应用这种工艺的最大特点是流程短,固色率高,节能和化学品,可以不用尿素,减少了污染,匀染和透染性也好,由于这种工艺需精确调节温度和湿度,这两个参数又是相关的,并直接影响染料的上染(扩散)和固色速度,因此对设备要求高,对不同的染料(反应性和扩散速度)、纤维(吸湿性、微结构)和染色深度(染料浓度和提升性),染色条件应不同 。虽然可以不用尿素,但并不是说,助剂对它不起作用,适当的助剂可以提高固色率,或降低固色温度,减少碱剂用量,我们研发的中性固色剂NF原来是为了分散/活性染料中性一浴固色用的,配套助剂是双氰胺,固色温度为200-210℃ 。一些单位将它应用于湿短蒸染色,由于湿短蒸工艺固色温度相对较低,织物含湿率较高(25-30%),应用这只助剂虽然有一定的效果,但不是非常理想 。应该研发对应的染色助剂,对不同类别的活性染料和织物,染色工艺也应不同,这些都有待今后继续研究 。
1.3.1.3交联染色
交联染色原主要针对一些不能和纤维发生共价键结合的染料,例如直接染料,应用交联剂,将它们交联结合在纤维上的染色工艺 。
近年来,为了提高活性染料的固色程度和染色牢度,也研究了不少交联剂和交联染色工艺,我们对此也作了一些研究 。交联染色实际上就是利用交联剂,在活性染料染色过程中,将水解染料交联固着在纤维上 。活性染料的水解染料的数量有时可高达30-40%,不仅降低了染料利用率,还降低了染色牢度,也增加了污染,基于水解染料都含有水解后产生的羟基,而母体结构和活性染料完全一样,染色时也同时上染吸附在纤维上,所以用交联剂将它们固着在纤维上后,色光和活性染料完全一样,牢度也很好,活性染料染构用的交联剂实际上是一些不含发色体的“活性染料”,含有两个以上的活性基,性能和活性染料近似,应用工艺也完全一样 。
应用交联剂后,可以将大部分水解染料固着在纤维上,湿摩擦牢度可提高1级左右,这是近年来研究的一种新的活性染料染色工艺,有关它的详细知识,我们将另有专文介绍 。
1.3.2其它类染料染色
近年来,其它类染料染色也有进展,其中尤以电化学还原染色受到大家的注意,传统还原或硫化染料染色都是用化学还原剂对染料还原,例如用保险粉,工业生产会产生大量废水,生产成本也不断上升,很早以前人们就设想通过电化学使染料直接从电极获得电子,还原成隐色体后进行染色,而不用还原剂,这样无污染问题 。在上世纪60年代初我们就曾在熔态金属机上,以熔态金属作为电极,使还原染料母体还原成可溶性的隐色体,并在熔态金属的轧压下,渗透进织物,防止空气氧化,上染纤维 。实验证明可以染浅中色,不必用保险粉,只需用还原染料的悬浮体和NaOH,浸轧时间很短,只有几十秒名,由于不能染深色,当时未继续试验下去国外在1960年左右,澳大利亚发表了还原染料电化学还原染色的专利,后来BASF公司等又相继开发了染色工艺和设备,由于它的良好环保性,备受大家注意[7,13] 。
电化学还原染色有直接法和间接法两种 。直接法是使染料直接从阴极得到电子,变成隐色体,并溶于碱性溶液中,间接法则是通过媒体先与电极反应,生成还原态媒体再将染料还原成隐色体上染纤维 。由于染料母体不溶于水,较难直接被电极还原,故通常用间接法效率极高 。
可作为媒体的化合物很多,有无机化合物和有机化合物两大类,无机化合物多为一些金属络合盐,特别是一些Fe2+的络合物,它有许多不同的配位体,特别是一些在碱性溶液中稳定的络合物,而且易于从Fe3+还原成Fe2+(在碱性溶液中氧化还原电拉至少低于-600mv,最好低于-1000 mv),这样可以使包括靛蓝等的还原染料还原成隐色体 。此外,从阴极转移电子至氧化态媒体(Fe3+络合物)的速度应高,同理还原态媒体(Fe2+络合物)转移电子到染料母体的速度也应快,媒体可以重复循环使用 。
间接法电化学还原机理如下(以Fe2+三乙醇胺络合物为例);
第一步还原是Fe3+络合物在阴极还原;
Fe3+L+e= Fe2+L(L为三乙醇胺配体)
被还原后的络合物从电极扩散至染料母体,并将它还原
上染的染料隐体最后氧化成难溶性的染料母体固着在纤维上:
对复杂结构的还原染料,有多个羰基,还原反应较复杂,也和常规还原方法一样,会出现过还原等问题,所以对不同染料应选用不同的电化学还原条件,有关它们的具体工艺还需进一步研究,由于它可以不用或少用还原剂,也较容易控制,所以是值得开发的 。当前特别适合用于单一染料染稳定的产品,例如靛蓝染牛仔布,据说国外已有应用 。另外对我国生产的蜡染产品,也是适用的,因为这类产品,应用染料单一,对匀染要求较低 。此外,为了稳定工艺,在常规染色时,应用电化学还原来降低保险粉用量也是可行的 。
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