跪求染整畢業(yè)論文

【專家解說】：世界染料與染整工藝科技創(chuàng)新 摘要:根據(jù)染料母體的生物相容性論述了非誘變性染料和仿生染料在紡織纖維著色中的發(fā)展方向;論述了實(shí)現(xiàn)高固 色率活性染料的有效途徑以及通過交聯(lián)染色方法實(shí)現(xiàn)染料與纖維近100%化學(xué)結(jié)合的可行性;介紹了環(huán)境友好染色新 工藝，活性染料無鹽染色，還原染料和硫化染料生化法還原或電還原法染色，非水溶劑染色以及噴墨印染技術(shù) 關(guān)鍵詞:染料;非誘變;高固色率;交聯(lián)染色;無鹽染色;生化或電還原法染色;非水溶劑染色;噴墨印染 紡織服裝居我國國民經(jīng)濟(jì)中重要位置在于不僅滿 足我1$113億人口穿衣問題，而月大量出口。如2000年 出口創(chuàng)匯占當(dāng)年我國商品出口總值的21%l’一21。我國染 料卜業(yè)已成為“歐洲、北美、中國和東南亞四大染料生 產(chǎn)國和地區(qū)之一”131。然而，科學(xué)技術(shù)日新月異，在發(fā) 展過程中也面臨更大的挑戰(zhàn)，必須高度重視國內(nèi)外紡 織染料現(xiàn)狀，創(chuàng)造參與的契機(jī)，迎接挑戰(zhàn)，鼓勵(lì)科學(xué)技 術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)成本更低、性能更好的染料產(chǎn)品和應(yīng)用一L: 藝。新型染料及其紡織服裝的開發(fā)投產(chǎn)將極大地提高 我國紡織服裝國際地位。 1非誘變?nèi)玖霞胺律玖?1.1非誘變?nèi)玖?染料_!_幾業(yè)面臨嚴(yán)重的環(huán)境問題，上一世紀(jì)歐洲公 布的22個(gè)芳胺有致癌性，無論由該22個(gè)芳胺合成或能 被分解出上述芳胺的染料共118個(gè)皆已被勒令停產(chǎn)。 此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)染料本身就有致癌性的有C.I.16150， 16155，12610，23635，22610，23850，2386()，30145，30235 等染料;染料本身對人體有過敏性的有c.I.lo345， 11855，10375，11080，1l0()5，11110，16150，62015，11210， 61500，61505，62500，63305等，這些染料已經(jīng)限制使 用。 由于誘變芳胺會在動物體內(nèi)代謝過程中形成N- 氧代(羚基化或氧化)衍生物，具有致癌活性;由非誘變 芳胺合成出的偶氮染料為非誘變?nèi)玖?，?_ 月在光、熱或 微生物等作用下，該偶氮染料分解出芳胺也無誘變致 癌性，這是代用染料分子設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。 新型發(fā)色體系的設(shè)計(jì)和合成工作是富有成效的l4l， 如苯并二吠喃酮，從苯或苯并二峽喃酮骨架可以合成 黃色至藍(lán)色染料，這一結(jié)果對只由C、H、O組成發(fā)色體 系的染(顏)料研究開發(fā)，具有重要意義。 1.2仿生染料 天然染料具有生態(tài)平衡特點(diǎn):對健康無害、不污染 環(huán)境、制造條件溫和、為生物質(zhì)可再生資源、“無二 廢”處理問題，已重新引起染料界關(guān)注。美國1997年 進(jìn)口天然染料3451噸，印度AIPs一!幾業(yè)集團(tuán)1996年生產(chǎn)天 然染料30()噸，意大利DelaKohbia和德國LivoSPflanzen- chemicForsehung一、，ndEntevieklungGmblH公司都在開 發(fā)生產(chǎn)天然染料151。天然染料除了在食品、醫(yī)藥和化妝 品中應(yīng)用外，正在逐步擴(kuò)大到紡織品，因?yàn)榧徔椘窇?yīng)用 量大面廣，經(jīng)濟(jì)和社會效益更為重要，例如棉用天然染 料的染色161、生態(tài)友好的天然染料及其用于絲綢的染色 171、毛用天然染料因及紡織品的天然染料的染色技術(shù)101 等?？梢灶A(yù)計(jì)，21世紀(jì)中染料領(lǐng)域的競爭將主要圍繞 染料無毒無致癌、發(fā)色率和上色率高、顏色鮮艷和色牢 度好、印染__L藝簡便的仿生染料生產(chǎn)和應(yīng)用。但目前 生產(chǎn)和應(yīng)用的天然染料尚存在一些缺點(diǎn)，如上色率 低、色牢度差、有些色光偏暗、種植效率低、成本高、應(yīng) 用「;藝復(fù)雜等。l)l。如何保持天然染料“綠色”特點(diǎn)并 賦予良好應(yīng)用性能已經(jīng)成為新型染料開發(fā)的焦點(diǎn)。 