活性染料

关于活性染料的探讨

摘要：活性染料是一类很有发展前途的重要染料，在各种纤维染色中越来越为人们所关注。本文主要从活性染料的概念，分类，染色原理以及活性燃料的发展现状和应用前景几个方面来阐述的。

关键词：活性染料、活性基、反应机理、水溶性基团、亲和力、应用前景

正文：从1956年活性染料问世以来，经过50多年来的努力，活性染料已取得巨大进展，商品品种不断推陈出新，染料的各项性能不断改善。随着新工艺、新设备的发展，活性染料已经成为最重要的染料类别之一，在纺织印染所消耗的各类染料中所占比例迅速提高，遍及织织工业中的棉纺、毛纺、丝绸、针织、巾被、制带等各个部门，日益显示其在染料工业和印染工业中的独特地位。特别是随着环保意识的提高，活性染料成为各国大公司关注和竞相发展的一类染料。

活性染料又称反应性染料，是20世纪50年代出现的一类新型的水溶性染料，活性染料分子中含有能与纤维素中的羟基和蛋白质纤维中的氨基发生反应的活性基团，染色时与纤维生成共价键，生成“染色——纤维”化合物。

活性染料分子包括母体及活性基团两个主要部分，活性基团通过某些连接基与燃料母体相联，不同的活性基团通过与纤维中的-OH进行反应，而燃料母体则是燃料的发色部分，所以对活性材料可以根据其母体或活性基团进行分类。

按母体染料一般可分为偶氮型、蒽醌型、酞箐型等。其中偶氮燃

料色谱齐全，品种最多。根据活性基团的不同进行分类，可以分为均三嗪型和乙烯砜型为主，其中均三嗪型几乎占了燃料的一半左右。

活性染料染色反应类型与反应机理

活性染料与纤维素的反应分为亲核取代反应和亲核加成反应。

亲核取代反应

下面表示纤维素和羊毛的活性染料亲核取代反应以及该类活性染料

的平行水解反应。活性染料与纤维素的亲核取代反应:

亲核加成反应

β2羟乙基砜硫酸酯染料与纤维素的加成反应应通过双键

阶段;β2磺乙基磺酰胺染料通过闭环2再开环加成:

Dye—SO2 CH2 CH2 OSO3 Na + NaOH Dye—SO2 CH =CH2 +Na2 SO4 +H2O Dye—SO2 CH = CH2 +Na2 SO4 + Cell - OH Dye—SO2CH2CH2O - Cell Dye—SO2 CH = CH2 +Na2 SO4 +W - NH2orDye—SO2CH2CH2—NH-W

染色过程活性燃料平行发生水解：

Dye-SO2CH=CH2 + H2O→Dye-SO2CH2CH2OH

目前，世界上纤维素纤维用活性染料年产量达20万吨左右，约占世界染料年产量的20％。我国2002年活性染料产量接近4.5万吨，占我国染料总产量的10％以上。根据市场预测，今后世界纤维素纤维用活性染料年产量的增长速度要比棉的增长快得多。现代活性染料新品种的开发速度也在各类染料中名列前茅，如表1所示。

表1 2000年后全球开发的活性染料新品种数

现代活性染料之所以受到如此宠爱，主要有下列五个原因：（1）活性染料是取代禁用染料和其他纤维素纤维用染料（如冰染染料、硫化染料和还原染料等）的最佳选择之一；

（2）活性染料是取代羊毛和聚酰胺纤维用含金属染料（如媒染染料、金属络合染料等）的最佳选择之一；

（3）活性染料染色工艺经济，操作简单，各项坚牢度特别是湿牢度较高；

（4）活性染料色谱广、色泽鲜艳、性能优异、适用性强，其色相和性能基本适应市场对纤维和衣料的要求；

（5）适合新纤维素纤维产品（如Lyocell纤维等）的印染需要。

当然，活性染料的历史与其他染料相比毕竟不长，随着应

用实践的发展，活性染料暴露出来的高难度技术问题也越来越多，大致也有下列5方面：

（1）固色率不高，一般在60％-70％，产生大量有色污水，其色度超过几万倍，COD值一般在800-30000mg/kg，浓废水的COD值要超过50000mg/kg；

（2）使用时为了抑制纤维表面的负电荷，需耗用大量盐，既提高了劳动强度，又造成废话水中的氯离子浓度高达100000mg/kg，大大增加了活性染料染色废水的治理难度；

（3）某些性能还不能满足市场要求，如汗-日光牢度差1级、湿摩擦牢度差1级等；

（4）能取代硫化、直接、还原等染料的深色品种较少；

（5）能取代羊毛和聚酰胺纤维用的媒染染料和金属络会染料，且经济适用、性能优良的品种也不多。

为了克服这些问题，国内外加强了对活性染料染色的研究，开发了许多染色新技术，主要包括以下一些染色技术：

·活性染料低碱和中性染色；

·活性染料低盐和无盐染色；

·活性染料低温和冷轧堆染色；

·活性染料湿短蒸染色；

·活性染料小浴比染色；

·活性染料短流程和一浴法染色；

·活性染料“一次正确”和受控染色；

·活性染料交联和聚合染色；

·活性染料非水介质染色；

·活性染料染色水洗、后固色处理和水循环利用染色

接下来我主要介绍一下活性染料低碱和中性染色、活性染料低盐和无盐染色以及活性染料低温和冷轧堆染色技术

活性染料低碱和中性染色

进行低碱和中性固色的关键在于如何提高活性染料与纤维的反

应速度。为了使低碱和中性条件下有足够快的固色速度，通常可以通过提高染料和纤维的反应性，选用适当助剂和反应介质及强化某些固色工艺因素（适当提高固色温度）来实现。主要有以下几种染色工艺。

一、应用高反应性的季铵离去基染料染色

活性染料活性基中离去基的电负性愈强，与纤维的亲电反应（即纤维对它的亲核反应）性就愈强，已商品化的这类染料包括Kayacelon React CN类染料，它的均三嗪环上具有烟酸离去基，带正电荷，在碱性较弱的条件下，或者在130 ℃的中性条件下有较高的固色速度，可以进行低碱和中性固色。

二、应用中性固色剂染色

为了使常用在碱性条件下固色的活性染料能够进行中性固色，其途径之一就是应用一些助剂，在固色条件下，提高活性染料的反应速度。提高染料的反应速度又包括两方面，其一是使用一些化合物，它们在固色条件下先与活性染料反应，形成反应活泼的中间化合物，这些化合物可以在中性条件下与纤维发生反应，然后又放出原来的化合