Reaktive farvestoffer har klare farver og komplette kromatogrammer. De er kendt for deres enkle anvendelse, lave omkostninger og fremragende holdbarhed. Især med udviklingen af ​​cellulosefibre i de senere år er reaktive farvestoffer blevet den vigtigste type farvestof til farvning af cellulosefibre og tekstiler.

Men det mest fremtrædende problem med reaktive farvestoffer er den lave udtømningshastighed og fikseringshastighed. I den traditionelle farvningsproces af cellulosefibre skal der tilsættes en stor mængde uorganisk salt (natriumklorid eller natriumsulfat) for at forbedre farvestofoptagelsen og fikseringshastigheden af ​​reaktive farvestoffer. Afhængigt af farvestoffets struktur og farve er den anvendte mængde salt generelt 30 til 150 g/L. Selvom der er gjort store fremskridt i behandlingen af ​​organiske forbindelser i tryk- og farvningsspildevand, kan tilsætningen af ​​en stor mængde uorganiske salte i farvningsprocessen ikke behandles med simple fysiske og biokemiske metoder.

Forskning i teknologien bag reaktive farvestoffer og saltfri farvestoffer

Fra et økologisk perspektiv ændrer udledning af spildevand fra trykning og farvning med højt saltindhold direkte vandkvaliteten i floder og søer og ødelægger det økologiske miljø.
billede
Saltets høje permeabilitet vil forårsage forsaltning af jorden omkring floder og søer, hvilket reducerer afgrødeudbyttet. Kort sagt kan brugen af ​​en stor mængde uorganiske salte hverken nedbrydes eller genbruges, og det har samtidig en stor negativ indvirkning på vandkvaliteten og jordbunden. Baseret på dette gennemgår denne artikel de seneste forskningsfremskridt inden for saltfri farvningsteknologi og diskuterer systematisk de strukturelle ændringer i reaktive farvestoffer med lavt saltindhold, podningsteknologi og tværbindingsteknologi.

Reaktive farvestoffer til saltfri farvning

De fremragende egenskaber ved reaktive farvestoffer er en lille molekylær struktur, god hydrofilicitet og nem afvaskning af flydende farve efter fiksering. Dette er en vigtig innovation i designet af farvestofmolekyler. Men dette forårsager også en lav farvestofudtømningshastighed og fikseringshastighed, og en stor mængde salt skal tilsættes under farvning. Dette fører til tab af en stor mængde salt spildevand og farvestoffer, hvilket øger omkostningerne ved spildevandsbehandling. Miljøforurening er alvorlig. Nogle farvestofvirksomheder er begyndt at være opmærksomme på screening og forbedring af farvestofforløbere og reaktive grupper og udvikle reaktive farvestoffer til farvning med lavt saltindhold. CibacronLs lanceret af Ciba er en type farvestof med lavt saltindhold, der bruger forskellige aktive grupper til at kombinere. Det karakteristiske ved dette farvestof er, at mængden af ​​salt, der bruges i farvning, er 1/4 til 1/2 af mængden af ​​generelle reaktive farvestoffer. Det er ikke følsomt over for ændringer i badforholdet og har god reproducerbarhed. Denne type farvestoffer er primært dyppefarvning og kan bruges sammen med dispergerede farvestoffer til hurtig et-bads farvning af polyester/bomuldsblandinger.

Sumitomo Corporation i Japan har foreslået et sæt farvningsmetoder, der er egnede til Sumifux Supra-serien af ​​farvestoffer. Det kaldes LETfS-farvningsmetoden. Mængden af ​​uorganisk salt, der anvendes i denne metode, er kun 1/2 til 1/3 af den traditionelle proces, og badforholdet kan nå 1:10. Og lancerede en serie af reaktive farvestoffer, der er kompatible med processen. Denne serie af farvestoffer er heterobi-reaktive farvestoffer bestående af monochlortriazin og B-ethylsulfonsulfat. Mængden af ​​resterende farvestof i farvningsspildevandet fra denne serie af farvestoffer er kun 25%-30% af farvestofindholdet i det generelle reaktive farvningsspildevand. Det anbefales til farvning af Tencel-fibre. Det udviser fremragende anvendelsesevne med hensyn til fikseringshastighed, nem vask og varierende ægthed af farvede produkter.

