純棉織物活性染料低鹽無鹽染色

楊 賀

(中國紡織工業聯合會檢測中心，北京 100025)

純棉織物活性染料低鹽無鹽染色

楊 賀

(中國紡織工業聯合會檢測中心，北京 100025)

棉織物活性染料染色時存在染料利用率低，無機鹽用量大，染色廢水處理負擔重等一系列問題。因此棉織物活性染料低鹽無鹽染色是棉織物染整加工的發展趨勢。文章從棉織物改性、染料和合成粒子開發及染色助劑三個方面進行對活性染料低鹽無鹽染色理論進行探討，為生產實踐提供參考。

棉織物；活性染料；低鹽無鹽染色；合成粒子；染色助劑

1 前言

活性染料以分子結構簡單、色澤鮮艷、色譜齊全、使用方便、成本較低等優點成為棉織物最主要的染料。由于活性染料含有水溶性基團，在溶液中能夠電離為陰離子，與纖維產生斥力，導致染料竭染率和固色率低[1]，因此實際生產中需加入大量無機鹽，促進染料在纖維上的吸附和擴散。但這會導致印染廢水含鹽量高，危害生態環境。

目前，印染廢水中有機化合物的分離與處理已取得很大成就，但對印染廢水中高濃度無機鹽的回收和降解還尚未實現[2]。基于此，纖維素類織物低鹽無鹽染色成為印染研究者攻關的難題之一。本文將對純棉織物低鹽無鹽染色的必要性和實現的途徑進行系統的闡述。

2 活性染料低鹽無鹽染色的必要性

活性染料在染色中與棉纖維發生共價結合，但是染料分子和纖維素大分子在水溶液中是帶有相同電性的粒子，且染料在與纖維鍵合的同時也能夠發生水解反應，導致單活性基的活性染料固色率僅50%～60%，雙活性基及多活性基活性染料固色率雖有很大提高，最高達90%，但實際應用時大部分在80%左右[3]。為提高染料固色率，染色時需加入30～150 g/L氯化鈉或硫酸鈉，以起到抑制棉纖維表面負電荷聚集、促進染料在纖維表面吸附和向纖維內部擴散的作用。大量無機鹽的使用，不僅增加了生產成本，而且背離“綠色清潔生產和低碳循環經濟”的十三五規劃愿景。因此，活性染料低鹽無鹽染色研究的必要性不言而喻。

純棉織物要實現活性染料的低鹽無鹽染色，主要通過棉織物表面陰離子改性、改性染料與合成粒子及染色助劑三個途徑得以實現。

3 棉織物表面陽離子化改性

研究表明，棉織物經過陽離子化改性之后，能夠顯著提高活性染料的固色率。

乙烯基吡啶對棉織物進行表面接枝改性處理，使得棉織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達到95%以上。M. Montazer等[4]采用環氧丙基氯化銨對棉織物進行預處理，促使纖維素帶有更多的氨基正電荷基團，實現與染料中的磺酸基結合，提高活性染料的竭染。但最為常用的是采用氨基化合物進行陽離子化改性，帶有正電荷的纖維和陰離子的染料將會以靜電引力結合，染色過程中不需要加入鹽或者加入很少量的鹽便能夠實現對棉織物的著色與上染。其反應過程見圖1。

圖1 環氧丙基氯化銨對棉織物改性反應方程式

與之類似的是端氨基超支化聚合物對棉織物表面進行改性，改性后的纖維采用酸性染料染色獲得較高的上染速率和各項色牢度指標。其改性機理如圖2所示。

棉織物陽離子化改性是賦予織物表面更多陽離子基團(染座)，具有磺酸基等陰離子基團的活性染料能夠與陽離子染座直接進行離子鍵結合。通過該途徑，消除了纖維素纖維離子與陰離子染料之間的靜電斥力，染色過程中不需要加入無機鹽，即可實現染料對纖維的上染與固著。棉織物表面經陽離子化改性之后，能夠提高染料竭染率和固色率，但是生產加工能耗增大、生產效率降低、染色樣品勻染性問題隨之而來。為解決這些不利影響，棉織物表面陽離子化改性的方式尚待研究和完善。

