染色固色综述

固色综述一、固色剂的固色机理从上世纪开始，学者们在研究固色剂的合成及应用性能的过程中，也开始了研究各种固色剂在织物纤维上的固色机理。固色剂的固色机理主要可分为以下类不溶性色淀固色剂固色染色织物时，固色剂和染料会反应形成不溶性色淀。此时，染料就被沉淀留在纤维上，不再有能力溶解于水浴中。在碱浴中，阳离子基团能和阴荷性的纤维进行结合，使纤维表面阳离子化的发生得到促进，也使阴荷性染料分子的吸附得以促进。因此，固色剂对染色织物的固色效果与固色剂阳离子性的强度成正比。其反应机理如下：D-SO3'.Na++(F-NH3)tCP—►D-SO3'.NH3++NaCl2•成膜性固色剂拥有成膜的特性。固色剂能在纤维表面覆盖一层膜，从而能包覆着染料，使染料的脱落减少，提高了染色织物的色牢度。研究表明：固色剂固色效果的优良在一定程度上取决于其成膜性能的好坏。成份为高聚物的固色剂，由于其在染色织物上的成膜性，使染料在织物上的脱落减少，即使其分子结构中不含阳离子基团也具有良好的固色性能。同时，固色剂分子量的大小也直接影响其成膜性，其固色性能随着分子量的增大而提升。3•交联作用固色剂、染料和纤维素纤维之间存在一定的作用联系，它们会通过交联作用而较为稳固的结合。这样，染料从纤维素纤维上再次溶解到水浴中的数量明显降低，从而使得染色纤维素纤维的色牢度提高。4扮子间作用力固色剂与染料和纤维素纤维之间存在诸多的分子间作用力，例如：共价键、配位键等。这能使得固色剂和染料及纤维素纤维之间的联系加强，染料从纤维素纤维上再次溶解到水浴中的数量明显减少，提高了染色纤维素纤维的色牢度。研究证明，含有多乙烯多胺的固色剂会比含有二甲胺的固色剂的固色性能好，就是由于多乙烯多胺中存在较多能与染料及纤维素纤维形成分子间作用力的基团。5.缓冲能力人们在穿着衣服时，难免会流汗，而汗液是偏酸性的，它会断裂存在于活性染料和纤维素纤维之间的共价键，从而造成染色织物耐汗渍性能的下降。因此，我们需要在固色剂中引入能克服该缺点的基团，从而提高染色织物的耐汗渍性能研究表明，如果固色剂分子结构中含有氮原子，该固色剂对织物耐汗渍牢度的提高非常明显。事实上，大多数固色剂的固色过程都利用了多种固色机理，以提高染色织物的耐摩擦、水洗、耐酸碱等色牢度指标，从而达到令人满意的固色效果。二、固色剂的种类1.低分子阳离子固色剂这类固色剂应用于固色染色织物的时间很早，大多数可应用于活性染料等带有阴离子基团的染料。目前，该类固色剂较少被使用，这是由于该类固色剂的使用会产生染色织物的日晒牢度降低和色光变化的问题。树脂型固色剂双氰胺型树脂固色剂该类固色剂被研发于上世纪中期，算得上是最早的一批固色剂，固色剂是这类固色剂中使用最多的一种。它是由双氰胺与甲醛发生缩合反应得到的，是一种络合物树脂（如图所示）。通过水解，得到的树脂会形成一种结合醋酸与碱的可溶性盐。HNNH2TLHNh2n=cHNNH2TLHNh2n=cCH2X=CI\CH3COCr等图1」固色剂V的制备这类固色剂和染料及纤维素纤维都可发生反应，其与前者可生成色淀，与后者能发生交联作用，因此其能提高染色织物的摩擦牢度。该类固色剂的固色应用范围不广，对直接染料染色织物有提高其各项色牢度的作用。该类固色剂由于会释放对人体有害的气体，所以已经退出了固色应用的固色剂领域。多胺类树脂固色剂多胺类树脂固色剂不含有甲醛，不会危害人们的身体健康，它的制备可由二乙烯三胺与双氰胺通过反应合成（如图所示），该类固色剂和染料可发生反应，两者可生成色淀，因此其能提高染色织物的各项色牢度。