Reaktivfarbstoffe haben leuchtende Farben und vollständige Chromatogramme. Es ist bekannt für seine einfache Anwendung, seine geringen Kosten und seine ausgezeichnete Echtheit. Insbesondere mit der Entwicklung von Cellulosefasern in den letzten Jahren haben sich Reaktivfarbstoffe zum wichtigsten Farbstofftyp für die Textilfärbung von Cellulosefasern entwickelt.

Das größte Problem von Reaktivfarbstoffen ist jedoch die geringe Erschöpfungsrate und Fixierrate. Beim herkömmlichen Färbeverfahren von Zellulosefasern muss zur Verbesserung der Farbstoffaufnahme und Fixierungsrate von Reaktivfarbstoffen eine große Menge an anorganischem Salz (Natriumchlorid oder Natriumsulfat) zugesetzt werden. Je nach Farbstoffstruktur und Farbe beträgt die eingesetzte Salzmenge in der Regel 30 bis 150 g/L. Obwohl bei der Behandlung organischer Verbindungen in Druck- und Färbeabwässern große Fortschritte erzielt wurden, kann der Zusatz großer Mengen anorganischer Salze im Färbeprozess nicht mit einfachen physikalischen und biochemischen Methoden behandelt werden.

Forschung zur Technologie von Reaktivfarbstoffen und salzfreien Farbstoffen

Aus ökologischer Sicht verändert die Einleitung von stark salzhaltigem Druck- und Färbereiabwasser direkt die Wasserqualität von Flüssen und Seen und zerstört die ökologische Umwelt.
Bild
Die hohe Durchlässigkeit des Salzes führt zu einer Versalzung des Bodens rund um die Flüsse und Seen, was zu einer Verringerung der Ernteerträge führt. Kurz gesagt: Die Verwendung einer großen Menge an anorganischen Salzen kann weder abgebaut noch recycelt werden und hat gleichzeitig große negative Auswirkungen auf die Wasserqualität und den Boden. Auf dieser Grundlage gibt dieser Artikel einen Überblick über die jüngsten Forschungsfortschritte der salzfreien Färbetechnologie und diskutiert systematisch die strukturellen Veränderungen von salzarmen Reaktivfarbstoffen, der Pfropftechnologie und der Vernetzungstechnologie.

Reaktivfarbstoffe für salzfreies Färben

Die herausragenden Eigenschaften von Reaktivfarbstoffen sind eine kleine Molekülstruktur, eine gute Hydrophilie und ein einfaches Abwaschen der schwimmenden Farbe nach dem Fixieren. Dies ist eine wichtige Innovation beim Design von Farbstoffmolekülen. Dies führt aber auch dazu, dass die Farbstofferschöpfungsrate und die Fixierrate niedrig sind und beim Färben eine große Menge Salz hinzugefügt werden muss. Führen zum Verlust großer Mengen an salzhaltigem Abwasser und Farbstoffen, wodurch die Kosten für die Abwasserbehandlung steigen. Die Umweltverschmutzung ist ernst. Einige Farbstoffunternehmen begannen, ihr Augenmerk auf die Prüfung und Verbesserung von Farbstoffvorläufern und reaktiven Gruppen zu richten und Reaktivfarbstoffe für das Färben mit niedrigem Salzgehalt zu entwickeln. Bei den von Ciba auf den Markt gebrachten CibacronLs handelt es sich um salzarme Färbemittel, bei denen verschiedene aktive Gruppen zur Kombination verwendet werden. Das Besondere an diesem Farbstoff ist, dass die beim Färben verwendete Salzmenge 1/4 bis 1/2 der Menge üblicher Reaktivfarbstoffe beträgt. Es ist unempfindlich gegenüber Änderungen im Badverhältnis und weist eine gute Reproduzierbarkeit auf. Bei dieser Art von Farbstoffen handelt es sich hauptsächlich um Tauchfärbungen, die zusammen mit Dispersionsfarbstoffen zum schnellen Einbadfärben von Polyester-/Baumwollmischungen verwendet werden können.

Die japanische Sumitomo Corporation schlug eine Reihe von Färbemethoden vor, die für Farbstoffe der Sumifux Supra-Serie geeignet sind. Es wird als LETfS-Färbemethode bezeichnet. Die Menge an anorganischem Salz, die bei dieser Methode verwendet wird, beträgt nur 1/2 bis 1/3 des herkömmlichen Verfahrens und das Badverhältnis kann 1:10 erreichen. Und brachte eine Reihe von Reaktivfarbstoffen auf den Markt, die mit dem Verfahren kompatibel sind. Bei dieser Farbstoffreihe handelt es sich um heterobireaktive Farbstoffe, die aus Monochlortriazin und B-Ethylsulfonsulfat bestehen. Die Restfarbstoffmenge im Färbeabwasser dieser Farbstoffreihe beträgt nur 25–30 % des Farbstoffgehalts im allgemeinen Reaktivfärbeabwasser. Es wird zum Färben von Tencel-Fasern empfohlen. Es zeigt eine hervorragende Anwendungsleistung in Bezug auf Fixierrate, einfaches Waschen und verschiedene Echtheiten gefärbter Produkte.

