固色剂的应用

固色剂的应用 固 色 剂 一、 固色剂的作用和要求: 有些染料虽然可以染出比较鲜艳的色泽，但由于染料上带的水溶性基团，使湿处理牢度不佳，褪色和沾色现象严重，不仅使纺织品本身外观陈旧，同时染料脱落下来会沾污到白色或其他色泽的纤维上，产生沾色、搭色现象，如直接染料和酸性染料就易产生这样的问题。另外，尽管活性染料可与纤维素纤维形成共价键结合，但在染色中，若存在水解染料或对未键合的染料皂洗不充分，也会使湿处理牢度下降;另外，与纤维已形成共价键的活性染料还可能在酸性或碱性条件下的分解断键，以及耐氯色牢度、耐汗渍牢度、耐日晒牢度不足等问题。问了改进织物色牢度，可以进行固色处理，这些可以提高各类染色牢度的助剂称为固色剂。 用可以提高湿处理牢度的固色剂的固色机理-一般有如下作用: (1) 在织物上生成不溶性色淀，封闭可溶性基团，使织物上的染料遇水不易溶解脱落，达到提高湿处理牢度的目的。但这些固色剂固色后，易使织物的色光发生变化或引起日晒牢度下降。 (2) 在织物上生成网状薄膜，以阻止染料脱落。 (3) 利用固色剂分子中的反应性基团，与染料分子上可反应的基团以及纤维素分子上的羟基交联，达到提高染料在纤维上的固着效果。 (4) 利用固色剂与纤维的分子引力，增加固色剂的固着强度，从而提高染色牢度。 除了提高湿处理的牢度的固色剂以外，还有以下一些提高其他色牢度的固色剂; (1) 利用固色剂的缓冲能力，使汗液中的酸性物质被中和，防止活性染色料与纤维形成的共价健断裂，达到提高汗渍牢度的目的。 (2) 利用固色剂中平滑剂的作用，减少纤维表面的摩擦系数，从而提高染色织物的摩擦牢度。 (3) 将紫外线吸收剂接枝引入固色剂分子中，利用紫外线吸收基团对日光中紫外线的吸收，防止紫外线对染色结构的破坏，从而提日晒牢度。 (4) 利用一些物质的抗氯性或吸痒性，防止活性氯对活性染料偶氮结构的攻击，从而提高活性染料的耐氯浸牢度和耐氯漂牢度。 一般来讲，好的固色剂应具有以下性能:具有较强的固色能力，能使织物的有关色牢度明显提高;染料适应性广，染料结构对固色效果的影响较小;与纤维的亲和力强，在固色率中吸尽率高;织物经固色剂固色后，不会引起色光变化;在有关提高色牢度(如耐洗色牢度)的同时，不应降低其他色牢度(如日晒牢度);不影响织物的手感，不引起织物强力下降。 二、 提高湿处理牢度的固色剂: 1、非反应性固色剂 提高湿处理牢度的非反应性固色剂的固色机理，一般为封闭水溶性基团和在纤维表面成膜两种。其中主要类型可分为阳离子型固色剂和树脂型固色剂。 (1) 阳离子型固色剂:阳离子型固色剂主要通过阳离子与染料分子中的 阴离子基团形成离子键结合，从而封闭水溶性基团，达到提高湿处理牢度的目的。这类固色剂根据其表面活性又可分为表面活性剂固色剂和无表面活性固色剂两类。 ? 阳离子表面活性剂:在阳离子表面活性中大部分均可不同程度的提高直接染料和酸性染料的湿处理牢度提高程度主要取决于阴离子染料所生成的色淀的溶解度、染料的相对分子质量、磺酸基或羧酸基的数目等，这一类有十六烷基氯化吡啶和Sapamin型阳离子表面活性剂，这是较早期使用的固色剂。由于这类固色剂固色后，虽然热水(水浸)牢度有所提高，但皂洗牢度改进并不明显，且有使日晒牢度下降的缺点，故现在已不使用。 ? 无表面活性的季铵盐:这是一种不属于树脂又无表面活性的固色剂。它虽然有阳离子基团(季铵基)，但无表面活性。在发展初期，大都属多乙烯多胺类衍生物，亦有以多胺类与多卤化物反应生成的高度交联的、含多个季铵基团的固色剂，如与三聚氯氰反应生成的高分子缩合物。