Reactieve kleurstoffen hebben heldere kleuren en complete chromatogrammen. Ze staan ​​bekend om hun eenvoudige toepassing, lage kosten en uitstekende kleurechtheid. Vooral met de ontwikkeling van cellulosevezels in de afgelopen jaren zijn reactieve kleurstoffen uitgegroeid tot het belangrijkste type kleurstof voor het verven van textiel van cellulosevezels.

Het grootste probleem van reactieve kleurstoffen is echter de lage opname- en fixatiesnelheid. Bij het traditionele verfproces van cellulosevezels moet, om de opname- en fixatiesnelheid van reactieve kleurstoffen te verbeteren, een grote hoeveelheid anorganisch zout (natriumchloride of natriumsulfaat) worden toegevoegd. Afhankelijk van de structuur en kleur van de kleurstof, bedraagt ​​de gebruikte hoeveelheid zout doorgaans 30 tot 150 g/L. Hoewel er grote vooruitgang is geboekt in de behandeling van organische verbindingen in afvalwater van de drukkerij- en verfindustrie, kan de toevoeging van grote hoeveelheden anorganische zouten tijdens het verfproces niet worden behandeld met eenvoudige fysische en biochemische methoden.

Onderzoek naar de technologie van reactieve kleurstoffen en zoutvrije kleurstoffen.

Vanuit ecologisch oogpunt verandert de lozing van zoutrijk afvalwater uit de drukkerij- en verfindustrie direct de waterkwaliteit van rivieren en meren en vernietigt het het ecologische milieu.
afbeelding
De hoge permeabiliteit van zout leidt tot verzilting van de bodem rond rivieren en meren, waardoor de gewasopbrengst daalt. Kortom, het gebruik van grote hoeveelheden anorganische zouten kan niet worden afgebroken of gerecycled en heeft tegelijkertijd een grote negatieve impact op de waterkwaliteit en de bodem. Op basis hiervan geeft dit artikel een overzicht van de recente onderzoeksresultaten op het gebied van zoutvrije verftechnologie en bespreekt het systematisch de structurele veranderingen van reactieve kleurstoffen met een laag zoutgehalte, enttechnologie en verknopingstechnologie.

Reactieve kleurstoffen voor zoutvrij verven

De belangrijkste kenmerken van reactieve kleurstoffen zijn de kleine moleculaire structuur, goede hydrofiliteit en het feit dat zwevende kleur na fixatie gemakkelijk kan worden uitgewassen. Dit is een belangrijke innovatie in het ontwerp van kleurstofmoleculen. Dit heeft echter ook tot gevolg dat de uitputtingsgraad en fixatiegraad van de kleurstof laag zijn en dat er tijdens het verven een grote hoeveelheid zout moet worden toegevoegd. Dit leidt tot het verlies van grote hoeveelheden zout afvalwater en kleurstoffen, waardoor de kosten voor afvalwaterzuivering stijgen. De milieuvervuiling is ernstig. Sommige verfbedrijven zijn daarom begonnen met het screenen en verbeteren van kleurstofprecursoren en reactieve groepen, en met de ontwikkeling van reactieve kleurstoffen voor verven met een laag zoutgehalte. CibacronLs, gelanceerd door Ciba, is een type kleurstof voor verven met een laag zoutgehalte, die verschillende actieve groepen combineert. Het kenmerk van deze kleurstof is dat de hoeveelheid zout die tijdens het verven wordt gebruikt 1/4 tot 1/2 is van die van gangbare reactieve kleurstoffen. De kleurstof is ongevoelig voor veranderingen in de badverhouding en heeft een goede reproduceerbaarheid. Dit type verfstoffen is voornamelijk geschikt voor dompelverven en kan samen met dispersieverfstoffen worden gebruikt voor het snel verven van polyester/katoenmengsels in één verfbad.

Het Japanse bedrijf Sumitomo Corporation heeft een reeks verfmethoden ontwikkeld die geschikt zijn voor de Sumifux Supra-kleurstoffen. Deze methode heet de LETfS-kleurmethode. De hoeveelheid anorganisch zout die bij deze methode wordt gebruikt, is slechts 1/2 tot 1/3 van die in het traditionele proces, en de badverhouding kan oplopen tot 1:10. Daarnaast heeft Sumitomo een reeks reactieve kleurstoffen gelanceerd die compatibel zijn met dit proces. Deze reeks kleurstoffen bestaat uit heterobi-reactieve kleurstoffen, samengesteld uit monochloortriazine en β-ethylsulfonsulfaat. De hoeveelheid restkleurstof in het afvalwater van deze kleurstoffen bedraagt ​​slechts 25%-30% van de hoeveelheid kleurstof in het afvalwater van gangbare reactieve verfprocessen. De methode wordt aanbevolen voor het verven van Tencel-vezels. De kleurstoffen vertonen uitstekende prestaties op het gebied van fixatie, wasgemak en kleurechtheid van de geverfde producten.

