1 前言
    
进入21世纪后，世界纺织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也加速向亚洲转移。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、提高生产效率、推行控制染色、提高染色一次成功率(RFT)等新印染技术，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，已成为纺织企业共同的目标。在满足环境和生态保护要求的前提下，促进了适合纺织品新要求的新型活性染料的开发。
    
2 以高RFT为目标的新型活性染料
    
2.1 RFT-染色一次成功率的重要性
    
为了提高棉织物的染色效率，高的染色一次成功率(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%，生产总成本可降低1%；
    
●RFT提高I%，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最大限度地提高RFT。众所周知，目前最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相融合的统一整体。显然为要达到高的RFT，整个染色加工工程必须控制到“另缺陷”，即不需采用任何修正措施，这就是需要建立另缺陷的管理体系，包括建立作业标准、建立染色工程监查方法，确立染色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；建立染色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。
    
2.2 以高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，即首先详细分析所需染料的染色性能；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来设计和开发新型活性染料。新的Proncion H-EXL染料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，它们的优异性能可通过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在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(匀染性因素：LDF)、在碱存在下活性染料的反应性固着达到最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理想值如下所示：
    
● S(一次吸着率/直接性) 70%-80%
    
● MI(移行性指数) >90%
    
● LDF(匀染性因素) >70%
    
● T50(半染时间) ≌10分钟
    
Procion H-EXL染料的4个要素值均在这个范围内(表1)，这意味着当它们配合使用时具有优异的相容性和匀染性，也有极佳的重现性。其实这类新染料的前身是一上世纪70年代开发的老Procion H-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Procion H-EXL染料在现代染色(小浴比、自动化)中极容易获得满意的结果，它们的一次吸着率S在70%-80%和半染时间T50为10分钟，表明它们是一类匀染型活性染料。另外，由于它们的一次吸着率与最终吸着率之差在30%之内，添加碱后也不会产生颜色深浅不匀的现象，但是乙烯砜型活性染料就不同了，它们的一次吸着率S和二次吸着率之差为50%-60%，半染时间T50也多数是在3分钟以下(最差的情况约1分钟)添加碱后极容易产生颜色深浅不匀。由此可见，新Procion H-EXL染料不仅能获得极佳的匀染效果，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。同时它们的优异匀染性和扩散性，使其对Lyocell等新纤维也能发挥最适宜的染色性。另外，从对环境的影响来分析，首先在Procion H-EXL染料中，除了翠蓝色、绿色等酞菁结构的品种外都不含有重金属，其次它们完全满足Eco-Tex Standard 100的要求，使用时不会对环境和生态产生有害影响；再从产生的染色废水来分析，由于Procion H-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%的水平，因此洗净性很好，用1.5小时洗净染色物是完全可能的。
    
表1 Procion H-EXL染料的吸尽染色特性
    

    
注：采用未丝光棉(针织物)和excel标准染色法
    
Procion H-EXL染料由于使用时能达到高的RFT，容易染色，又有高的固着率、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。
    
除外，Procion XL+也是一类能达到高RFT的多官能团及脱活的新型活性染料，它们的RCM对应的2个要素值如表2所示：
    
表2 Procion XL+染料的吸尽染色特性
    

    
注：采用未丝光棉和XL+标准染色法
    
可见它们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、Remazol 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的嘶型活性染料。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嗪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蓝的染法成为可能，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个小时。不仅于此，使用具有高RFT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。
    
3 满足棉染织品坚牢度新要求的新型活性染料
    
当今用中高级棉纤维衣料制造的衣服的最大问题是染色坚牢度不能满足新要求带来的麻烦，特别是时新式样的棉织物，从审美的观点出发多数使用活性染料染色，这个问题就比较突出了。实际上为了解决这个问题，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。
    
活性染料染色的棉织物，碰到的大部分问题是染织物褪色或部分褪色，多数情况下存在下述四种情况，即。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湿磨擦牢度。
    
3.1 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被预测。
    
3.1.1 日光牢度
    
日光牢度最一般的评价方法是采用碳弧灯褪色仪或采用氙气发光的氙灯日晒仪。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海军蓝色的染料的日光牢度比较差。
    
3.1.2 汗日光牢度
    
在水介质存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(表3)。还有，大多数含金属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
    
表3 活性染料和还原染料的汗日光牢度等对比
    

    
3.1.3 中性湿态日光褪色
    
湿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。
    
3.1.4 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，例如乙烯砜型活性染料与纤维反应形成的共价键的碱性稳定性比较差，Remazol、Sumifix Supra等染料就特别容易受影响。
    
3.1.5 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，碱会引起活性染料和纤维之间形成的共价键断裂外，过氧化物也会加速这些分解断裂反应。用乙烯砜活性基与纤维反应的活性染料和用二氟一氯嘧啶活性基与纤维反应的活性染料。如Remazol、Sumifix Supra。Levafix E-A、Drimarene K等活性染料特别容易受影响。
    
3.1.6 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，使得活性染料与纤维之间的共价键在水介质中断裂，造成落色。用Levafix E-A、Drimarene K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。
    