这类固色剂可改进直接染料的耐洗色牢度，对色光及日晒牢度的影响较小，这类固色剂和铜盐混合使用，能显著提高酸性染料和活性染料的日晒牢度，具有交联作用的牢度更好，但对织物强力有一定影响这类固色剂在国内应用较少。 (2) 树脂型固色剂: 树脂型固色剂是我国20世纪80~90年代使用量最大的一类固色剂，占固色剂总量的70%~80%，其代表产物是固色剂Y。固色剂Y由于存在甲醛的问题，目前已被其他树脂型的固色剂所代替。 ? 双氰胺和甲醛初缩体: 双氰胺和甲醛的初缩体水溶液即固色剂Y，具有阳离子性，能与直接染料，酸性染料等阴离子染料生成不溶于水的色淀，也能在纤维表面成膜，从而达到固色的，目的。它不能与阴离子表面活性剂(如洗涤剂，拉开粉等)混用，可与非离子，阳离子表面活性剂一起使用。固色剂的用量随染料的化学结构，色泽的深浅，固色的工艺，织物的纤维类型等因素的不同而变化。固色剂M可以看作是固色剂Y与铜盐的络合产物，其主要性能基本同固色剂Y，并具有提高日晒牢度的作用。也可使硫化染料染色织物有良好的耐皂煮牢度。 由于这两种固色剂含有油离甲醛和分子结构中存在的N—羟甲基会释放甲醛，使被处理染色物上残留的甲醛含量超过规定，对人体和环境造成较大的影响，因此它们的使用越来越少。特别是我国发布GB 18401—2001《纺织品甲醛含量的限制》这一强制性标准以来，固色剂Y(或M)的使用，不仅在生产外销的纺织品上受到限制，在生产内销的纺织品同样受到限制。所以已开始慢慢退出市场，被符合环保要求的无醛或低醛固色剂所取代。 ? 多胺类缩聚体: 这类固色剂由多乙烯多胺、双氰胺等多胺类化合物或其他化合物缩聚而成的高聚物，成阳离子性，既具有网状结构，又可与阴离子染料生成大分子化合物，可提高染色织物的湿处理牢度，也可以提高活性染色料的湿慰烫牢度，用量和固色条件基本同固色剂Y。由于与其纤维的亲和力较大，因此用于浸渍法时吸尽率较。这类固色剂也是我国发展较快的品种之一。主要用于活性染料和直接染料的固色。不过在合成这类固色剂时应控制好双氰胺的比例。因为双氰胺比例高时会引起变色。 ? 季胺盐高聚物: 这类固色剂由带有季胺基的烯胫(如单烯丙基二甲基氯化铵二烯丙基氯化铵)合 而 的高聚物、均聚物，或与其他单体共聚而成的共聚物。借助高分子链上的阳离子基团达到固色的目的。这类固色剂是水溶性的，尤其适用于活性染料，处理过的织物色光鲜艳，耐氯牢度好、耐晒、耐汗渍牢度好，并能保护活性染料不受酸性大气影响，但较高温度的水洗牢度较差。 (3) 胶固色剂: 这是一种新型固色剂尚处于科研阶段。其固色基理是因为纳米溶胶易于进行化学或物理改性，通过浸轧或浸渍处理并经干燥后，在纺织品表面形成一层薄而透明的金属或非金属氧化物薄膜，对织物上染料起锚固的作用，从而提高染料的色牢度。 2、 反应固色剂 反应固色剂通常是在固色剂分子中引入了反应性基团，最常用的反应基团为环氧基，一般通过环氧氯丙烷引入。这类固色剂除了有反应性基团可以与纤维交联外，其固色基理往往换是通过阳离子基团封闭水溶性的阴离子基团和树脂成膜来实现。常见的反应性固色剂有以下几类: (1)反应性阳离子与树脂型固色剂:将二乙烯三胺与双氰胺的缩聚物与环氧氯丙烷反映，得到的反应性固色剂具有如下特点: ?相对分子质量大，可与棉纤维以范德华力结合。 ?分子中的亚氨基可与金属络合染料形成配位键。 ? 分子带正电荷，染料阴离子形成离子键。 ? 分子中带反应性基团，可与纤维形成共价键。 因此，该固色剂不仅可使直接染料、酸性染料的染色牢度得到提高，而且对色光无明显影响。 (2)季铵化的反应性固色剂:常用三甲胺、二乙烯三胺等与环氧氯丙烷的缩合物，是目前国内市场使用较多、制造较方便、色牢度不甚优良的固色剂。但由于其带有阳离子基团。同时又能与纤维交联，能使纤维素纤维改性，达到提高染料上色率、减少染浴中无机盐的加入量、减少污水处理负担的功效。