活性染料的研究进展

摘要：活性染料是一类很有发展前途的重要染料，优化活性染料的性能越来越为人们所关注，国内外也加强了对活性染料染色的研究。分散剂可以提高活性染料在染浴中的溶解度和稳定性；匀染剂可以改善活性染料的匀染性，极大地提高染料的应用性能；固色剂可以提高染色牢度；本文对活性染料常用分散剂、匀染剂和固色剂的研究进展情况进行了综述。

关键词：活性染料 分散剂  匀染剂  固色剂  研究进展

活性染料，又称反应性染料。活性染料是一类新型染料。自从1956年活性染料问世以来，经过50年的迅速发展已逐步取代冰染染料、直接染料、硫化染料和还原染料，成为纤维素纤维(包括棉、人造丝、亚麻、铜胺纤维和纤维素短纤维布)印染的主要原料^[1]。活性染料之所以能够迅速发展，是因为其具有如下特点：（1）活性染料与纤维之间发生共价键结合，结合能可达（252～378）kJ/mol，在一般条件下这种结合键是不会离解的，所以活性染料在纤维上一经染着，就有很好的染色牢度，尤其是湿处理牢度。此外，活性染料染着于纤维后，不会像某些还原染料那样产生光脆损；（2）色泽鲜艳度、光亮度特别好，有的可超过还原染料；（3）生产成本较低，要比还原染料便宜得多；（4）色谱很齐全，一般不需要其他类染料配套应用；（5）国内已能大量生产，可节约外汇支出^[2]。但活性染料染色也存在一些问题，特别是利用率较低、污水排放量大、深色品种色牢度较差、染色用电解质用量大，如染色过程中为使染料对纤维有足够的直接性，需添加大量的电解质经常是氯化钠或硫酸钠)，以及未固着染料生成的大量有色污水等^[3]，成为当前急需解决的难点。国内外加强了对活性染料染色的研究，为了解决活性染料染色过程中存在的问题， 需要使用的助剂种类很多，但最常用的有下列几种， 即分散剂，匀染剂， 固色剂，净洗剂，消泡剂等。本文将主要介绍活性染料分散剂、匀染剂和固色剂的研究进展情况。

1.       分散剂

染色一般以水为介质进行，而有些活性染料在水中的溶解度不大，或者易与硬水中的钙、镁离子反应，因而染料在染浴中容易发生凝聚或沉淀，导致染色不匀和得色量的降低，为解决这一问题，必须加人适当的分散剂，以防止染料颗粒凝聚。分散剂大多由阴离子表面活性剂组成，少数由非离子表面活性剂组成。例如，生产较早、用量较大的亚甲基萘磺酸类分散剂(分散剂N，CNF，MF等)就属阴离子型，酚醛缩合物磺酸盐类分散剂（如分散剂SS)也属阴离子型，它们均具有优良的分散性能，用途非常广泛；脂肪醇聚氧乙烯醚硅烷型的分散剂WA属非离子型,耐酸，耐碱，能与各种离子型表面活性剂同浴使用，分散力强，可防止染料沉淀，并能赋予织物抗静电性能，同时可改善手感。有些聚合物如聚丙烯酸及其酯类、聚乙烯醇类也可作分散剂使用，例如，Dekol SN(巴斯夫)是聚丙烯酸酯，作为分散剂可用于棉及其混纺织物的活性染料染色中^[4]。首先，它对原棉上杂质如蜡质和果胶因硬水产生的沉淀物具有突出的分散能力，对金属离子有螯合作用，因此抑制了活性染料镁盐的形成，从而提高了得色量并避免了色差；其次，活性染料钙盐的水解产物很难洗除，使用Dekol SN后便可避免；再次，Dekol SN对活性染料的色光和牢度不会有任何损害；{zh1}，它泡沫很低，且染料不会滞留在染浴中。因此，Dekol SN是一种值得发展的活性染料分散剂。

此外，在涤∕棉、涤∕毛等混纺织物一浴染色的场合，必须使用另外一种类型的分散剂— 染料沉淀防止剂 。这是由于涤纶等分子内含有阴离子基团，需用阳离子染料染色，而棉、毛等xx纤维所用的染料几乎都带有阴离子基团，这两种带有不同电荷的染料在染浴中相遇立即析出沉淀。为此而加入的分散剂称为染料沉淀防止剂。我国已有个别染料沉淀防止剂产品，但品种极少，且不能用于深色染色 。由于染料沉淀防止剂的应用可明显降低混纺织物的染色成本，因此国内应尽快开发这类产^[5]。

随着环保的要求越来越高，有些分散剂面临不能继续应用的困境。侧如有些分散剂生物降解性差，严重污染了环境。这将限制这类分散剂的应用。因此，急需开发生物降解性好的分散剂。BASF公司新开发的分散刘Setamol E除了具有优异的分散性能之外，生物降解性也提高了很多，全面提高染料的生态性能。值得进一步研究并推广应用另外，据报道，马来酸酯一丙烯酸酯共聚韧制成的分散剂也有较好的生物降解性。

2.       匀染剂

活性染料中，即使采用上染温度为6O℃左右的乙烯砜型活性染料，若上染速度快的染料与上染速度慢的染料拼混使用，也常会发生染色不匀现象^[6]。因此，染料染色时需加入适当的匀染剂。匀染剂的匀染能力是移染性、分散性、缓染性的综合反映。此外，匀染剂还必须具备起泡性低，抗电解质和硬水能力强等性能。