DyStar lancerede RemazolEF-serien af ​​farvestoffer, der er egnede til saltfri farvning. Den aktive gruppe er primært B-hydroxyethylsulfonsulfat, og lancerede en miljøvenlig saltfri farvningsproces. Mængden af ​​uorganisk salt, der anvendes, er 1/3 af den konventionelle proces. Farvningsprocessen er forkortet. Derudover dækker systemet en bred vifte af kromatogrammer. En række af tre primærfarver kan kombineres for at opnå klare farver. Clariant (Clariant) lancerede DrimareneHF-serien af ​​reaktive farvestoffer, primært i 4 varianter: DrimareneBlueHF-RL, ownHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G, der anvendes til udmattelsesfarvning og kontinuerlig farvning af cellulosefibre, med god ydeevne og ægthed. Fikseringshastigheden er ret høj, salt- og væskeforholdet er lavt. Neutral fiksering, god vaskbarhed.

Nogle nyudviklede reaktive farvestoffer kan øge farvestoffernes direkte virkning ved at øge mængden af ​​farvestofmolekyler og reducere mængden af ​​uorganiske salte. For eksempel kan introduktionen af ​​urinstofgrupper øge de aktive gruppers direkte virkning og reducere mængden af ​​uorganiske salte. Forbedre fikseringshastigheden; der findes også polyazofarvestofforløbere (såsom trisazo, tetraazo) for at øge farvestoffets direkte virkning og opnå formålet med saltfri farvning. Den høje steriske hindringseffekt af nogle farvestoffer i strukturen kan også ændre reaktiviteten af ​​de reaktive grupper i reaktive farvestoffer og mængden af ​​salt, der anvendes i farvningen, betydeligt. Disse steriske hindringseffekter er generelt introduktionen af ​​alkylsubstituenter på forskellige positioner på farvestofmatricen. Deres grundlæggende strukturelle træk er opsummeret af forskere som følger:

Den aktive gruppe et SO: CH2CH: oS03Na kan være i meta- eller para-positionen af ​​benzenringen;

R3 kan være i ortho-, inter- eller para-positionen af ​​benzenringen. Strukturformlen er vinylsulfonreaktive farvestoffer.

Forskellige substituenter eller forskellige substitutionspositioner på farvestofferne kan opnå den samme farvningsværdi under de samme farvningsbetingelser, men deres mængder af farvningssalt er ret forskellige.

Fremragende reaktive farvestoffer med lavt saltindhold skal have følgende egenskaber: 1) Mængden af ​​salt, der anvendes til farvning, reduceres kraftigt; 2) Farvning i et farvebad med lavt badforhold, hvilket giver stabilitet i farvebadet; 3) God vaskbarhed. Reduceret efterbehandlingstid; 4) Fremragende reproducerbarhed. Med hensyn til farvestofforbedring har nogle personer, ud over den ovennævnte forbedring af farvestofmatrixstrukturen og en rimelig kombination af aktive grupper, syntetiseret de såkaldte kationiske reaktive farvestoffer, som kan farves uden tilsætning af salt. F.eks. kationiske reaktive farvestoffer med følgende struktur:

Det kan ses ud fra ovenstående formel, at farvelegemet er forbundet med den aktive gruppe af monochlor-triazin. En pyridin-kvaternær ammoniumgruppe er også bundet til s-triazinringen. Farvestoffet er positivt ladet, og den kvaternære ammoniumgruppe er en vandopløselig gruppe. Da der ikke kun ikke er nogen ladningsfrastødning mellem farvestofmolekylerne og fiberen, men også tiltrækning af positive og negative ladninger, er farvestoffet let at nærme sig fiberoverfladen og adsorbere til den farvede fiber. Tilstedeværelsen af ​​elektrolytter i farveopløsningen vil ikke kun ikke producere den farvefremmende effekt, men også svække tiltrækningen mellem farvestoffet og fiberen, så denne type farvestoffarvning kan farves uden tilsætning af elektrolytter for saltfri farvning. Farvningsprocessen ligner almindelige reaktive farvestoffer. For monochlor-triazin-reaktive farvestoffer tilsættes natriumcarbonat stadig som fikseringsmiddel. Fikseringstemperaturen er omkring 85 ℃. Farvestofoptagelseshastigheden kan nå 90% til 94%, og fikseringshastigheden er 80% til 90%. Det har god lysægthed og vaskeægthed. Lignende kationiske reaktive farvestoffer er også rapporteret ved brug af monofluor-s-triazin som aktiv gruppe. Aktiviteten af ​​monofluor-s-triazin er højere end den af ​​monochlor-s-triazin.

Disse farvestoffer kan også farves i blandinger af bomuld/akryl, og andre egenskaber ved farvestofferne (såsom udjævning og kompatibilitet osv.) skal undersøges yderligere. Men det giver en ny måde for cellulosefibre at udføre saltfri farvning på.