适合纺织品新要求的新型活性染料

前言

　　进入二十一世纪以来，世界纺织品市场的竞争越来越激烈，东南亚的经济已成为低成本、高增长的代名词，而欧洲、美国等的纺织工业业务加速向亚洲转移。为了适应纺织品市场激烈竞争的形势, 改革纺织生产管理体制、提高纺织行业生产效率、采用新的印染技术、推行控制染色、提高染色一次成功率(RFT)等使纺织品的生产成本不断降低、产品质量不断提高、环境负荷不断减轻已成为纺织企业发展的共同目标，它们对在满足环境和生态保护要求的前提下，促进适合纺织品新要求的新型活性染料的开发起了重要的作用。

　　1.以高RFT——染色为目标的新型活性染料
　　

　　1.1RET——染色一次成功率的重要性
　　为了提高棉织物的染色效率，提高的染色一次成功率即高的RFT是非常重要的，同时它对改进印染企业的经营具有很大作用，特别是原棉来源不同、质量不一致，棉织物染色时会产生许多不确定的因素，使染色成功率降低。因此，抓住RFT，不断提高染色的一次成功率，会产生很大的效果。
　　大量的生产实践证明，RFT提高1%，总生产成本可降低1%；RFT提高1%,生产每公斤织物的收益可提高约10%。
　　基于上述原因，先进的染色技术必须zui大限度地提高RFT。众所周知，目前zui重要的染色加工工程的管理方法是采用控制染色技术，它是企业的管理技术、染料的设计技术和染色的应用技术三者融合的统一整体。显然，为达到高RFT，整个加工工程必须控制到“零缺陷”，即不需采用任何修正措施。这就需要建立“零缺陷”的管理体系。包括建立作业标准，建立染色工程监查方法，确立加工工程所有参数的在线管理和记录，建立原布、水、染色助剂(盐、碱、酸等)的核对方法，建立主产品的质量控制方法和建立修正方法等。当然开发以高RFT为目标的新型活性染料是确保高RFT的重要条件。
　　

　　1.2高RFT为目标的活性染料设计技术
　　当今新染料的设计大都采用电子计算机技，术即首先详细分析染料的染色性能，然后设定理想的染料结构，把其作为初始结构，再不断修改，创造出符合要求的实际染料产品。 CAE就是把这种概念设计变为可能的电子计算机调节设计。近年这种技术发展很快，BASF等多家公司就是采用这种技术设计和开发新型活性染料，新的Procion H-EXL 料就是用这种技术开发成功的一类能达到高RFT的新型染色用活性染料，它们优异的性能可是唁活性染料相容性模型(RCM)分析它们用于吸尽染色的染色行为因子来说明。RCM是由中性盐存在下活性染料的直接性(S)、用移染性指数表示的一次吸着阶段的活性染料移行性（移行性指数：MI），添加碱后呈现的对活性染料二次吸着的效果（匀染因素：LDF）、在碱存在下活性染料的反应性固着达到zui终固着值一半的固着时间（T50）等4个要素组成，对于活性染料吸尽染色法的RCM理想值如下听示：
　　S(一次吸着率j直接性)70%~80%
　　MI(移行性指数)>90%
　　LDF（匀染性因素）>70%
　　T50（半染时间）≌ 210分钟
　　ProcionH-EXL染料的4个要素值均在这个国内(表一)，这意味着当它们配合使用时具有优异的相容性和匀染性也有的重现性。其实这类新染料的前身是在上世纪70年代开发的老ProcionH-EXL染料，它们适于大浴比染色，由于它们具有极高的一次吸着率（S=90%）和高的固着率等，对小浴比染色时的匀染性和重现性存在一定的问题，而用新ProcionH-EX染料在现代染色（小浴比、自动化）中极容易获得满意的效果，它们一次吸着率S为70%~80%和半染时间T50也多为3分钟以下，表明它们是一类匀染型活性染料：另外由它们的一次吸着率与zui终吸着率之差在30%之间，添加碱后也不会产生颜色深浅不匀的现象。乙烯型活性染料就不同了，它们的一次吸着率和二吸着率之差为50%~60%，半染时间T50也多数在3分钟以下（zui差的情况约1分钟），添加碱后极易产生颜色深浅不匀。由此可见，新ProcionH-EXL染料不仅能获得的匀染效果，而且染色工艺参数如浴比、温度、盐用量等的偏差基本上不影响染色结果，这样染色时的RFT大大地提高：同时由于它们优异的匀染性和扩散性，使其对Lyocell等新纤维也能发挥zui适宜的染色性。从对环境的影响分析：ProcionH-EXL染料除了翠蓝色、绿色等酞菁结构的品种外都不含有重金属，而且它们完全满足Eco-Tex Standard 100的要求，使用时不会对环境和生态产生有害影响。另外，由于ProcionH-EXL染料含有两个活性基，不仅有适宜的一次吸着率S，而且固着率可达到80%，因此洗净性很好，用1.5小时洗净染色物是完全可能的。
　　ProcionH-EXL染料由于使用时能达到高的 RFT、容易染色，又有高的固色率，优异的各种牢度，因此它们在欧、美等市场上成为一类很受欢迎的新型活性染料。
　　这是一类具有很好移染性、匀染性和重现性的染色用活性染料，特别适用于中色到深色包括深红色、棕色、绿色和常会产生差的颜色重现性的芝麻色的染色。此外，Intracron CDX染料、 RemazoI RR型染料和Sumifix HF系列染料等也都具有好的重现性、高生产性和低的废水负荷，且能获得高RFT的新型活性染料。 Intracron CDX染料还能给予高光牢度的组合和具有反复氧化洗涤的稳定性，而此正是使用C.I.活性黑5形成的三原色组合中经常遇到的难以解决的问题。
　　

