节能减排型毛用染料的发展和应用

节能减排型毛用染料的发展和应用摘要：节能减排是我国经济发展的基本国策，我国毛纺行业为了实现节能减排目标开发了和正在开发不少染整新工艺和新技术。本文阐述了为适应毛纺染整需要而发展的节能减排型毛用染料和它们的应用。它们将有助于毛纺染整对节能减排型染料的选择和使用。1.前言我国“十一五”规划中指出，到2010年，全国单位GDP能耗要比2005年降低20%左右，主要污染物的排放总量要减少10%。为了实现这一目标，国家在2007年对节约能源和环境治理的进程进一步提速，把节能减排作为经济结构调整的首要任务和突破口在全国掀起了强烈的“节能减排”风暴，这对毛纺行业的压力很大。目前，我国毛纺染整业按单位质量纺织品计，耗水量是国外的2-3倍，能耗是国外的3-5倍，能源费用占加工费的30%以上。虽说经过2008年行业节能减排的大量实践，但受全球金融危机的影响，毛纺染整行业的节能减排形势不容乐观，任务仍很艰巨，这就需要开辟新思路、寻找新途径，因此企业为节能减排开发了不少新的染整工艺，如取代铬媒染染料染色、毛用活性染料染色、毛织物低温染色、高吸尽率染色、混纺织物一浴一步法染色等，它们需要染料行业提供新的节能减排染料以及相关的助剂来保证，这样促进了国内外染料行业开发新的节能减排毛用染料的速度，包括弱酸性染料、1：2型金属络合染料和毛用活性染料等，它们适用于羊毛、丝、聚酰胺纤维以及混纺织物等的节能减排型染色和印花工艺。2.取代铬媒染染料的新型酸性染料近年用铬媒染染料染羊毛造成的严重铬污染已受到高度重视，它们不仅指染色排出液中的铬污染特别是六价铬的污染，还包括毛织物上可萃取的铬含量超标污染以及无使用价值的毛染色织物的铬污染。尽管可采用低铬技术，如Clariant公司的LyoeolCR技术(即将六价铬还原到三价铬的专门应用方法)，以及促进铬与羊毛纤维中的羧基络合的技术和用洗涤水稀释染色排出液等方法，来减少染色废水中的铬含量，但其染色排出液中的铬含量仍超过10mg/g，大大高于目前国内外规定的废水中铬的限量。目前，国内外染料行业开发了新型酸性染料，包括弱酸性染料、1：2型金属络合染料和它们的混合染料，如科莱恩公司的NylosanS型染料和德司达公司的Supralan染料等。NylosanS型染料是一种新型弱酸性染料，具有卓越的提升性、高的吸尽性和超过金属络合染料的润湿牢度，特别适用于羊毛染深色。Supralan染料是由1：2型金属络合染料和酸性染料组成，被称为万能型经济性酸性染料，具有广泛的色谱、可靠的染色性、高的吸尽率和各品种相似的提升性与亲和性，已有11个品种。在采用新型1：2型金属络合染料染羊毛时，还采用了染浴吸尽最优化技术，如染液套用技术，不仅可使排出液中铬含量达到生态要求，还节约了约5%的染料、约40%的水和大量能量，其经济效益不会低于铬媒染染料。3.大力开发新型毛用活性染料毛用活性染料是一类带有活性基，可用于羊毛纤维染色和印花的染料。其由于色泽鲜艳、使用方便、匀染性好、染色牢度优良，尤适于防缩和超级耐洗羊毛的染色等，因此近年发展很快，现已成为铬媒染染料和金属络合染料的最重要替代途径之一，几乎所有生产活性染料的主要企业无不大力发展毛用活性染料。较早发展的比较重要的毛用活性染料有Lanasol染料，经过20多年的改进，该类染料的技术水平和质量已有很大提高，它们的活性基是溴代丙烯酰胺基，-NHCOC(Br)=CH2，目前已有24个品种，仍为当今重要的毛用活性染料。Itowol染料与其化学结构基本相同，我国目前有多家企业在生产，产量最大的企业是天津德凯化工有限公司，商品名德龙素染料，相配套的匀染剂是德龙匀B。它们具有优良的耐日晒和耐湿处理牢度，鲜艳的色泽(优于铬媒染染料和弱酸性染料)，高的固着率、低的水介染料和羊毛损伤，不含金属，适用于羊毛、羊绒和防缩羊毛等的染色。