活性染料工業(yè)化生產(chǎn)始于1956年，至今已有半個世紀(jì)。它不僅色譜齊全、色澤鮮艷、應(yīng)用工藝較簡單，而且可以和許多纖維形成共價鍵結(jié)合，因此受到了廣泛關(guān)注。另外，隨著近年來由于許多常用染料如直接、還原、酸性和媒染等染料存在環(huán)境污染和安全等問題被禁用或限用，活性染料逐漸成為主要的代用染料，發(fā)展迅速。它不僅是纖維素纖維染色所用的最重要的一類染料，而且還不斷擴(kuò)大到蛋白質(zhì)纖維和合成纖維。

　　但活性染料染色也存在一些問題，特別是利用率較低、污水排放量大、深色品種色牢度較差、染色用電解質(zhì)用量大等，這些阻礙了它的擴(kuò)大應(yīng)用，成為當(dāng)前急需解決的難點(diǎn)。為了克服這些問題，國內(nèi)外加強(qiáng)了對活性染料染色的研究，開發(fā)了許多新型活性染料和染色新技術(shù)，本文對此加以介紹。

　　1冷軋堆染色及所用活性染料

　　冷軋堆染色是織物在低溫下浸軋染料與堿劑的混合染液(通過比例泵分別將染液和堿劑注入浸軋槽)，通過軋輥擠壓使染液吸附在織物表面，然后在低溫下打卷堆置一定時間，以完成吸附、擴(kuò)散、固著的過程，{zh1}水洗去除浮色。該工藝流程短、設(shè)備簡單、節(jié)約能源、且固色率高。該工藝要求染料耐堿穩(wěn)定性好，在濃堿、低溫下不析出，直接性低。為使染料具有很好的耐堿性，減少染料的締合度，增加溶解度，通過染料分子結(jié)構(gòu)設(shè)計、染料-染料復(fù)配增效和染料-助劑復(fù)配增效，已開發(fā)出適用于冷軋堆染色的活性染料。

　　1.1改變?nèi)玖戏肿咏Y(jié)構(gòu)

　　1988年，汽巴精化公司(現(xiàn)亨斯邁)推出了Cibacron C型染料(現(xiàn)名Novacron)，通過降低染料直接性，增加染料耐堿性而適用于冷軋堆染色，現(xiàn)有25個品種，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是使用活性高于三聚氯氰的三聚氟氰，用脂肪烴替代芳香烴與乙烯砜連接。該系列絕大部分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)通式如下：

　　從分子結(jié)構(gòu)看，用脂肪烴連接基取代芳香烴，F(xiàn)取代Cl，分子量減小，與纖維的直接性降低。由于連接基上的氨基離砜基很近，氨基氮原子的電負(fù)性減弱了砜基對硫酸酯的影響，在堿液中不易發(fā)生β-xc反應(yīng)，從而比較穩(wěn)定。這是目前{zj0}的冷軋堆活性染料品種，但其價格很高，國內(nèi)至今沒有生產(chǎn)。德司達(dá)公司于1999年推出Levafix CA型染料，該染料具有中等親和性，高堿介質(zhì)溶解性，良好的耐堿性和優(yōu)異的洗凈性，適用于冷軋堆和浸染染色。分子結(jié)構(gòu)中含有一氟均三嗪和乙砜雙活性基，固色率高達(dá)90%。至今，它有11個品種：Levafix亮黃CA gran、黃CAgran、橙CA gran、大紅CA gran、紅CA gran、藍(lán)CA gran、藏青CA gran、琥珀黃CA gran、寶石紅CA gran、橄欖綠CA gran、堅牢紅CA gran。上海萬得化工有限公司的Megafix S-EXF活性染料具有較低的親和力，優(yōu)良的溶解性和耐堿穩(wěn)定性，以及良好的滲透性和勻染性，也適用于冷軋堆染色工藝。