当其分子量较大时，还可在纤维表面包覆染料，减少了染料在处理过程中的脱落，在很大程度上提高了染色织物的水洗牢度，故其固色性能优于固色剂Y。ch2ch2nh2ch2ch2nh2ch2ch2nh2ch^ch2nh?ch3ch2nh2CH7CH7NH2^/ch2ch2nh2研究表明，若在其结构中引入反应性基团，与染料及纤维上的一些活性基团发生反应作用，使膜与纤维和染料的结合力得以增强，从而能使固色剂对染色织物的固色效果在一定程度上得到提升。如贾顺田等用环氧氯丙烷和二乙烯三胺、双氰胺进行反应，活性染料和直接染料染色棉织物经该合成产物固色后，摩擦牢度得到了较大的提高。除季铵盐外，其它的胺基如伯胺等会影响染色织物的色光和日晒牢度。多胺类树脂固色剂就有较多的伯胺，这是其缺点所在。反应性固色剂该类固色剂的分子结构中含有反应性基团，它们能与染料和纤维素纤维上的一些基团发生作用，从而能使染色织物的色牢度得到提高，所以称其为反应性固色剂。反应性固色剂按照离子类型进行分类，可分为非离子型和离子型两大种类。前者通常用一些有机化合物和环氧氯丙烷通过一定的反应而成。由于一些反应性基团如环氧基存在其分子结构中，而环氧基能和纤维素纤维中的一些基团发生作用，从而能够使带阴离子基团的染料染色织物的色牢度显著提高。后者不仅拥有反应性基团和纤维素纤维上的基团发生作用，而且其与染料之间不溶性色淀的形成，决定了其比前者固色性能更加的优异。4.聚阳离子型固色剂该类固色剂研发于上世纪，应用于染色织物的固色时，不会影响染色织物的色光和日晒牢度，对活性染料染色织物的固色效果较为明显。研究表明，季铵盐类固色剂具有很强的阳离子性，相对于其他阳离子固色剂，它能最好地和阴离子生成色淀，从而达到最好的固色效果。目前，该类固色剂以它被研发的最多。在季铵盐类固色剂中，主要有环氧氯丙烷和胺类反应物的固色剂，二甲基二烯丙基氯化铵类的固色剂等。前者虽然不会对染色织物的色光和日晒牢度产生变化，但会在一定程度上降低染色织物的汗渍牢度和水洗牢度，而相比于此，后者对染色织物的水洗牢度明显高于前者，同时也不会改变染色织物的日晒牢度和色光。聚阳离子型固色剂有着两种固色原理：一是不溶性色淀的生成，它是由固色剂和染料反应生成的。两者生成的不溶性色淀的固色性能取决于聚阳离子型固色剂上阳离子的强弱，所以季铵盐型固色剂的固色性能最佳；二是活性氢和活性基的相互作用，两者分别来自固色剂和活性染料。亲水基疏水基平衡、含氮量及平均分子量等因素的不同会影响其固色效果。此外，若固色剂的聚合度高，其分子量就大，拥有良好的成膜性能，对染色织物色牢度的提高有着一定的作用。水性聚氨酯类固色剂水性聚氨酯类固色剂能较好地润湿织物，也能很好的稳定分散在水中。该类固色剂和染料及纤维素纤维都可发生反应，其与前者可生成色淀，与后者能发生交联作用，因此其能提高染色织物的各项色牢度。当其分子量较大时，还可在纤维表面包覆染料，减少了染料在处理过程中的脱落，在很大程度上提高了染色织物的水洗牢度。无论是水溶性染料，还是非水溶性染料，聚氨酯类固色剂应用于这些染料染色织物的固色时，都能具有很好的固色效果。有机硅固色剂硅氧烷具有滑爽性,能降低织物表面的摩擦系数，整理之后的织物表面摩擦系数小，有机硅是通过降低织物表面的摩擦系数来提高染色织物的色牢度一。有机硅改性聚氨酯主要有两种方式物理方法一共混改性和化学方法一共聚改性。