3.1.7 光催化褪色
    
某些不同活性染料的组合会发生光催化褪色，如活性翠？蓝和活性柠檬黄的组合、活性甲 蓝和活性柠檬黄的组合等，这种现象目前欲从理论上进行预测是很困难的。
    
上述各种情况下的日光褪色现象过去曾采用过一些方法来改进，例如含金属活性染料，选用不受汗影响的活性染料为主的配方、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Procion H-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 Yellow 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，能满足用户的严格要求；Cibacron Red F N-IBL即使在浅色仍具有最高的光牢度；Drimarene Brown HF-2R1-cdg是世界上第一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-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耐洗牢度和耐氯水牢度；Levafix Orange CA gran。是一个没有光色互变现象的活性染料，具有高的光牢度和湿光牢度等，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、优异提升率和可洗涤性等；Cibacron Red C-2BL和Cibacron Red FN-2BL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料；Drimarene Navy CL-G CDG是不含金属的海军蓝色活性染料，具有好的湿碱光牢度、高的固着率和很好的可洗涤性等。
    
3.2 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物质的作用时会发生褪色。例如自来水中含有的氯气会引起活性染料褪色是最具代表性的，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气作用比较强，而蓝色染料比较弱，不过大多数海军蓝色活性染料也是良好的。同样，空气中的氧化氮气体也会引起褪色，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。近年也开发出了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；Procion H-EXL染料也具有优异的耐氯水牢度等。
    
3.3 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的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，新的强力洗涤剂中又添加了四乙酰基乙二胺(TAED)，这种新洗涤剂会使多数用活性染料染色的棉织物发生褪色，有下列两种情况：
    
●洗涤剂中含有的碱使活性染料与纤维间的共价键断裂或使染料的活性基与母体染料之间的结合断裂引起褪色，多数乙烯砜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。
    
●洗涤剂中含有的过氧化物和四乙酰基乙二胺破坏了母体染料引起褪色，不过对于用偶氮基作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，这种活性染料不会发生褪色，例如Procion H-EXL染料是稳定的；若保护的取代基只有1个如Remazol Black B或染料分子结构中没有保护的取代基如Cibacron Red C-2G则经多次反复洗涤会引起褪色。一般说，母体染料被破坏引起褪色的第二种情况的褪色程度要比第一种情况厉害。
    
对于用强力洗涤剂经多次反复洗涤的坚牢度，最近在英国已经制订了BSI 1006 UK-70作为标准，它们早晚会或为ISO的坚牢度标准被采用。针对这种情况，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。
    
3.4 提高湿磨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磨擦牢度达不到市场要求的3级水平，已成为国际市场上设置的“技术壁垒”主要内容之一。经过大量研究发现棉染织物在湿磨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磨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磨擦牢度有多种因素，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)、布面磨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最主要的，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、活性染料的可洗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，可以使其湿磨擦牢度提高半级以上，有望达到3级的水平。近年开发的提高湿磨擦牢度的新型活性染料都从这几个方面着手进行的，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，还有极佳的重现性、低的排水负荷和高的生产效率，其湿磨擦牢度可达到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，其湿磨擦牢度能满足市场的需要；Procion H-EXL染料、Procion XL+染料、Remazl RR型染料和Drimarene CL-C型染料等也都是能获得满足市场要求的湿磨擦牢度的新型活性染料。
    
4 其它
    
4.1 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，用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 FL最具代表性，它是世界上第一个用于纤维索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、冷轧堆和连续染色等各种加工，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，还能用于纤维素纤维与聚酯纤维或聚酰胺纤维组成的混纺织物的染色。
    
4.2 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加工、缩短染色时间，提高生产效率的作用很大，染料制造企业也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酰胺纤维(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应和优异的光牢度、耐氯牢度、洗涤牢度与良好的汗(碱)牢度；还有Multifix R型染料是适用于棉和聚酰胺纤维(尼龙6、尼龙66)组成的双面织物或交织织物染色的新型活性染料，它们对尼龙的亲和力比Multifix N型染料大，染着率更高，具有良好的表里同色性、即使染中-深色甚至特别深色，它们也能染得均匀的灰色，上述两种活性染料应用时有一种配套的新型活性染料-Multifix SN型染料，它们是用于在棉和聚酰胺纤维组成的双面织物和混纺织物染色时对聚酰胺纤维侧颜色修正用的新染料，因为它们对聚酰胺纤维具有较大的亲和力。又如Kayacelon React Yellow CN-EX是浸染用中性固着黄色活性染料，它具有很好的染色重现性、匀染性、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。
    
5 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织品生产东移到亚洲的步伐在加快，欧美等国纺织品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开发适应市场需求的新牢度性能以及有利于纺织品竞争的新型活性染料放在重要的位置，比较典型的染料有Procion H-EXL、Sumifix HF、Cibacron S、Drimarene CL-C，ReaNova CA和Remazol RR等染料，它们不仅具有优良的在各种情况下的日光牢度，对汗日光、氯水、多次反复家庭洗涤以及湿磨擦等的牢度也是很好的，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和高要求的进一步增加而不断地深入。