DyStar heeft de RemazolEF-serie kleurstoffen gelanceerd, geschikt voor zoutvrij verven. De actieve groep is voornamelijk β-hydroxyethylsulfonsulfaat. Deze kleurstoffen bieden een milieuvriendelijk, zoutvrij verfproces waarbij slechts een derde van de hoeveelheid anorganisch zout wordt gebruikt in vergelijking met conventionele processen. Het verfproces wordt daardoor verkort. Bovendien bestrijkt het systeem een ​​breed scala aan chromatogrammen. Verschillende combinaties van drie primaire kleuren kunnen worden gebruikt om heldere kleuren te verkrijgen. Clariant heeft de DrimareneHF-serie reactieve kleurstoffen gelanceerd, voornamelijk in vier varianten: DrimareneBlueHF-RL, DrimareneHF-2RL, NavyHF-G en RedHF-G. Deze kleurstoffen worden gebruikt voor uitputtingsverven en continu verven van cellulosevezels en kenmerken zich door een goede kleurechtheid en een hoge fixatiegraad, een lage zout- en vloeistofverhouding, neutrale fixatie en goede wasbaarheid.

Sommige nieuw ontwikkelde reactieve kleurstoffen kunnen de directheid van de kleurstof verhogen door het volume van de kleurstofmoleculen te vergroten en de hoeveelheid anorganische zouten te verminderen. De introductie van ureumgroepen kan bijvoorbeeld de directheid van de actieve groepen vergroten en de hoeveelheid anorganische zouten verminderen, waardoor de fixatiesnelheid verbetert. Er zijn ook polyazo-kleurstofprecursoren (zoals trisazo en tetraazo) die de directheid van de kleurstof verhogen en het doel van zoutvrij verven mogelijk maken. Het sterke sterische hinderingseffect van sommige kleurstoffen in de structuur kan ook de reactiviteit van de reactieve groepen van de kleurstof en de hoeveelheid zout die bij het verven wordt gebruikt, aanzienlijk beïnvloeden. Deze sterische hinderingseffecten worden over het algemeen veroorzaakt door de introductie van alkylsubstituenten op verschillende posities in de kleurstofmatrix. De belangrijkste structurele kenmerken hiervan worden door wetenschappers als volgt samengevat:

Actieve groep één SO: CH2CH: oS03Na kan zich in de meta- of para-positie van de benzeenring bevinden;

R3 kan zich in de ortho-, inter- of para-positie van de benzeenring bevinden. De structuurformule is vinylsulfon-reactieve kleurstoffen.

Verschillende substituenten of verschillende substitutieposities op de kleurstoffen kunnen onder dezelfde verfomstandigheden dezelfde kleurwaarde opleveren, maar de hoeveelheid kleurzout die ze gebruiken verschilt aanzienlijk.

Uitstekende reactieve kleurstoffen met een laag zoutgehalte moeten de volgende eigenschappen bezitten: 1) De hoeveelheid zout die bij het verven wordt gebruikt, moet sterk worden verminderd; 2) Verven in een verfbad met een lage verhouding zout, stabiliteit van het verfbad; 3) Goede wasbaarheid. Verkorte nabewerkingstijd; 4) Uitstekende reproduceerbaarheid. Wat betreft de verbetering van kleurstoffen, hebben sommige onderzoekers, naast de bovengenoemde verbetering van de structuur van de kleurstofmatrix en een redelijke combinatie van actieve groepen, zogenaamde kationische reactieve kleurstoffen gesynthetiseerd, waarmee zonder toevoeging van zout kan worden geverfd. Bijvoorbeeld kationische reactieve kleurstoffen met de volgende structuur:

Uit de bovenstaande formule blijkt dat de kleurstof is verbonden met de actieve groep van monochloortriazine. Aan de s-triazine-ring is ook een pyridine-quaternair ammoniumgroep gehecht. De kleurstof is positief geladen en de quaternaire ammoniumgroep is een wateroplosbare groep. Omdat er niet alleen geen ladingsafstoting is tussen de kleurstofmoleculen en de vezel, maar ook aantrekking tussen positieve en negatieve ladingen, kan de kleurstof gemakkelijk het vezeloppervlak benaderen en zich aan de geverfde vezel hechten. De aanwezigheid van elektrolyten in de verfoplossing zal niet alleen het kleurstofbevorderende effect tenietdoen, maar ook de aantrekkingskracht tussen de kleurstof en de vezel verzwakken. Daarom kan dit type verfproces zonder toevoeging van elektrolyten worden uitgevoerd, oftewel zoutvrij verven. Het verfproces is vergelijkbaar met dat van gewone reactieve kleurstoffen. Bij monochloortriazine-reactieve kleurstoffen wordt nog steeds natriumcarbonaat toegevoegd als fixeermiddel. De fixeertemperatuur ligt rond de 85 °C. De kleurstofopname kan 90% tot 94% bedragen en de fixatiegraad 80% tot 90%. De kleurstof heeft een goede lichtechtheid en wasechtheid. Er zijn ook vergelijkbare kationische reactieve kleurstoffen beschreven die monofluoro-s-triazine als actieve groep gebruiken. De activiteit van monofluoro-s-triazine is hoger dan die van monochloro-s-triazine.

Deze kleurstoffen kunnen ook worden gebruikt in katoen/acryl-mengsels, en andere eigenschappen van de kleurstoffen (zoals egalisatie en compatibiliteit, enz.) moeten nog verder worden onderzocht. Maar het biedt een nieuwe manier om cellulosevezels zoutvrij te verven.