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活性染料的水解及洗除

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集萃印花网  2009-09-23

    【集萃网观察】1 活性染料的水解

    活性染料是棉染色中最常用的染料，其消耗量也呈上升趋势，预计这个势头在今后几年中仍将保持。活性染料之所以受欢迎，是由于其价格适中，得色量高，以及合适的色牢度。其唯一的缺点是染料的水解问题。

    通常在碱性条件下染料在棉上固着，而这一碱度促进了染料与水的反应，导致其失活。失活的染料，也即水解染料，不能与棉发生反应，从而造成相当部分染料被损耗。水解染料与基质发生物理粘附，直到水洗处理阶段被洗除，因而造成水洗牢度问题。另外，水解染料也会流人废液，导致污染负荷增加。

    活性染料上染纤维素纤维基质分三个阶段：

    ·在有食盐或元明粉的中性介质中染料上染。

    ·上染染料加碱后固着，在染料与纤维问形成共价键。

    ·彻底洗除松散粘附在织物上或织物中的染料。

    上述第三个阶段非常必要。这是由于染浴中的活性染料，大部分染着于纤维，一部分在碱性条件下与水反应，丧失了与纤维的反应性，因而与纤维的亲和性低。如果这一步骤操作不当，由于水懈染料的存在，会导致染色产品水洗牢度差：而与纤维反应的染料，则水洗牢度高。

    活性染料与水的反应，并非是影响染色得色量的唯一因素。染料的应用性能还与以下因素密切相关，如染料的储存稳定性，浸轧液或印浆的稳定性，以及染料配方在热溶解过程中活性染料浓度的变化。

    染料的水解分解从生产时就开始发生，在烘燥和研磨时仍继续。染料水解的程度取决于其分子中的活性基团和发色团。

    水解染料，只是原来活性染料中不稳定的原子或基团被羟基所取代，其扩散和吸附性能与原来的活性染料非常相似，因此容易扩散进入纤维，并吸附其表面。

    在碱性染色阶段的最后，当活性染料无论是与水，还是与纤维反应，被全部消耗后，又建立了一个新的平衡，即水解染料在纤维与染浴中的分配平衡，其模式与活性染料在中性溶液中的分配类似。这一阶段，纤维上含有大量化学结合的染料。

    为了获得高湿牢度的染色产品，水解染料必须在最后的水洗过程中从纤维上洗除。活性染料染色中，平均约有70％的染料固着于纤维上，其余的都水解浪费了，这部分染料至少有30％．

    在实际的反应体系中，影响活性染料水解速率的因素有许多，如染浴pH值、温度、染料浓度和电解质浓度。

    (1)染浴pH值的影响

    通过研究介质pH值与纤维素离解程度之间的关系发现，不能提高碱浓度，使溶液pH值超过10～1l。因为，此时纤维素中所有的可及羟基都离子化，再增加pH值，只会导致其水解。

    (2)温度的影响

    升高温度将导致活性染料水解增多。

    (3)染料浓度的影响

    提高溶液中活性染料浓度，将促进其凝聚，从而降低水解速率。

    (4)电解质浓度的影响

    染浴中电解质浓度越高，水解的染料越多。

研究发现，活性染料与水的反应性，还与染料分子中的发色团有关，因为发色团会影响反应中心的电子云密度。若发色体系中形成负离子基团，则反应中心的电子云密度增加，从而降低活性染料与水的反应活性。

    2 活性染料的洗除

    要特别注意选择适当的催化剂和工艺条件，这样才能保证反应发生在染料与纤维之间，而非发生在染料与整理剂之间。用这种方法处理，就不会对许多活性染料的耐光牢度产生负面影响。阳离子试剂也用于活性染料的染色后处理中，以减少因染料一纤维键的水解而造成沾污，或水解的未反应染料的沾污。当染料的反应性低时，由于未反应染料会更多，因而阳离子试剂用量要多。

    2．1印花织物上染料的洗除

    大多数染料在固色阶段转移到织物上，而有些转移发生在印花后的染色阶段。固色后印花织物上的状况是：

    织物上 印浆中

    固着染料 未固着或未转移染料

    未固着染料 增稠剂

    一些助剂 其它助剂(分散产品)

