清洁技术
活性染料的水解及洗除
佚名
2010/1/17
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活性染料的水解及洗除

1活性染料的水解

活性染料是棉染色中最常用的染料,其消耗量也呈上升趋势,预计这个势头在今后几年中仍将保持。活性染料之所以受欢迎,是由于其价格适中,得色量高,以及合适的色牢度。其唯一的缺点是染料的水解问题。

通常在碱性条件下染料在棉上固着,而这一碱度促进了染料与水的反应,导致其失活。失活的染料,也即水解染料,不能与棉发生反应,从而造成相当部分染料被损耗。水解染料与基质发生物理粘附,直到水洗处理阶段被洗除,因而造成水洗牢度问题。另外,水解染料也会流人废液,导致污染负荷增加。

活性染料上染纤维素纤维基质分三个阶段:

·在有食盐或元明粉的中性介质中染料上染。

·上染染料加碱后固着,在染料与纤维问形成共价键。

·彻底洗除松散粘附在织物上或织物中的染料。

上述第三个阶段非常必要。这是由于染浴中的活性染料,大部分染着于纤维,一部分在碱性条件下与水反应,丧失了与纤维的反应性,因而与纤维的亲和性低。如果这一步骤操作不当,由于水懈染料的存在,会导致染色产品水洗牢度差:而与纤维反应的染料,则水洗牢度高。

活性染料与水的反应,并非是影响染色得色量的唯一因素。染料的应用性能还与以下因素密切相关,如染料的储存稳定性,浸轧液或印浆的稳定性,以及染料配方在热溶解过程中活性染料浓度的变化。

染料的水解分解从生产时就开始发生,在烘燥和研磨时仍继续。染料水解的程度取决于其分子中的活性基团和发色团。

水解染料,只是原来活性染料中不稳定的原子或基团被羟基所取代,其扩散和吸附性能与原来的活性染料非常相似,因此容易扩散进入纤维,并吸附其表面。

在碱性染色阶段的最后,当活性染料无论是与水,还是与纤维反应,被全部消耗后,又建立了一个新的平衡,即水解染料在纤维与染浴中的分配平衡,其模式与活性染料在中性溶液中的分配类似。这一阶段,纤维上含有大量化学结合的染料。

为了获得高湿牢度的染色产品,水解染料必须在最后的水洗过程中从纤维上洗除。活性染料染色中,平均约有70%的染料固着于纤维上,其余的都水解浪费了,这部分染料至少有30%.

在实际的反应体系中,影响活性染料水解速率的因素有许多,如染浴pH值、温度、染料浓度和电解质浓度。

(1)染浴pH值的影响

通过研究介质pH值与纤维素离解程度之间的关系发现,不能提高碱浓度,使溶液pH值超过10~1l。因为,此时纤维素中所有的可及羟基都离子化,再增加pH值,只会导致其水解。

(2)温度的影响

升高温度将导致活性染料水解增多。

(3)染料浓度的影响

提高溶液中活性染料浓度,将促进其凝聚,从而降低水解速率

(4)电解质浓度的影响

染浴中电解质浓度越高,水解的染料越多。

研究发现,活性染料与水的反应性,还与染料分子中的发色团有关,因为发色团会影响反应中心的电子云密度。若发色体系中形成负离子基团,则反应中心的电子云密度增加,从而降低活性染料与水的反应活性。

2活性染料的洗除

要特别注意选择适当的催化剂和工艺条件,这样才能保证反应发生在染料与纤维之间,而非发生在染料与整理剂之间。用这种方法处理,就不会对许多活性染料的耐光牢度产生负面影响。阳离子试剂也用于活性染料的染色后处理中,以减少因染料一纤维键的水解而造成沾污,或水解的未反应染料的沾污。当染料的反应性低时,由于未反应染料会更多,因而阳离子试剂用量要多。

2.1印花织物上染料的洗除

大多数染料在固色阶段转移到织物上,而有些转移发生在印花后的染色阶段。固色后印花织物上的状况是:

