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  活性染料的开发和运用   活性染料在纤维素纤维中的运用

活性染料的开发和运用（续）

个人日记 2008-10-29 01:13:22 阅读7 评论0   字号：大中小 订阅

 
(三)

      A. 一氟均三嗪和乙烯砜双活性基染料为汽巴精化公司的Cibacron C型和FN型。具有高固色率，高匀染性，高重复洗涤性，易洗涤性和优异牢度，对于工艺条件变化的敏感性小等优点。

  Cibacron C型的16个品种，如：Cibacron Yellow C-5G，(C.I.黄175)，Yellow C-5G(C.I.黄175)，Yellow C-R(C.I.黄168)，Yellow C-2R(C.I.活性黄206)，Orange C-G，Orange C-BR(C.I.活性橙133)， Brown C-RN，Red C-4G，RedC-2G，Red C-B，(C.I.红235)，Red C-2BL，Red C-R(C.I.活性红238)，Scarlet C-6G(C.I.红267)，Blue C-R (C.I.活性蓝235)，Navy Blue C-B(C.I.活性蓝238)，Black C-2N和Black C-2R。

  Cibacron FN型是在1996-1997年间推出，固色率均大于80%，不含致癌芳胺和AOX，匀染性、扩散性、相容性、重现性都好，可在低浴比1：10以下染色，很高的湿牢度和耐光牢度。有16个品种。如：

  三原色染料为Cibacron Yellow FN-2R(C.I.活性黄206)，Red FN-R(C.I.活性红238)，Blue FN-R(C.I.活性蓝235)，Navy Blue FN-B(C.I.活性蓝238)。辅助色染料有：Cibacron orange FN-BR，Yellow FN-3F(C.I.活性橙91)，Yellow FN-4G Red FN-3G，(C.I.活性红266)，Red FN-B，Orange FN-R，Scarlet FN-3G，Blue FN-GFN(C.I.活性蓝204)，FN-R，Turquoise FN-GN，NavyBlue FN-G，FN-R，Black FN-2B。1998年至1999年又新推出Cibacron Brill.Blue FN-G和Red FN-G。但是C型和FN型中有些品种是由相同双活性基组成。

  为了提高染料固色率、染深性和提升率，近年还开发了三活性基染料。例如：Cibacron Red C-2G (C.I.活性红228)，Cibacron Red FN-3G(C.I.活性红266)，含有一氯均三嗪、一氟均三嗪和乙烯砜三个活性基。但由于分子增大后，染料在纤维中扩散较难，所以移染性降低，造成匀染性差。

  B.相同双活性基染料

  相同双活性基染料有三种类型。即：双一氯均三嗪，双一氟均三嗪和双乙烯砜。

  相同活性基染料最早是具有两个乙烯砜基的C.I.活性黑5(活性黑KN-B)为代表。由于价格低廉、牢度良好、70%左右的固色率和良好的易洗涤性，在棉用黑色染料中逐渐取代硫化黑和直接黑染料，成为用量最大的一种黑色活性染料。但是由于乌黑度不高，提升力较低等因素进行了许多克服这一缺陷的研究。20世纪80年代采用添加C.I.活性橙82的办法，一定程度上提高了乌黑度，如国产活性深黑KN-G2RC133。目前又有拼混其它橙色和红色活性染料的复配型C.I.活性黑5，扩大其用途。

  其它双乙烯砜型活性基染料如C.I.活性橙107，有人建议与C.I.活性黑5复配，以提高乌黑度。

  双一氯均三嗪活性基的染料有国产的KE型活性染料，BASF公司的Procion H-E型的Basilen E型，Ciba精化公司的Cibacron E型和日本化药公司的Kayacion E型染料等，这类染料的活性基是架桥型和双侧型两种。