（1）物理方法一有机硅聚氨酯共混改性有机硅改性聚氨酯最简单的方式是共混改性，在有机聚硅氧烷中加入聚氨酯可以改善有机硅成膜后的耐油性，在聚氨酯中加入有机聚硅氧烷可以改善聚氨酯成膜后的耐水和耐溶剂性能，通过共混使用可以达到取长补短的效果。有机硅改性聚氨酯通常是把聚硅氧烷或其它有机硅烷偶联剂作为改性添加剂直接加入聚氨酯体系中，经过共混来改善聚氨酯成膜后耐水、耐溶剂、赋予聚氨酯膜柔软光滑性质。共混改性虽然工艺简单，对设备要求低，但共混改性仅仅是两种聚合物的物理混合，有机硅和聚氨酯的溶度参数相差比较大，有极强的相分离倾向，改性后的聚合物共混体系相分离依然较大，提高的力学性能有限，依然达不到预期的改性要求。（2）有机硅共聚改性聚氨酯的方法共混改性只是简单的物理混合，由于增加两相的相容性需要加入乳化剂，乳化剂的存在对共混改性成膜的性能有很大的影响，无化学键形成的共混改性羟基硅油易于聚集迁移，硅油分布不均匀。因此，为了克服共混改性的缺点，有机硅改性聚氨酯常用的方法之一是共聚改性。共聚改性主要使用带有活泼氢的羟基硅油、氨基硅油或烷氧基封端的硅油和缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷偶联剂，这些活性基团通过与聚合物端基的异氰酸根反应引入聚氨酯分子链段上，从而制备含有机硅链的聚氨酯聚合物。a・羟基硅油改性方法羟基有机硅氧烷改性PU分为羟基直接与硅原子相连的硅醇式有机硅氧烷改性和羟基通过碳原子与硅原子相连。b・胺基硅油改性聚氨酯胺基硅油含有活泼的胺基，与羟基硅油相比，胺基硅油与异氰酸酯的反应强于羟基硅油异氰酸酯的反应。胺基硅油的改性大致可分为两种方法：（1）在预聚物阶段用胺基硅油改性。用聚丙二醇和异氰酸酯反应制备聚氨酯预聚物，然后用氨乙基胺丙基聚二甲基硅氧烷扩链制备一系列的有机硅改性预聚物该方法制备的材料能满足生产生活，广泛应用在外墙涂料、医用材料、汽车粘合剂等领域。（2）在乳化过程中加入胺基硅氧烷改性。在乳化过程中分别加入不同的胺基硅烷扩链制备不同类型的水性乳液。测试表明，改性的乳液成膜后，改性涂膜与未改性的涂膜相比，在力学性能基本保持不变的情况下，改后的涂膜有更好的耐水性、耐溶剂性。研究发现，胺丙基三乙氧基硅烷偶联剂性能提高的最好。c环氧硅氧烷改性聚氨酯用环氧硅氧烷与预聚物反应，环氧硅氧烷的加入可以与聚氨酯分子结构中羧基或其它活性基团发生环氧开环和烷氧基的水解。所制备的改性聚氨酯膜涂层有良好的耐水性、耐有机溶剂，在较低温度能固化、对环境无污染。对于阳离子水性聚氨酯，加入环氧硅氧烷没有交联作用。d・有机硅丙烯酸酯改性水性聚氨酯利用聚丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅聚合物的优点，将丙烯酸酯聚合物、聚氨酯、有机硅氧烷三者结合起来，制备高性能的水性材料一。可以根据不同领域的应用要求，制备不同类型的复合聚合物，发挥不同聚合物之间的优势。三者复合乳液可以做成无皂乳液或有皂乳液用纺织涂层表面整理剂、皮革涂饰剂。这是因为水性PU分子链段中含有大量的亲水基团，比如聚醚链段、羧基、阳离子季铵盐等，这些亲水基团可以使可以作为高分子乳化剂，通过引发，使聚氨酯和丙烯酸酯单体、有机硅烷单体发生反应形成化学键，制备以聚氨酷为乳化剂制备具有核壳结构和互穿网络结构的有机硅一丙烯酸酯复合水分散体。三、固色剂选择涤纶织物亲水性基团极少，属疏水性织物（表面带负电），用于涤纶染色的分散染料属于非水溶性的染料。因此在选择