环保型织物印染固色剂研究进展

赵素芹，杨乐乐，李元元，闫鹏丞，杨立芹，，赵治巨，

(1.河北省功能高分子材料研发与工程应用技术创新中心，河北 邢台 054001；2.邢台学院 化学与化工学院，河北 邢台 054001)

0 引言

近年来，随着纺织品印染行业的发展和人们生活水平的提高，人们不仅关注纺织品在印染过程中的色牢度，而且对于印染固色剂的安全性和是否绿色环保逐渐提出较高要求。国家也越来越重视此行业的发展，出台了相关政策规范行业发展方向，如2017 年中国化学纤维工业协会发布了《中国化纤工业绿色发展行动计划（2017-2020）》，指出化纤工业生产全过程需绿色发展。

因此，如何缓解或避免织物印染过程中产生的废水对环境的破坏以及对人体健康的损害，成为印染行业亟需解决的问题，环境友好型印染固色剂的研发成为研究学者们的研究热点[1-3]。基于此，本研究对近年来织物固色剂的技术研究与实践应用工作进行综述与分析，并对今后的固色剂研究提出了展望，以期为今后的织物固色剂研制提供借鉴与参考。

1 环保型固色剂研究进展

为减少或避免织物在洗涤过程中出现褪色或者产生脱色的现象，提高织物染色的固色率，同时保障织物本身的质量，往往需要借助固色剂进行固色处理，不过这些固色剂通常含有酚类、醛类、芳烃、重金属等有害成分，容易对环境和人体造成污染或损伤，故开发绿色环保型固色剂显得尤为重要。本研究从概念内涵、染料、环保要求以及结构等方面对市场上现有的固色剂进行了分类，并对环保型固色剂的研发与应用现状进行阐述。织物固色剂分类结构图如图1 所示。

图1 织物固色剂分类结构图

1.1 固色剂

固色剂，顾名思义，是一种在织物或者其他材料上染色或提高染色牢度所用的化学助剂。它可以提高染料在织物上颜色耐湿处理牢度。最初的固色剂在合成过程中都会引入甲醛，甲醛虽对织物染料固色有较强的作用，但同时也存在一些问题，例如织物染色有色差，织物本身手感变粗糙等。更不可避免的是，甲醛是一种有毒物质，会直接危害操作者和使用者的人身安全。

随着人们生活水平的提高，人们对生活质量的要求也越来越高，环保的意识越来越成为主流的理念，人们开始对衣食住行追求绿色环保，因此纺织品的舒适性、清洁性、安全性无疑成为人们追求的目标。自20世纪70 年代以来，德国首先推出“蓝色天使”计划后，世界上其他一些发达国家（如日本、美国等)也相继推出了一些法律法规，对纺织品的各种指标做出了规定，例如禁止使用致癌、致畸、生物降解性差的有机化合物或者某些芳香胺中间体生产的染化料，同时也不得使用含重金属离子和产生游离甲醛的助剂，故环保型固色剂应运而生[4-5]。目前无醛固色剂已占据大部分市场，且随着固色技术的不断发展，无醛固色剂的生产与研究全面开花。

1.2 染料分类下的固色剂

一般直接染料、活性染料、酸性染料的固色处理为无醛固色剂处理。无醛固色剂能够提高染色牢度，增加布面的平滑度，且不含有重金属离子和不产生游离的甲醛，属于环境友好型固色剂的一种[6]。

直接染料是我国最早生产的无醛染料之一，主要应用在棉纤维织物、麻纤维织物、丝绸以及造纸等行业，直接染料型的固色剂固色效果好，整理后织物的耐摩擦色牢度及耐皂洗色牢度都有所提升，但固色过程相对繁杂；活性染料属于新型染料的一种，这类新型的活性染料分子结构中含有一个以上的活性基团，可以与纤维通过共价键的方式进行键合，但水洗牢度不理想，特别是对于那些染深色的织物，它的耐湿摩擦牢度、皂洗沾色牢度以及耐日晒牢度等存在很大程度的缺陷。

针对以上问题，目前研究也多集中在解决活性染料染色牢度不高的问题，主要包括对湿摩擦牢度、耐日晒牢度和耐汗-光牢度、耐氯浸牢度、耐过氧化物牢度、染料-纤维键牢度等的研究；酸性染料是一种需要在酸性介质中进行染色的水溶性染料，可分为强酸性染料、弱酸性染料和中性染料3 种类型，多用于锦氨织物。

近年来关于酸性固色剂的研究多集中在最佳固色工艺条件的选取上，主要对锦氨纶织物固色处理工艺过程进行探索，探究相对分子质量、固色温度、固色时间、固色pH 值等因子与固色效果的影响关系。目前市场上酸性固色剂的种类相对较多，如酸性染料固色剂DM-2539D、酸性固色剂DM-2539G、酸性染料耐氯固色剂NLZ、酸性染料耐氯固色剂NLH 等等。但固色综合能力却参差不齐，有的对于固色牢度效果不明显，存在色变大等问题；有的却可以大大提升织物的处理牢度。

1.3 环保型无醛固色剂

无醛固色剂因其具有良好的固色效果，且对人体无毒、对环境无害，已经被现今的织物印染行业广泛关注和使用。通过对无醛固色剂进行改良，获得适应环境与市场的生态固色剂，学者们也对其固色剂及其固色机理的种类与发展进行了探索研究。

下面分析纺织工业中常用固色剂的优缺点与近年出现的新型无醛固色剂，对其新型环保固色剂的原理、分类及其应用进行阐述。目前市场上最常见的无醛固色剂主要有阳离子型固色剂、无表面活性剂的季铵盐类固色剂、树脂型固色剂、反应型交联固色剂。