  1984年，在Procion H-E型基础上推出了Procion H-EXL型，EXL意即Excellent Level(优级匀染)，表示具有极佳的匀染性。这类染料具有很好的相容性、重现性和易洗涤性，还具有高扩散性、高移染性和高固色率。早期的品种有14个，适合大浴比染色。它们是：Procion Yellow H-EXL，Yellow Brown H-EXL，Red Brown H-EXL，Brill.Scarlet H-EXL，Brill.Orange H-EXL，Brill.Red H-EXL，Crimnso(绯红)H-EXL，Red H-EXL，Blue H-EXL，Blue H-EXL，Royal(品蓝)H-EXL，Navy H-EXL，Amber(琥珀)H-EXL和Dark Blue H-EXL。1998年新增4个品种，适合小浴比染色机中染色，不仅能获得极佳的匀染效果，而且对染色参数如浴比、温度、盐用量等有偏差时基本上不影响染色效果。它们是：Procion Emerald(翡翠)H-EXL，Sapphire(蓝宝石)H-EXL，Turquoise H-EXL和Flavine(株黄)H-EXL。2003年又推出了新品种6个，即Procion Yellow XL+，Brill.Red XL+，Rubine XL+，Dark Blue XL+，Cyan XL+和Navy XL+。这一系列染料具有很好的移染性、匀染性和重现性，特别适用于中深色染色，如深红、棕、绿和颜色重视性差的芝麻色。

  使用上述活性染料可用于RFT(Right-First-Time)工艺，即一次成功率以提高染色效率。要达到RFT，须使用优异性能的活性染料，活性染料是否优异用活性染料配伍子RCM(Reactive  Dyes Compatihility Matrisc)来表示。一般确定为：在中性电解质中的直接性，S值为70%-80%，移染率MF值>90%，匀染因子MLDF值>70%，达到固色率一半所需时间T1/2≥10min。Procion H-EXL新老品种中都在这些数值之内，所以配伍性很好，适宜受控染色。

  Clariant(科莱恩)公司的Drimarene XN也是双一氯均三嗪染料，与Procion H-EXL区别是二个活性基之间通过乙撑(-CH2CH2-)相连，而Procion H-EXL是苯二胺基相连的。XN型有12个品种，三原色染料为黄X-4RN(C.I.活性橙70)，红X-6BN(C.I.活性红243)和藏青X-GN(C.I.活性蓝214)。

  Drimarene XN还有黄X-RN(C.I.活性黄165)，橙X-3LGN(C.I.活性橙117)，大红X-2GN(C.I.活性红224)，翠蓝X-GN(C.I.活性蓝41)等。

  Ciba精化公司的Cibacron LS型是双一氟均三嗪。连接基类似于乙撑的脂肪烃，有柔顺性。LS型的分子量大，对纤维的亲和力特别高，溶解性很好，反应性中等，成键牢度高，不易断键，染色用盐量少，为低盐型活性染料。有11个品种，吸着率90%以上，固色率约80%。它们是：Yellow LS-4G(C.I.活性黄207)，Yellow LS-R(C.I.活性黄208)，Orange LS-BR(C.I.活性橙132)，Scarlet LS-2G(C.I.活性红268)，Red LS-6G(C.I.活性红269)，Red LS-B(C.I.活性红270)，Blue LS-3R(C.I.活性蓝263)，Brill.Blue LS-G，Navy LS-G(C.I.活性蓝264)，Green LS-3B(C.I.活性绿32)和Black LS-N。
 
活性染料的开发和应用(四)
 
日本化药公司开发的Kayacelon React CN型染料是双3-羧基吡啶基季铵盐均三嗪活性基，染色时游离基是3-羧基吡啶(菸酸)，对环境无害。由于反应性高，具有高吸着率和较高的固着率。能与分散染料在中性浴中对涤/棉混纺织物进行一浴一步法染色，是一种有前途的环保型活性染料。但是由于制造过程中反应控制要求很高，否则染料中含有副反应产生的杂质，而且菸酸来源也需解决。现有以下几个品种。

  如：Kagacelon React Yellow CN-GL(C.I.活性黄178)，Yellow CN-4G(C.I.活性黄164)，Yellow CN-RL(C.I.活性黄162)，Yellow CN-SL(C.I.活性黄163)，Red CN-3B(C.I.活性红221)，Red CN-7B(C.I.活性红237)，Scarlet CN-GL(C.I.活性红236)，Turquoeie CN-2G(C.I.活性蓝237)，Brill.Blue CN-FL(C.I.活性蓝187)，BlueCN-BL(C.I.活性蓝216)和Dark Blue CN-R(C.I.活性蓝217)等。

