適合紡織品新要求的新型活性染料
| 前言 進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，世界紡織品市場的競爭越來越激烈，東南亞的經(jīng)濟(jì)已成為低成本、高增長的代名詞，而歐洲、美國等的紡織工業(yè)業(yè)務(wù)加速向亞洲轉(zhuǎn)移。為了適應(yīng)紡織品市場激烈競爭的形勢, 改革紡織生產(chǎn)管理體制、提高紡織行業(yè)生產(chǎn)效率、采用新的印染技術(shù)、推行控制染色、提高染色一次成功率(RFT)等使紡織品的生產(chǎn)成本不斷降低、產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高、環(huán)境負(fù)荷不斷減輕已成為紡織企業(yè)發(fā)展的共同目標(biāo)，它們對在滿足環(huán)境和生態(tài)保護(hù)要求的前提下，促進(jìn)適合紡織品新要求的新型活性染料的開發(fā)起了重要的作用。 1.以高RFT——染色為目標(biāo)的新型活性染料 1.1RET——染色一次成功率的重要性 為了提高棉織物的染色效率，提高的染色一次成功率即高的RFT是非常重要的，同時它對改進(jìn)印染企業(yè)的經(jīng)營具有很大作用，特別是原棉來源不同、質(zhì)量不一致，棉織物染色時會產(chǎn)生許多不確定的因素，使染色成功率降低。因此，抓住RFT，不斷提高染色的一次成功率，會產(chǎn)生很大的效果。 大量的生產(chǎn)實踐證明，RFT提高1%，總生產(chǎn)成本可降低1%；RFT提高1%,生產(chǎn)每公斤織物的收益可提高約10%。 基于上述原因，先進(jìn)的染色技術(shù)必須******限度地提高RFT。眾所周知，目前最重要的染色加工工程的管理方法是采用控制染色技術(shù)，它是企業(yè)的管理技術(shù)、染料的設(shè)計技術(shù)和染色的應(yīng)用技術(shù)三者融合的統(tǒng)一整體。顯然，為達(dá)到高RFT，整個加工工程必須控制到“零缺陷”，即不需采用任何修正措施。這就需要建立“零缺陷”的管理體系。包括建立作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建立染色工程監(jiān)查方法，確立加工工程所有參數(shù)的在線管理和記錄，建立原布、水、染色助劑(鹽、堿、酸等)的核對方法，建立主產(chǎn)品的質(zhì)量控制方法和建立修正方法等。當(dāng)然開發(fā)以高RFT為目標(biāo)的新型活性染料是確保高RFT的重要條件。 1.2高RFT為目標(biāo)的活性染料設(shè)計技術(shù) 當(dāng)今新染料的設(shè)計大都采用電子計算機技，術(shù)即首先詳細(xì)分析染料的染色性能，然后設(shè)定理想的染料結(jié)構(gòu)，把其作為初始結(jié)構(gòu)，再不斷修改，創(chuàng)造出符合要求的實際染料產(chǎn)品。 CAE就是把這種概念設(shè)計變?yōu)榭赡艿碾娮佑嬎銠C調(diào)節(jié)設(shè)計。近年這種技術(shù)發(fā)展很快，BASF等多家公司就是采用這種技術(shù)設(shè)計和開發(fā)新型活性染料，新的Procion H-EXL 料就是用這種技術(shù)開發(fā)成功的一類能達(dá)到高RFT的新型染色用活性染料，它們優(yōu)異的性能可是唁 活性染料相容性模型(RCM)分析它們用于吸盡染色的染色行為因子來說明。RCM是由中性鹽存在下活性染料的直接性(S)、用移染性指數(shù)表示的一次吸著階段的活性染料移行性（移行性指數(shù)：MI），添加堿后呈現(xiàn)的對活性染料二次吸著的效果（勻染因素：LDF）、在堿存在下活性染料的反應(yīng)性固著達(dá)到最終固著值一半的固著時間（T50）等4個要素組成，對于活性染料吸盡染色法的RCM理想值如下聽示： S(一次吸著率j直接性)70%~80% MI(移行性指數(shù))>90% LDF（勻染性因素）>70% T50（半染時間）≌ 210分鐘 ProcionH-EXL染料的4個要素值均在這個國內(nèi)(表一)，這意味著當(dāng)它們配合使用時具有優(yōu)異的相容性和勻染性也有極佳的重現(xiàn)性。