Reaktivní barviva mají jasné barvy a kompletní chromatogramy. Jsou známá svou jednoduchou aplikací, nízkými náklady a vynikající stálostí. Zejména s rozvojem celulózových vláken v posledních letech se reaktivní barviva stala nejdůležitějším typem barviva pro barvení textilií z celulózových vláken.

Nejvýraznějším problémem reaktivních barviv je však nízká míra vyčerpání a fixace. V tradičním procesu barvení celulózových vláken je nutné pro zlepšení absorpce barviva a rychlosti fixace reaktivních barviv přidat velké množství anorganické soli (chlorid sodný nebo síran sodný). V závislosti na struktuře a barvě barviva se množství použité soli obvykle pohybuje v rozmezí 30 až 150 g/l. Přestože bylo v čištění odpadních vod z tiskařského a barvicího průmyslu dosaženo velkého pokroku, přidání velkého množství anorganických solí v procesu barvení nelze jednoduchými fyzikálními a biochemickými metodami zpracovat.

Výzkum technologie reaktivních barviv a barviv bez obsahu solí

Z ekologického hlediska vypouštění odpadních vod s vysokým obsahem soli z tiskařských a barvicích procesů přímo mění kvalitu vody v řekách a jezerech a ničí ekologické prostředí.
obraz
Vysoká propustnost soli způsobuje zasolování půdy kolem řek a jezer, což snižuje výnosy plodin. Stručně řečeno, používání velkého množství anorganických solí nelze ani odbourat, ani recyklovat a zároveň má velký negativní dopad na kvalitu vody a půdy. Na základě toho tento článek shrnuje nedávný výzkumný pokrok v oblasti technologie barvení bez soli a systematicky diskutuje strukturální změny barviv s nízkým obsahem soli, technologie roubování a technologie síťování.

Reaktivní barviva pro barvení bez soli

Mezi vynikající vlastnosti reaktivních barviv patří malá molekulární struktura, dobrá hydrofilnost a snadné vymývání plovoucí barvy po fixaci. To je důležitá inovace v designu molekul barviv. To však také způsobuje nízkou míru vyčerpání barviva a fixace a během barvení je nutné přidávat velké množství soli. To vede ke ztrátě velkého množství slané odpadní vody a barviv, což zvyšuje náklady na čištění odpadních vod. Znečištění životního prostředí je závažné. Některé společnosti vyrábějící barviva začaly věnovat pozornost screeningu a zdokonalování prekurzorů barviv a reaktivních skupin a vyvíjejí reaktivní barviva pro barvení s nízkým obsahem soli. CibacronL, které uvedla na trh společnost Ciba, je typ barviv s nízkým obsahem soli, které kombinují různé aktivní skupiny. Charakteristickým rysem tohoto barviva je, že množství soli použité při barvení je 1/4 až 1/2 množství běžného reaktivního barviva. Není citlivé na změny poměru lázní a má dobrou reprodukovatelnost. Tento typ barviv se používá hlavně k barvení ponorem a lze jej použít společně s disperzními barvivy pro rychlé barvení směsí polyesteru a bavlny v jedné lázni.

Japonská společnost Sumitomo Corporation navrhla sadu barvicích metod vhodných pro barviva řady Sumifux Supra. Tato metoda se nazývá LETfS. Množství anorganické soli použité v této metodě je pouze 1/2 až 1/3 tradičního procesu a poměr lázní může dosáhnout 1:10. A uvedla na trh řadu reaktivních barviv kompatibilních s tímto procesem. Tato řada barviv jsou heterobi-reaktivní barviva složená z monochlorostriazinu a B-ethylsulfonsulfátu. Množství zbytkového barviva v odpadní vodě z barvení této řady barviv je pouze 25 %–30 % obsahu barviva v běžné odpadní vodě z reaktivního barvení. Doporučuje se pro barvení vláken Tencel. Vykazuje vynikající aplikační výkonnost, pokud jde o rychlost fixace, snadné praní a různé stupně stálosti barvených produktů.