  (2)染料母体的发展

  染料母体结构主要是偶氮型(包括杂环偶氮型)，约占活性染料的70%-75%，其它母体结构有蒽醌型和酞青型。近年开发的染料母体主要是多环结构，它们都是为提高活性染料染深性、提升力、耐光牢度、耐氯牢度和耐氧化剂等设计的。

  三苯氯二嗪结构母体染料是色泽鲜艳的蓝色母体，光牢度优异，染深性很好，其摩尔吸收系数为蒽醌型结构的4-5倍，为偶氮型结构的2-3倍，固着率为其它类型活性染料的1.2-1.6倍，高达90%左右。例如C.I.活性蓝198(活性艳蓝KE-GN)，C.I.活性蓝187(Kayacelon React Brill.Blue CN-FL)，C.I.活性蓝204(Cibacron FN-GFN)。

  甲月结构的染料母体是一种铜络合染料，络合稳定性很高，平面性好，所以直接性很高，具有高的上染率和固着率。这类染料的商品有如下几种：C.I.活性蓝104(活性深蓝KM-GR，K-FGR)，C.I.活性蓝216(Kayacelon React Blue CN-BL)，C.I.活性蓝221(活性蓝M-BRE)和C.I.活性蓝244等。

  甲月结构是较早开发的蓝色活性染料，最有价值的是邻双偶氮三整合环金属络合结构。这种结构的活性染料不同于甲月三螯合环的金属络合结构，它呈现对称性。

  这种结构除了稳定性高以外，主要特点是耐晒牢度极高，达7-8级，即使浅色染色物，其耐晒牢度仍很高；平面性好，有很高的直接性；并有很好的耐氯和耐过氧化物牢度。这类结构的商品染料有Levafix Olive E-GLA，它的活性基是6-酰胺基2，3-二氯-1，4-喹唑啉。

  苯并二呋喃酮结构母体染料是吸收红色新型分散染料中的苯并二呋喃酮结构。它具有色泽鲜艳，着色强度高和优良的染色性能。商品有Sumifix Supra Red 4BNF 150% grain。

   (3)连接基的发展

  活性染料的发色母体与活性基之间的连接基与染料的反应性和其它性能有关。通常的连接基都是亚胺基，但在碱剂存在下，由于失去亚胺基上的质子，使均三嗪电子云密度增大而降低反应性。因此近年来许多商品活性染料对连接基进行了改变。

  单侧型双活性染料的一氯均三嗪与乙烯砜之间的亚胺基连接基改变为烷胺基(叔胺基)，以防止胺基的离解而降低反应性；同时因烷基(甲基或乙基)的引入，降低了活性基与母体间的平面性，破坏了染料对纤维的直接性，染料的匀染性和易洗涤性均得到提高。这种连接基普遍出现在Sumifix Supra染料中。

  架桥型相同双活性基的两个一氯(氟)均三嗪与二胺类化合物缩合而成。常用对苯二胺，显示出整个染料分子呈线性结构，平面性好，直接性高，属高温型活性染料，适合于高温竭染工艺。特点是固色率高，湿牢度优良；但匀染性差，易洗涤性也不好。如KE型和Procion HE型活性染料。

  烷基二胺类连接基如丙二胺，乙二胺，烷基二胺等，由于结构的柔顺性，有利于提高匀染性，降低染色温度。这类连接基活性染料具有高反应性、固色率和提升力。它们出现在Drimarene XN型染料和Cibacron LS型染料的结构中。

  2.为提高染色性能和牢度性能的新品种开发应用

  (1)低盐染色用新型活性染料

  为了使活性染料在染色时使用较少无机盐情况下保持和提高吸附率与固着率，必须适当提高染料与纤维的亲和力，但将会产生降低染料溶解度、匀染性、易洗涤性等问题。深入研究活性染料结构和亲和性后发现，减少磺酸基而利用其它的如暂溶β-硫酸酯乙基砜的暂溶性基等，并采用增加染料分子同平面性和引入对纤维具有氢键的取代基等方法以减少无机盐用量。低盐染色用新品种纷纷出台。例如：Ciba精化公司的Cibaerion LS型，无机盐用量为一般双活性染料的1/2到1/3，且有优良的匀染性，提升力和重现性，可与分散染料对涤/棉混纺织物一浴一步法染色。