其實這類新染料的前身是在上世紀(jì)70年代開發(fā)的老ProcionH-EXL染料，它們適于大浴比染色，由于它們具有極高的一次吸著率（S=90%）和高的固著率等，對小浴比染色時的勻染性和重現(xiàn)性存在一定的問題，而用新ProcionH-EX染料在現(xiàn)代染色（小浴比、自動化）中極容易獲得滿意的效果，它們一次吸著率S為70%~80%和半染時間T50也多為3分鐘以下，表明它們是一類勻染型活性染料：另外由它們的一次吸著率與最終吸著率之差在30%之間，添加堿后也不會產(chǎn)生顏色深淺不勻的現(xiàn)象。乙烯型活性染料就不同了，它們的一次吸著率和二吸著率之差為50%~60%，半染時間T50也多數(shù)在3分鐘以下（最差的情況約1分鐘），添加堿后極易產(chǎn)生顏色深淺不勻。由此可見，新ProcionH-EXL染料不僅能獲得極佳的勻染效果，而且染色工藝參數(shù)如浴比、溫度、鹽用量等的偏差基本上不影響染色結(jié)果，這樣染色時的RFT大大地提高：同時由于它們優(yōu)異的勻染性和擴散性，使其對Lyocell等新纖維也能發(fā)揮最適宜的染色性。從對環(huán)境的影響分析：ProcionH-EXL染料除了翠藍(lán)色、綠色等酞菁結(jié)構(gòu)的品種外都不含有重金屬，而且它們完全滿足Eco-Tex Standard 100的要求，使用時不會對環(huán)境和生態(tài)產(chǎn)生有害影響。另外，由于ProcionH-EXL染料含有兩個活性基，不僅有適宜的一次吸著率S，而且固著率可達(dá)到80%，因此洗凈性很好，用1.5小時洗凈染色物是完全可能的。 ProcionH-EXL染料由于使用時能達(dá)到高的 RFT、容易染色，又有高的固色率，優(yōu)異的各種牢度，因此它們在歐、美等市場上成為一類很受歡迎的新型活性染料。 這是一類具有很好移染性、勻染性和重現(xiàn)性的染色用活性染料，特別適用于中色到深色包括深紅色、棕色、綠色和常會產(chǎn)生差的顏色重現(xiàn)性的芝麻色的染色。此外，Intracron CDX染料、 RemazoI RR型染料和Sumifix HF系列染料等也都具有好的重現(xiàn)性、高生產(chǎn)性和低的廢水負(fù)荷，且能獲得高RFT的新型活性染料。 Intracron CDX染料還能給予高光牢度的組合和具有反復(fù)氧化洗滌的穩(wěn)定性，而此正是使用C.I.活性黑5形成的三原色組合中經(jīng)常遇到的難以解決的問題。 由于使用具有高RFT的新型活性染料對棉織物染色，使得過去采用直接性大的一氯均三嗦型活性染料不能使用的Salt-at-Start法，即染色開始時投入必要的中性鹽的染法成為可能，而此正是染色自動化所必須的要素，這樣可比過去的染色方法縮短2小時，不僅如此使用具有高RF的新型活性染料還可以大大縮短染色時準(zhǔn)備階段和洗凈階段的時間。滿足棉染織晶堅牢度新要求的新型活性染料當(dāng)今對于用中高級棉纖維衣料制造的衣服的******問題是染色堅牢度不能滿足新要求帶來的麻煩，特別對時新式樣的棉織物來說,從審美的觀點出發(fā)多數(shù)使用活性染料來染色這個問題就更突出了。為了解決這個問題，可推薦使用還原染料，可是還原染料的色澤不夠鮮艷，使用也不方便，因此紡織市場上期望染料行業(yè)開發(fā)滿足棉染織物堅牢度新要求的新型活性染料。 2.1引起染織物褪色的原因 對用活性染料染色的棉織物來說,碰到的大部分問題是染織物褪色或部分褪色。引起褪色的原因主要有下述四種情況：日光變褪色、化學(xué)物質(zhì)引起褪色、多次反復(fù)洗滌引起褪色和差的溫摩擦牢度。 2.1.1日光變褪色 這種變褪色現(xiàn)象比較普遍主要原因是氣候不同和生活習(xí)慣不同等造成在一般情況下這種現(xiàn)象能夠預(yù)測。 ?。?）日光牢度 日光牢度最一般的評價方法是采用碳弧燈褪色儀或采用氙氟發(fā)光的氙燈日曬儀。