纯棉织物活性染料低盐无盐染色

杨 贺

(中国纺织工业联合会检测中心，北京 100025)

纯棉织物活性染料低盐无盐染色

杨 贺

(中国纺织工业联合会检测中心，北京 100025)

棉织物活性染料染色时存在染料利用率低，无机盐用量大，染色废水处理负担重等一系列问题。因此棉织物活性染料低盐无盐染色是棉织物染整加工的发展趋势。文章从棉织物改性、染料和合成粒子开发及染色助剂三个方面进行对活性染料低盐无盐染色理论进行探讨，为生产实践提供参考。

棉织物；活性染料；低盐无盐染色；合成粒子；染色助剂

1 前言

活性染料以分子结构简单、色泽鲜艳、色谱齐全、使用方便、成本较低等优点成为棉织物最主要的染料。由于活性染料含有水溶性基团，在溶液中能够电离为阴离子，与纤维产生斥力，导致染料竭染率和固色率低[1]，因此实际生产中需加入大量无机盐，促进染料在纤维上的吸附和扩散。但这会导致印染废水含盐量高，危害生态环境。

目前，印染废水中有机化合物的分离与处理已取得很大成就，但对印染废水中高浓度无机盐的回收和降解还尚未实现[2]。基于此，纤维素类织物低盐无盐染色成为印染研究者攻关的难题之一。本文将对纯棉织物低盐无盐染色的必要性和实现的途径进行系统的阐述。

2 活性染料低盐无盐染色的必要性

活性染料在染色中与棉纤维发生共价结合，但是染料分子和纤维素大分子在水溶液中是带有相同电性的粒子，且染料在与纤维键合的同时也能够发生水解反应，导致单活性基的活性染料固色率仅50%～60%，双活性基及多活性基活性染料固色率虽有很大提高，最高达90%，但实际应用时大部分在80%左右[3]。为提高染料固色率，染色时需加入30～150 g/L氯化钠或硫酸钠，以起到抑制棉纤维表面负电荷聚集、促进染料在纤维表面吸附和向纤维内部扩散的作用。大量无机盐的使用，不仅增加了生产成本，而且背离“绿色清洁生产和低碳循环经济”的十三五规划愿景。因此，活性染料低盐无盐染色研究的必要性不言而喻。

纯棉织物要实现活性染料的低盐无盐染色，主要通过棉织物表面阴离子改性、改性染料与合成粒子及染色助剂三个途径得以实现。

3 棉织物表面阳离子化改性

研究表明，棉织物经过阳离子化改性之后，能够显著提高活性染料的固色率。

乙烯基吡啶对棉织物进行表面接枝改性处理，使得棉织物表面含有烷基醇和烷基溴原子，促使部分直接染料和活性染料的上染率达到95%以上。M. Montazer等[4]采用环氧丙基氯化铵对棉织物进行预处理，促使纤维素带有更多的氨基正电荷基团，实现与染料中的磺酸基结合，提高活性染料的竭染。但最为常用的是采用氨基化合物进行阳离子化改性，带有正电荷的纤维和阴离子的染料将会以静电引力结合，染色过程中不需要加入盐或者加入很少量的盐便能够实现对棉织物的着色与上染。其反应过程见图1。

图1 环氧丙基氯化铵对棉织物改性反应方程式

与之类似的是端氨基超支化聚合物对棉织物表面进行改性，改性后的纤维采用酸性染料染色获得较高的上染速率和各项色牢度指标。其改性机理如图2所示。

棉织物阳离子化改性是赋予织物表面更多阳离子基团(染座)，具有磺酸基等阴离子基团的活性染料能够与阳离子染座直接进行离子键结合。通过该途径，消除了纤维素纤维离子与阴离子染料之间的静电斥力，染色过程中不需要加入无机盐，即可实现染料对纤维的上染与固着。棉织物表面经阳离子化改性之后，能够提高染料竭染率和固色率，但是生产加工能耗增大、生产效率降低、染色样品匀染性问题随之而来。为解决这些不利影响，棉织物表面阳离子化改性的方式尚待研究和完善。

图2 氨基超支化聚合物阳离子化改性棉织物

4 改性染料及合成粒子

从染料的结构而言，实现活性染料的低盐无盐染色，在满足染色需求的情况之下，应当减少活性染料离子基数目；为提高染料与纤维的反应性能，适用于低盐无盐染色的活性染料多为双或多活性基的染料。如日本住友公司推出的LETS染色方法所对应的Sumifix Supra系列染料(一氯均三嗪与β-乙基砜硫酸醋结合在一起的异双活性基染料)，亨斯曼公司的Novacron LS系列[5](一类一氟均三嗪/乙烯砜双活性基染料)，汽巴公司利用不同活性基组合的Cibacron LS系列，科莱恩公司推出的Drimarene HF系列活性染料，这些染料均含有较多的反应性基团，具有较高的直接性和固色率，虽无法实现无盐染色，但能够将无机盐用量降至原来的1/2以下。

