Reaktívne farbivá majú jasné farby a kompletné chromatogramy. Sú známe svojou jednoduchou aplikáciou, nízkymi nákladmi a vynikajúcou stálosťou. Najmä s vývojom celulózových vlákien v posledných rokoch sa reaktívne farbivá stali najdôležitejším typom farbiva na farbenie textílií z celulózových vlákien.

Najvýraznejším problémom reaktívnych farbív je však nízka miera vyčerpania a fixácie. V tradičnom procese farbenia celulózových vlákien sa na zlepšenie absorpcie farbiva a miery fixácie reaktívnych farbív musí pridať veľké množstvo anorganickej soli (chlorid sodný alebo síran sodný). V závislosti od štruktúry a farby farbiva sa množstvo použitej soli zvyčajne pohybuje od 30 do 150 g/l. Hoci sa v čistení organických zlúčenín v odpadových vodách z tlačiarenských a farbiarenských procesov dosiahol veľký pokrok, pridanie veľkého množstva anorganických solí do procesu farbenia nie je možné vykonať jednoduchými fyzikálnymi a biochemickými metódami.

Výskum technológie reaktívnych farbív a farbív bez obsahu solí

Z ekologického hľadiska vypúšťanie odpadových vôd s vysokým obsahom soli z tlačiarenských a farbiarenských závodov priamo mení kvalitu vody v riekach a jazerách a ničí ekologické prostredie.
obrázok
Vysoká priepustnosť soli spôsobí zasolenie pôdy okolo riek a jazier, čo zníži výnosy plodín. Stručne povedané, používanie veľkého množstva anorganických solí sa nedá ani odbúrať, ani recyklovať a zároveň má veľký negatívny vplyv na kvalitu vody a pôdy. Na základe toho tento článok skúma nedávny pokrok vo výskume technológie farbenia bez soli a systematicky rozoberá štrukturálne zmeny nízkosolných reaktívnych farbív, technológiu štepenia a technológiu zosieťovania.

Reaktívne farbivá na farbenie bez soli

Medzi vynikajúce vlastnosti reaktívnych farbív patrí malá molekulárna štruktúra, dobrá hydrofilnosť a ľahké zmývanie plávajúcej farby po fixácii. Ide o dôležitú inováciu v dizajne molekúl farbív. To však tiež spôsobuje nízku mieru vyčerpania farbiva a fixácie a počas farbenia je potrebné pridať veľké množstvo soli. To vedie k strate veľkého množstva slanej odpadovej vody a farbív, čím sa zvyšujú náklady na čistenie odpadových vôd. Znečistenie životného prostredia je vážne. Niektoré farbivá začali venovať pozornosť skríningu a zlepšovaniu prekurzorov farbív a reaktívnych skupín a vyvíjať reaktívne farbivá na farbenie s nízkym obsahom soli. CibacronL, ktoré uviedla na trh spoločnosť Ciba, je typ farbív s nízkym obsahom soli, ktoré na kombináciu používajú rôzne aktívne skupiny. Charakteristickým znakom tohto farbiva je, že množstvo soli použité pri farbení je 1/4 až 1/2 množstva bežných reaktívnych farbív. Nie je citlivé na zmeny pomeru kúpeľa a má dobrú reprodukovateľnosť. Tento typ farbív sa používa hlavne na farbenie ponorom a možno ho použiť spolu s disperznými farbivami na rýchle farbenie zmesí polyesteru a bavlny v jednom kúpeli.

Japonská spoločnosť Sumitomo Corporation navrhla súbor metód farbenia vhodných pre farbivá série Sumifux Supra. Nazýva sa to metóda farbenia LETfS. Množstvo anorganickej soli použitej v tejto metóde je iba 1/2 až 1/3 v porovnaní s tradičným postupom a pomer kúpeľa môže dosiahnuť 1:10. A uviedla na trh sériu reaktívnych farbív kompatibilných s týmto postupom. Táto séria farbív sú heterobi-reaktívne farbivá zložené z monochlórtriazínu a B-etylsulfónsulfátu. Množstvo zvyškového farbiva v odpadovej vode z farbenia tejto série farbív je iba 25 % – 30 % obsahu farbiva v bežnej odpadovej vode z reaktívneho farbenia. Odporúča sa na farbenie vlákien Tencel. Vykazuje vynikajúci aplikačný výkon z hľadiska rýchlosti fixácie, ľahkého umývania a rôznych stálostí farbených produktov.