由于在碳弧燈 中紫外光領(lǐng)域比真正的日光強，所以研究實際的褪色現(xiàn)象以選用氙燈日曬儀較好。對于活性染料來說，一般情況下，含金屬活性染料的日光牢度是良好的，而偶氮型活性染料在淺色時特別是紅色和海軍藍(lán)色的染料的日光牢度比較差。 ?。?）汗日光牢度 在水解質(zhì)在下活性染料的分解反應(yīng)由于水層增強了對紫外線的吸收而被加速，另外汗中的還原物質(zhì)如還原酶等能促進(jìn)這種分解反應(yīng)，因此活性染料的汗日光牢度不及還原染料。還有，大多數(shù)含金屬的活性染料在汗和日光的作用下會發(fā)生脫金屬現(xiàn)象，使顏色發(fā)生較大的變化。目前活性染料的汗日光牢度在日本等國已作為染織物的主要堅牢度指標(biāo)之一被考核。 (3)中性濕態(tài)日光褪色 溫潤狀態(tài)能增強對紫外線的吸收，促進(jìn)了活性染料的分解反應(yīng)。 (4)堿性濕態(tài)日光褪色 除了濕潤狀態(tài)能增強對紫外線的吸收外，堿性會引起活性染料與纖維之間形成的共價鍵斷裂， 如乙烯楓型活性染料與纖維反應(yīng)形成的共價鍵堿性穩(wěn)定性比較差，Remazo1、Smitlx Supra等染料就特別容易受影響。 (5)含有過氧化物的堿性濕態(tài)日光褪色 除了濕潤狀態(tài)能增強對紫外線的吸收及藏 引起 活性染料和纖維之間形成的共價鍵斷裂外J 氧化物也會加速這些分解斷裂反應(yīng)。用乙烯碩活習(xí) 基與纖維反應(yīng)的活性染料和用二氟一氯略曉活性主 與纖維反應(yīng)的活性染料如Remazol、SIIEIEifx Supra Levailx E-A、Drimarene k等活性染料特別容易 影響。 (6)在過氧化物和光的作用下加水分解褪色 由于過氧化物和光都起著催化劑的作用，活性染料與纖維之間的共價鍵在水解質(zhì)中斷裂成落色。用LevafixE-A、DrimareneK等活性染料染色的棉織物容易發(fā)生這種褪色，即使染色后再用陽離子固色劑進(jìn)行固色也無濟(jì)于事。 (7)光催化褪色 有些不同活性染料的組合會發(fā)生光催化褪色，如活性翠藍(lán)和活性擰橡黃的組合、活性擰稼黃的組合等，這種現(xiàn)象目前欲從理論上進(jìn)行預(yù)測是很困難的。 2.1.2化學(xué)物質(zhì)引起褪色 用活性染料染色的棉織物在受到某些化學(xué)勁的作用時會發(fā)生褪色，例如自來水中含有的氯會引起活性染料褪色是最具代表性的。這種褪色的程度與染料結(jié)構(gòu)有關(guān)，差別很大，一般說黃色和紅色活性染料耐自來水中的氯作用比較強，而藍(lán)色染料較弱，不過大多數(shù)海軍藍(lán)色活性染料是良好的。同樣，空氣中的氧化氮氣也會引起褪色，其程度比氯水引起的褪色低，其中藍(lán)色活性染料的問題比較多，例如蒽醌結(jié)構(gòu)的藍(lán)色活性染料Remazol Brill. Blue R等。 2.1.3多次反復(fù)洗滌引起褪色 近年從環(huán)境保護(hù)出發(fā),為了減少家庭洗滌使用水量和降低水溫發(fā)展了強力洗滌劑。以往，在歐美等國一般都使用添加過氧化物的洗滌劑，為了進(jìn)一步提高洗凈效果，新的強力洗滌中又添加了四乙?；叶?TAED)，這種新洗滌劑會使多數(shù)活性染料染色的棉織物發(fā)生褪色，有下列兩種情況： （1）滌劑中含有堿使活性染料與纖維間的共價間鍵斷裂或使染料的活性基勻母體染料之間的結(jié)合鍵斷裂引起褪色，用多數(shù)乙烯楓型活性染料染色的織物經(jīng)多次反復(fù)洗滌引起的褪色就是這種情況。 (2)洗滌劑中含有的過氧化物和四乙?；叶菲骗h(huán)了母體染料結(jié)構(gòu)引起褪色，不過對于用偶氮基為染料骨架的活性染料來說，若偶氮基鄰接的苯環(huán)上有取代基的話，由于這些取代基起了保護(hù)作用，活性染料不會發(fā)生褪色。 對于用強力洗滌劑經(jīng)多次反復(fù)洗滌的堅牢度,最近在英國已經(jīng)制訂了BSI 1006 UK-70作為標(biāo)準(zhǔn)，它們早晚會成為ISO的堅牢度標(biāo)準(zhǔn)被采用。 