Barwniki reaktywne mają jasne kolory i pełne chromatogramy. Znany jest z prostej aplikacji, niskiego kosztu i doskonałej trwałości. Zwłaszcza wraz z rozwojem włókien celulozowych w ostatnich latach, barwniki reaktywne stały się najważniejszym rodzajem barwnika do barwienia tekstyliów z włókien celulozowych.

Jednak najbardziej widocznym problemem barwników reaktywnych jest niski stopień wyczerpania i szybkość utrwalania. W tradycyjnym procesie barwienia włókna celulozowego, w celu poprawy wchłaniania barwnika i szybkości utrwalania barwników reaktywnych, należy dodać dużą ilość soli nieorganicznej (chlorku sodu lub siarczanu sodu). W zależności od struktury barwnika i koloru, ilość użytej soli wynosi zazwyczaj od 30 do 150 g/l. Mimo że w ściekach drukarskich i barwiarskich dokonał się ogromny postęp w oczyszczaniu związków organicznych, to dodatku dużej ilości soli nieorganicznych w procesie barwienia nie da się oczyścić prostymi metodami fizycznymi i biochemicznymi.

Badania nad technologią barwników reaktywnych i barwników bezsolnych

Z ekologicznego punktu widzenia odprowadzanie wysoko zasolonych ścieków drukarskich i barwiących bezpośrednio zmienia jakość wody w rzekach i jeziorach oraz niszczy środowisko ekologiczne.
obraz
Wysoka przepuszczalność soli będzie powodować zasolenie gleby wokół rzek i jezior, zmniejszając plony. Krótko mówiąc, zastosowanie dużej ilości soli nieorganicznych nie ulega degradacji ani recyklingowi, a jednocześnie ma bardzo negatywny wpływ na jakość wody i gleby. Na tej podstawie w artykule dokonano przeglądu najnowszych postępów badawczych w zakresie technologii barwienia bezsolnego oraz systematycznie omówiono zmiany strukturalne barwników reaktywnych o niskiej zawartości soli, technologię szczepienia i technologię sieciowania.

Barwniki reaktywne do barwienia bezsolnego

Wyróżniającymi cechami barwników reaktywnych są mała budowa molekularna, dobra hydrofilowość oraz łatwe zmywanie pływającego koloru po utrwaleniu. Jest to ważna innowacja w projektowaniu cząsteczek barwnika. Ale to również powoduje, że stopień wyczerpania barwnika i stopień utrwalenia są niskie, a podczas barwienia należy dodać dużą ilość soli. Doprowadzają do utraty dużej ilości słonych ścieków i barwników, zwiększając tym samym koszty oczyszczania ścieków. Zanieczyszczenie środowiska jest poważne. Niektóre firmy produkujące barwniki zaczęły zwracać uwagę na badania przesiewowe i udoskonalanie prekursorów barwników i grup reaktywnych oraz na opracowywanie barwników reaktywnych do barwienia niskosolnego. CibacronLs wprowadzony na rynek przez firmę Ciba to rodzaj barwników barwiących o niskiej zawartości soli, które wykorzystują do łączenia różnych grup aktywnych. Cechą charakterystyczną tego barwnika jest to, że ilość soli użytej do barwienia wynosi 1/4 do 1/2 ilości soli stosowanej w zwykłych barwnikach reaktywnych. Nie jest wrażliwy na zmiany proporcji kąpieli i charakteryzuje się dobrą powtarzalnością. Tego typu barwniki to głównie barwniki zanurzeniowe, które można stosować razem z barwnikami dyspersyjnymi do szybkiego barwienia w jednej kąpieli mieszanek poliestrowo-bawełnianych.

Firma Sumitomo Corporation z Japonii zaproponowała zestaw metod barwienia odpowiednich dla barwników serii Sumifux Supra. Nazywa się to metodą barwienia LETfS. Ilość soli nieorganicznej stosowanej w tej metodzie wynosi tylko 1/2 do 1/3 ilości stosowanej w tradycyjnym procesie, a stosunek kąpieli może sięgać 1:10. I wprowadził na rynek serię barwników reaktywnych kompatybilnych z procesem. Ta seria barwników to barwniki heterobireaktywne składające się z monochloros-triazyny i siarczanu B-etylosulfonu. Ilość resztkowego barwnika w ściekach po barwieniu tej serii barwników wynosi tylko 25% -30% zawartości barwnika w ogólnych ściekach po barwieniu reaktywnym. Zalecany do barwienia włókien Tencel. Wykazuje doskonałe właściwości aplikacyjne pod względem szybkości utrwalania, łatwości prania i różnej trwałości barwionych produktów.

