同种的活性基 在活性染料分子中引入两个异种或同种活性基 特别是前者即引入两个异 种活性基这是目前研究最多 也最有效的手段 这种新活性染料早在上世纪 60 年代末就由上海染料公司和上海印染行业率先进行产业化生产和应用 30 多年来 这类染料发展很快 已成为现代活性染料的发展重点 这种染料除 了具有酸性水解率低 酸性水解断键稳定性高 可洗涤性好 各项牢度好 吸 尽率与固着率之差较小等特点外 还具有两个不同活性基之间加和增效作用而 产生的新特性 如更好的耐酸性水解和过氧化含双活性基的新染料 其染色 和印花固着率均比对应的只含一个活性基的染料高出 10 以上 且具有更好 的洗涤牢度 4 如在绞盘绳状染色机中 新染料仍能获得优良的染色效果 或染色重现性 新染料的这些新特性是由于其与纤维素纤维间除了存在共价键 结合外 还有交联结合 这可从用含两个异种活性基的染料染色的纤维素纤 维在镉络合物溶液中的膨化值得到证实 鉴于上述原因 世界上各大染料公司 都致力于开发这类新活性染料供应市场 不仅于此 新型染料的用途也在不断 地开拓 这更扩大它们的市场份额 目前 新型活性染料不仅能用于染纤维 素纤维和棉的各种混纺织物 还能用于羊毛和丝绸等蛋白质纤维的染色 其 中含两个异种活性基新染料的产量已占到吸尽染色用活性染料总量的 2 3 左右 11 含有两个同种活性基的染料发展也很快 这类染料具有一些突出的性能 如 匀染性好 固着率和 RFT 值高等 例如 Procion H 2 EXL 和 Procion XL 都是含有两个一氯均三嗪活性基的新染料 具有合适的 RFT 值 它们在中性 盐存在下 表示相容性的四要素 即染料的直接性 S 一次吸着阶段活性 染料移染性指数 MI 加碱后二次吸着对染料吸着效果的匀染性因素 LDF 碱存在下的半染时间 T 50 都在最佳范围内 也就是说 S 在 70 80 MI 90 LDF 70 T 50 为 10 min 它们不仅适用于小 浴比 自动化染色 而且有很好的匀染性 国外市场上用其取代原有的 Procion H 2 E 染料 2 引入三个或三个以上活性基 从理论上分析 在活性染料分子中引入三个或三个以上的活性基应当获得 更高的固着率 其实不然 由于多个活性基染料的移染性和扩散能力较差 不仅影响染料的固着 而且染料的提升力也会降低 再者这种活性染料的制 造成本比较高 因此目前市场上含有三个及三个以上活性基的染料品种和数量 较少 3 开发新活性基 近年 为了提高活性染料的固着率 研究了 10 多种反应性强的新活性 基 如三氟嘧啶基 氰基二氟嘧啶基等 但真正商业化的新活性基不多 3 2 羧基吡啶基均三嗪活性基是突出的例子 特别是含有两个 3 2 羧基吡啶基 均三嗪活性基的染料 它们是季铵化的活性染料 众所周知 纤维素纤维葡 萄糖剩基 6 位上的羟基的电离常数 p Ka 值在 25 时约为 13 即作为弱酸 起作用 6 纤维素纤维阴离子的生成成为活性染料反应性的关键点 它没有引 起染浴 pH 值的上升 但随着染浴温度的上升而增加 如果新活性染料在其活 性基上结构配置阳离子 阳离子就会与纤维素纤维阴离子发生静电作用 犹 如阳离子染料染带有阴离子的聚丙烯腈纤维 因此 即使染浴不在强碱性范 围 染料仍具有高反应性 这就是开发 3 2 羧基吡啶基均三嗪活性基及其活 性染料的原因 这种新染料早在上世纪 80 年代就已成功开发 但发展不快 主要是该类染料不够稳定 容易造成染色物的色相和提升活性染料作母体与 3 2 羧基吡啶进行反应制成 该反应对条件比较敏感 较难控制 因此产生批 12 与批之间染料的组成不稳定 近年对其控制有了很大改进 新染料的稳定性大 有提高 应该说这是一类很有希望的新活性染料 根据一定原理将活性染料混 合 利用其加和增效作用能获得更高的固着率 5 采用活性染料的加和增效作用 根据一定原理将活性染料混合 利用其加和增效作用能获得更高的固着率 2 2 3 提高提高活性染料吸尽率 1 增大分子量 提高直接性过去 7 组成活性染料的母体染料一般都选择对纤维素纤维直接性较小的酸性染料 因为直接性大的母体染料会影响可洗涤性 降低湿牢度 随着活性染料化学 以及染色化学的发展 近年已把直接性大的直接染料用作母体染料 