2.2滿足各種堅牢新要求的活性染料 2.2.1日光牢度好的活性染料 上述各種情況下的日光褪色現(xiàn)象，過去曾采用 ：一些方法來改進(jìn),例如對含金屬活性染料，選用得不受汗影響的活性染料為主配方，在配合色中選擇褪色速度相同的活性染料組成等，但是往往達(dá)不到要求或者顧此失彼。近年紡織市場上要求染料在各種情況下具有良好光牢度，特別是淺色，而且配合時能同步褪色以及不含有重金屬的新型活性染料的呼聲頗高。為此各公司開發(fā)出了一些新活性染料進(jìn)入市場，如ProcionH-EXL染料是一類各種情況下具有優(yōu)異光牢度的雙活性基染料；Cibacron yelloew NP是一個新的無光致變色的雙活性基金黃色染料,具有優(yōu)異的光牢度，能滿足所遇到的用戶的嚴(yán)格要求；Cibacron Red FN-IBL即使在淺色仍具有最高的光牢度；Drimarene Brown HF-2RL cdg是世界上第一個不含金屬的單一結(jié)構(gòu)紅光棕色活性染料，具有優(yōu)異的干和濕光牢度，也是用作耐光三原色組合的組份；Drimarene CL-C型染料是一類用于連續(xù)染色的新型活性染料，具有優(yōu)良的光牢度和汗一日光牢度，其1/1標(biāo)準(zhǔn)深度的汗-日光牢度均在3--4級以上，它們還有優(yōu)異的家庭洗滌牢度和耐氯水牢度；Levafix Orange CA gran.是一個沒有光變色互變現(xiàn)象的活性染料，具有高的光牢度和溫光牢度等，能與纖維形成強的結(jié)合；Cibacron Navy C-R 具有獨特的濕光牢度和好的光牢度，與Cibacron Yellow C-2R、Cibacron Red C-R等一起使用時可獲得特別高的使用價值，它還能用來解決起絨織物的兩面性問題：Cibacron Yellow C-RG是含有雙活 性基的金黃色染料，具有罕見的高光牢度，優(yōu)異提升力和可洗滌性等；Cibacron Red C -2BL和 Ciheron Red FN-組L即使在淺色仍具有高光牢度,其中Cibacron Red FN-2BL被推薦和Cibacron Yellow FN-2R、Cibacron Blue FN-R組成淺到中色 高光牢度的三原色染；Drimarene Navy CIrG CDG是不含金屬的海軍藍(lán)色活性染料，具有好的濕堿光牢度、高的固著率和很好的可洗滌性等。 2.2.2耐氯漂的活性染料 近年也開發(fā)出一些能耐化學(xué)物質(zhì)作用的新型活性染料，如Kayacion Blue P-NFB Liquid 50具 有好的耐氧化氮牢度和耐氯牢度;Cibacron Black c-2R具有優(yōu)良的耐氯牢度-Cibacron H型染料具有優(yōu)異的耐氯牢度；Remazol RR型染料也具有高的耐氯漂牢度；Cibacron Yellow NP具有優(yōu)異的耐氯牢度；ProcionH-EXL染料也具有優(yōu)異的耐氯水牢度等。 2.2.3耐反復(fù)洗滌的活性染料 近年開發(fā)成功不少新型活性染料,如Sumifix HF系列!染料、Cibacron H型染料和Cibacron Navy FN-GN等，它們都具有好的在60℃反復(fù)洗滌的牢度。 2.2.4提高濕摩擦牢度的新型活性染料 用活性染料染色的深濃色棉織物的濕摩擦牢度達(dá)不到市場要求的3級水平，已成為國際市場上 置的“技術(shù)壁壘”主要內(nèi)容之一。經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，棉染織物在濕摩擦?xí)r由兩個原因引起顏色的轉(zhuǎn)移，一是水溶性染料從被染織物上轉(zhuǎn)移到摩擦的白布上產(chǎn)生的顏色二是有色纖維粒子的轉(zhuǎn)移。分析這兩個原因，可以看到影響活性染料濕摩擦牢度有多種因素，主要是棉織物的性質(zhì)包括前處理效果（特別是絲光處理的工藝和質(zhì)量）、布面破損情況以及纖維表面的光潔度等活性染料的結(jié)構(gòu)與特性, 染色工藝以及染色后皂洗的效果染織物固色處理的效果，染織物后整理的影響和棉纖維降解的影響等，其中棉織物的性質(zhì)是最主要的。