　　由于使用具有高RFT的新型活性染料对棉织物染色，使得过去采用直接性大的一氯均三嗦型活性染料不能使用的Salt-at-Start法，即染色开始时投入必要的中性盐的染法成为可能，而此正是染色自动化所必须的要素，这样可比过去的染色方法缩短2小时，不仅如此使用具有高RF的新型活性染料还可以大大缩短染色时准备阶段和洗净阶段的时间。满足棉染织晶坚牢度新要求的新型活性染料当今对于用中棉纤维衣料制造的衣服的zui大问题是染色坚牢度不能满足新要求带来的麻烦，特别对时新式样的棉织物来说,从审美的观点出发多数使用活性染料来染色这个问题就更突出了。为了解决这个问题，可推荐使用还原染料，可是还原染料的色泽不够鲜艳，使用也不方便，因此纺织市场上期望染料行业开发满足棉染织物坚牢度新要求的新型活性染料。

　　2.1引起染织物褪色的原因
　　

　　对用活性染料染色的棉织物来说,碰到的大部分问题是染织物褪色或部分褪色。引起褪色的原因主要有下述四种情况：日光变褪色、化学物质引起褪色、多次反复洗涤引起褪色和差的温摩擦牢度。

　　2.1.1日光变褪色
　　这种变褪色现象比较普遍主要原因是气候不同和生活习惯不同等造成在一般情况下这种现象能够预测。

　　（1）日光牢度
　　日光牢度zui一般的评价方法是采用碳弧灯褪色仪或采用氙氟发光的氙灯日晒仪。由于在碳弧灯中紫外光领域比真正的日光强，所以研究实际的褪色现象以选用氙灯日晒仪较好。对于活性染料来说，一般情况下，含金属活性染料的日光牢度是良好的，而偶氮型活性染料在浅色时特别是红色和*蓝色的染料的日光牢度比较差。
　　

　　（2）汗日光牢度
　　在水解质在下活性染料的分解反应由于水层增强了对紫外线的吸收而被加速，另外汗中的还原物质如还原酶等能促进这种分解反应，因此活性染料的汗日光牢度不及还原染料。还有，大多数含金属的活性染料在汗和日光的作用下会发生脱金属现象，使颜色发生较大的变化。目前活性染料的汗日光牢度在日本等国已作为染织物的主要坚牢度指标之一被考核。

　　(3)中性湿态日光褪色
　　温润状态能增强对紫外线的吸收，促进了活性染料的分解反应。

　　(4)碱性湿态日光褪色

　　除了湿润状态能增强对紫外线的吸收外，碱性会引起活性染料与纤维之间形成的共价键断裂，如乙烯枫型活性染料与纤维反应形成的共价键碱性稳定性比较差，Remazo1、Smitlx Supra等染料就特别容易受影响。
　　

　　(5)含有过氧化物的碱性湿态日光褪色

　　除了湿润状态能增强对紫外线的吸收及藏引起活性染料和纤维之间形成的共价键断裂外J 氧化物也会加速这些分解断裂反应。用乙烯硕活习基与纤维反应的活性染料和用二氟一氯略晓活性主与纤维反应的活性染料如Remazol、SIIEIEifx Supra Levailx E-A、Drimarene k等活性染料特别容易影响。
　　

　　(6)在过氧化物和光的作用下加水分解褪色
　　由于过氧化物和光都起着催化剂的作用，活性染料与纤维之间的共价键在水解质中断裂成落色。用LevafixE-A、DrimareneK等活性染料染色的棉织物容易发生这种褪色，即使染色后再用阳离子固色剂进行固色也无济于事。
　　

