Reaktiivisilla väriaineilla on kirkkaat värit ja täydelliset kromatogrammit. Ne tunnetaan yksinkertaisesta käytöstä, alhaisista kustannuksistaan ​​ja erinomaisesta värjäytymisnopeudestaan. Erityisesti selluloosakuitujen kehityksen myötä viime vuosina reaktiivisista väriaineista on tullut tärkein väriaine selluloosakuitutekstiilien värjäyksessä.

Mutta reaktiivisten väriaineiden merkittävin ongelma on alhainen uupumisnopeus ja kiinnittymisnopeus. Perinteisessä selluloosakuidun värjäysprosessissa reaktiivisten väriaineiden väriaineen oton ja kiinnittymisnopeuden parantamiseksi on lisättävä suuri määrä epäorgaanista suolaa (natriumkloridia tai natriumsulfaattia). Väriaineen rakenteesta ja väristä riippuen käytetyn suolan määrä on yleensä 30–150 g/l. Vaikka orgaanisten yhdisteiden käsittelyssä paino- ja värjäysjätevesissä on edistytty huomattavasti, suurten epäorgaanisten suolojen lisäämistä värjäysprosessissa ei voida käsitellä yksinkertaisilla fysikaalisilla ja biokemiallisilla menetelmillä.

Reaktiivisten väriaineiden ja suolattomien väriaineiden teknologian tutkimus

Ekologisesta näkökulmasta korkeasuolaisen paino- ja värjäysjäteveden purkaminen muuttaa suoraan jokien ja järvien vedenlaatua ja tuhoaa ekologisen ympäristön.
kuva
Suolan korkea läpäisevyys aiheuttaa jokien ja järvien ympäristön maaperän suolaantumista, mikä vähentää satoa. Lyhyesti sanottuna suurten epäorgaanisten suolojen määrää ei voida hajottaa eikä kierrättää, ja samalla sillä on suuri negatiivinen vaikutus veden laatuun ja maaperään. Tämän perusteella tässä artikkelissa tarkastellaan suolattoman värjäysteknologian viimeaikaista tutkimusta ja käsitellään systemaattisesti vähäsuolaisten reaktiivisten väriaineiden, vartusteknologian ja silloitusteknologian rakenteellisia muutoksia.

Reaktiiviset väriaineet suolattomaan värjäykseen

Reaktiivisten värien merkittäviä ominaisuuksia ovat pieni molekyylirakenne, hyvä hydrofiilisyys ja kelluvan värin helppo huuhtoutuminen pois kiinnityksen jälkeen. Tämä on tärkeä innovaatio värimolekyylien suunnittelussa. Mutta tämä myös aiheuttaa värin sammumisnopeuden ja kiinnittymisnopeuden alhaisen arvon, ja värjäyksen aikana on lisättävä suuri määrä suolaa. Tämä johtaa suuren määrän suolaisen jäteveden ja väriaineiden hävikkiin, mikä lisää jäteveden käsittelykustannuksia. Ympäristön saastuminen on vakava ongelma. Jotkut väriyritykset ovat alkaneet kiinnittää huomiota väriaineiden esiasteiden ja reaktiivisten ryhmien seulontaan ja parantamiseen sekä kehittää reaktiivisia väriaineita vähäsuolaista värjäystä varten. Ciban lanseeraama Cibacron on vähäsuolainen värjäysväri, jossa yhdistetään erilaisia ​​aktiivisia ryhmiä. Tämän väriaineen ominaispiirre on, että värjäyksessä käytetyn suolan määrä on 1/4–1/2 yleisten reaktiivisten väriaineiden määrästä. Se ei ole herkkä kylpysuhteen muutoksille ja sillä on hyvä toistettavuus. Tämän tyyppisiä väriaineita käytetään pääasiassa dippausvärjäykseen, ja niitä voidaan käyttää yhdessä dispersiovärien kanssa polyesteri/puuvillasekoitusten nopeaan yhden kylvyn värjäykseen.

Japanilainen Sumitomo Corporation on ehdottanut Sumifux Supra -sarjan väriaineille sopivia värjäysmenetelmiä. Sitä kutsutaan LETfS-värjäysmenetelmäksi. Tässä menetelmässä käytetyn epäorgaanisen suolan määrä on vain 1/2–1/3 perinteisen prosessin värjäysmäärästä, ja värjäyssuhde voi olla jopa 1:10. Lisäksi yritys on lanseerannut sarjan reaktiivisia väriaineita, jotka ovat yhteensopivia prosessin kanssa. Tämä väriainesarja on heterobireaktiivisia väriaineita, jotka koostuvat monoklooritriatsiinista ja β-etyylisulfonisulfaatista. Tämän väriainesarjan värjäysjätevedessä olevan jäännösvärin määrä on vain 25–30 % yleisen reaktiivisen värjäysjäteveden väriainepitoisuudesta. Sitä suositellaan Tencel-kuitujen värjäykseen. Se osoittaa erinomaista levittymiskykyä kiinnittymisnopeuden, helpon pesun ja värjättyjen tuotteiden erilaisten värjäysominaisuuksien suhteen.