不仅能 提高吸着率 而且具有较高的湿牢度 提高直接性的手段主要有增大分子量 提高平面性 增加形成氢键的基团等 目前商业化活性染料中用得较多且能提 高直接性的方法是 采用增大分子量 选择双偶氮结构的发色体 由其制成 的含有两个异种活性基染料染色后水洗和皂洗的染料脱落量要比对应的含有一 个 g L 芒硝时 亲和性要提高 130 这为低盐染色创造了条件 2 合理配置两个活性基在染料中的位置 3 干煸两个活性基的连接机构 4 具有合适的一次吸尽率 能做到一提高三减少 即提高染色加工成功 率 减少染色加工时间 减少染色废水治理和减少对环境的负荷 易控制染色 5 缩短染色时间和洗涤时间 由于新染料具有良好的匀染性和可洗涤性 因此适于快速染色 染色后的洗涤时间也比常规活性染料染色后的洗涤时间短 9 2 2 4 新活性染色技术的发展 现代活性染料除了改变结构 增加品种 改进性能外 对纤维素纤维活性 染色技术的发展也是一项重要的内容 1 采用含有多个活性基的架桥剂技术这是一种把含有多个活性基的架桥 剂 非反应性染料与纤维素纤维放在一起经过架桥固着的方法 这种方法以前 13 曾被研究过 当时由于架桥剂对纤维的亲和性差以及架桥剂本身有毒性等因素 使发展受到影响 最近的研究针对这两个问题开发出新型固着用架桥剂 使 这种染色技术又为人们所注目 新架桥剂的结构如下所示 2 采用纤维阳离子化的技术 与纤维素纤维相比 羊毛对活性染料显 示出了极高的染着率 众所周知 羊毛是纤维基质上含有氨基的材质 因此 若对纤维素纤维进行修饰 使其也具有阳离子性 可获得高染着率 实践证 明 这种染色物的鲜艳性和光牢度将会受到一定的影响 目前从染色发色性 坚牢性和加工剂的安全性出发 已开发出多种纤维素纤维的新型阳离子化剂 利用这些新型阳离子化剂在不添加电解质下可以达到接近 100 的染着率 而且能完全固着 3 采用电子辐射与纤维固着的技术 4 采用使活性染料固着的聚合技术 5 采用反应性自由基的活性染料染色技术 10 2 2 5 活性染料废水污染与处理 我国纺织行业年耗水量超过 100 亿 t 废水排放量占全国各行业的第六位 其中印染行业又是纺织行业中的废水排放大户 每天大约有 400 万 t 的废水 排放 政府每年需花费大量的资金进行污水处理 我国 十一五 规划纲要 指出 十一五 期间单位国内生产总值能耗降低 20 左右 主要污染物排 放总量减少 10 推动节能减排政策是建设资源节约型 环境友好型社会的 必然选择 印染行业的低盐染色 冷轧堆染色及湿短蒸染色等促进了节能减 排的实现 11 随着活性染料染色的发展 所带来的废水排放问题也受到越来越多的关注 活性染料染色废水主要有两大来源 一是活性染料与纤维反应的同时 还能 与水发生水解反应 水解物一般不能再与纤维发生反应 从而降低染料的利 用率 染色后水洗液中有较多的染料 造成水资源的污染 另一方面从生态 角度来讲 大量无机盐的加入 不能通过简单的物理化学及生化方法加以处 理 高含盐量的印染废水排放直接改变了江河湖泊的水质 破坏了水的生态 环境 而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 工业污水处理当中 含盐废水的处理难度要远远高于水解的染料 14 在传统的活性染料染棉工艺中 存在染料利用率低 用盐量大 染色废 水处理负担重等一系列问题 为此 近年来国内外大力研究如何减少盐用量 进行低盐甚至无盐染色研究 2 2 6 活性染料低 无 盐染色研究 2 2 6 1 低盐活性染料的开发 从染料的化学结构看 要实现低盐或无盐染色 应减少活性染料的离子 基数目或者增加活性染料与纤维素纤维的反应性 近年来已开发直接性高和对 盐依存性低的低盐染色用活性染料 这些染料在结构上都具有高空间位阻效应 且大多有较高的直接性 在保证染料溶解性和匀染性的前提下 磺酸基的数 目较少 而且很少处于染料分子的中央位置 有些在染料结构中含有阳离子 基团 日本住友公司推出的 Sumifix Supra 系列染料 就是由一氯均三嗪和 乙基砜硫酸酯结合在一起的异双活性基阳离子型活性染料 直接性和固 色率高 用于低盐染色显示了优异的性能 12 国外采用一氟均三嗪作为活性 