Das Unternehmen DyStar hat die Farbstoffe der RemazolEF-Serie auf den Markt gebracht, die für salzfreies Färben geeignet sind. Die aktive Gruppe besteht hauptsächlich aus B-Hydroxyethylsulfonsulfat, und hat ein umweltfreundliches salzfreies Färbeverfahren eingeführt. Die eingesetzte Menge an anorganischem Salz beträgt 1/3 des herkömmlichen Verfahrens. Der Färbevorgang wird verkürzt. Darüber hinaus deckt das System ein breites Spektrum an Chromatogrammen ab. Um leuchtende Farben zu erhalten, können verschiedene drei Grundfarben kombiniert werden. Das Unternehmen Clariant (Clariant) brachte die DrimareneHF-Reihe von Reaktivfarbstoffen auf den Markt, hauptsächlich in vier Sorten: DrimareneBlueHF-RL, 戡ownHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G, die zum Ausziehfärben und kontinuierlichen Färben von Zellulosefasern verwendet werden, Anwendungsleistung und gut Echtheit. Die Fixierungsrate ist recht hoch, das Salz- und Flottenverhältnis niedrig. Neutrale Fixierung, gute Waschbarkeit.

Einige neu entwickelte Reaktivfarbstoffe können die Direktheit von Farbstoffen erhöhen, indem sie das Volumen der Farbstoffmoleküle erhöhen und die Menge an anorganischen Salzen verringern. Beispielsweise kann die Einführung von Harnstoffgruppen die Direktheit aktiver Gruppen erhöhen und die Menge an anorganischen Salzen verringern. Verbessern Sie die Fixierungsrate; Es gibt auch Polyazo-Farbstoffvorläufer (wie Trisazo, Tetraazo), um die Direktheit des Farbstoffs zu erhöhen und das Ziel einer salzfreien Färbung zu erreichen. Der hohe sterische Hinderungseffekt einiger Farbstoffe in der Struktur kann auch die Reaktivität der reaktiven Gruppen von Reaktivfarbstoffen und die beim Färben verwendete Salzmenge erheblich verändern. Bei diesen sterischen Hinderungseffekten handelt es sich im Allgemeinen um die Einführung von Alkylsubstituenten an verschiedenen Positionen der Farbstoffmatrix. Ihre grundlegenden Strukturmerkmale werden von Wissenschaftlern wie folgt zusammengefasst:

Aktive Gruppe eins SO: CH2CH: oS03Na kann in der meta- oder para-Position des Benzolrings stehen;

R3 kann in der ortho-, inter- oder para-Position des Benzolrings stehen. Die Strukturformel lautet Vinylsulfon-Reaktivfarbstoffe.

Unterschiedliche Substituenten oder unterschiedliche Substitutionspositionen an den Farbstoffen können unter den gleichen Färbebedingungen den gleichen Färbewert erzielen, ihre Färbesalzmengen sind jedoch recht unterschiedlich.

Ausgezeichnete salzarme Reaktivfarbstoffe müssen die folgenden Eigenschaften aufweisen: 1) Die beim Färben verwendete Salzmenge ist stark reduziert; 2) Färben in einem Färbebad mit niedrigem Badverhältnis, Färbebadstabilität; 3) Gute Waschbarkeit. Reduzieren Sie die Nachbearbeitungszeit; 4) Hervorragende Reproduzierbarkeit. Im Hinblick auf die Farbstoffverbesserung haben einige Leute zusätzlich zur oben erwähnten Verbesserung der Farbstoffmatrixstruktur und der sinnvollen Kombination aktiver Gruppen sogenannte kationische Reaktivfarbstoffe synthetisiert, die ohne Salzzusatz gefärbt werden können. Z. B. kationische Reaktivfarbstoffe mit folgender Struktur:

Aus der obigen Formel ist ersichtlich, dass der Farbkörper mit der aktiven Gruppe des Monochlortriazins verbunden ist. An den s-Triazinring ist außerdem eine quartäre Pyridin-Ammoniumgruppe gebunden. Der Farbstoff ist positiv geladen und die quartäre Ammoniumgruppe ist eine wasserlösliche Gruppe. Da es zwischen den Farbstoffmolekülen und der Faser nicht nur keine Ladungsabstoßung, sondern auch keine Anziehung positiver und negativer Ladungen gibt, kann sich der Farbstoff leicht der Faseroberfläche nähern und an der gefärbten Faser adsorbieren. Das Vorhandensein von Elektrolyten in der Färbelösung führt nicht nur nicht zu einer farbfördernden Wirkung, sondern schwächt auch die Anziehungskraft zwischen Farbstoff und Faser, sodass diese Art der Farbstofffärbung ohne Zugabe von Elektrolyten für salzfreies Färben gefärbt werden kann. Der Färbeprozess ähnelt gewöhnlichen Reaktivfarbstoffen. Bei Monochlortriazin-Reaktivfarbstoffen wird weiterhin Natriumcarbonat als Fixiermittel zugesetzt. Die Fixiertemperatur liegt bei etwa 85℃. Die Farbstoffaufnahmerate kann 90 bis 94 % erreichen, und die Fixierungsrate beträgt 80 bis 90 %. Es weist eine gute Lichtechtheit und Waschechtheit auf. Von ähnlichen kationischen Reaktivfarbstoffen wurde auch berichtet, dass sie Monofluor-s-triazin als aktive Gruppe verwenden. Die Aktivität von Monofluor-s-triazin ist höher als die von Monochlor-s-triazin.

Diese Farbstoffe können auch in Baumwoll-/Acrylmischungen gefärbt werden, und andere Eigenschaften der Farbstoffe (wie Verlauf und Verträglichkeit usw.) müssen weiter untersucht werden. Aber es bietet Zellulosefasern eine neue Möglichkeit, salzfreies Färben durchzuführen.