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活性染料的水解及洗除
集萃印花網  2009-09-23 00:00:00

    【集萃網觀察】1 活性染料的水解

    活性染料是棉染色中最常用的染料,其消耗量也呈上升趨勢,預計這個勢頭在今后幾年中仍將保持;钚匀玖现允軞g迎,是由于其價格適中,得色量高,以及合適的色牢度。其唯一的缺點是染料的水解問題。

    通常在堿性條件下染料在棉上固著,而這一堿度促進了染料與水的反應,導致其失活。失活的染料,也即水解染料,不能與棉發(fā)生反應,從而造成相當部分染料被損耗。水解染料與基質發(fā)生物理粘附,直到水洗處理階段被洗除,因而造成水洗牢度問題。另外,水解染料也會流人廢液,導致污染負荷增加。

    活性染料上染纖維素纖維基質分三個階段:

    ·在有食鹽或元明粉的中性介質中染料上染。

    ·上染染料加堿后固著,在染料與纖維問形成共價鍵。

    ·徹底洗除松散粘附在織物上或織物中的染料。

    上述第三個階段非常必要。這是由于染浴中的活性染料,大部分染著于纖維,一部分在堿性條件下與水反應,喪失了與纖維的反應性,因而與纖維的親和性低。如果這一步驟操作不當,由于水懈染料的存在,會導致染色產品水洗牢度差:而與纖維反應的染料,則水洗牢度高。

    活性染料與水的反應,并非是影響染色得色量的唯一因素。染料的應用性能還與以下因素密切相關,如染料的儲存穩(wěn)定性,浸軋液或印漿的穩(wěn)定性,以及染料配方在熱溶解過程中活性染料濃度的變化。

    染料的水解分解從生產時就開始發(fā)生,在烘燥和研磨時仍繼續(xù)。染料水解的程度取決于其分子中的活性基團和發(fā)色團。

    水解染料,只是原來活性染料中不穩(wěn)定的原子或基團被羥基所取代,其擴散和吸附性能與原來的活性染料非常相似,因此容易擴散進入纖維,并吸附其表面。

    在堿性染色階段的最后,當活性染料無論是與水,還是與纖維反應,被全部消耗后,又建立了一個新的平衡,即水解染料在纖維與染浴中的分配平衡,其模式與活性染料在中性溶液中的分配類似。這一階段,纖維上含有大量化學結合的染料。

    為了獲得高濕牢度的染色產品,水解染料必須在最后的水洗過程中從纖維上洗除;钚匀玖先旧校骄s有70%的染料固著于纖維上,其余的都水解浪費了,這部分染料至少有30%.

    在實際的反應體系中,影響活性染料水解速率的因素有許多,如染浴pH值、溫度、染料濃度和電解質濃度。

    (1)染浴pH值的影響

    通過研究介質pH值與纖維素離解程度之間的關系發(fā)現,不能提高堿濃度,使溶液pH值超過10~1l。因為,此時纖維素中所有的可及羥基都離子化,再增加pH值,只會導致其水解。

    (2)溫度的影響

    升高溫度將導致活性染料水解增多。

    (3)染料濃度的影響

    提高溶液中活性染料濃度,將促進其凝聚,從而降低水解速率。

    (4)電解質濃度的影響

    染浴中電解質濃度越高,水解的染料越多。

研究發(fā)現,活性染料與水的反應性,還與染料分子中的發(fā)色團有關,因為發(fā)色團會影響反應中心的電子云密度。若發(fā)色體系中形成負離子基團,則反應中心的電子云密度增加,從而降低活性染料與水的反應活性。

    2 活性染料的洗除

    要特別注意選擇適當的催化劑和工藝條件,這樣才能保證反應發(fā)生在染料與纖維之間,而非發(fā)生在染料與整理劑之間。用這種方法處理,就不會對許多活性染料的耐光牢度產生負面影響。陽離子試劑也用于活性染料的染色后處理中,以減少因染料一纖維鍵的水解而造成沾污,或水解的未反應染料的沾污。當染料的反應性低時,由于未反應染料會更多,因而陽離子試劑用量要多。

    2.1印花織物上染料的洗除

    大多數染料在固色階段轉移到織物上,而有些轉移發(fā)生在印花后的染色階段。固色后印花織物上的狀況是:

    織物上 印漿中

    固著染料 未固著或未轉移染料

    未固著染料 增稠劑

    一些助劑 其它助劑(分散產品)

    未固著的染料會使印花織物的濕牢度很差,而增稠劑則會使織物手感變差,而某些助劑若殘留在織物上,則會產生氣味。因此,非常有必要將未固著染料洗除。

    水洗時,印制區(qū)域未固著的染料被洗除,并溶落水洗浴中。大多數印花制品的圖案有白色或淺色區(qū)域,這部分未印花的區(qū)域也與溶液接觸,隨著溶液中染料濃度的增加,染料從印制區(qū)域向未印制區(qū)域轉移,其沾污的趨勢就越強。

    因此,在設計水洗工藝時,需注意:

    ·洗除圖案印制區(qū)域中未固著的染料、增稠劑和化學品。

    ·防止染料返染圖案中的非印花區(qū)域。

    2.2影響洗除工藝的因素

    活性染料洗除工藝的效率取決于以下因素:

    ·未固著染料的量

    ·未固著染料從印花區(qū)域被洗除的難易程度

    ·洗除染料沾污未印制區(qū)域的趨勢

    2.2.1未固著染料的量

    很顯然,未固著的染料量越少,則洗除工藝越容易進行,但是不能將洗除工藝看作是對固色不充分的修正。從工藝和經濟的角度看,更應該注意固色階段,而不是在其后試圖去除未固著的染料。

    2.2.2未固著染料從印花區(qū)域被洗除的難易程度

    這很大程度上取決于染料在每個特定系統中的溶解/擴散行為和親和性(直接性)?傊岣呷玖先芙庑院蛿U散性的因素,都會降低染料對基質的親和性。

    因此,去除印花區(qū)域未固著染料的效率與下列因素有關:

    ·水洗液中染料濃度低,在纖維與溶液問形成的濃度梯度大,有利于染料擴散。

    ·高溫有利于擴散,對于水溶性染料,則擴散速率大。

    ·使用擴散性高,而對纖維親和性小的染料。

    ·使用專門的化學品,如凈洗劑和螯合劑。

    2.2.3洗除染料沾污未印制區(qū)域的趨勢

    要使未印制區(qū)域在洗除工藝免于被沾污,可采取下列措施:

    ·使用對基質親和性小的染料

    ·防止水洗浴中染料過多

    ·使用勻染差的染料和不利于勻染的染色工藝條件

    ·采取提高染色速率的條件

    ·避免采用會提高染料親和性的工藝條件,如高濃度電解質

    ·使用合適的水洗浴添加劑,如抑制劑或還原劑

    瑞士科萊恩公司可提供的洗除劑有:

    (1)Sandopur RSKI Liquid Conc

    Sandopur RSKI Liquid Conc是一新型的洗除劑,能有效去除水解活性染料,提高敏感染料的耐硬水穩(wěn)定性,不起泡,因而適用于噴射/松式液流設備,是不含APEO的環(huán)保產品。

    其作用機理為,Sandopur RSKI Liquid Conc能消除形成硬度的離子對未固著水解染料溶解性的負面影響,促進未固著染料分子從纖維向水中擴散。

    Sandopur RSKI Liquid Conc在皂洗工藝中的用量,與水的硬度有關,與色澤強度無關。在這一階段,主要是去除極少量的與初始染料濃度無關的水解染料。

    (2)Sandopur SND Liquid

    Saadopur SND Liquid是一環(huán)保型耐硬水的活性染料洗除劑。對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產品的濕、汗?jié)n和摩擦牢度。Sandopur SND能防止不溶性鈣、鎂鹽的沉淀,使水中的不溶性物質懸浮、分散。對織物或紗線色澤的影響很小,甚至沒有。由于起泡性低,可用于快速噴射染色機和連續(xù)式設備中。在污水處理廠中易被污泥吸收。

    (3)Sandopur WASH Liquid

    Sandopur WASH是纖維素纖維及其混紡織物用活性、硫化和還原染料染色時使用的全新的洗除劑和牢度增進劑,凈洗力強,能促進未固著染料的洗除。不同于離子型洗除劑,其在隨后的陽離子柔軟處理時,不會形成深色染斑。適用于各種水質,洗凈性高,適用于箱式染色機。

    來源: 印染在線

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