    未固着的染料会使印花织物的湿牢度很差，而增稠剂则会使织物手感变差，而某些助剂若残留在织物上，则会产生气味。因此，非常有必要将未固着染料洗除。

    水洗时，印制区域未固着的染料被洗除，并溶落水洗浴中。大多数印花制品的图案有白色或浅色区域，这部分未印花的区域也与溶液接触，随着溶液中染料浓度的增加，染料从印制区域向未印制区域转移，其沾污的趋势就越强。

    因此，在设计水洗工艺时，需注意：

    ·洗除图案印制区域中未固着的染料、增稠剂和化学品。

    ·防止染料返染图案中的非印花区域。

    2．2影响洗除工艺的因素

    活性染料洗除工艺的效率取决于以下因素：

    ·未固着染料的量

    ·未固着染料从印花区域被洗除的难易程度

    ·洗除染料沾污未印制区域的趋势

    2．2．1未固着染料的量

    很显然，未固着的染料量越少，则洗除工艺越容易进行，但是不能将洗除工艺看作是对固色不充分的修正。从工艺和经济的角度看，更应该注意固色阶段，而不是在其后试图去除未固着的染料。

    2．2．2未固着染料从印花区域被洗除的难易程度

    这很大程度上取决于染料在每个特定系统中的溶解／扩散行为和亲和性(直接性)。总之，提高染料溶解性和扩散性的因素，都会降低染料对基质的亲和性。

    因此，去除印花区域未固着染料的效率与下列因素有关：

    ·水洗液中染料浓度低，在纤维与溶液问形成的浓度梯度大，有利于染料扩散。

    ·高温有利于扩散，对于水溶性染料，则扩散速率大。

    ·使用扩散性高，而对纤维亲和性小的染料。

    ·使用专门的化学品，如净洗剂和螯合剂。

    2．2．3洗除染料沾污未印制区域的趋势

    要使未印制区域在洗除工艺免于被沾污，可采取下列措施：

    ·使用对基质亲和性小的染料

    ·防止水洗浴中染料过多

    ·使用匀染差的染料和不利于匀染的染色工艺条件

    ·采取提高染色速率的条件

    ·避免采用会提高染料亲和性的工艺条件，如高浓度电解质

    ·使用合适的水洗浴添加剂，如抑制剂或还原剂

    瑞士科莱恩公司可提供的洗除剂有：

    (1)Sandopur RSKI Liquid Conc

    Sandopur RSKI Liquid Conc是一新型的洗除剂，能有效去除水解活性染料，提高敏感染料的耐硬水稳定性，不起泡，因而适用于喷射／松式液流设备，是不含APEO的环保产品。

    其作用机理为，Sandopur RSKI Liquid Conc能消除形成硬度的离子对未固着水解染料溶解性的负面影响，促进未固着染料分子从纤维向水中扩散。

    Sandopur RSKI Liquid Conc在皂洗工艺中的用量，与水的硬度有关，与色泽强度无关。在这一阶段，主要是去除极少量的与初始染料浓度无关的水解染料。

    (2)Sandopur SND Liquid

    Saadopur SND Liquid是一环保型耐硬水的活性染料洗除剂。对水解活性染料有很好的洗除性能，能提高直接和活性染料染色和印花产品的湿、汗渍和摩擦牢度。Sandopur SND能防止不溶性钙、镁盐的沉淀，使水中的不溶性物质悬浮、分散。对织物或纱线色泽的影响很小，甚至没有。由于起泡性低，可用于快速喷射染色机和连续式设备中。在污水处理厂中易被污泥吸收。

    (3)Sandopur WASH Liquid

    Sandopur WASH是纤维素纤维及其混纺织物用活性、硫化和还原染料染色时使用的全新的洗除剂和牢度增进剂，净洗力强，能促进未固着染料的洗除。不同于离子型洗除剂，其在随后的阳离子柔软处理时，不会形成深色染斑。适用于各种水质，洗净性高，适用于箱式染色机。

    来源: 印染在线

  
  

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