　　1.2染料-染料復(fù)配增效

　　根據(jù)染料拼混增效原理，也可提高活性染料的耐堿性。將結(jié)構(gòu)類似，直接性、上染率、I/O(無機(jī)性/有機(jī)性)值相近的不耐堿活性染料拼混，一個染料可以看作是另一個染料的添加劑，使染料之間的締合度降低，從而使其在濃堿和低溫條件下具有很好的溶解度，達(dá)到耐堿性能。德司達(dá)公司根據(jù)這一理論，在2000年前后推出一套耐堿性很好的活性染料Remazol RGB系列，共5只品種：Remazol黃RGB、橙RGB、紅RGB、深紅RGB和海軍藍(lán)RGB。這個系列中除了Remazol海軍藍(lán)RGB是單一品種外，其余均是拼混染料。例如，Remazol紅RGB由Remazol紅RB(C.I.活性紅198)和Remazol紅3 BS(C.I.活性紅239)拼混而成。德司達(dá)公司于2003年又增加了黑色染料Remazol Carbon RGB。2006年推出了Remazol Ultra YellowRGB，Ultra Red RGB與NavyRGB三原色，而且與其他RemazolRGB系列染料的相容性很好。2007年德司達(dá)公司還推出了RemazolDeep Black GWF，它是冷軋堆深黑色染料，作為Remazol RGB系列染料的補(bǔ)充。

　　1.3染料-助劑復(fù)配增效

　　活性染料、直接染料和酸性染料等水溶性染料在水溶液中并非以單分子狀態(tài)存在，而是形成幾個到幾百個分子的聚集體。染料分子聚集形成大顆粒，對纖維有很高的親和力，易被纖維吸附，但這種吸附不易擴(kuò)散進(jìn)纖維內(nèi)部，從而使與纖維固著的染料減少，造成固色率低、勻染性低、重現(xiàn)性低等不良現(xiàn)象。尤其在冷軋堆染色工藝中，染料與堿同時進(jìn)入染浴，且在室溫浸軋，染料更易凝聚而析出，不適用于冷軋堆染色。

　　科萊恩公司1995年推出的適用于冷軋堆染色的Drimarene CL系列染料，在染料中添加了一定量的特殊分散劑，使染料分子間的締合度降低，從而達(dá)到耐堿目的?，F(xiàn)有12個品種:Drimarene黃CL -3GL、黃CL-2R、黃CL-23R、橙CL-3R(C.I.活性橙64)、紅CL-5B、紅CL-5SB、藍(lán)CL-2RL、艷藍(lán)CL-BR、翠藍(lán)CL-B、藏青CL-G、藏青CLB、棕CL-2RL。這類活性染料的活性基為二氟一氯嘧啶。C.I.活性藍(lán)19不耐堿，目前國際市場上已有多種適用于冷軋堆染色的耐堿型活性藍(lán)19(活性藍(lán)19Special)產(chǎn)品。例如，德司達(dá)公司的Remazol艷藍(lán)R Special，汽巴公司的活性艷藍(lán)R Special；國內(nèi)東港工貿(mào)公司2002年開發(fā)的{dy}代耐堿型{bfb} C.I.活性藍(lán)19和2004年開發(fā)的150% C.I.活性藍(lán)19，也是加入不同分散劑，從而達(dá)到耐堿的目的。

　　2小浴比浸染染色及活性染料在浸染染色工藝中，浴比是一個很重要的工藝參數(shù)。浴比過大，影響染液吸盡和固色率；浴比太小，則影響勻染性。隨著噴射溢流染色機(jī)的改進(jìn)，在小浴比染色中，織物能夠與染液頻繁接觸，解決了勻染問題。通常，浴比為1∶8～1∶10即可稱為小浴比，而噴射氣流染色機(jī)，可使浴比降低至1∶5～1∶3。其{zd0}特點(diǎn)是節(jié)能(約30%)，提高固色率，節(jié)約染化料，降低用鹽量，減少廢水排放。用于小浴比染色的染料應(yīng)具有很小的直接性，否則難以勻染；同時應(yīng)具有很大的溶解度，否則難以溶解。