Firma DyStar wprowadziła na rynek serię barwników RemazolEF odpowiednich do barwienia bezsolnego, grupą aktywną jest głównie siarczan B-hydroksyetylosulfonu oraz uruchomiła przyjazny dla środowiska proces barwienia bezsolnego. Ilość użytej soli nieorganicznej stanowi 1/3 ilości stosowanej w konwencjonalnym procesie. Proces barwienia ulega skróceniu. Ponadto system obejmuje szeroki zakres chromatogramów. Można łączyć różne trzy kolory podstawowe, aby uzyskać jasne kolory. Firma Clariant (Clariant) wprowadziła na rynek serię barwników reaktywnych DrimareneHF, głównie w 4 odmianach: DrimareneBlueHF-RL, 戡ownHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G, stosowanych do barwienia wyczerpującego i ciągłego barwienia włókien celulozowych, wydajność aplikacyjna oraz dobre trwałość. Szybkość utrwalania jest dość wysoka, niski stosunek soli i niskiego alkoholu. Neutralne utrwalenie, dobra zmywalność.

Niektóre nowo opracowane barwniki reaktywne mogą zwiększać bezpośredniość barwników poprzez zwiększanie objętości cząsteczek barwnika i zmniejszanie ilości soli nieorganicznych. Na przykład wprowadzenie grup mocznikowych może zwiększyć bezpośredniość grup aktywnych i zmniejszyć ilość soli nieorganicznych. Popraw szybkość fiksacji; istnieją również prekursory barwników poliazowych (takie jak trisazo, tetraazo), które zwiększają bezpośredniość barwnika i osiągają cel barwienia bez soli. Wysoki efekt zawady przestrzennej niektórych barwników w strukturze może również znacząco zmieniać reaktywność grup reaktywnych barwników reaktywnych i ilość soli użytej do barwienia. Te efekty przeszkody przestrzennej polegają na ogół na wprowadzeniu podstawników alkilowych w różnych pozycjach matrycy barwnika. Ich podstawowe cechy strukturalne są podsumowane przez badaczy w następujący sposób:

Grupa aktywna pierwsza SO: CH2CH: oS03Na może znajdować się w pozycji meta lub para pierścienia benzenowego;

R3 może znajdować się w pozycji orto, inter lub para pierścienia benzenowego. Wzór strukturalny to barwniki reaktywne z sulfonem winylowym.

Różne podstawniki lub różne pozycje podstawienia w barwnikach mogą osiągnąć tę samą wartość barwienia w tych samych warunkach barwienia, ale ilości soli barwiących w nich są zupełnie inne.

Doskonałe barwniki reaktywne o niskiej zawartości soli muszą posiadać następujące cechy: 1) Ilość soli użytej do barwienia jest znacznie zmniejszona; 2) Barwienie w kąpieli barwiącej o niskim współczynniku kąpieli, stabilność kąpieli barwiącej; 3) Dobra zmywalność. Skróć czas przetwarzania końcowego; 4) Doskonała odtwarzalność. W zakresie udoskonalania barwników, oprócz wspomnianego już udoskonalenia struktury matrycy barwników i rozsądnego zestawienia grup aktywnych, niektórzy zsyntetyzowali tzw. barwniki kationowo-reaktywne, które można barwić bez dodatku soli. Np. Kationowe barwniki reaktywne o strukturze:

Z powyższego wzoru widać, że ciało barwne jest połączone z aktywną grupą monochlorotriazyny. Do pierścienia s-triazynowego przyłączona jest także czwartorzędowa grupa amoniowa pirydyny. Barwnik jest naładowany dodatnio, a czwartorzędowa grupa amoniowa jest grupą rozpuszczalną w wodzie. Ponieważ pomiędzy cząsteczkami barwnika a włóknem nie tylko nie występuje odpychanie ładunków, ale także przyciąganie ładunków dodatnich i ujemnych, barwnik łatwo zbliża się do powierzchni włókna i adsorbuje na barwionym włóknie. Obecność elektrolitów w roztworze barwiącym nie tylko nie spowoduje efektu wspomagania barwienia, ale także osłabi przyciąganie pomiędzy barwnikiem a włóknem, dlatego ten rodzaj barwienia barwnikowego można barwić bez dodawania elektrolitów w przypadku barwienia bez soli. Proces barwienia przebiega podobnie jak w przypadku zwykłych barwników reaktywnych. W przypadku barwników reaktywnych monochlorotriazynowych, jako środek utrwalający dodaje się jeszcze węglan sodu. Temperatura utrwalania wynosi około 85 ℃. Szybkość wchłaniania barwnika może osiągnąć 90% do 94%, a szybkość utrwalania wynosi 80% do 90%. Ma dobrą odporność na światło i odporność na pranie. Donoszono również, że w podobnych kationowych barwnikach reaktywnych zastosowano monofluoro-s-triazynę jako grupę aktywną. Aktywność monofluoro-s-triazyny jest wyższa niż monochloro-s-triazyny.

Barwniki te można również barwić w mieszankach bawełny i akrylu, a inne właściwości barwników (takie jak rozlewność i kompatybilność itp.) wymagają dalszych badań. Zapewnia jednak nowy sposób barwienia włókna celulozowego bez użycia soli.