织物上印浆中

固着染料未固着或未转移染料

未固着染料增稠剂

一些助剂其它助剂(分散产品)

未固着的染料会使印花织物的湿牢度很差,而增稠剂则会使织物手感变差,而某些助剂若残留在织物上,则会产生气味。因此,非常有必要将未固着染料洗除。

水洗时,印制区域未固着的染料被洗除,并溶落水洗浴中。大多数印花制品的图案有白色或浅色区域,这部分未印花的区域也与溶液接触,随着溶液中染料浓度的增加,染料从印制区域向未印制区域转移,其沾污的趋势就越强。

因此,在设计水洗工艺时,需注意:

·洗除图案印制区域中未固着的染料、增稠剂和化学品。

·防止染料返染图案中的非印花区域。

2.2影响洗除工艺的因素

活性染料洗除工艺的效率取决于以下因素:

·未固着染料的量

·未固着染料从印花区域被洗除的难易程度

·洗除染料沾污未印制区域的趋势

2.2.1未固着染料的量

很显然,未固着的染料量越少,则洗除工艺越容易进行,但是不能将洗除工艺看作是对固色不充分的修正。从工艺和经济的角度看,更应该注意固色阶段,而不是在其后试图去除未固着的染料。

2.2.2未固着染料从印花区域被洗除的难易程度

这很大程度上取决于染料在每个特定系统中的溶解/扩散行为和亲和性(直接性)。总之,提高染料溶解性和扩散性的因素,都会降低染料对基质的亲和性。

因此,去除印花区域未固着染料的效率与下列因素有关:

·水洗液中染料浓度低,在纤维与溶液问形成的浓度梯度大,有利于染料扩散。

·高温有利于扩散,对于水溶性染料,则扩散速率大。

·使用扩散性高,而对纤维亲和性小的染料。

·使用专门的化学品,如净洗剂和螯合剂。

2.2.3洗除染料沾污未印制区域的趋势

要使未印制区域在洗除工艺免于被沾污,可采取下列措施:

·使用对基质亲和性小的染料

·防止水洗浴中染料过多

·使用匀染差的染料和不利于匀染的染色工艺条件

·采取提高染色速率的条件

·避免采用会提高染料亲和性的工艺条件,如高浓度电解质

·使用合适的水洗浴添加剂,如抑制剂或还原剂

瑞士科莱恩公司可提供的洗除剂有:

(1)Sandopur RSKI Liquid Conc

Sandopur RSKI Liquid Conc是一新型的洗除剂,能有效去除水解活性染料,提高敏感染料的耐硬水稳定性,不起泡,因而适用于喷射/松式液流设备,是不含APEO的环保产品。

其作用机理为,Sandopur RSKI Liquid Conc能消除形成硬度的离子对未固着水解染料溶解性的负面影响,促进未固着染料分子从纤维向水中扩散。

Sandopur RSKI Liquid Conc在皂洗工艺中的用量,与水的硬度有关,与色泽强度无关。在这一阶段,主要是去除极少量的与初始染料浓度无关的水解染料。

(2)Sandopur SND Liquid

Saadopur SND Liquid是一环保型耐硬水的活性染料洗除剂。对水解活性染料有很好的洗除性能,能提高直接和活性染料染色和印花产品的湿、汗渍和摩擦牢度。Sandopur SND能防止不溶性钙、镁盐的沉淀,使水中的不溶性物质悬浮、分散。对织物或纱线色泽的影响很小,甚至没有。由于起泡性低,可用于快速喷射染色机和连续式设备中。在污水处理厂中易被污泥吸收。

(3)Sandopur WASH Liquid

Sandopur WASH是纤维素纤维及其混纺织物用活性、硫化和还原染料染色时使用的全新的洗除剂和牢度增进剂,净洗力强,能促进未固着染料的洗除。不同于离子型洗除剂,其在随后的阳离子柔软处理时,不会形成深色染斑。适用于各种水质,洗净性高,适用于箱式染色机。

              

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