圖2 氨基超支化聚合物陽離子化改性棉織物

4 改性染料及合成粒子

從染料的結構而言，實現活性染料的低鹽無鹽染色，在滿足染色需求的情況之下，應當減少活性染料離子基數目；為提高染料與纖維的反應性能，適用于低鹽無鹽染色的活性染料多為雙或多活性基的染料。如日本住友公司推出的LETS染色方法所對應的Sumifix Supra系列染料(一氯均三嗪與β-乙基砜硫酸醋結合在一起的異雙活性基染料)，亨斯曼公司的Novacron LS系列[5](一類一氟均三嗪/乙烯砜雙活性基染料)，汽巴公司利用不同活性基組合的Cibacron LS系列，科萊恩公司推出的Drimarene HF系列活性染料，這些染料均含有較多的反應性基團，具有較高的直接性和固色率，雖無法實現無鹽染色，但能夠將無機鹽用量降至原來的1/2以下。

如今，將染料與帶有特殊功能基團的合成物結合，結合體表面的電荷分布會因功能基團的種類和多少而各異，因此能夠實現棉織物活性染料的無鹽染色。采用聚丙烯酸和含有胺基的共聚物和顏料等共聚物結合通過調控合成物和顏料的比例，使共聚物表面帶有一定的陽離子基團，應用于棉織物連續染色過程中實現牢固的結合。經APS改性的活性染料粒子表面因胺基的存在，帶有較高的正電荷，在染色與染整加工過程中大大增加負電荷纖維表面和活性染料粒子結合機率，致使染色過程中不需要無機鹽，降低了污水處理的負擔。

雙或多反應性的活性染料，能夠實現棉織物等纖維素纖維的低鹽染色，現已廣泛使用；而合成粒子改性仍然處于理論研究階段，距離實際生產還有一定的距離。

5 染色助劑

綠色染色助劑的開發和使用是實現純棉織物活性染料無鹽染色的另一重要途徑。在活性染料染色過程中加入助劑，能夠促使染料和纖維進行交聯和改性，這樣不僅能夠提高染料固色率還能夠改善染色樣品的染色牢度。采用甜菜堿作為活性染料染色助劑，能夠將無機鹽用量減少60%；可降解的EDTA可作為活性染料的代用鹽，但該助劑能夠加速染料的水解，工藝不易控制；環保的檸檬酸三鈉能夠達到較好的促染效果，但因價格昂貴，無法應用于實際生產。采用聚丙烯酸鹽和聚馬來酸鹽替代元明粉，能夠適用于棉織物軋染染色，染色效果和各項牢度與氯化鈉的染色效果相當[5]。綜上所述，采用有機鹽替代無機鹽，在染色效果和染色牢度上能夠實現，但是有機鹽的成本遠高于無機鹽，這也是有機鹽未應用于純棉織物活性染料染色的原因。

6 結語

因綠色清潔生產，環境保護，節能減排的要求，純棉織物活性染料低鹽無鹽染色是紡織染整加工的大勢所趨，為實現該工藝，本文主要從棉織物表面陽離子化改性、改性染料及合成粒子和染色助劑三個方面進行了探討。棉織物表面陽離子改性，雖能夠提高染料利用率，但需解決勻染性問題；低鹽染料現已實現規模化生產，而合成粒子雖能夠實現無鹽染色，但尚未應用于工業化生產之中；染色助劑能夠提高固色率，改善手感和色變問題；易降解的有機鹽替代無機鹽，價格昂貴，應用于實際生產難度大。

目前關于純棉織物低鹽無鹽染色的理論研究已有很多，但轉化為實際生產加工的寥寥無幾，如何根據生產要求，結合纖維和染料的性能，合理選擇染色助劑和工藝是實現工業化生產的關鍵。因此，關于棉織物活性染料低鹽無鹽染色理論和實踐尚待進一步深入探索。

[1] 劉影. 活性染料無鹽低鹽染色研究進展 [J].印染助劑, 2014, 31(7): 8—11.

[2] 王東偉, 汪青, 劉元美. 活性染料無鹽和低鹽染色研究進展[J].中原工學院學報,2007,18(4): 25—28.

[3] 鄭敏譯.活性染料的研究進展:化學和應用工藝[J].國外紡織技術, 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,鄭慶康,羅麗容,等. 聚羧酸鹽在純棉織物活性染料軋染工藝中的應用[J].紡織學報,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

楊 賀(1989—)，男，安徽蚌埠人，助理工程師。

TS193

B

1009-3028(2016)02-0025-03