陽離子染料 - 環境影響 

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陽離子染料 - 環境影響

發佈日期:2018-10-31  |  資料來源: 華仁百科(https://www.itsfun.com.tw/陽離子染料/wiki-6137485-


陽離子染料(cationic dyes)是紡織染料的一種,又稱鹼性染料和鹽基染料。溶于水中呈陽離子狀態,陽離子染料可溶于水,在水溶液中電離,生成帶正電荷的有色離子的染料。染料的陽離子能與織物中第三單體的酸性基團結合而使纖維染色,是腈綸纖維染色的專用染料,具有強度高、色光鮮艷、耐光牢度好等優點。


發展:

陽離子染料是隨著石油化工的發展而產生,20世紀50年代隨著丙烯腈纖維的出現。我國在60年代初也相繼研究開發生產出第一代多種陽離子染料。70年代又開發出第二代X型陽離子染料,擴大了色譜範圍,改進了染色性能,考慮了三元色之間的配伍性。70年代試製生產了第三代M型陽離子染料,稱之為遷移性陽離子染料,可適用于各種丙烯腈纖維染色。

世界生產染料的發達國家,其生產陽離子染料和鹼性染料產量的總和隻佔染料總產量的10%以下。上世紀90年代中統計我國陽離子染料產量有2千多噸/年,隻佔染料總產量1%多,而且還部分出口。陽離子染料中以X型三原色和陽離子桃紅FG及艷紅5GN 為產量較大的品種。

近年來國內外致力于研究開發染色性能優良、專用性,結構新的品種,以及老產品工藝改進,節能降耗、三廢治理等領域。

類型

陽離子染料可按套用性能和化學結構類型兩種分類方法分類。按套用性能中國將現有的染料分為普通型、X 型和M型。按化學結構是依據染料分子中陽離子電荷與染料發色團共軛體的組成形式不同分為隔離型和共軛型兩種。

(1)隔離型陽離子染料染料分子中的正電荷通過隔離基和染料的發色團的共軛體系相連線,正電荷是固定在季銨鹽的氮原子上。陽離子染料的特點是給色量稍低,色光不十分鮮艷,但耐熱、耐曬、耐酸鹼,穩定性好。例如陽離子紅GTL(C.I.鹼性紅 18 (C.I.11085)(英文名稱Cationic Red GTL)  

(2)共軛型陽離子染料染料分子中的正電荷是染料發色團共軛體系的組成部分,正電荷不是固定在某個原子上,而是可以移域的。這類染料的特點是色澤鮮艷,著色力高,但耐曬牢度中等。例如陽離子黃X-6G(C.I.48056)(英文名稱Catinic Yellow X-6G)  


染色方法:

陽離子染料是丙烯腈纖維的專用染料,染色方法是在弱酸性(pH值在4.5左右)的浴缸中,以醋酸和醋酸鈉為緩沖劑,在電介質和適量助劑存在下,接近沸騰染色。染色機理可分三步:

(1)染浴中的染料陽離子被吸附于纖維表面。

(2)染料陽離子由纖維表面向內部擴散。

(3)染料陽離子與纖維所含陰離子基團成鹽鍵結合。

在正常染色條件下,最後一步的成鹽為不可逆反應,可導致牢度高而染色不勻。首尾兩步反應快,第二步擴散慢,它決定整個染色速度。由于染料與纖維間親合力大,為求得勻染效果,須嚴格控製染浴溫度、pH值、電解質、緩染劑等。


影響因素:

陽離子染料對腈綸的親和力大,染色時由于吸附快而擴散慢,容易產生染色不勻現象,而一旦產生染色不勻,很難通過延長染色時間的方法糾正。陽離子染料染色時,為得到均勻的染色結果,應適當降低上染速率。影響陽離子染料上染速率的因素除腈綸的種類外,還有以下幾個方面: 

1.溫度

溫度是控製勻染的重要因素。腈綸用陽離子染料染色時,在75℃以下上染很少,當染色溫度達到纖維的玻璃化溫度(75-85)時,染料的上染速率迅速增加。因此,當染色溫度達到纖維的玻璃化溫度時,應緩慢升溫,一般每2~4 min升溫l℃。也可在85~90℃時保溫染色一段時間後,再繼續升溫至沸。

2.染浴pH值: 

染浴中加酸,可抑製腈綸中酸性基團的離解,降低纖維上的陰離子基團的數量,使染料與纖維間的庫侖引力減小,染色速率降低。陽離子染料一般不耐鹼,染色的最佳pH值一般為4-4.5,染深色時染浴的pH值可高些,染淺色時應在較低的pH值下進行。

3.電解質

在染浴中加入電解質,如元明粉、食鹽等,可降低陽離子染料的上染速率,具有緩染作用。電解質對K1~1.5的染料無明顯的緩染作用,對K3~5的染料有緩染作用。電解質的緩染作用隨染色溫度的提高麗降低。染淺色時,電解質的用量可高些,約5%~10%(o.w.f.),染深色時可不加。

4.緩染劑: 

陽離子染料染色中常加緩染劑以降低上染速率,得到均勻的染色效果。陽離子染料的緩染劑最常用的為陽離子緩染劑。

陽離子緩染劑是陽離子染料染色最常用的緩染劑,大部分是陽離子表面活性劑,如1227表面活性劑(勻染劑TAN)1631表面活性劑(勻染劑Ⅳ州)。陽離子緩染劑對腈綸具有親和力。對於分子較小、與纖維親和力較小的陽離子緩染劑,由於擴散速率快,染色時首先佔據纖維上的染座,等染料陽離子進入纖維後,由於緩染劑與纖維的親和力小于染料與纖維的親和力,會逐步被染料所取代,從而使上染速率降低。 


毒性和環境:

陽離子染料染色織物後對人體無害,但陽離子染料在生產過程及染色過程,採用了許多對人體及環境有害的化學品。因此無論在生產及染色過程都要依據不同品種採用的原料和染色過程產生的廢水、廢氣等廢棄物採取嚴格的防護措施,嚴格按照環保要求的指標治理和達標排放。


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