　　(7)光催化褪色
　　有些不同活性染料的组合会发生光催化褪色，如活性翠蓝和活性拧橡黄的组合、活性拧稼黄的组合等，这种现象目前欲从理论上进行预测是很困难的。
　　

　　2.1.2化学物质引起褪色
　　用活性染料染色的棉织物在受到某些化学劲的作用时会发生褪色，例如自来水中含有的氯会引起活性染料褪色是zui具代表性的。这种褪色的程度与染料结构有关，差别很大，一般说黄色和红色活性染料耐自来水中的氯作用比较强，而蓝色染料较弱，不过大多数*蓝色活性染料是良好的。同样，空气中的氧化氮气也会引起褪色，其程度比氯水引起的褪色低，其中蓝色活性染料的问题比较多，例如蒽醌结构的蓝色活性染料Remazol Brill. Blue R等。
　　

　　2.1.3多次反复洗涤引起褪色
　　近年从环境保护出发,为了减少家庭洗涤使用水量和降低水温发展了强力洗涤剂。以往，在欧美等国一般都使用添加过氧化物的洗涤剂，为了进一步提高洗净效果，新的强力洗涤中又添加了四乙酰基乙二胺(TAED)，这种新洗涤剂会使多数活性染料染色的棉织物发生褪色，有下列两种情况：
　　（1）涤剂中含有碱使活性染料与纤维间的共价间键断裂或使染料的活性基匀母体染料之间的结合键断裂引起褪色，用多数乙烯枫型活性染料染色的织物经多次反复洗涤引起的褪色就是这种情况。
　　(2)洗涤剂中含有的过氧化物和四乙酰基乙二胺破环了母体染料结构引起褪色，不过对于用偶氮基为染料骨架的活性染料来说，若偶氮基邻接的苯环上有取代基的话，由于这些取代基起了保护作用，活性染料不会发生褪色。
对于用强力洗涤剂经多次反复洗涤的坚牢度,zui近在英国已经制订了BSI 1006 UK-70作为标准，它们早晚会成为ISO的坚牢度标准被采用。
　　

　　2.2满足各种坚牢新要求的活性染料
　　2.2.1日光牢度好的活性染料
　　上述各种情况下的日光褪色现象，过去曾采用：一些方法来改进,例如对含金属活性染料，选用得不受汗影响的活性染料为主配方，在配合色中选择褪色速度相同的活性染料组成等，但是往往达不到要求或者顾此失彼。近年纺织市场上要求染料在各种情况下具有良好光牢度，特别是浅色，而且配合时能同步褪色以及不含有重金属的新型活性染料的呼声颇高。为此各公司开发出了一些新活性染料进入市场，如ProcionH-EXL染料是一类各种情况下具有优异光牢度的双活性基染料；Cibacron yelloew NP是一个新的无光致变色的双活性基金黄色染料,具有优异的光牢度，能满足所遇到的用户的严格要求；Cibacron Red FN-IBL即使在浅色仍具有zui高的光牢度；Drimarene Brown HF-2RL cdg是世界上*个不含金属的单一结构红光棕色活性染料，具有优异的干和湿光牢度，也是用作耐光三原色组合的组份；Drimarene CL-C型染料是一类用于连续染色的新型活性染料，具有优良的光牢度和汗一日光牢度，其1/1标准深度的汗-日光牢度均在3--4级以上，它们还有优异的家庭洗涤牢度和耐氯水牢度；Levafix Orange CA gran.是一个没有光变色互变现象的活性染料，具有高的光牢度和温光牢度等，能与纤维形成强的结合；Cibacron Navy C-R 具有独特的湿光牢度和好的光牢度，与Cibacron Yellow C-2R、Cibacron Red C-R等一起使用时可获得特别高的使用价值，它还能用来解决起绒织物的两面性问题：Cibacron Yellow C-RG是含有双活性基的金黄色染料，具有罕见的高光牢度，优异提升力和可洗涤性等；Cibacron Red C -2BL和 Ciheron Red FN-组L即使在浅色仍具有高光牢度,其中Cibacron Red FN-2BL被推荐和Cibacron Yellow FN-2R、Cibacron Blue FN-R组成浅到中色高光牢度的三原色染；Drimarene Navy CIrG CDG是不含金属的*蓝色活性染料，具有好的湿碱光牢度、高的固着率和很好的可洗涤性等。
　　

　　2.2.2耐氯漂的活性染料
　　近年也开发出一些能耐化学物质作用的新型活性染料，如Kayacion Blue P-NFB Liquid 50具有好的耐氧化氮牢度和耐氯牢度;Cibacron Black c-2R具有优良的耐氯牢度-Cibacron H型染料具有优异的耐氯牢度；Remazol RR型染料也具有高的耐氯漂牢度；Cibacron Yellow NP具有优异的耐氯牢度；ProcionH-EXL染料也具有优异的耐氯水牢度等。
　　

　　2.2.3耐反复洗涤的活性染料
　　近年开发成功不少新型活性染料,如Sumifix HF系列!染料、Cibacron H型染料和Cibacron Navy FN-GN等，它们都具有好的在60℃反复洗涤的牢度。
　　