  日本住友公司1996年推出了一套SumifixSupra E-XF型染料，含一氯均三嗪和乙烯砜双活性基。只要施加硫酸钠30g/l能与Sumifix Supra普通型染料染色时加入50g/l硫酸钠，得到同样的深色，且具有优良的匀染性和重现性。1998年又推出了Sumifix Supra NF型染料和HF型染料。不仅具有高固色率，也能低盐染色，硫酸钠用量只有一般双活性染料的一半，还有优异的染色牢度和易洗涤性，卓越的重现性。特别适用于中至深色染色，染色废水中残余染料量只有一般活性染料染色废水中残余染料量的25%-30%。

  日本化药公司于1999年6月开发了一套中深色用经济型环保活性染料三原色。即：Kayacion Yellow E-LE Conc Kayacion Magenta E-LE cone 和Kayacion Blue E-LE Cone。E-LE是Exhausion Low Electrolyte System(浸染低电解质系统)。具有高亲和力和反应性，有很高的固色率，一般在78%-81%，很高的染色牢度。

  Dystar公司于1997年筛选出部分Levafix E-A型染料，可减少2/3无机盐用量，染料溶解度好，匀染性优异。

  (2)为提高染色牢度的染料品种开发应用

  活性染料应用中最为关心但最难解决的是浅色印染织物的耐日晒牢度，深浓染色织物的水洗牢度和湿摩擦牢度，还有高耐氯牢度和汗-光牢度等。这些染色牢度的解决除了印染工艺合理化和染后助剂应用外，染料的选用和开发新品种的应用有着至关重要的作用。

  影响浅色织物日晒牢度最主要的是染料本身，因此染料选用是最主要的，助剂的作用是微乎其微。从三原色染料中黄色活性染料中母体发色体以吡啶酮类，吡唑啉酮类和萘系三磺酸类的日晒牢度都能达到6-7级。例如：C.I.活性蓝50，69，74，94等。酞菁类的翠蓝色谱，例如：C.I.活性蓝14，15，63，231等。甲结构的深蓝色谱，例如：C.I.活性蓝104，蓝220和蓝221等。以上三类蓝色活性染料的日晒牢度都能达到6-7级。红色谱的活性染料日晒牢度普遍较低，特别是浅色织物，比较好的如：Megafix红PBL在0.05%-1.0%(owf)浓度时可达5-6级。Cibacron Red FN-2BL在1/6标准色度下为5-6级。Drimarene Rubine CL-3BL在1/25标准色度下可达5-6级。台湾永光的Evergol Red C-3B在0.01-0.1%(owf)深度下可达6级，与之配套有Evergol黄C-GL和Evergol蓝C-2B。上述染料染色深度均可达到6级。

  活性染料深浓色印染织物的湿摩擦牢度是与印染加工工艺、织物结构和织物表面光洁度有关，也可在染后用助剂处理提高牢度。但染料选用非常重要，应注意二点：其一是将染色物上浮色量降到最低，便于清洗，选用最终上染率与固色率之差不能超过150%，固色率不能低于70%，为了易洗去浮色，需选用一次上染率(加碱之前)低于75%的活性染料。其二，深浓色染色所用染料浓度高，造成浮色量增多，必须选用能达到需要深度而染料用量很少的染料，即提升力高的染料。近年开发了多活性基的活性染料，例如：Cibacron深红的S-B的提升力为一般常用较好的活性染料，如C.I.活性红239，195的3倍左右。其它活性染料，如Cibacron Red C-2G (C.I.活性红228)，Cibacron Red FN-3G (C.I.活性红266)等。

  活性染料的耐汗光牢度近年受到重视，一些活性染料的汗渍牢度和日晒牢度都很好，但汗光牢度很差。因为在汗液和日光双重作用下，褪色机理不同，受汗液中乳酸的还原作用和氨基酸的整合作用，一般活性染料和金属络合活性染料都达不到牢度要求。近年筛选和开发了一些耐汗-光牢度的不含金属络合的活性染料。如Procion H-EXLmerald，Sappbire，Turquoise，Flvine H-EXL有卓越越的耐汗-光牢度和耐氯牢度。Sumifix Supra HF和NF系列，Kayacion E-LE系列和DrimareneCL-C系列染料的耐汗-光牢度都能达到4-5级。
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