定型機、涂層機專業生成廠家無錫前洲興華機械2022年2月14日訊 介紹了活性染料的結構分類、染色機理；針對不同活性染料所需要的特定染色工藝及染色工藝存在的問題，探究了對其存在的問題的解決方法，針對工廠生產用水及廢水排放問題，通過對固色劑的固色原理和特性的介紹，選擇合理的工藝和用量，以減少工業廢水的排放。
作者：邊海騰 韓耀春
棉纖維屬于天然纖維素纖維，棉織物具有柔軟的手感、良好的吸濕透氣性和優良的服用性能，隨著人們日益注重穿著健康和崇尚自然，棉織物受到人們的喜愛。活性染料是棉織物染色的主要染料之一。市場上基本以活性染料為主，小部分還原染料，硫化染料因環保原因已淘汰。但活性染料容易水解，在傳統工藝中，存在上染率和固色率較低的問題，染料的利用率低，產生大量的有色污水，而且活性染料染色時，為了滿足固色需要，固色階段需加入堿劑，染料在堿性條件下極易水解，導致染料利用率降低。為了去除水解和未固色的染料，常需耗時耗能和成本昂貴的水洗工藝，水洗工藝不僅帶來大量的廢水，也加大了后續廢水處理的難度，而且污水處理成本大大提高。基于此，近年來活性染料染色和棉織物的固色已成為研究熱門主題。
1.1 活性染料的結構
活性染料是一種在分子結構上帶有活性基團的水溶性染料，能與纖維素纖維上的羥基、蛋白質纖維上的氨基發生共價鍵結合。
活性染料的結構可用下面的通式表示W-D-B-R，式中W為水溶性基團，D為發色體，B為活性基與發色體連接基，R為活性基。染色通過染料與纖維反應形成共價鍵。染料結構決定了活性染料的反應活性、固色率、色牢度和應用條件。
單活性基活性染料根據其反應活性可分為X型、K型和KN型：X型活性染料反應性較強，穩定性較低，易于水解，但上染速率較快，適用于低溫染色；K型染料反應性較弱，穩定性較高，適用于較高溫下染色；KN型活性染料的性能和染色條件介于兩者之間。市場上溢流機和氣流機染色以KN型為主。
1.2 活性染料的優缺點
1.2.1 活性染料的優點
①活性染料與纖維之間共價鍵結合，一般情況下，這種結合鍵不會解離，所以活性染料在纖維上一旦染著，就有很好的染色牢度，尤其是濕處理牢度。
②色澤鮮艷度、光亮度特別好；
③成本比還原染料低；
④色譜齊全。
1.2.2 活性染料缺點
①耐氯及日曬牢度較差；
②在水中易水解，利用率低，產生大量的有色污水，為了滿足活性染料固色需要，染色階段需加入堿劑，而染料在堿性條件下又極易水解，導致染料利用率降低。
染色時活性染料首先溶于水，染料和水分子進入纖維內部，并被纖維吸附。染液中染料的上染程度取決于染料的親和力和染液中的電解質的濃度，染色過程中染料向纖維內部擴散的同時還能和纖維發生化學反應：
此外，部分染料將發生水解，水解的染料也能吸附在纖維上。纖維素纖維在中性介質中是不活潑的，它與活性染料及其他染料一樣，只是一種吸附關系，不可能產生牢固的化學結合，只有當纖維素纖維在堿性介質中時，才能起共價結合。這是因為纖維素纖維在此時形成了負離子，而其離子化濃度隨著pH的增加而增加。其反應性如下：
活性染料的染色過程包括3個步驟：
①染料上染，吸附到纖維表面，向內部擴散；
②固色，染料和纖維發生化學反應，生成共價鍵結合；
③水洗后處理，將未固著的浮色染料和水解染料從纖維上洗去。
3.1 選用正確的染料
染色牢度與染料的結構密切相關，選用染料考慮：
①染料和纖維間反應性強；
②固色率高；
③對酸堿穩定性要好；
④染料-纖維共價鍵的鍵能要高，化學穩定性要好，不易發生斷鍵；
⑤抗氧化劑和還原劑能力要好；
⑥拼色染料的相容性和配伍性要好。
3.2 選擇正確的染色工藝
染色工藝對染色色牢度影響很大，選擇染色工藝可以從一下幾方面考慮：
a．①盡量采用較高溫度染色，如采用中溫型染料（KN型）染色，染色溫度可以從60~65℃提高到75~80℃，后降至60~65℃，加堿固色；
②采用低溫弱堿固色；
③固色溫度一般為60~65℃；
④固色劑采用單一純堿；
⑤pH穩定在11左右；
⑥純堿分次加入；
⑦采用正確的水洗，皂洗工藝，皂洗的目的是去除浮色，水洗的目的是去除纖維上殘留的堿劑。水洗、皂洗要防止已健合的染料發生斷裂，水解，從纖維上脫落下來。
為此，要注意以下幾點：皂洗前須用清水洗，選用洗滌能力、分散能力、乳化能力和攜污能力好的皂洗劑，必須在較高溫度(90℃)，中性條件下皂洗。
b.針對特殊的活性翠蘭染料，在鹽的條件下加速水解，R艷蘭直接性大，對堿非常敏感，針對這兩個特殊染料給出了特殊的染色工藝，區別于常規KN型染料，針對特殊的翠蘭和艷蘭推出了不同的染色升溫曲線和加入鹽堿的過程，避免產生色花和提高重現性非常有必要。
活性染料染色固色后，雖然與纖維形成共價鍵結合，但在纖維上，特別是纖維內孔道中存在或多或少的未固著的染料。另外在應用階段，纖維中的染料還可能發生斷鍵，形成水解染料，在潮濕狀態下，這些染料會從纖維中擴散出來，引起解吸，降低色牢度，特別是一些深色產品更為明顯。為此，在活性染料染色后或經過充分水洗后，再用一些固色劑處理棉織物，進行固色處理。
4.1 固色劑要求
①環保，對于環境無污染；
②經固色劑固色后，能全面提升各項色牢度，包括皂洗牢度、干濕磨牢度和酸堿汗漬牢度等；
③經固色劑固色后，色變要小，不影響織物的色光，對手感影響小，便于生產控制；
④固色劑要求安全性，不含毒，在儲存和使用過程中不產生有毒和有害物質。
4.2 固色機理
①利用無甲醛固色劑分子中的陽離子基團和染料分子中的陰離子基團形成離子鍵結合，形成沉淀在纖維上，從而降低染料的水溶性，提高染色織物的皂洗牢度、白底沾色牢度，固色劑分子的陽離子基團越多，陽離子性越強，則其固色后織物的皂洗牢度越好。
②利用固色劑成膜性能，形成一層牢固的膜，將染料牢固的包覆在纖維表面，從而達到提高染色織物牢度，特別是摩擦牢度。
③利用固色劑與纖維、染料間的分子間引力來增加固色劑的固著強度，從而提高染色牢度。
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