是实现无盐或低盐染色，提高染料吸尽率的有效手段。 (3)聚醚类反应性固色剂:含有两个或两个以上羟乙基及羟基的化合物，如多乙醇胺、多羟基萘，在催化剂存在下可缩合成聚醚，再与环氧氯丙烷反应，可得到非离子性的聚醚类反应性固色剂。该产品在水中有一定溶解度，自身能交联成大分子网状结构，可与染料构成大分子化合物，并由于环氧基的活泼性在纤维与染料之间起“架桥”作用，使染料与纤维结合的更加牢固，从而能显著改善直接染料、酸性染料、硫化染料的湿处理牢度，而且不影响产品的色光和手感。 3、锦纶固色剂 弱酸性染料染锦纶中、深色时，湿处理牢度较差，需固色处理。曾经采用但宁酸和吐酒石二浴固色，虽然可以改进湿处理牢度，但往往色光萎暗，且操作繁琐。如一浴固色，则存在湿处理牢度不过关和对铁质的吸附变色问题。为了改进这些缺点，一般采用改性单宁或合成树脂进行固色。改性单宁是将天然单宁酸经改性加工而成，使天然单宁酸的缺点有所改善;但现在常用的是称为合成单宁的阴离子型聚合酚型树脂。因二羟基二本砜对锦纶的亲和力较好，若以其作为母体，引入硫酸基并使其与甲醛缩合，增大相对分子质量，既为锦纶固色剂。经该固色剂处理锦纶织物后，能在纤维表面附着一层高分子膜，达到提高锦纶织物湿处理 牢度的目的。且固色处理对织物的色光和手感的影响较少，即使后整理使用柔软剂处理后，固色效果也不会降低。另外，也有使用非离子型树脂作为固色剂的报道，如前面提到的聚醚型树脂类固色剂 三、 提高其他牢度的途径 (1) 活性染料不耐酸，在酸性环境中，染料与纤维形成发共价键易发生水解断裂。由于人体排出的汗液常含有酸性物质，容易导致汗渍牢度的下降。欲提高汗渍牢度，固色剂分子结构中应有较强的吸酸能力，即要有良好的缓冲能力，所以固色剂分子中最好具有氮原子，用多乙醇胺缩合物作为固色剂比多元酸缩合物萘二酚缩合物的汗渍牢度好就是证明。 (2) 现有的固色剂固色后，其湿摩擦牢度一般只有2~3级。这的因为无醛固色剂成膜后，其平滑性没有多大改善。因此要提高湿摩擦牢度，就需要使用能提高纤维表面平滑性的物质，这些物质常在柔软剂中选择，如聚乙烯乳液、经筛选后的氨基硅油等。这些柔软剂也只有用量大时(超过50g/L)才有效果。目前正在研制能与固色剂相接枝的平滑性物质，从而达到在提高湿处理牢度的同时湿摩擦牢度也能得到提高。 (3) 活性染料的日晒牢度远不如还原染料，尤其在染浅色时，牢度更不理想。这是由于日光对活性染料结构中的某些敏感部分(如偶氮染料中的偶氮基、蒽醌染料中的a-氨基等)发生了光氧化反应，使染料结构遭到破坏所致。紫外线吸收剂有提高日晒牢度的趋向，但提高幅度不大，往往只有半级，且耐久性，但是否会降低抗紫外线效果还有待实验证明。 (4) 自来水消毒的氯气用量大约为1~16mg/L，进入家庭的自来水中活性氯的残余量大约为0.7mg/L，如使用耐氯牢度不好的染料染色的衣料长期用自来水洗涤，就容易造成褪色。现在棉织物常用活性染料染色，而较多活性染料都存在耐氯牢度较差的问题。提升耐氯牢度的物质一般为抗氧化性的物质或树脂和多胺类物质。抗氧化性的物质或树脂具有较低的氧化电位及比染料更高的氧化速度，可防止活性氯(次氯酸)对染料偶氯结构的破坏。如多元酚、间本二酚、氢醌、联本二酚、多羟基苯甲酸等。多胺类物质施加于织物上后，可使活性氯与胺反应，从而避免或减少染料的破坏。 上述两类物质中，前者的都是酚类化合物，还有环保问题。因此耐氯牢度提升剂可选用与活性氯反应好的胺类化合物作为其主体，使用具有环氧基团的阳离子化合物作为连接基与经筛选的胺类化合物反应，既可以提高耐氯牢度，又可以提高湿处理牢度。 卡 其 色 07-02-23