Οι αντιδραστικές χρωστικές έχουν φωτεινά χρώματα και πλήρη χρωματογράμματα. Είναι γνωστές για την απλή εφαρμογή τους, το χαμηλό κόστος και την εξαιρετική αντοχή τους. Ειδικά με την ανάπτυξη ινών κυτταρίνης τα τελευταία χρόνια, οι αντιδραστικές χρωστικές έχουν γίνει ο πιο σημαντικός τύπος χρωστικής για τη βαφή υφασμάτων από ίνες κυτταρίνης.

Αλλά το πιο σημαντικό πρόβλημα των αντιδραστικών βαφών είναι ο χαμηλός ρυθμός εξάντλησης και ο ρυθμός στερέωσης. Στην παραδοσιακή διαδικασία βαφής ινών κυτταρίνης, προκειμένου να βελτιωθεί ο ρυθμός πρόσληψης και στερέωσης της χρωστικής των αντιδραστικών βαφών, πρέπει να προστεθεί μεγάλη ποσότητα ανόργανου άλατος (χλωριούχο νάτριο ή θειικό νάτριο). Ανάλογα με τη δομή και το χρώμα της χρωστικής, η ποσότητα αλατιού που χρησιμοποιείται είναι γενικά 30 έως 150 g/L. Αν και έχει σημειωθεί μεγάλη πρόοδος στην επεξεργασία οργανικών ενώσεων στα λύματα εκτύπωσης και βαφής, η προσθήκη μεγάλης ποσότητας ανόργανων αλάτων στη διαδικασία βαφής δεν μπορεί να αντιμετωπιστεί με απλές φυσικές και βιοχημικές μεθόδους.

Έρευνα σχετικά με την τεχνολογία των αντιδραστικών χρωστικών και των χρωστικών χωρίς αλάτι

Από οικολογική άποψη, η απόρριψη λυμάτων υψηλής αλατότητας από την εκτύπωση και τη βαφή αλλάζει άμεσα την ποιότητα του νερού των ποταμών και των λιμνών και καταστρέφει το οικολογικό περιβάλλον.
εικών
Η υψηλή διαπερατότητα του αλατιού θα προκαλέσει αλάτωση του εδάφους γύρω από τα ποτάμια και τις λίμνες, μειώνοντας την απόδοση των καλλιεργειών. Εν ολίγοις, η χρήση μεγάλης ποσότητας ανόργανων αλάτων δεν μπορεί ούτε να υποβαθμιστεί ούτε να ανακυκλωθεί και ταυτόχρονα έχει μεγάλο αρνητικό αντίκτυπο στην ποιότητα του νερού και του εδάφους. Με βάση αυτό, το άρθρο αυτό εξετάζει την πρόσφατη ερευνητική πρόοδο της τεχνολογίας βαφής χωρίς αλάτι και συζητά συστηματικά τις δομικές αλλαγές των αντιδραστικών βαφών χαμηλής περιεκτικότητας σε άλατα, της τεχνολογίας εμβολιασμού και της τεχνολογίας διασύνδεσης.

Αντιδραστικές χρωστικές για βαφή χωρίς αλάτι

Τα εξαιρετικά χαρακτηριστικά των αντιδραστικών χρωστικών είναι η μικρή μοριακή δομή, η καλή υδροφιλικότητα και η εύκολη απομάκρυνση του αιωρούμενου χρώματος μετά τη στερέωση. Αυτή είναι μια σημαντική καινοτομία στο σχεδιασμό των μορίων χρωστικής. Αλλά αυτό προκαλεί επίσης χαμηλό ρυθμό εξάντλησης και ρυθμό στερέωσης της χρωστικής, και πρέπει να προστεθεί μεγάλη ποσότητα αλατιού κατά τη βαφή. Αυτό οδηγεί στην απώλεια μεγάλης ποσότητας αλμυρών λυμάτων και χρωστικών, αυξάνοντας έτσι το κόστος επεξεργασίας λυμάτων. Η περιβαλλοντική ρύπανση είναι σοβαρή. Ορισμένες εταιρείες βαφής άρχισαν να δίνουν προσοχή στον έλεγχο και τη βελτίωση των προδρόμων χρωστικών και των αντιδραστικών ομάδων, και να αναπτύσσουν αντιδραστικές χρωστικές για βαφή χαμηλής περιεκτικότητας σε αλάτι. Το CibacronLs που κυκλοφόρησε η Ciba είναι ένας τύπος χρωστικής βαφής χαμηλής περιεκτικότητας σε αλάτι που χρησιμοποιεί διαφορετικές δραστικές ομάδες για να συνδυαστούν. Το χαρακτηριστικό αυτής της χρωστικής είναι ότι η ποσότητα αλατιού που χρησιμοποιείται στη βαφή είναι 1/4 έως 1/2 αυτής των γενικών αντιδραστικών χρωστικών. Δεν είναι ευαίσθητη στις αλλαγές στην αναλογία λουτρού και έχει καλή αναπαραγωγιμότητα. Αυτός ο τύπος χρωστικής είναι κυρίως βαφή με εμβάπτιση και μπορεί να χρησιμοποιηθεί μαζί με διασπορές χρωστικές για γρήγορη βαφή με ένα λουτρό μιγμάτων πολυεστέρα/βαμβακιού.