1.3.1 阳离子型固色剂

在没有甲醛的情况下，阳离子型固色剂同样具有较为显著的固色效果。目前对于阳离子型固色剂的研究也比较多，主要包括有吡啶季铵盐、尿素衍生物、十六烷基吡啶季铵盐氯化物、多烯多胺与三聚氯氰的缩合物、二氯丙烷与多烯多胺、二甲胺、三架胺等反应的产物等。此类固色剂对于提高染色牢度有明显的作用，但对织物的耐皂洗性、耐汗牢度、日晒牢度的效果却不明显，故此类固色剂使用较少。

聚阳离子型固色剂这类固色剂多呈线型结构，且种类较多，例如伯胺聚合物、仲胺聚合物、叔胺聚合物等，伯胺聚合物类固色剂多以聚乙烯胺为主；仲胺聚合物为含有仲胺的聚合物和含有二烯丙基胺盐酸盐的聚合物，不易得到高聚物；叔胺聚合物主要有聚4-乙烯毗陡盐酸盐，聚丙烯睛系聚合物。

此外，有学者选用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、亲水性扩链剂二羟甲基丁酸（DMBA）和聚醚1000（PEG）作为预聚单体，再用2，3-二溴丁二酸进行后扩链，用三乙胺（TEA）进行完全中和，去离子水乳化，得到阳离子水性聚氨酯固色剂，探讨结果表明R 值[n（NCO）/n（OH）] 为1.3、DMBA 质量分数为4.5%（相对预聚体质量）、2，3-二溴丁二酸为6.0%（相对于预聚体质量）时，应用于棉织物活性染料染色时固色剂综合性能良好，整理后织物的耐摩擦色牢度及耐皂洗色牢度均达到4级[7]。季铵盐类阳离子型固色剂同样不含甲醛，属于环保型固色剂的一种。也有学者利用3-氯-2-羟丙基氯化铵对固色剂DA 进行季铵化，成功制备了一种季铵盐型无醛固色剂，并得出该固色剂对于提高织物的耐摩擦和耐洗色牢度有较好的效果的结论[8]。

1.3.2 多胺树脂型固色剂

多胺类树脂型固色剂利用双氰胺、羟甲基尿素以及二乙烯三胺3 种反应物反应生成咪唑啉，且含有大量的氨基，可以提高染料与织物之间的相互作用，增加对染料的固着，属于一种典型的无醛固色剂。因自身具有良好的固色效果和低毒性等引起学者的广泛关注。如裴小培等[9]制备了一种多胺型固色剂DA，利用该固色剂处理织物后，其织物的耐洗色牢度提高了1～2 级，耐摩擦色牢度提高了0.5 级；邓耀明[10]利用二乙烯三胺和双氰胺制备了一种多胺型无醛固色剂，利用所制备的固色剂对织物进行处理后，耐洗色牢度和耐摩擦色牢度分别达到4 级和3～4 级。目前市场上关于多胺类树脂型固色剂的产品也比较丰富，如Sanfix555-FT、NeofixSS、IndosolE-50、DFRF-1、IFI-8511 等。

1.3.3 反应型固色剂

反应型固色剂可以和棉纤维或者染料结构上的某些基团发生交联，所以又称交联固色剂，是一种集盐键结合、官能团反应、分子薄膜层保护、金属离子络合功能于一体的树脂型固色剂。目前国内外学者对于以上固色剂的研究也相对较多，主要根据反应基团种类、反应原理等，将该固色剂大致分为了环氧氯丙烷衍生聚合物固色剂、聚氨酯类固色剂、有机硅聚合物固色剂，且重点分析了该固色剂结构、相对分子质量与固色性能的关系。

张小丽等[11]将所制备的环氧氯丙烷衍生聚合物固色剂用于棉织物的固色和摩擦牢度研究，结果证明该固色剂在保持良好的固色效果时，干摩擦牢度可达到4～5 级，湿摩擦牢度可达到3～4 级。胡应燕等[12]利用制备的水性聚氨酯固色剂作用于耐晒大红4BS 及活性深蓝EF22G 等染布上，探究其处理后的纯棉布干湿摩擦牢度，结果证明该固色剂可以大大提高织物的摩擦牢度。

有机硅聚合物固色剂为长链的季铵盐类化合物，目前关于此类固色剂的研究多集中在反应原理、固色性能等方面，它能够与染料分子中的-NH2、-NH-、-SH-、-COCH2COCH3等基团交联，在保持固色综合性能良好的同时，又具有环保性及柔软性，也是目前市场上无醛固色剂生产较多的一类[13-14]。

2 结语

随着人们对纺织类产品的健康环保意识逐渐增强，环保型固色剂的发展是大势所趋。目前，环保型织物固色剂因自身良好的综合性能、易降解、污染小、低毒性等特性，在印染行业中应用广泛。如上综述了目前市场上较为广泛使用的环保型固色剂概况，对其固色剂的结构、机理以及研究进展做了概述，为其助剂的应用、复配及研制工作提供了参考，助推我国助剂应用和研制工作。此外，随着生活水平的提高，人们对于无毒无害、抗菌性、抗癌性等材料的追求会越来越高，未来织物固色剂的研发方向也必然要与社会发展、民众的需求相统一。近年来，溶胶—凝胶固色剂、水性聚氨酯型固色剂、纳米固色剂等新型固色剂也逐渐进入人们视野，讲究的是固色剂的制备与自然植物中的元素相关，这也为今后的固色剂研究提供了新的方向。