基的阳离子活性染料已有报道 但由于此类染料中间体对设备腐蚀严重并且不 符合环保要求 所以含氟活性染料还有待进一步的研究 阳离子染料对纤维 素纤维的实际染色并不适用 主要是因为它的耐光牢度很差 目前研究中有 选择吡啶基团作为增溶性基团代替传统的阴离子增溶基团 可以实现低盐或无 盐染色 从而又能解决色光变化的问题 上述含有双活性或多活性基的低盐活 性染料 具有很高的直接性和活性 容易染色不均 且会增加染料的用量 成本加大 因此改变染料结构不能根本上实现无盐染色 2 2 6 2 纤维素纤维的改性实现低 无 盐染色 棉纤维阳离子化是一种比较直接有效解决活性染料染色问题的途径之一 通过化学结合或物理吸附使阳离子化合物固着在纤维上 提高染料的竭染率和 固色率 在染色过程中减少甚至不使用无机盐 实现方法有两种 一是通过 在纤维素纤维上接具有反应性的胺类化合物 二是用季胺盐在碱性条件下对棉 织物进行预处理 阳离子化试剂的典型代表为胺或季胺的环氧化合物 开发较 早并一直沿用至今 广泛用于织物印花和树脂整理 在碱性条件下可与棉纤 维反应 形成醚键 使纤维阳离子化 这类改性剂渗透性好 利于匀染 但存在分子量小 直接性差 用量大等缺点 所以人们趋向于研究大分子和 15 聚合物的多活性基阳离子试剂 除了环氧类含氮化合物 还有以下几种 一 氯均三嗪型季铵盐化合物 氮杂环丁烷阳离子化合物 N 羟甲基丙烯酰胺 和阳离子丙烯基共聚物 羟烷基铵盐类化合物以及生物质阳离子化试剂 14 胺基与反应性基团结合也可作为改性剂使用 如 TETS 就是一种新型多官 能团交联胺化试剂 分子中含有 1 个叔胺基和 3 个反应性基团 在碱性的 条件下可与纤维发生交联反应 将叔胺基引入到纤维上 另外 N 羟甲基 丙烯酰胺在 Lewis 酸催化下通过轧卷 培烘的方法使其与纤维素纤维发生共 价结合 处理后的棉纤维进一步用胺处理剂氨化 如氨 甲胺 二甲胺 三甲胺和乙醇胺等 也可以作为改性剂使用 由于很多阳离子化试剂本身对环 境不利 比如一些胺类物质在自然界中毒性很大 对眼睛 皮肤 呼吸道 等有刺激作用 所以开发环境友好的生物质阳离子化试剂越来越得到关注 壳 聚糖衍生物是一种多糖类高分子 这类生物相容性好 无毒 无抗原性 并 且其年产量仅次于纤维素 近年来得到普遍关注 15 改性淀粉也可作为阳离 子化试剂 用它处理棉织物后 染色 K S 值 日晒牢度及折皱回复角都 有提高 但前处理加整理的方法工艺复杂 还需价格较贵的催化剂 不经济 应用受到限制 2 2 6 3 无盐染色助剂的开发 由于纤维素纤维的阳离子改性存在对纤维性能的影响 造成染色匀染性差 等问题 所以无盐染色助剂的开发与应用将是降低无机盐使用量的一条重要途 径 目前研发的无盐染色助剂大部分是多种组分的复合物 其中含有高分子 聚合物 交联组分 在染色过程中高分子聚合物有助于提高纤维对染料的吸 附 交联组分可以与纤维素纤维反应 提高染料上染 因此染色时无需加入 无机盐就能达到理想的染色效果 实现无盐染色 壳聚糖衍生物 NMA HTCC 也可作为无盐染色助剂使用 提高纤维上 染率等性能 同时壳聚糖还可赋予织物抗菌性 防皱性 改善织物吸湿透湿 性等 研究结果表明 使用 1 的 NMA HTCC 对棉纤维进行处理 可在无盐 条件下获得高于常规活性染料有盐染色的染色效果 主要是由于壳聚糖衍生物 阳离子基团与染料阴离子基团之间有离子键形成 2 2 6 4 低 无 盐染色工艺 16 16 实现活性染料低盐或无盐染色的方法基本上可以归纳为以上 3 类 但是在 实际生产操作中 湿短蒸工艺 无盐轧蒸连续工艺以及冷轧堆染色近年来在 活性染料染色中的位置已逐步得到重视 是追求生态 节能生产的趋势所在 2 2 6 4 1 湿短蒸工艺 1994 年德国 Monforts 和 Zenca 公司联合开发了湿短蒸染色机和与此相关 的湿短蒸工艺 利用安装在反应蒸箱内入口处的远红外辐射器 将经过染色 液浸渍的湿织物预热 使织物迅速升温 经反应箱内少量蒸汽和干热空气的 混合气体而受热 2 3 min 使活性染料的给色率提高 渗透充分 色泽 均匀 该工艺降低生产成本 节约能源 织物的渗透性好 并且固色率较 高 有较好的色牢度 