Reaktivna barvila imajo svetle barve in popolne kromatograme. Znana so po preprosti uporabi, nizkih stroških in odlični obstojnosti. Zlasti z razvojem celuloznih vlaken v zadnjih letih so reaktivna barvila postala najpomembnejša vrsta barvil za barvanje tekstila iz celuloznih vlaken.

Najpomembnejša težava reaktivnih barvil pa je nizka stopnja izčrpanosti in stopnja fiksacije. Pri tradicionalnem postopku barvanja celuloznih vlaken je treba za izboljšanje absorpcije barvila in stopnje fiksacije reaktivnih barvil dodati veliko količino anorganske soli (natrijevega klorida ali natrijevega sulfata). Glede na strukturo in barvo barvila je količina uporabljene soli običajno od 30 do 150 g/l. Čeprav je bil dosežen velik napredek pri čiščenju organskih spojin v odpadni vodi iz tiskarstva in barvanja, dodajanja velike količine anorganskih soli v procesu barvanja ni mogoče s preprostimi fizikalnimi in biokemičnimi metodami.

Raziskave tehnologije reaktivnih barvil in barvil brez soli

Z ekološkega vidika izpust odpadne vode z visoko vsebnostjo soli iz tiskarskih in barvarskih obratov neposredno spreminja kakovost vode v rekah in jezerih ter uničuje ekološko okolje.
slika
Visoka prepustnost soli povzroča zasoljevanje tal okoli rek in jezer, kar zmanjšuje pridelek poljščin. Skratka, uporaba velike količine anorganskih soli se ne more niti razgraditi niti reciklirati, hkrati pa ima velik negativen vpliv na kakovost vode in tal. Na podlagi tega ta članek pregleduje nedavni raziskovalni napredek tehnologije barvanja brez soli in sistematično obravnava strukturne spremembe barvil z nizko vsebnostjo soli, tehnologijo cepljenja in tehnologijo zamreženja.

Reaktivna barvila za barvanje brez soli

Izjemne lastnosti reaktivnih barvil so majhna molekularna struktura, dobra hidrofilnost in enostavno izpiranje plavajoče barve po fiksiranju. To je pomembna inovacija pri zasnovi molekul barvil. Vendar pa to povzroči tudi nizko stopnjo izčrpanosti barvila in stopnjo fiksacije, zato je treba med barvanjem dodati veliko količino soli. To vodi do izgube velike količine slane odpadne vode in barvil, kar povečuje stroške čiščenja odpadne vode. Onesnaževanje okolja je resno. Nekatera podjetja za barvanje so začela posvečati pozornost presejanju in izboljšanju predhodnikov barvil in reaktivnih skupin ter razvoju reaktivnih barvil za barvanje z nizko vsebnostjo soli. CibacronL, ki ga je lansirala Ciba, je vrsta barvil za barvanje z nizko vsebnostjo soli, ki za kombiniranje uporablja različne aktivne skupine. Značilnost tega barvila je, da je količina soli, uporabljene pri barvanju, od 1/4 do 1/2 količine običajnih reaktivnih barvil. Ni občutljivo na spremembe razmerja v kopeli in ima dobro ponovljivost. Ta vrsta barvil se večinoma barva s potapljanjem in se lahko uporablja skupaj z disperznimi barvili za hitro barvanje mešanic poliestra/bombaža v eni kopeli.

Japonska korporacija Sumitomo je predlagala niz metod barvanja, primernih za barvila serije Sumifux Supra. Imenuje se metoda barvanja LETfS. Količina anorganske soli, uporabljene pri tej metodi, je le od 1/2 do 1/3 količine v tradicionalnem postopku, razmerje kopeli pa lahko doseže 1:10. Uvedla je tudi vrsto reaktivnih barvil, združljivih s tem postopkom. Ta serija barvil je heterobi-reaktivna barvila, sestavljena iz monoklorotriazina in B-etilsulfon sulfata. Količina preostalega barvila v odpadni vodi po barvanju te serije barvil je le 25–30 % vsebnosti barvila v splošni odpadni vodi po reaktivnem barvanju. Priporočljiva je za barvanje vlaken Tencel. Kaže odlične lastnosti uporabe glede hitrosti fiksacije, enostavnega pranja in različnih obstojnosti barvanih izdelkov.