新开发的毛用活性染料有RealanEHF和RealanWN染料、LanasolCE染料、SumifixwF染料等，它们都具有高反应性、高吸尽率和固着率，鲜艳色泽，色牢度和重现性高，且不含金属和可吸附有机卤化物，能满足Eco-TexStandard100的要求。其中，RealanEHF染料含有乙烯砜和2.4-二氟-5-氯嘧啶双活性基，在弱酸性染浴中对羊毛染色具有顶尖水平，不仅有好的相容性与提升性，能在温和的条件下染色，不损伤羊毛，而且特别适用于染黑色、海军蓝色和鲜艳色。LanasloCE染料是Lanasol染料的新发展，含有乙烯砜活性基，能在羊毛等电点范围使用，对羊毛的损伤很小。据文献报道，若采用Huntsman公司的SMART技术，用该染料对羊毛进行一浴无铬染色，较铬媒染染料染色节能25%，加工效率提高25%，加工时间缩短20%。RealanWN染料是含有乙烯砜活性基的新染料，SumifixWF染料是含有乙烯砜活性基或乙烯砜与一氯均三嗪双活性基的新染料。采用这些新型毛用活性染料对羊毛纤维和织物染色，不仅可染得与铬媒染染料相似的深色色谱，而且与铬媒染染料相比，不仅能满足市场上对铬的各种严格限制，染色纤维还有相似的色牢度性能和更有的纤维特性，如毛用活性染料对羊毛纤维具有保护作用、减少了羊毛纤维的强度损失、改进了毛条、毛织物和散纤维的性能等。不过，在用新型毛用活性染料染色羊毛纤维或毛织物时，由于它们的反应性较高，与羊毛纤维的快速反应会产生色斑等染色疵病，同时也为了促进羊毛纤维对染料的吸着和固着，因此除了在染色时要严格控制好适宜的PH值与温度外，还需添加专用的匀染剂，如LyogenTPliq等。除外，聚酰胺纤维也采用弱酸性染料和金属络合染料染色。采用弱酸性染料染色，虽然色泽鲜艳，但染色牢度不甚理想，尤其是耐晒牢度较差。采用1：2型金属络合染料染色，虽然染色牢度有所改善，但色泽不鲜艳。因此，近年又开发了新型聚酰胺纤维用活性染料(有时归入毛用活性染料中)来取代酸性染料，较典型的品种有Eriofast、TelonRN和Stanalan等染料。其中，Eriofast染料主要用于锦纶地毯染色，也适用于运动衣、休闲服以及混纺织物的染色和印花，染色后期加入专用交联剂EriofastFIX。它是一种具有与活性染料相同活性基的无色化合物，反应性和固着条件与活性染料类似，由于分子较小，扩散速率比活性染料快，所以可与活性染料同浴处理。它能在pH值11左右和90℃条件下与活性染料、水解染料以及纤维进行交联固着，可提高固着率10%-20%，得到的染色物不仅色泽鲜艳，而且有高的耐日晒、耐汗渍牢度和卓越的湿牢度，还有优异的相容性和重现性，目前已有8个品种。TelonRN染料的性能与Eriofast染料相似。Stanalan染料是DyStar公司和DuPont公司合作开发的一类适用于锦纶超细纤维染色的活性染料，不但得色深浓，而且有很好的湿牢度。用上述新型聚酰胺纤维用活性染料对聚酰胺纤维染色都能取得较好的节能减排效果。4.适于高吸尽染色的新型金属络合染料欧盟Eco-1abel新标准规定，用于纤维素纤维之外的其它纤维的每一种金属络合染料，染色后在废水中的处理量应小于7%(即金属络合染料的吸尽率要超过93%)，同时排放到水中进行后处理的铜或镍应不超过75mg/kg纤维，铬应不超过50mg/kg纤维。这就要求提高羊毛纤维和聚酰胺纤维染色用金属络合染料的吸尽率，而它正是当前节能减排的重要途经之一。各国染料行业都非常重视，例如DyStar公司开发的IsolanNHF-S型染料是一种改良的1:2型金属络合染料，具有高的吸尽率、极佳的相容性、良好的聚氨酯纤维的同色性、超高耐光牢度和高润湿牢度，适用于聚酰胺纤维的染色，能与TelonM染料(酸性染料)和IsolanS型染料(1：2型金属络合染料)任意配合使用，目前已有4个品种。Supralan染料由1：2型金属络合染料和酸性染料组成，也具有高的吸尽率、可靠的染色性、好的相容性、相似的提升性和亲和性等J。我国也开发出一些具有高吸尽率的1：2型金属络合染料，如青岛双桃精细化工有限公司与国外公司合作开发的尤丽特S型中性染料，已有10个品种，并获得瑞士TESTEX公司的染料生态安全证书(Eco．