对于一些较难染的颜色如咖啡色等具有很好的着色性 重要的是在湿短蒸工艺当中 由于在固色工艺中进行了改进 使得染料分子 有足够的时间扩散 渗透 从而有机会与纤维素纤维上的羟基进行反应 可 以省去促染用盐 这是湿短蒸工艺的一个重要特性 与传统的连续染色相比 成本上最具优势 但是必须进行严格的在线测量以及工艺自动控制 工艺条 件过于严格 而对染料有一定的要求 工艺推广有难度 2 2 6 4 2 无盐轧蒸连续工 工业化生产工艺环境特性已成为越来越重要的因素 在选择优化染色工艺 时 需要考虑该工艺的环保特性 其中主要的指标是能耗 化学品用量 排水和排气的污染情况 无盐轧蒸连续工艺完全满足要求 它将活性染料轧 烘轧蒸工艺简化为轧 蒸 洗这 3 步工艺 与传统工艺相比 无盐轧蒸连 续工艺有工艺流程短 节约成本 渗透性好 工艺控制简单 应用简便等 优点 这一短流程工艺 容易实现工业化推广 在印染行业面临小批量生产 的压力下 无盐轧蒸连续工艺今后将成为染整行业节能领域的重要发展方向之 一 目前存在设备尚需继续完善的问题 但值得在行业中推广 2 2 6 4 3 冷轧堆工艺 包括冷轧堆前处理和冷轧堆染色 经过多年实践经验证明 可引导印染企业走出三废严重的困境 提高企 业在市场上的竞争力 实现染整企业的可持续发展 冷轧堆染色工艺介于浸染 工艺与连续轧染工艺之间 是一种半连续化的轧染工艺 将织物浸轧染液之 17 后在室温下进行打卷堆置 并在一定转速下保持匀速转动 使织物上色均匀 与常规的染色方法相比 活性染料冷轧堆染色具有能耗和化学品总用量显著 降低的优点 无需加入大量的盐 且渗透性好 固色率高 废液排放 较少 可以满足目前纺织行业 清洁生产 的要求 但并非所有的活性染料都适合 冷轧堆染色 通过浸轧染液而纤维膨胀使染料转移到纤维内部 故 需要选择溶解度高 扩散性能良好 渗透性佳 直接性中等偏低 反应性高 的活性染料 将冷轧堆染色技术应用于活性染料低盐或无盐染色 符合生态 环保的发展 也是绿色染整的发展趋势 2 3 活性染料的商品化技术 2 3 1 生产技术和商品质量的精细化 自 20 世纪 90 年代中期开始 经历了 40 年后的活性染料 逐步走向 了成熟期 主要表现为在这一时期 新品种开发的重点不在新活性基或新母 体等结构品种的开发上 而是转向生产技术和商品质量的精细化 具体来说 体现在 1 产量逐渐集中到部分性能优秀的品种 例如 C I 活性黑 5 活性 黑 KN 2 B 及其衍生的高乌黑度黑色品种 M 2 型深色和浅中色的三原色 C I 活性黄 145 176 C I 活性红 195 241 C I 活性蓝 194 222 KN 型的蓝 KN 2 R 翠蓝 KN 2 G X 2 型的红 X 2 3B 橙 X 2 GN 蓝 X 2 BR K 2 型的红 K2BP 等 估计这些品种产量之和 占了全部活性染料 2 3 以上 2 环保要求日严 迫使企业生产技术的精细化 一系列环境友好的生 产技术提到了日程上 在染料生产中不采用产生大量废水的盐析工序 而是 采用原浆喷干 膜分离等技术 这些技术各企业正在对不同产品逐个落实 这就要求每步生产技术从细 控制从严 其他如液相加氢等环境友好技术也不 断引入相应的中间体生产 这些变化不仅来自政策的压力 更可贵的是在企 业决策者对绿色生产认识上的变化 3 现时期生产技术的进步主要体现在产品的商品化上 即以改进染料商 品化技术来改造原有商品 赋予现有商品新的功能 令其升级换代 例如用 专用助剂对活性蓝 KN 2 R 提高其耐碱性 另以黑色活性染料为例 在 20 18 世纪 80 年代以前 主要应用活性黑 KN 2 B 乌黑度不好 90 年代开始 以活性黑 5 与活性橙 GF 相拼 改进了乌黑度 21 世纪后出现的活性黑 WNN 活性深黑 Sumifix Supra G 和 R 等 不仅提高了乌黑度 而且提高了 提升力和染深性 当前 进一步提高活性黑的固色率 降低染色残液中色度 的黑色活性染料正在投入生产 4 过去活性染料习惯以活性基结构组成相同系列 从新世纪以来 新 的商品着重于其应用性能 目的加以系列化 例如 低盐的 LS Low Salt 系列 染色中促染的电解质用量少 利于环保 特深色系列 耐氯系列 浅色匀染