Společnost DyStar uvedla na trh řadu barviv RemazolEF vhodných pro barvení bez soli, jejichž aktivní skupinou je převážně B-hydroxyethylsulfonsulfát, a zahájila tak ekologický proces barvení bez soli. Množství použité anorganické soli je 1/3 oproti konvenčnímu procesu. Proces barvení je zkrácen. Systém navíc pokrývá širokou škálu chromatogramů. Pro dosažení jasných barev lze kombinovat různé tři základní barvy. Společnost Clariant (Clariant) uvedla na trh řadu reaktivních barviv DrimareneHF, převážně ve 4 variantách: DrimareneBlueHF-RL, 戡ownHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G, která se používají pro barvení vyčerpáním a kontinuální barvení celulózových vláken, s dobrou aplikační stálostí a stálostí. Rychlost fixace je poměrně vysoká, nízký poměr soli a louhu je nízký. Neutrální fixace, dobrá omyvatelnost.

Některá nově vyvinutá reaktivní barviva mohou zvýšit přímočarost barviv zvýšením objemu molekul barviva a snížením množství anorganických solí. Například zavedení močovinových skupin může zvýšit přímočarost aktivních skupin a snížit množství anorganických solí. Zlepšit rychlost fixace; existují také prekurzory polyazo barviv (jako je trisazo, tetraazo) pro zvýšení přímočarosti barviva a dosažení cíle barvení bez solí. Vysoký sterický zábranný účinek některých barviv ve struktuře může také významně změnit reaktivitu reaktivních skupin reaktivních barviv a množství soli použité při barvení. Tyto sterické zábranné účinky jsou obecně způsobeny zavedením alkylových substituentů na různých pozicích v matrici barviva. Jejich základní strukturní vlastnosti vědci shrnují takto:

Aktivní skupina jedna SO: CH2CH: oS03Na může být v meta nebo para poloze benzenového kruhu;

R3 může být v orto, inter nebo para poloze benzenového kruhu. Strukturní vzorec je vinylsulfonová reaktivní barviva.

Různé substituenty nebo různé substituční pozice na barvivech mohou dosáhnout stejné hodnoty barvení za stejných podmínek barvení, ale množství jejich barvicích solí se značně liší.

Vynikající reaktivní barviva s nízkým obsahem soli musí mít následující vlastnosti: 1) Výrazně snížené množství soli použité při barvení; 2) Barvení v barvicí lázni s nízkým poměrem soli, stabilita barvicí lázně; 3) Dobrá omyvatelnost. Zkrácení doby následného zpracování; 4) Vynikající reprodukovatelnost. Pokud jde o zlepšení barviv, kromě výše zmíněného zlepšení struktury barvicí matrice a rozumné kombinace aktivních skupin někteří lidé syntetizovali tzv. kationtová reaktivní barviva, která lze barvit bez přidání soli. Např. kationtová reaktivní barviva s následující strukturou:

Z výše uvedeného vzorce je patrné, že barvivo je připojeno k aktivní skupině monochlortriazinu. K s-triazinovému kruhu je také připojena pyridinová kvartérní amoniová skupina. Barvivo je kladně nabité a kvartérní amoniová skupina je ve vodě rozpustná. Protože mezi molekulami barviva a vláknem nedochází nejen k odpuzování nábojů, ale také k přitahování kladných a záporných nábojů, barvivo se snadno dostane k povrchu vlákna a adsorbuje se na barvené vlákno. Přítomnost elektrolytů v barvicím roztoku nejenže nezpůsobí účinek podporující barvivo, ale také oslabí přitažlivost mezi barvivem a vláknem, takže tento typ barvení barviva lze barvit bez přidání elektrolytů pro barvení bez soli. Proces barvení je podobný jako u běžných reaktivních barviv. U monochlortriazinových reaktivních barviv se jako fixační činidlo stále přidává uhličitan sodný. Teplota fixace je kolem 85 °C. Míra absorpce barviva může dosáhnout 90 % až 94 % a míra fixace je 80 % až 90 %. Má dobrou stálost na světle a stálost v praní. Podobná kationtová reaktivní barviva byla také popsána s použitím monofluoro-s-triazinu jako aktivní skupiny. Aktivita monofluoro-s-triazinu je vyšší než u monochloro-s-triazinu.

Tato barviva lze barvit i ve směsích bavlny a akrylu a další vlastnosti barviv (jako je vyrovnávací schopnost a kompatibilita atd.) je třeba dále studovat. Poskytují však nový způsob barvení celulózových vláken bez použití soli.