Passport)；杭州恒升化工有限公司开发的丽华素S型染料是一种精选的1：2型金属络合染料，具有高的着色强度、极佳的耐日晒牢度与耐水洗牢度、良好的匀染性，已有14个品种等。这些新的1：2型金属络合染料的吸尽率一般都超过93％。除外，随着对汽车内饰织物耐光牢度要求的不断提高，市场上对适用于汽车用锦纶织物染色的金属络合染料不仅有高吸尽率的要求，还要求有高耐光牢度。新开发的NeutrilanK型染料、Lanasan染料等都是1：2型金属络合染料，用于汽车内饰锦纶织物染色具有高吸尽性和良好的提升性，且耐光牢度在6级以上，湿处理牢度良好，有些品种在锦纶与氨纶组成的混纺织物上，对氨纶还有好的遮盖性。5.具有高吸尽率和高染色牢度的新型弱酸性染料为了适应国内外市场对羊毛和聚酰胺纤维印染时节能减排和限制重金属的越来越高的要求，近年国内外也开发了具有高吸尽率和高色牢度的新型弱酸性染料，比较重要的染料由SandolanMF染料和Lanaset染料。前者能在羊毛等电点范围染色，对羊毛的损伤很小，而且具有高吸尽率和匀染性，适用于羊绒和毛织物等的染色。其三原色的化学结构如下所示：SandolanYellowMF-2GLSandolanRedMF-2BLSandolanBlueMF-BLN后者是含有1-2个溴代丙烯酰胺基的酸性染料，溶解度在80-100g/L，各品种的染色特性相似，有好的相容性，优良的上染率、匀染性与重现性，而且在染色条件下染料不会水解。主要用于锦纶染色，也能用于羊毛、丝绸及其混纺织物染色，染色pH值为4.0-4.5，接近羊毛等电点，对羊毛损伤小。染色时需加入匀染剂AlbegalSET，这是一种两性助剂，能提高染料的匀染性和吸尽率。Lanaset染料目前有15个品种，部分品种的化学结构如下所示：LanasetYellow2RLanasetRed2BLanasetBlue2R我国杭州恒升化工有限公司生产的丽华特染料也属此类染料，有13个品种。除此之外，还有一些性能优异的新染料。如NeolanA型染料是适用于羊毛及其与尼龙混纺织物染色的酸性染料，具有高吸尽率和好的染色牢度；LanasetPA染料是一类适用于聚酰胺纤维，特别是聚酰胺超细纤维染色的新型酸性染料，具有高的上染率、很好的耐日晒牢度与湿牢度、优良的提升性与极佳的染色性能；M.Dohmen公司推向市场的的DorasynXL型染料也是一种适用于聚酰胺纤维染色的新型弱酸性染料，具有高吸尽率、优异湿牢度和匀染性，这是该种染料区别于其它弱酸性染料的特点。为了保证其好的上染性能和重现性，染色时需使用DoregalXL作为匀染剂；对于色牢度要求更高的聚酰胺织物，例如高标准的洗涤牢度、耐汗渍牢度和耐氯水牢度等，可在染色后用含有3-4%DoraficACL的固色浴在pH值4.5和75℃条件下处理10-20分钟。另外，还有TelonK型染料、Telonmicro染料、TeetilonF型染料和ErionylA系列染料等，它们适用于聚酰胺地毯的吸尽法和连续法染色，具有高的吸尽率、优异的匀染性和移染性、好的横向条花覆盖性和高染色牢度等。部分TelonK型染料的化学结构如下所示：TelonYellowK-FGLTelonRedK-FRLLTelonBlueK-GGLL除此之外，还有一些品种的性能也非常突出，如SandolanBlackN-BRp具有特别高的发色强度和吸尽率、优异的耐煮呢牢度和耐热水洗牢度等。我国也先后开发出C．I．酸性黄219、c．I．酸性红151、C．I．酸性红337、C．I．酸性红361、C．I．酸性紫54、C．I．酸性蓝129和c．I．酸性蓝324等新品种，用于羊毛和聚酰胺纤维的染色，具有好的吸尽率和染色牢度。6.适于一浴一步法染色工艺的新型酸性染料随着聚酯纤维和聚酰胺纤维的快速发展，锦／棉、涤／毛、毛／腈、毛／尼龙、锦／氨纶等混纺织物和交织包覆丝织物等已成为市场上重