DyStar-yritys lanseerasi suolattomaan värjäykseen soveltuvat RemazolEF-sarjan väriaineet, joiden aktiivinen ryhmä on pääasiassa B-hydroksietyylisulfonisulfaatti, ja lanseerasi ympäristöystävällisen suolattoman värjäysprosessin. Käytetyn epäorgaanisen suolan määrä on 1/3 perinteisestä prosessista. Värjäysprosessi on lyhentynyt. Lisäksi järjestelmä kattaa laajan valikoiman kromatogrammeja. Kirkkaiden värien saamiseksi voidaan yhdistää useita kolmea pääväriä. Clariant (Clariant) -yritys lanseerasi DrimareneHF-sarjan reaktiivisia väriaineita, joita on pääasiassa neljässä eri versiossa: DrimareneBlueHF-RL, 戡ownHF-2RL, NavyHF-G ja RedHF-G. Niitä käytetään selluloosakuitujen uppovärjäykseen ja jatkuvaan värjäykseen. Niillä on hyvä levittyvyys ja kestävyys. Kiinnittymisaste on melko korkea, suolapitoisuus ja liuossuhde ovat alhaiset. Neutraali kiinnittyvyys ja hyvä pestävyys.

Jotkut uudet reaktiiviset väriaineet voivat lisätä väriaineiden suoruutta lisäämällä väriainemolekyylien määrää ja vähentämällä epäorgaanisten suolojen määrää. Esimerkiksi urearyhmien lisääminen voi lisätä aktiivisten ryhmien suoruutta ja vähentää epäorgaanisten suolojen määrää. Ne parantavat kiinnittymisnopeutta; on myös polyatsoväriaineiden esiasteita (kuten trisatso, tetraatso) väriaineen suoruuden lisäämiseksi ja suolattoman värjäyksen tarkoituksen saavuttamiseksi. Joidenkin väriaineiden korkea steerinen estovaikutus rakenteessa voi myös muuttaa merkittävästi reaktiivisten väriaineiden reaktiivisten ryhmien reaktiivisuutta ja värjäyksessä käytetyn suolan määrää. Nämä steeriset estovaikutukset johtuvat yleensä alkyylisubstituenttien lisäämisestä eri asemiin väriainematriisissa. Tutkijat ovat tiivistäneet niiden perusrakenteelliset ominaisuudet seuraavasti:

Aktiivinen ryhmä yksi SO: CH2CH: oS03Na voi olla bentseenirenkaan meta- tai para-asemassa;

R3 voi olla bentseenirenkaan orto-, inter- tai para-asemassa. Rakennekaava on vinyylisulfonireaktiiviset väriaineet.

Eri substituentit tai eri substituutioasemat väriaineissa voivat saavuttaa saman värjäytymisarvon samoissa värjäysolosuhteissa, mutta niiden värjäyssuolamäärät ovat melko erilaisia.

Erinomaisilla vähäsuolaisilla reaktiivisilla väriaineilla on oltava seuraavat ominaisuudet: 1) Värjäyksessä käytettävän suolan määrä vähenee huomattavasti; 2) Värjäys tapahtuu matalan kylvysuhteen värikylvyssä, mikä parantaa kylvyn stabiiliutta; 3) Hyvä pestävyys. Lyhentää jälkikäsittelyaikaa; 4) Erinomainen toistettavuus. Väriaineen parantamisen osalta jotkut ovat syntetisoineet ns. kationisia reaktiivisia väriaineita, joilla voidaan värjätä ilman suolan lisäämistä edellä mainitun väriainematriisirakenteen parantamisen ja aktiivisten ryhmien kohtuullisen yhdistelmän lisäksi. Esim. seuraavan rakenteen omaavat kationiset reaktiiviset väriaineet:

Yllä olevasta kaavasta voidaan nähdä, että väriaine on kiinnittynyt monoklooritriatsiinin aktiiviseen ryhmään. Pyridiinikvaternaarinen ammoniumryhmä on myös kiinnittynyt s-triatsiinirenkaaseen. Väriaine on positiivisesti varautunut ja kvaternaarinen ammoniumryhmä on vesiliukoinen ryhmä. Koska väriainemolekyylien ja kuidun välillä ei ole varauksen hylkimistä, vaan myös positiiviset ja negatiiviset varaukset vetävät puoleensa, väriaine pääsee helposti kuidun pintaan ja adsorboituu värjättyyn kuituun. Elektrolyyttien läsnäolo värjäysliuoksessa ei ainoastaan ​​estä värjäytymistä, vaan myös heikentää väriaineen ja kuidun välistä vetovoimaa, joten tämäntyyppinen värjäys voidaan värjätä ilman elektrolyyttejä suolattomalla värjäyksellä. Värjäysprosessi on samanlainen kuin tavallisissa reaktiivisissa väriaineissa. Monoklooritriatsiinireaktiivisissa väriaineissa lisätään edelleen natriumkarbonaattia kiinnitysaineena. Kiinnityslämpötila on noin 85 ℃. Väriaineen ottonopeus voi nousta 90–94 %:iin ja kiinnitysnopeus on 80–90 %. Sillä on hyvä valonkestävyys ja pesunkestävyys. Samankaltaisia ​​kationisia reaktiivisia väriaineita on raportoitu myös käyttäen monofluoro-s-triatsiinia aktiivisena ryhmänä. Monofluoro-s-triatsiinin aktiivisuus on korkeampi kuin monokloori-s-triatsiinin.

Näitä väriaineita voidaan värjätä myös puuvilla/akryylisekoitteissa, ja väriaineiden muita ominaisuuksia (kuten tasoittumista ja yhteensopivuutta jne.) on tutkittava lisää. Mutta se tarjoaa uuden tavan selluloosakuidulle värjätä ilman suolaa.