活性染料的发展现状及趋势综述报告

1 一 一 综综述述报报告告 1 1 课题课题分析分析 1 2 检检索策略索策略 2 3 检检索式及索式及检检索索结结果果 2 4 检检索体会索体会 3 二 二 综综述述论论文文 6 1 前言 前言 6 2 文献 文献综综述述 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 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 一 综综述述报报告告 1 课题课题分析分析 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 2 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 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 检检索策略索策略 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 检检索式及索式及检检索索结结果果 4 检检索体会索体会 4 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 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 5 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 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 二 综综述述论论文文 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 7 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 2 文献 文献综综述述 活性染料的活性染料的发发展展现现状及状及趋势趋势 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 8 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 9 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 10 氯嘧啶 型 二氯三嗪 型 膦酸基 型 溴代丙烯酰胺 活性分散型 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 11 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 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 12 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 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 13 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 14 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 15 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 16 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 17 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 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 18 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 19 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 20 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 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 21 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 22 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 23 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 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 浅色匀染系列等等 这些系列的染料 更加注重于应用目标和应用工艺的一致 而不拘