Η Sumitomo Corporation της Ιαπωνίας πρότεινε ένα σύνολο μεθόδων βαφής κατάλληλων για τις βαφές της σειράς Sumifux Supra. Ονομάζεται μέθοδος χρώσης LETfS. Η ποσότητα ανόργανου άλατος που χρησιμοποιείται σε αυτήν τη μέθοδο είναι μόνο το 1/2 έως 1/3 της παραδοσιακής διαδικασίας και η αναλογία λουτρού μπορεί να φτάσει το 1:10. Και λάνσαρε μια σειρά αντιδραστικών χρωστικών συμβατών με τη διαδικασία. Αυτή η σειρά χρωστικών είναι ετεροδιδραστικές χρωστικές που αποτελούνται από μονοχλωροτριαζίνη και θειική Β-αιθυλοσουλφόνη. Η ποσότητα υπολειμματικής χρωστικής στα λύματα βαφής αυτής της σειράς χρωστικών είναι μόνο 25%-30% της περιεκτικότητας σε χρωστική στα γενικά λύματα αντιδραστικής βαφής. Συνιστάται για τη βαφή ινών Tencel. Δείχνει εξαιρετική απόδοση εφαρμογής όσον αφορά τον ρυθμό στερέωσης, το εύκολο πλύσιμο και τις διάφορες αντοχές των βαμμένων προϊόντων.

Η εταιρεία DyStar λάνσαρε τη σειρά χρωστικών RemazolEF, κατάλληλη για βαφή χωρίς αλάτι, με κύρια δραστική ομάδα τη θειική Β-υδροξυαιθυλοσουλφόνη, και λάνσαρε μια φιλική προς το περιβάλλον διαδικασία βαφής χωρίς αλάτι. Η ποσότητα ανόργανου άλατος που χρησιμοποιείται είναι το 1/3 της συμβατικής διαδικασίας. Η διαδικασία βαφής είναι συντομευμένη. Επιπλέον, το σύστημα καλύπτει ένα ευρύ φάσμα χρωματογραφημάτων. Μια ποικιλία τριών βασικών χρωμάτων μπορεί να συνδυαστεί για να ληφθούν φωτεινά χρώματα. Η εταιρεία Clariant (Clariant) λάνσαρε τη σειρά αντιδραστικών χρωστικών DrimareneHF, κυρίως σε 4 ποικιλίες: DrimareneBlueHF-RL, 戡ownHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G, που χρησιμοποιούνται για βαφή εξάντλησης και συνεχή βαφή ινών κυτταρίνης, με απόδοση εφαρμογής και καλή αντοχή. Ο ρυθμός στερέωσης είναι αρκετά υψηλός, με χαμηλή αναλογία αλατιού και υγρού. Ουδέτερη στερέωση, καλή πλύση.

Ορισμένες πρόσφατα αναπτυγμένες αντιδραστικές χρωστικές μπορούν να αυξήσουν την αμεσότητα των χρωστικών αυξάνοντας τον όγκο των μορίων χρωστικής και μειώνοντας την ποσότητα των ανόργανων αλάτων. Για παράδειγμα, η εισαγωγή ομάδων ουρίας μπορεί να αυξήσει την αμεσότητα των ενεργών ομάδων και να μειώσει την ποσότητα των ανόργανων αλάτων. Βελτιώνει τον ρυθμό στερέωσης. Υπάρχουν επίσης πρόδρομοι πολυαζωχρωμάτων (όπως τριαζω, τετρααζω) για να αυξήσουν την αμεσότητα της χρωστικής και να επιτύχουν τον σκοπό της βαφής χωρίς άλατα. Η υψηλή στερεοχημική παρεμπόδιση ορισμένων χρωστικών στη δομή μπορεί επίσης να αλλάξει σημαντικά την αντιδραστικότητα των αντιδραστικών ομάδων των δραστικών χρωστικών και την ποσότητα άλατος που χρησιμοποιείται στη βαφή. Αυτά τα στερεοχημικά παρεμπόδιση είναι γενικά η εισαγωγή αλκυλικών υποκαταστατών σε διαφορετικές θέσεις στη μήτρα της χρωστικής. Τα βασικά δομικά χαρακτηριστικά τους συνοψίζονται από τους μελετητές ως εξής:

Η ενεργή ομάδα ένα SO: CH2CH: oS03Na μπορεί να βρίσκεται στη μετα ή παρα θέση του δακτυλίου βενζολίου.