如今，将染料与带有特殊功能基团的合成物结合，结合体表面的电荷分布会因功能基团的种类和多少而各异，因此能够实现棉织物活性染料的无盐染色。采用聚丙烯酸和含有胺基的共聚物和颜料等共聚物结合通过调控合成物和颜料的比例，使共聚物表面带有一定的阳离子基团，应用于棉织物连续染色过程中实现牢固的结合。经APS改性的活性染料粒子表面因胺基的存在，带有较高的正电荷，在染色与染整加工过程中大大增加负电荷纤维表面和活性染料粒子结合机率，致使染色过程中不需要无机盐，降低了污水处理的负担。

双或多反应性的活性染料，能够实现棉织物等纤维素纤维的低盐染色，现已广泛使用；而合成粒子改性仍然处于理论研究阶段，距离实际生产还有一定的距离。

5 染色助剂

绿色染色助剂的开发和使用是实现纯棉织物活性染料无盐染色的另一重要途径。在活性染料染色过程中加入助剂，能够促使染料和纤维进行交联和改性，这样不仅能够提高染料固色率还能够改善染色样品的染色牢度。采用甜菜碱作为活性染料染色助剂，能够将无机盐用量减少60%；可降解的EDTA可作为活性染料的代用盐，但该助剂能够加速染料的水解，工艺不易控制；环保的柠檬酸三钠能够达到较好的促染效果，但因价格昂贵，无法应用于实际生产。采用聚丙烯酸盐和聚马来酸盐替代元明粉，能够适用于棉织物轧染染色，染色效果和各项牢度与氯化钠的染色效果相当[5]。综上所述，采用有机盐替代无机盐，在染色效果和染色牢度上能够实现，但是有机盐的成本远高于无机盐，这也是有机盐未应用于纯棉织物活性染料染色的原因。

6 结语

因绿色清洁生产，环境保护，节能减排的要求，纯棉织物活性染料低盐无盐染色是纺织染整加工的大势所趋，为实现该工艺，本文主要从棉织物表面阳离子化改性、改性染料及合成粒子和染色助剂三个方面进行了探讨。棉织物表面阳离子改性，虽能够提高染料利用率，但需解决匀染性问题；低盐染料现已实现规模化生产，而合成粒子虽能够实现无盐染色，但尚未应用于工业化生产之中；染色助剂能够提高固色率，改善手感和色变问题；易降解的有机盐替代无机盐，价格昂贵，应用于实际生产难度大。

目前关于纯棉织物低盐无盐染色的理论研究已有很多，但转化为实际生产加工的寥寥无几，如何根据生产要求，结合纤维和染料的性能，合理选择染色助剂和工艺是实现工业化生产的关键。因此，关于棉织物活性染料低盐无盐染色理论和实践尚待进一步深入探索。

[1] 刘影. 活性染料无盐低盐染色研究进展 [J].印染助剂, 2014, 31(7): 8—11.

[2] 王东伟, 汪青, 刘元美. 活性染料无盐和低盐染色研究进展[J].中原工学院学报,2007,18(4): 25—28.

[3] 郑敏译.活性染料的研究进展:化学和应用工艺[J].国外纺织技术, 2002, (2):33—36.

[4] M.Montazer, R.M.A Malek and A.Rahimi. Salt free reactive dyeing of cationizedcotton[J]. Fibers and polymers,2007,8(6):608—612.

[5] 管宇,郑庆康,罗丽容,等. 聚羧酸盐在纯棉织物活性染料轧染工艺中的应用[J].纺织学报,2007, 28(2): 67—71.

Low Salt or Salt-free Dyeing with Reactive Dyes on Cotton Fabrics

YangHe

(CNTAC Testing Center，Beijing 100025，China)

For cotton fibers dyed with reactive dyes，many problems are still existed，such as low fixation，large amounts of salts to be used，high salinity in wastewater.Thus，the research about low salt or salt-free dyeing has become a trend of cotton fabrics dyeing process. This specific method was discussed from three aspects：modification of cellulose fibers，development of dyes and particles and dyeing auxiliaries.Reasonable reference were provided for application of low salt or salt-free dyeing thchnology.

cotton fabrics; reactive dyes; low salt or salt-free dyeing；particles；dyeing auxiliaries

2016-02-25

杨 贺(1989—)，男，安徽蚌埠人，助理工程师。

TS193

B

1009-3028(2016)02-0025-03