　　享斯邁公司的Cibacron FN型活性染料可以滿足上述要求。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與C型染料相似，其中有8只染料的分子結(jié)構(gòu)相同，屬同一個C.I.號，現(xiàn)已有13個品種：Cibacron黃FN-2R(C.I.活性黃206)、橙FN-R(C. I.活性橙135)、艷紅FN-4B(C.I.活性紅279)、紅FN-2BL(C. I.活性紅271)、紅FN-3G(C. I.活性紅266)、紅FN-R(C. I.活性紅238)、大紅FN-6G(C. I.活性紅267)、藍(lán)FN-R(C. I.活性藍(lán)235)、海軍藍(lán)FN-2R(C. I.活性藍(lán)274)、海軍藍(lán)FN-B(C. I.活性藍(lán)238)、藏青FNCN(C. I.活性藍(lán)271)、艷藍(lán)FN-G(C. I.活性藍(lán)268)、綠FN-BL(C. I.活性綠33)。Cibacron FN型染料是一氟均三嗪與乙烯砜雙活性基染料，與其他雙活性基染料相比，具有以下幾個特點(diǎn)：

　　a.一氟均三嗪基的反應(yīng)性高，氟比氯的反應(yīng)性大4.6倍，乙烯砜基反應(yīng)性中等。

　　b.母體分子較小，具有低到中等的親和力，具有良好的移染性和易洗滌性，優(yōu)于一般活性染料。

　　c.含有2～5個磺酸基，同時含有能提高溶解度的脂肪族橋基的硫酸酯活性基，所以具有良好的溶解度。在無堿及無中性鹽存在下，溶解度＞200 g/L(不加尿素助溶)；在有堿及有中性鹽時，溶解度＞100 g/L。

　　d.直接性低，反應(yīng)性強(qiáng)，可用于小浴比浸染染色。

　　e.具有高固色率，冷軋堆染色固色率達(dá)90%～99%。由于固色率高，廢szs素少，凈洗時耗水少，有利于節(jié)能減排。

　　3低鹽染色及低鹽型活性染料雙活性基染料由于分子較大，磺酸基數(shù)目也將增加，使染料的水溶性提高，因而，必須大量施加作為促染劑的無機(jī)鹽。一般，浸染染色的無機(jī)鹽濃度達(dá)50～80 g/L。投入如此多的無機(jī)鹽，高含鹽量的染色廢水將破壞江湖水質(zhì)和水體生態(tài)環(huán)境，鹽分的高滲透性還會導(dǎo)致江湖周邊土質(zhì)的鹽堿化，降低農(nóng)作物產(chǎn)量。此外，高濃度鹽分的染色廢水難以通過一般的物理、化學(xué)和生物法加以處理。

　　為了使活性染料染色時少用無機(jī)鹽，而又要保持或提高上染率和固色率，就必須提高染料對纖維的親和力，但這會降低勻染性和易洗滌性。近年來推出的低鹽型活性染料是在深入研究了活性染料分子結(jié)構(gòu)和親和力的關(guān)系后開發(fā)的品種，可以在使用較少的無機(jī)鹽時，保持或提高染料對纖維的親和力，保證其高固色率、良好的勻染性和易洗滌性。這些低鹽型活性染料，如享斯邁公司的Cibacron LS型、住友公司的Sumifix Supra E-XF和NF系列、德司達(dá)公司的Levafix E-A型和Remazol EF系列、以及化藥公司的Kayacion E-LE系列等。它們的分子結(jié)構(gòu)各異，取得低鹽染色效果的基本原理也不同。

　　3.1提高染料分子平面性，增加染料直接性Cibacron LS型是享斯邁公司于1995年開發(fā)的低鹽型活性染料，共有12個品種。它的分子結(jié)構(gòu)是通過特殊的連接基將兩個相同或不同結(jié)構(gòu)的染料連接起來，成為架橋型活性染料，分子量很大，同平面性很好，連接基和活性基的空間效應(yīng)很小，所以對纖維有很高的直接性，其通式如下：

　　該類染料的連接基以脂肪烴二胺替代芳香二胺，以氟取代氯，空間障礙影響較小，分子結(jié)構(gòu)平面性受破壞很小，所以直接性很大。這套活性染料在實(shí)際應(yīng)用時表現(xiàn)為溶解度好，對纖維親和力高，反應(yīng)性中等，成鍵牢度高，勻染性優(yōu)良，對染色溫度、電解質(zhì)濃度和浴比不敏感，有較好的重現(xiàn)性。該套染料上染率在85%～93%，固色率為80%左右，兩者之差較小，所以染后浮色少，洗除浮色時間縮短，廢水量大大減少。此外，這套染料用鹽量少，只有傳統(tǒng)中溫型活性染料染色時的1/2～1/3，浸染染色時元明粉加入量僅為10～30 g/L(淺至特深色)，是一類環(huán)保型活性染料。