Spoločnosť DyStar uviedla na trh farbivá série RemazolEF vhodné na farbenie bez soli, ktorých aktívnou skupinou je hlavne B-hydroxyetylsulfónsulfát, a spustila tak ekologický proces farbenia bez soli. Množstvo použitej anorganickej soli predstavuje 1/3 oproti konvenčnému procesu. Proces farbenia je skrátený. Systém navyše pokrýva širokú škálu chromatogramov. Na dosiahnutie jasných farieb je možné kombinovať tri rôzne základné farby. Spoločnosť Clariant (Clariant) uviedla na trh reaktívne farbivá série DrimareneHF, najmä v 4 variantoch: DrimareneBlueHF-RL, 戡ownHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G, ktoré sa používajú na farbenie vyčerpaním a kontinuálne farbenie celulózových vlákien, majú dobrý aplikačný výkon a dobrú stálosť. Rýchlosť fixácie je pomerne vysoká, nízky pomer soli a lúhu je nízky. Neutrálna fixácia, dobrá umývateľnosť.

Niektoré novovyvinuté reaktívne farbivá môžu zvýšiť priamosť farbív zvýšením objemu molekúl farbív a znížením množstva anorganických solí. Napríklad zavedenie močovinových skupín môže zvýšiť priamosť aktívnych skupín a znížiť množstvo anorganických solí. Zlepšiť rýchlosť fixácie; existujú aj prekurzory polyazo farbív (ako trisazo, tetraazo) na zvýšenie priamosti farbív a dosiahnutie cieľa farbenia bez solí. Vysoký sterický zábranný účinok niektorých farbív v štruktúre môže tiež významne zmeniť reaktivitu reaktívnych skupín reaktívnych farbív a množstvo soli použitej pri farbení. Tieto sterické zábranné účinky sú vo všeobecnosti spôsobené zavedením alkylových substituentov na rôznych miestach v matrici farbív. Ich základné štrukturálne vlastnosti vedci zhrnuli takto:

Aktívna skupina jedna SO: CH2CH: oS03Na môže byť v meta alebo para polohe benzénového kruhu;

R3 môže byť v orto, inter alebo para polohe benzénového kruhu. Štruktúrny vzorec je vinylsulfónové reaktívne farbivá.

Rôzne substituenty alebo rôzne substitučné polohy na farbivách môžu dosiahnuť rovnakú hodnotu farbenia za rovnakých podmienok farbenia, ale množstvá ich farbiacich solí sú dosť odlišné.

Vynikajúce reaktívne farbivá s nízkym obsahom soli musia mať nasledujúce vlastnosti: 1) Výrazne znížené množstvo soli použitej pri farbení; 2) Farbenie v kúpeli s nízkym pomerom soli, stabilita farbiaceho kúpeľa; 3) Dobrá umývateľnosť. Skrátenie času následného spracovania; 4) Vynikajúca reprodukovateľnosť. Pokiaľ ide o zlepšenie farbenia, okrem vyššie uvedeného zlepšenia štruktúry matrice farbiva a primeranej kombinácie aktívnych skupín niektorí ľudia syntetizovali tzv. katiónové reaktívne farbivá, ktoré je možné farbiť bez pridania soli. Napr. katiónové reaktívne farbivá s nasledujúcou štruktúrou:

Z vyššie uvedeného vzorca je zrejmé, že farebná látka je spojená s aktívnou skupinou monochlórtriazínu. Na s-triazínový kruh je tiež pripojená pyridínová kvartérna amóniová skupina. Farbivo je kladne nabité a kvartérna amóniová skupina je vo vode rozpustná. Keďže medzi molekulami farbiva a vláknom nedochádza nielen k odpudzovaniu náboja, ale aj k priťahovaniu kladných a záporných nábojov, farbivo sa ľahko dostane k povrchu vlákna a adsorbuje sa na farbené vlákno. Prítomnosť elektrolytov vo farbiacom roztoku nielenže nespôsobí účinok podporujúci farbenie, ale tiež oslabí priťahovanie medzi farbivom a vláknom, takže tento typ farbenia farbiva sa môže farbiť bez pridania elektrolytov pre farbenie bez soli. Proces farbenia je podobný bežným reaktívnym farbivám. Pri reaktívnych monochlórtriazínoch sa ako fixačné činidlo stále pridáva uhličitan sodný. Teplota fixácie je okolo 85 ℃. Miera absorpcie farbiva môže dosiahnuť 90 % až 94 % a miera fixácie je 80 % až 90 %. Má dobrú stálosť na svetle a stálosť pri praní. Podobné katiónové reaktívne farbivá boli tiež hlásené s použitím monofluór-s-triazínu ako aktívnej skupiny. Aktivita monofluór-s-triazínu je vyššia ako aktivita monochlór-s-triazínu.

Tieto farbivá sa dajú farbiť aj v zmesiach bavlny a akrylu a ďalšie vlastnosti farbív (ako napríklad vyrovnávanie a kompatibilita atď.) je potrebné ďalej študovať. Poskytuje to však nový spôsob farbenia celulózových vlákien bez použitia soli.