Το R3 μπορεί να βρίσκεται στην ορθο, ενδιάμεση ή παρα θέση του βενζολικού δακτυλίου. Ο δομικός τύπος είναι βινυλοσουλφονικές αντιδραστικές χρωστικές.

Διαφορετικοί υποκαταστάτες ή διαφορετικές θέσεις υποκατάστασης στις χρωστικές μπορούν να επιτύχουν την ίδια τιμή βαφής υπό τις ίδιες συνθήκες βαφής, αλλά οι ποσότητες άλατος βαφής τους είναι αρκετά διαφορετικές.

Οι εξαιρετικές αντιδραστικές χρωστικές με χαμηλή περιεκτικότητα σε άλατα πρέπει να έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: 1) Η ποσότητα αλατιού που χρησιμοποιείται στη βαφή μειώνεται σημαντικά· 2) Βαφή σε λουτρό βαφής με χαμηλή αναλογία λουτρού, σταθερότητα λουτρού βαφής· 3) Καλή δυνατότητα πλύσης. Μείωση του χρόνου μετεπεξεργασίας· 4) Εξαιρετική αναπαραγωγιμότητα. Όσον αφορά τη βελτίωση της βαφής, εκτός από την προαναφερθείσα βελτίωση της δομής της μήτρας της βαφής και τον λογικό συνδυασμό δραστικών ομάδων, ορισμένοι έχουν συνθέσει τις λεγόμενες κατιονικές αντιδραστικές χρωστικές, οι οποίες μπορούν να βαφτούν χωρίς την προσθήκη αλατιού. Π.χ. Κατιονικές αντιδραστικές χρωστικές με την ακόλουθη δομή:

Από τον παραπάνω τύπο φαίνεται ότι το χρωματικό σώμα συνδέεται με την ενεργή ομάδα της μονοχλωροτριαζίνης. Μια ομάδα τεταρτοταγούς αμμωνίου πυριδίνης συνδέεται επίσης με τον δακτύλιο s-τριαζίνης. Η χρωστική ουσία είναι θετικά φορτισμένη και η ομάδα τεταρτοταγούς αμμωνίου είναι μια υδατοδιαλυτή ομάδα. Δεδομένου ότι όχι μόνο δεν υπάρχει απώθηση φορτίου μεταξύ των μορίων της χρωστικής ουσίας και της ίνας, αλλά και η έλξη θετικών και αρνητικών φορτίων, η χρωστική ουσία πλησιάζει εύκολα την επιφάνεια της ίνας και προσροφάται στην βαμμένη ίνα. Η παρουσία ηλεκτρολυτών στο διάλυμα βαφής όχι μόνο δεν θα προκαλέσει το αποτέλεσμα προώθησης της χρωστικής ουσίας, αλλά και θα εξασθενήσει την έλξη μεταξύ της χρωστικής ουσίας και της ίνας, επομένως αυτός ο τύπος βαφής με χρωστική ουσία μπορεί να βαφτεί χωρίς την προσθήκη ηλεκτρολυτών για βαφή χωρίς αλάτι. Η διαδικασία βαφής είναι παρόμοια με τις συνηθισμένες αντιδραστικές χρωστικές ουσίες. Για τις αντιδραστικές χρωστικές με μονοχλωροτριαζίνη, το ανθρακικό νάτριο προστίθεται ακόμα ως παράγοντας στερέωσης. Η θερμοκρασία στερέωσης είναι περίπου 85℃. Ο ρυθμός πρόσληψης της χρωστικής ουσίας μπορεί να φτάσει το 90% έως 94% και ο ρυθμός στερέωσης είναι 80% έως 90%. Έχει καλή αντοχή στο φως και στο πλύσιμο. Παρόμοιες κατιονικές αντιδραστικές χρωστικές έχουν επίσης αναφερθεί χρησιμοποιώντας μονοφθορο-s-τριαζίνη ως δραστική ομάδα. Η δραστικότητα της μονοφθορο-s-τριαζίνης είναι υψηλότερη από αυτή της μονοχλωρο-s-τριαζίνης.

Αυτές οι χρωστικές μπορούν επίσης να βαφτούν σε μείγματα βαμβακιού/ακρυλικού, και άλλες ιδιότητες των χρωστικών (όπως η ισοπέδωση και η συμβατότητα κ.λπ.) πρέπει να μελετηθούν περαιτέρω. Ωστόσο, παρέχει έναν νέο τρόπο για τις ίνες κυτταρίνης να πραγματοποιούν βαφή χωρίς αλάτι.