适应低碳经济的节能减排型染料的发展

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1、适应低碳经济的节能减排型染料的发展上海纺织大学陈荣圻摘要：节能减排是实现低碳经济的主要途径之一。染料行业开发节能减排型染料是他们自身发展的需要，也是为印染行业的节能减排工艺提供相应的配套染料。本文根据已开发的这类染料进行评述，但所提到的大部分是国外染料市场所提供的，国内染料企业必需大力推行节能减排工艺。关键词：节能减排染料印染工艺染整加工大多在较高温度下进行，能耗很大，能源费用占到加工成本的30％以上。以棉织布为例，通常染色加工1吨布耗水200吨，排放废水约200吨，耗蒸汽6.5m3。染整行业的节能减排任务艰巨，需要开辟新思路，寻找节能减排的新途径，开发

2、新的染整工艺和相适应的染料新品种。一、节能减排型活性染料的发展活性染料的快速增长，成为纤维素纤维染料之首，是因为活性染料与纤维生成的共价键合，保证了卓越的湿牢度。活性染料可以引入不同的发色团，从而使其几乎覆盖了整个色谱，并具有鲜艳的色泽。其色相与性能基本上与市场对纤维和衣料的要求相适应。因此在世界染料市场上所占有的份额达25％左右，我国国内的活性染料的产量也列各染料的前茅，以2008年为例，产量为19余万吨，占当年染料总产量之27.7％，同时存在一些问题，其主要问题之一是因染料水解而降低固着率，染料利用不充分，并增加染色废水处理的难度；其次是许多未固着染

3、料对被染基质的高亲和性，洗除过程漫长，进而影响染色物的湿处理牢度。开发高固色率、易洗涤和低温染色活性染料是一个重点，另一个重点是适应印染行业开发的冷轧堆染色、超小浴比染色、短流程湿蒸染色工艺所需的活性染料。(一)高固色率活性染料的开发为了提高固色率，自20世纪80年代开始，各国研究最多或最有效的是在染料分子中引入两个相异和相同的活性基。最为典型的是SumifixSupra，和国产ME型活性染料，含有一氯均三嗪和β-硫酸酯乙基砜(β-消除反应后成为乙烯砜)。两个相异的活性基，它们之间的协同加和增效作用而产生新的特性，固色率由单活性基的50％-65％提高到7

4、2％-75％，个别品种可达80％，通过该两个活性基之间的位置改变，以及新发色体的利用和桥基的变化，开发了一系列高固色率活性染料，如：Dystar公司的LevafixCA染料的固色率达90％，住友公司的SumifixHF型染料的固色率为85％，Clariant公司的DrimareneHF型染料的固色率在85％左右。1988年汽巴公司推出的CibacronC型(现名NovacronC型)和1996年推出的CibacronFN型(现名NovacronFN型)是将一氟均三嗪取代一氯均三嗪，反应速率提高4.6倍，它与乙烯砜基反应性相匹配，由此使固色率提高到超过80

5、％。相同双活性基的典型例子是C.I活性黑5(活性黑KN-B)，它含有两个乙烯砜活性基，固色率仅62％，因此为了提高染料乌黑度而复配的市场上最畅销的国产活性黑G2RC，台湾永光公司的EvergolBlackED-G和著名的NovacronBlackWNN，S-R的固色率也只有65％左右，原因是作为主要组份(含有60％-85％)为C.I活性黑5，大连理工大学吴祖望教授在弃用低固色率的C.I活性黑5后，采用高固色率的其它黑色组份与橙色和红色组份按不同比例复配得到活性黑3RB、4R、4RB和5RB不同色相的染料，固色率高达80％。在活性染料分子中列入三个及以上的

6、活性基，从理论上分析可获得更高的固色率，但由于含多个活性基的染料其移染性和扩散性较差，不仅不提高固色率，而且提升力也降低。近年研究证明，只要染料分子结构合理，含有三个活性基的染料能提高固色率和提升力。例如NovacronS型染料是由三个活性基组成，但活性基的排列呈同平面性，分子紧密有弹性，具有中等亲和性、良好的分散性和水溶性，具有90％以上的固色率。(二)低温型活性染料的开发相异双活性基染料为中温型活性染料，固色温度60-65℃，双一氯均三嗪染料为高温型活性染料，固色温度80℃以上。由于低温染色的能耗、染色时间都要比热染短而经济，因此近年用于染色的活性染

7、料的研究集中在60℃以下的竭尽染色工艺。用于竭染染色工艺的活性染料已占活性染料总量的60％。早期的低温型活性染料如X型(二氯均三嗪)和KN型(乙烯砜)染料因固色率低、染色牢度差等缺点，大多数品种已遭淘汰。近年开发的50℃-60℃范围内染色的活性染料国外商品有：SumifixSupraE-XF型，RemagolRR型，BasilenFM型和DiamaraSN型染料等10多个品种，国内市场上有EF型和B型等活性染料。这些低温型活性染料的三原色组合非常重要，需能覆盖50％以上的常用服装的颜色，另外为了获得最佳的重现性，作为三原色的直接性、扩散性、固着性和易洗涤

8、性之间有着很好的平衡。RemagolRR型染料含有一个或二个乙烯砜活性基，它的三