Реактивные красители обладают яркими цветами и полной хроматограммой. Они известны своей простотой применения, низкой стоимостью и превосходной стойкостью. Особенно с развитием производства целлюлозных волокон в последние годы реактивные красители стали наиболее важным типом красителей для окрашивания текстильных изделий из целлюлозного волокна.

Однако наиболее серьезной проблемой реактивных красителей является низкая степень истощения и фиксации. В традиционном процессе окрашивания целлюлозного волокна для улучшения поглощения и фиксации реактивных красителей необходимо добавлять большое количество неорганических солей (хлорида натрия или сульфата натрия). В зависимости от структуры и цвета красителя, количество используемой соли обычно составляет от 30 до 150 г/л. Несмотря на значительный прогресс в очистке органических соединений в сточных водах полиграфических и красильных производств, добавление большого количества неорганических солей в процессе окрашивания не может быть устранено простыми физическими и биохимическими методами.

Исследования в области технологии реактивных красителей и бессолевых красителей.

С экологической точки зрения, сброс сточных вод полиграфических и красильных производств с высокой соленостью напрямую изменяет качество воды в реках и озерах и разрушает экологическую среду.
изображение
Высокая проницаемость соли приводит к засолению почвы вокруг рек и озер, снижая урожайность сельскохозяйственных культур. Короче говоря, использование большого количества неорганических солей не поддается разложению и переработке, и одновременно оказывает значительное негативное воздействие на качество воды и почвы. Исходя из этого, в данной статье рассматриваются последние достижения в области бессолевых красителей и систематически обсуждаются структурные изменения низкосолевых реактивных красителей, технологии прививки и технологии сшивания.

Реактивные красители для окрашивания без использования соли

Выдающимися характеристиками реактивных красителей являются малая молекулярная структура, хорошая гидрофильность и легкое смывание плавающего цвета после фиксации. Это важное новшество в разработке молекул красителей. Однако это также приводит к низкой скорости истощения красителя и скорости фиксации, а также к необходимости добавления большого количества соли в процессе крашения. Это ведет к большим потерям соленых сточных вод и красителей, что увеличивает стоимость очистки сточных вод. Это серьезная проблема загрязнения окружающей среды. Некоторые красильные компании начали уделять внимание отбору и улучшению прекурсоров красителей и реактивных групп, а также разработке реактивных красителей для крашения с низким содержанием соли. Краситель CibacronLs, выпущенный компанией Ciba, представляет собой тип красителя для крашения с низким содержанием соли, в котором используются различные активные группы для соединения. Характерной особенностью этого красителя является то, что количество соли, используемой при крашении, составляет от 1/4 до 1/2 от количества соли, используемой в обычных реактивных красителях. Он не чувствителен к изменениям соотношения компонентов раствора и обладает хорошей воспроизводимостью. Этот тип красителей в основном используется для погружного крашения и может применяться совместно с дисперсными красителями для быстрого крашения смесей полиэстера и хлопка за один раствор.

Японская корпорация Sumitomo предложила набор методов окрашивания, подходящих для красителей серии Sumifux Supra. Этот метод называется методом окрашивания LETfS. Количество неорганической соли, используемой в этом методе, составляет всего 1/2–1/3 от традиционного процесса, а соотношение красящей ванны может достигать 1:10. Также была выпущена серия реактивных красителей, совместимых с этим процессом. Эта серия красителей представляет собой гетеробиреактивные красители, состоящие из монохлортриазина и сульфата β-этилсульфона. Количество остаточного красителя в сточных водах красильного производства этой серии составляет всего 25–30% от содержания красителя в обычных сточных водах реактивного крашения. Этот метод рекомендуется для окрашивания волокон Tencel. Он демонстрирует превосходные характеристики применения с точки зрения степени фиксации, легкости стирки и различной стойкости окрашенных изделий.