常用的匀染剂为非离子表面活性剂，其原因是非离子表面活性剂的聚醚作为路易斯碱发生作用，破坏染料的水合和非离子表面活性剂的水合作用，而形成新的染料和非离子表面活性剂的结合^[6]。

除非离子性表面活性剂外，近年来还出现了如下类型的匀染剂：（1）聚合物型匀染剂，如防泳移剂PA是丙烯酸系共聚物溶液，适用于活性染料轧染，可提高匀染性，上染率，固色率，并提高染品的一级品率。（2） 弱阳离子系非离子表面活性剂，在与染料有亲和性的匀染剂中，利用与阴离子系染料的离子结合效果较好的含氮非离子表面活性剂（3） 非离子和阴离子表面活性剂的复配物，非离子型表面活性剂通过聚氧乙烯键上氧原子与染料分子以氢键结合而获得缓染效果。同时，作为纤维亲和型的非离子表面活性剂，在纤维表面形成表面膜，该膜可控制染料在纤维表面的吸附，并可促进染料在纤维表面的移染效果，促使均匀吸附。阴离子表面活性剂既能提高染料的热稳定性，又能提高非离子型表面活性剂的浊点．而且它本身具有分散和匀染作用。因此，阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的复配物可实现良好的匀染性能^[7]。

3.       固色剂             

从理论上讲，活性染料与纤维形成的共价键是相当坚牢的，好象不存在染色牢度问题。实质上，因为染料未反应物及水解物不可能从染物上洗尽，这部分染料就会掉色，同时，染物上的共价键也会水解断键，所以为了防止织物上染料的掉色，就需要用固色剂固色。未反应和水解的活性染料的固色，与直接染料的固色相类似，因此用作直接染料的固色剂也可用于活性染料的固色。特别适用于活性染料的固色剂是反应xx联型固色剂，它能与活性染料反应形成大分子聚合物，达到提高染色牢度的目的^[8]。以下分别介绍适用于活性染料的各类固色剂。

3. 1  低分子阳离子型固色剂      

这类固色剂可分为表面活性剂型和非表面活性剂型两种, 属于较老的一类固色剂。 这类固色剂大部分都可用于提高直接染料、酸性染料、活性染料的染色牢度。但是，这类化合物处理后的染色物出现变色和降低日晒牢度，并且对提高耐汗牢度的效果也不明显，故而这类固色剂目前应用较少^[9]。

3. 2  树脂型固色剂     

这类固色剂是目前印染行业中使用最广泛的一类，就数量而言，至少占固色剂总量的80%，主要可分为以下两种类型：（1）甲醛缩合型固色剂，主要由双氰胺、尿素、三聚氰胺、二乙烯三胺、肌等与甲醛缩合而得。（2）多胺型固色剂，由肌类和多烯多胺等多胺化合物与盐酸、尿素以脱氨反应而制得的水溶性树脂，称为多胺型固色剂，除个别品种外，一般不含有游离甲醛，因此，消费者不必担心衣料中残留游离甲、醛的问题。这类固色剂对湿牢度的提高也较显著，在该类固色剂中常复配金属盐类，以降低活性染料日晒牢度的下降以及明显提高其湿烫牢度。

3. 3  阳离子聚合物型固色剂          

这类固色剂与网状结构的树脂型固色剂不同，多呈线状结构，不含游离甲醛，提高湿牢度总的效果与树脂型相接近，有时稍为差些，但不影响织物手感、染色鲜艳度，不降低汗渍、日晒和耐氯牢度，目前主要用于活性染料的固色。其类别主要有下列四类：伯胺聚合物、仲胺聚合物、叔胺聚合物、季铵聚合物。这类固色剂固色温度低(30-60℃ )，不需添加任何其他助剂，操作简便。尤其适合活性染料，固色后保护活性染料不受酸性大气破坏。不足之处是只耐涤，不耐70℃洗涤，不耐95℃洗涤，而化药公司研制的Kayafix UR可明显增加活性染料染色织物的耐洗牢度^[10]。

3.4  多官能团的反应xx联固色剂        

这类固色剂不仅能与纤维素分子上的羟基交联，同时也能够与染料分子中的一NH₂， 一NH一( 杂环)，一SH，一COCH₂COCH₃，一CONH一，一OH，一SO₂NH₂，一CH₂CH₂OH，一CH₂CH₂NH₂等基团进行交联，从而能全面地提高湿牢度，它们在碱剂如纯碱、小苏打存在下于热处理时就能发生交联反应，对活性染料来说，还能改善其风印。同时使用这类固色剂不会损害其耐晒牢度，还能提高固色率。

4.       研究展望

随着染整工艺的发展及各种新型纤维和混纺织物的广泛使用，分散剂、匀染剂和固色剂的重要性日益显著。随着环保的要求越来越高，开发生物降解性好的分散剂，全面提高染料的生态性能已成为必然趋势。同时，未来匀染剂的发展具有以下趋势：开发专用匀染剂和开发新型、环保型匀染剂。从目前固色剂的开发和应用情况看，固色剂的无醛化和固色效果都有较大的成就，但色牢度指标较多，有些指标如耐摩擦尤其是湿摩擦牢度、耐晒牢度和耐氯牢度还有待开发新型的固色剂而进一步提高。总之，活性染料发展潜力巨大，可以预期短期内活性染料将会迎来一个发展高潮。

参考文献

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[9] 王彦峰.活性染料用固色剂的发展动态.[J]染料工业，1985（5）：33-38.

[10] 董永春.聚合物型染色助剂及其应用[J].染料工业．1992(1)：34.