　　2.2.4提高湿摩擦牢度的新型活性染料
　　用活性染料染色的深浓色棉织物的湿摩擦牢度达不到市场要求的3级水平，已成为国际市场上置的“技术壁垒”主要内容之一。经过大量研究发现，棉染织物在湿摩擦时由两个原因引起颜色的转移，一是水溶性染料从被染织物上转移到摩擦的白布上产生的颜色二是有色纤维粒子的转移。分析这两个原因，可以看到影响活性染料湿摩擦牢度有多种因素，主要是棉织物的性质包括前处理效果（特别是丝光处理的工艺和质量）、布面破损情况以及纤维表面的光洁度等活性染料的结构与特性, 染色工艺以及染色后皂洗的效果染织物固色处理的效果，染织物后整理的影响和棉纤维降解的影响等，其中棉织物的性质是zui主要的。不过，活性染料的结构与特性也起了一定的作用，涉及到活性染料的提升性、活性染料与纤维的反应性以及形成价键的稳定性、活性染料的可选涤性和活性染料的加和增效作用等，活性染料的这些结构特性设计得合理，可以使其湿摩擦牢度提高半级以上，有望达到3 级的水平。近年开发的提高湿摩擦牢度的新型活性染料都从这几个方面着手进行，如Sumifix HF系列染料是含有双活性基的染料它们具有优异的提升性、强的价键稳定性、高的固着率和易洗涤性，还有的重现性、低的排水负荷和高的生产效率，其湿摩擦牢度可达到3级左右；Cibacron S型染料也是一类具有超高提升力、强的价键稳定性、中等亲和力、优异水洗性、超过90%的固着率的新型活性染料，而且染料分子紧密有弹性，又有良好的分散力,其湿摩擦牢度能满足市场的需要，ProcionH-EXL染料、Procion XL+染料、Remazol RR型染料和DrinIarene CL-C型染料等也都是能满足市场要求的湿摩擦牢度的新型活性染料。

　　2.2.5提高鲜艳度的新型活性染料
　　染织物的鲜艳性一直是人们追求的目标，由于棉染织物的高鲜艳度活性染料更是长期研究的重点之一。 2002年Dystar公司推向市场的Remazol Fluorescent Yellow FLzui具代表性。它是世界上*个用于纤维素纤维的黄色荧光活性染料，极其鲜艳，具有好的牢度，适用于竭染、冷轧染和连续染色等各种染色工艺，并与Remazol Brill-Green 6B、Levafix Scarlet CA组成非常鲜艳且极诱人的三原色，该新染料适合高能见度工作服的标准，也适用于时髦服饰和运动衣的染色，能用于纤维素纤维与聚酯纤维或聚酯纤维组成的混纺织物的染色。
　　

　　2.2.6适用于棉混纺织物同色性良好的新型活性染料
　　近年棉混纺织物发展很快，开发具有良好同色性的新型活性染料对简化染色工艺、缩短染色时间、提高生产效率的作用很大，染料制造企业也很注重这种新染料的研究和开发，已有好些品种进入市场，例如Multifix N型染料是适用于棉和聚酯纤维(尼龙6、尼龙66)组成的混纺织物染色的新型活性染料，它们在不需添加酸的中性浴中，采用一浴两步法对棉混纺织物染色，具有很好的同色效性、优异的光牢度、耐氯牢度、洗涤牢度与良好的汗（碱）牢度；还有Mudifix R型染料是适用于棉布和聚酰胺纤维(尼龙6、尼龙66)组成的双面织物和混纺织物染色的新型活性染料，因为它们对尼龙具有较大的亲和力，又如 kayacelon React Yellow CN-EX是浸染用中性固着型黄色活性染料，它具有很好的染色重现性、洗净性和高的固着率等用于染棉和粘胶纤维组成的混纺织物具有优异的同色性。

　　结语
　　

　　当今世界染料制造企业的重新组合已趋稳定, 重大的重组事件已不多，同时欧美等国的纤维和纺品生产东移到亚洲的步伐在加快，欧美等国纺织的输入比例也已上升到80%以上。因此，世界各染料公司在满足环境和生态保护要求基础上都把适应市场需求的新牢度性能及有利于纺织竞争的新型活性染料放在重要的位置，比较典型的染料有ProcionH-EXL、Sunlitlx HF、Cibacron S、 DrinIarene CL-C、Remazol CA和Remazol RR等染料不仅具有优良时情况下的时度目光、氯水、多次反复家庭洗涤以及湿摩擦等牢度也是很好的，而且还具有优异的提升性、匀染性和重现性，适于高RFT的染色。今后这种新型活性染料的研究和开发将随着市场上纺织品的新求和高要求的进一步提高而不断地深入。