Компания DyStar выпустила серию красителей RemazolEF, подходящих для бессолевого крашения. Активной группой является в основном сульфат β-гидроксиэтилсульфона, что позволяет внедрить экологически чистый бессолевой процесс крашения. Количество используемой неорганической соли составляет 1/3 от традиционного процесса. Процесс крашения сокращается. Кроме того, система охватывает широкий диапазон хроматограмм. Можно комбинировать различные три основных цвета для получения ярких оттенков. Компания Clariant (Clariant) выпустила серию реактивных красителей DrimareneHF, в основном в 4 вариантах: DrimareneBlueHF-RL, DrimareneHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G, используемых для крашения целлюлозных волокон методом истощения и непрерывного крашения. Красители обладают хорошей стойкостью. Степень фиксации достаточно высока, низкое содержание соли и низкое соотношение раствора. Нейтральная фиксация, хорошая моющаяся способность.

Некоторые недавно разработанные реактивные красители могут повысить прямолинейность окрашивания за счет увеличения объема молекул красителя и уменьшения количества неорганических солей. Например, введение мочевинных групп может повысить прямолинейность активных групп и уменьшить количество неорганических солей, улучшая скорость фиксации; существуют также полиазокрасители-предшественники (такие как трисазо, тетраазо), повышающие прямолинейность окрашивания и позволяющие достичь цели окрашивания без солей. Высокий эффект стерических препятствий в структуре некоторых красителей также может значительно изменить реакционную способность реактивных групп и количество соли, используемой при окрашивании. Эти эффекты стерических препятствий обычно обусловлены введением алкильных заместителей в различные положения в матрице красителя. Их основные структурные особенности обобщены учеными следующим образом:

Активная группа 1 SO: CH2CH: oSO3Na может находиться в мета- или пара-положении бензольного кольца;

Атом R3 может находиться в орто-, интер- или пара-положении бензольного кольца. Структурная формула соответствует реактивным красителям на основе винилсульфона.

Различные заместители или различные положения замещения в красителях могут обеспечить одинаковую интенсивность окрашивания при одинаковых условиях окрашивания, но при этом количество красящей соли в них существенно различается.

Высококачественные низкосолевые реактивные красители должны обладать следующими характеристиками: 1) значительное снижение количества соли, используемой при окрашивании; 2) окрашивание в красильной ванне с низким соотношением компонентов, стабильность красильной ванны; 3) хорошая стираемость, сокращение времени постобработки; 4) отличная воспроизводимость. Что касается улучшения красителей, помимо вышеупомянутого улучшения структуры красильной матрицы и разумного сочетания активных групп, некоторые исследователи синтезировали так называемые катионные реактивные красители, которые можно окрашивать без добавления соли. Например, катионные реактивные красители следующей структуры:

Из приведенной выше формулы видно, что красящий компонент связан с активной группой монохлортриазина. К s-триазиновому кольцу также присоединена четвертичная аммониевая группа пиридина. Краситель имеет положительный заряд, а четвертичная аммониевая группа является водорастворимой. Поскольку между молекулами красителя и волокном отсутствует не только отталкивание зарядов, но и притяжение положительных и отрицательных зарядов, краситель легко приближается к поверхности волокна и адсорбируется на окрашенном волокне. Присутствие электролитов в красящем растворе не только не создает эффекта усиления окрашивания, но и ослабляет притяжение между красителем и волокном, поэтому этот тип окрашивания можно проводить без добавления электролитов, что обеспечивает бессолевое окрашивание. Процесс окрашивания аналогичен обычным реактивным красителям. В случае реактивных красителей на основе монохлортриазина в качестве фиксатора по-прежнему добавляется карбонат натрия. Температура фиксации составляет около 85℃. Степень поглощения красителя может достигать 90–94%, а степень фиксации — 80–90%. Краситель обладает хорошей светостойкостью и устойчивостью к стирке. Аналогичные катионные реактивные красители также были описаны с использованием монофтор-s-триазина в качестве активной группы. Активность монофтор-s-триазина выше, чем у монохлор-s-триазина.

Эти красители также можно использовать для окрашивания смесей хлопка и акрила, однако другие свойства красителей (такие как равномерность распределения и совместимость и т. д.) требуют дальнейшего изучения. Но это открывает новый способ бессолевого окрашивания целлюлозного волокна.