　　3.2減少磺酸基數(shù)目，增加染料直接性活性染料分子中的磺酸基數(shù)目與其親和性有很大關(guān)系，磺酸基數(shù)量越少，親和性越大。因此，可以通過適當(dāng)減少磺酸基數(shù)量來顯著減少無機(jī)鹽用量。日本住友公司于1996年推出通過減少磺酸基制得的適用于低鹽染色的活性染料Sumifix SupraE-XF系列，其深色三原色SumifixSupra Yellow Brown E -XF grain，Rubine E-XF grain和Blue E-XFgrain，含一氯均三嗪和乙烯砜雙活性基。使用這類染料，只要施加30g/L硫酸鈉就能達(dá)到普通型SumifixSupra染料施加50 g/L硫酸鈉染色的效果。

　　1998年日本住友公司又推出Sumifix Supra NF和HF系列，無機(jī)鹽用量為普通型的60%，適合高溫(70～80℃)浸染染色，固色率達(dá)85%～90%。針對Sumifix Supra E-XF型染料提出的LETS染色法，浴比為1∶10。LETS是Low S alt(低鹽)、EvenDyeing(勻染)、Time Saving(省時)、Save Cost(經(jīng)濟(jì))的縮寫，其{zd0}特點(diǎn)是元明粉用量只有普通型的1/2～1/3。3.3硫酸酯乙基砜和乙烯砜并存于商品染料中β-硫酸酯乙基砜基是一個暫溶性基團(tuán)，有較好的水溶性，對纖維的親和力很低。染色時染料分子脫去硫酸酯生成乙烯砜，大大提高對纖維的親和力，且有較好的移染性，容易被纖維吸附并均勻地染著；而未被吸附或固著的乙烯砜基則被水解為羥乙基砜基的水解染料，大大降低了對纖維的親和力，但有一定的水溶性，易被洗除。商品級活性染料中β-硫酸酯乙基砜是一個重要組分，該基團(tuán)可保證染料具有足夠的水溶性，對纖維也有一定的親和力；另一重要組分是乙烯砜基，它對纖維有較大的親和力。在染色過程中，β-硫酸酯乙基砜轉(zhuǎn)變?yōu)橐蚁╉炕?，水溶性大大降低，而對纖維的親和力大大增加。這類染料染色時可大大減少鹽用量，適用于低鹽染色工藝。Remazol EF染料分子結(jié)構(gòu)中含有兩個β-硫酸酯乙基砜，并含有一定比例的乙烯砜基，適用于低鹽染色工藝。3.4其他類型的低鹽染色活性染料德司達(dá)公司于1997年篩選出部分Levafix E-A型活性染料，它們具有低鹽染色的功能。與此同時，還推出染色新工藝—LevafixOZ系列低芒硝染色法。其特點(diǎn)是可減少2/3芒硝用量，縮短工藝流程，減輕排水負(fù)荷，浴比為1∶10，染料溶解度高，勻染性優(yōu)異。該工藝適用染料如下：淺中色三原色染料為LevafixYellow E-RA、Bril.l Red E-4BA(C.I.活性紅158)、Blue E-GRN。中深色三原色染料為LevafixYellow-E-GA(C. I.活性黃111)、Bril.l Red E-RN、Navy Blue E-BNA(C. I.活性藍(lán)225)。其中，Navy Blue E-BNA是一類二氟一氯嘧啶型活性染料。由于二氟一氯嘧啶活性較高，固色率也很高，本身就含有雙活性基，所以該系列染料的分子量都較小，與之相應(yīng)，磺酸基數(shù)量只需滿足一定溶解度即可。因此，染色時作為促染劑的鹽用量較少，為低鹽活性染料，但該類染料的{zd0}的問題是價格太高。日本化藥公司于1999年6月推出的一套中深色經(jīng)濟(jì)型環(huán)保染料，其三原色為：Kayacion Yellow E-LEconc.、Magenta E-LE Conc.和Blue E -LE Conc.。E -LE是Exhausion(浸染)，Low Electrolyte(低電解質(zhì))的縮寫。該套染料具有高親和力和高反應(yīng)性，有很高的吸盡率和固色率，一般固色率為78%～81%，適應(yīng)浴比1∶10的染色，用鹽量少。
 
  
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