不過，活性染料的結(jié)構(gòu)與特性也起了一定的作用，涉及到活性染料的提升性、活性染料與纖維的反應(yīng)性以及形成價鍵的穩(wěn)定性、活性染料的可選滌性和活性染料的加和增效作用等，活性染料的這些結(jié)構(gòu)特性設(shè)計得合理，可以使其濕摩擦牢度提高半級以上，有望達(dá)到3 級的水平。近年開發(fā)的提高濕摩擦牢度的新型活性染料都從這幾個方面著手進(jìn)行，如Sumifix HF系列染料是含有雙活性基的染料它們具有優(yōu)異的提升性、強的價鍵穩(wěn)定性、高的固著率和易洗滌性，還有極佳的重現(xiàn)性、低的排水負(fù)荷和高的生產(chǎn)效率，其濕摩擦牢度可達(dá)到3級左右；Cibacron S型染料也是一類具有超高提升力、強的價鍵穩(wěn)定性、中等親和力、優(yōu)異水洗性、超過90%的固著率的新型活性染料，而且染料分子緊密有彈性，又有良好的分散力,其濕摩擦牢度能滿足市場的需要，ProcionH-EXL染料、Procion XL+染料、Remazol RR型染料和DrinIarene CL-C型染料等也都是能滿足市場要求的濕摩擦牢度的新型活性染料。 2.2.5提高鮮艷度的新型活性染料 染織物的鮮艷性一直是人們追求的目標(biāo)，由于棉染織物的高鮮艷度活性染料更是長期研究的重點之一。 2002年Dystar公司推向市場的Remazol Fluorescent Yellow FL最具代表性。它是世界上第一個用于纖維素纖維的黃色熒光活性染料，極其鮮艷，具有好的牢度，適用于竭染、冷軋染和連續(xù)染色等各種染色工藝，并與Remazol Brill-Green 6B、Levafix Scarlet CA組成非常鮮艷且極誘人的三原色，該新染料適合高能見度工作服的標(biāo)準(zhǔn)，也適用于時髦服飾和運動衣的染色，能用于纖維素纖維與聚酯纖維或聚酯纖維組成的混紡織物的染色。 2.2.6適用于棉混紡織物同色性良好的新型活性染料 近年棉混紡織物發(fā)展很快，開發(fā)具有良好同色性的新型活性染料對簡化染色工藝、縮短染色時間、提高生產(chǎn)效率的作用很大，染料制造企業(yè)也很注重這種新染料的研究和開發(fā)，已有好些品種進(jìn)入市場，例如Multifix N型染料是適用于棉和聚酯纖維(尼龍6、尼龍66)組成的混紡織物染色的新型活性染料，它們在不需添加酸的中性浴中，采用一浴兩步法對棉混紡織物染色，具有很好的同色效性、優(yōu)異的光牢度、耐氯牢度、洗滌牢度與良好的汗（堿）牢度；還有Mudifix R型染料是適用于棉布和聚酰胺纖維(尼龍6、尼龍66)組成的雙面織物和混紡織物染色的新型活性染料，因為它們對尼龍具有較大的親和力，又如 kayacelon React Yellow CN-EX是浸染用中性固著型黃色活性染料，它具有很好的染色重現(xiàn)性、洗凈性和高的固著率等用于染棉和粘膠纖維組成的混紡織物具有優(yōu)異的同色性。 結(jié)語 當(dāng)今世界染料制造企業(yè)的重新組合已趨穩(wěn)定, 重大的重組事件已不多，同時歐美等國的纖維和紡品生產(chǎn)東移到亞洲的步伐在加快，歐美等國紡織的輸入比例也已上升到80%以上。因此，世界各染料公司在滿足環(huán)境和生態(tài)保護(hù)要求基礎(chǔ)上都把適應(yīng)市場需求的新牢度性能及有利于紡織競爭的新型活性染料放在重要的位置，比較典型的染料有ProcionH-EXL、Sunlitlx HF、Cibacron S、 DrinIarene CL-C、Remazol CA和Remazol RR等染料不僅具有優(yōu)良時情況下的時度目光、氯水、多次反復(fù)家庭洗滌以及濕摩擦等牢度也是很好的，而且還具有優(yōu)異的提升性、勻染性和重現(xiàn)性，適于高RFT的染色。今后這種新型活性染料的研究和開發(fā)將隨著市場上紡織品的新求和高要求的進(jìn)一步提高而不斷地深入。 |