Podjetje DyStar je lansiralo barvila serije RemazolEF, primerna za barvanje brez soli, aktivna skupina je predvsem B-hidroksietil sulfon sulfat, in uvedlo okolju prijazen postopek barvanja brez soli. Količina uporabljene anorganske soli je 1/3 običajnega postopka. Postopek barvanja je skrajšan. Poleg tega sistem pokriva širok razpon kromatogramov. Za doseganje svetlih barv je mogoče kombinirati različne tri osnovne barve. Podjetje Clariant (Clariant) je lansiralo serijo reaktivnih barvil DrimareneHF, predvsem v 4 različicah: DrimareneBlueHF-RL, 戡ownHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G, ki se uporabljajo za barvanje z izčrpavanjem in neprekinjeno barvanje celuloznih vlaken, imajo dobro obstojnost pri uporabi. Stopnja fiksacije je precej visoka, razmerje med soljo in lugom je nizko. Nevtralna fiksacija, dobra pralna sposobnost.

Nekatera na novo razvita reaktivna barvila lahko povečajo neposrednost barvil s povečanjem volumna molekul barvila in zmanjšanjem količine anorganskih soli. Na primer, uvedba sečninskih skupin lahko poveča neposrednost aktivnih skupin in zmanjša količino anorganskih soli. Izboljša hitrost fiksacije; obstajajo tudi predhodniki poliazo barvil (kot sta trisazo, tetraazo) za povečanje neposrednosti barvila in doseganje cilja barvanja brez soli. Visok sterični ovirni učinek nekaterih barvil v strukturi lahko tudi znatno spremeni reaktivnost reaktivnih skupin reaktivnih barvil in količino soli, uporabljene pri barvanju. Ti sterični ovirni učinki so običajno posledica uvedbe alkilnih substituentov na različnih položajih v barvilni matrici. Njihove osnovne strukturne značilnosti strokovnjaki povzemajo takole:

Aktivna skupina ena SO: CH2CH: oS03Na je lahko v meta ali para položaju benzenskega obroča;

R3 je lahko v orto, inter ali para položaju benzenskega obroča. Strukturna formula je vinilsulfonska reaktivna barvila.

Različni substituenti ali različni substitucijski položaji na barvilih lahko dosežejo enako vrednost barvanja pod enakimi pogoji barvanja, vendar so njihove količine barvnih soli precej različne.

Odlična reaktivna barvila z nizko vsebnostjo soli morajo imeti naslednje lastnosti: 1) Močno zmanjšana količina soli, uporabljene pri barvanju; 2) Barvanje v barvilni kopeli z nizkim razmerjem kopeli, stabilnost barvne kopeli; 3) Dobra pralna sposobnost. Skrajšan čas naknadne obdelave; 4) Odlična ponovljivost. Kar zadeva izboljšanje barvil, so nekateri poleg zgoraj omenjenega izboljšanja strukture barvne matrice in razumne kombinacije aktivnih skupin sintetizirali tako imenovana kationska reaktivna barvila, ki jih je mogoče barvati brez dodajanja soli. Npr. kationska reaktivna barvila z naslednjo strukturo:

Iz zgornje formule je razvidno, da je barvno telo povezano z aktivno skupino monokloro-triazina. Na s-triazinski obroč je vezana tudi piridinska kvaternarna amonijeva skupina. Barvilo je pozitivno nabito, kvaternarna amonijeva skupina pa je vodotopna skupina. Ker med molekulami barvila in vlakni ni le odboja naboja, temveč tudi privlačnosti pozitivnih in negativnih nabojev, se barvilo zlahka približa površini vlaken in se adsorbira na barvana vlakna. Prisotnost elektrolitov v barvni raztopini ne bo le povzročila učinka spodbujanja barvanja, temveč bo tudi oslabila privlačnost med barvilom in vlakni, zato se ta vrsta barvanja lahko izvede brez dodajanja elektrolitov za barvanje brez soli. Postopek barvanja je podoben običajnim reaktivnim barvilom. Pri reaktivnih monokloro-triazinskih barvilih se kot fiksirno sredstvo še vedno doda natrijev karbonat. Temperatura fiksiranja je okoli 85 ℃. Stopnja absorpcije barvila lahko doseže 90 % do 94 %, stopnja fiksacije pa 80 % do 90 %. Ima dobro svetlobno obstojnost in obstojnost pri pranju. Podobna kationska reaktivna barvila so bila prav tako opisana z uporabo monofluoro-s-triazina kot aktivne skupine. Aktivnost monofluoro-s-triazina je višja od aktivnosti monokloro-s-triazina.

Ta barvila se lahko barvajo tudi v mešanicah bombaža in akrila, druge lastnosti barvil (kot so izravnava in združljivost itd.) pa je treba še preučiti. Vendar pa to ponuja nov način za barvanje celuloznih vlaken brez soli.