天然染料母體結(jié)構(gòu)的親和力較差，著色基團(tuán)的作 用很微弱，因此，只能用媒染法染絲、毛和棉纖維，媒染 _ l’.藝引人重金屬引發(fā)污染問題，并月.拼染也困難。在 天然染料母體結(jié)構(gòu)上引人染色性能優(yōu)異的著色基團(tuán)， 如高分子可交聯(lián)基團(tuán)，能與纖維發(fā)生共價(jià)鍵結(jié)合，這樣 可以解決仿生染料在固色率、色牢度以及應(yīng)用_l幾藝上 存在的問題。 從結(jié)構(gòu)剖析、合成、性能測定，篩選出質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、生 產(chǎn)卜藝清潔簡便的天然染料母體結(jié)構(gòu)，引人染色性能 優(yōu)異的著色基團(tuán)，是仿生染料研究的主要任務(wù)。 2活性染料與反應(yīng)性染色 2.，高固色率活性染料 1956年活性染料正式商業(yè)化，開創(chuàng)了染料史上新 紀(jì)元。然而活性染料的嚴(yán)重缺點(diǎn)是在生產(chǎn)、儲藏、運(yùn)輸 和印染過程中活性基團(tuán)水解，染料利用率低、浪費(fèi)資源， 增加成本，污染環(huán)境l’I。從50年代末至70年代初，國內(nèi) 外染料化學(xué)_l二作者為了提高活性染料的固色率，設(shè)計(jì) 了眾多的新型活性基團(tuán)，但從1970年起，新的可_l幾業(yè)化 的活性基團(tuán)已停止了發(fā)展!川。迄今為止，真正商品化的 活性基團(tuán)仍然為均二嗓型、氟氯啼嚨型和乙基礬硫酸 醋型。一般二氯均二嚓的活性染料的固色率只有 40%一50%，一氯均下臻的活性染料的固色率在60%左 右，乙烯礬型活性染料的固色率約55%一63%;人們通過 增加活性基的個(gè)數(shù)來提高活性染料的固色率，從單活 性基到雙活性基，固色率平均可提高10%一巧%，如英國 的Plo(:ionHE型，日本的Sllmifix染料和國內(nèi)的M型活性 染料，都采用相同或不同的雙活性基團(tuán)，使活性染料I$I 色率提高到75%一80%l’2}。而進(jìn)一步增加活性基團(tuán)個(gè) 數(shù)如二活性基染料合成成本高、難度大，不適于_[業(yè)化 生產(chǎn)。 活性染料在絲綢上染色行為及染料一纖維間共價(jià) 鍵穩(wěn)定性表明活性基團(tuán)的反應(yīng)活潑性(反應(yīng)率R)及染 料與絲綢的親和力(E)都對染料利用率(固色率r)有顯 著影響}”l，即:F%二E%xR%，例如染料(I)含雙嗅丙酞基， 具有高反應(yīng)率(R=99.犯%)和高的竭染率(E二97.58%)，因 而l*I色率高達(dá)96.9%;而染料(n)雖然有高的反應(yīng)率 (R二97.26%)，但竭染率低(E二73.09%)，所以固色率僅為 71%。 活性染料染絲綢和染棉纖維不僅反應(yīng)性能有差異， 即絲綢上氨基和琉基比棉纖維上羚基更易反應(yīng)，而且 帶有陰離子磺酸基的活性染料能與帶陽離子氨基的蛋 白質(zhì)纖維構(gòu)成鹽鍵，同樣染料與棉纖維間只能形成范 德華力和氫鍵，所以絲綢染色的竭染率一般為90%以 _ L，而染棉竭染率平均為70%左右。棉用活性染料的竭 染率如此低，原因之一是一些染料研究者認(rèn)為活性染 料應(yīng)當(dāng)具有較低親和力結(jié)構(gòu)!’4!，主要理由在于擴(kuò)散和 沾色問題。本文在活性艷藍(lán)KE一GN的染料分子結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)合成中根據(jù)F%=E%xR%經(jīng)驗(yàn)式，設(shè)計(jì)如下結(jié)構(gòu)染 料: 擴(kuò)散和沾色問題，采用了特種助劑，首先考慮到染色過 程中染料擴(kuò)散問題，纖維素纖維孔隙為16A，膨化后可 達(dá)SOA，一般親和力很大的直接染料長度為15A左右， 即使將活性染料分子體積增大到直接染料一樣，膨化 纖維也易于擴(kuò)散染色;同時(shí)考慮到沾色問題，研制的特 種清洗劑達(dá)到了很好的效果。創(chuàng)新研究的活性艷藍(lán) KE一GN與國內(nèi)外有代表性棉用活性染料染色結(jié)果對比 見表l。 從表l可以看出:染料l在我國和ICI公司都有生產(chǎn)， 為單二氯均二嗦型活性染料，固色率F二33%;染料2為 Baye訟司的單二氯哇l怒琳型活性染料，F(xiàn)二58.3%;染料 3為上海生產(chǎn)的雙一氯均二嗦型活性染料，F(xiàn)二61.2%;染 料4我國和ICI公司都生產(chǎn)，為雙一氯均二嚓型活性染 料，F(xiàn)二82.3%，該染料的固色率代表當(dāng)今世界上雙活性 基染料水平;染料5為活性艷藍(lán)KE一GN，F(xiàn)二90.2%，在棉 纖維上的固色率高達(dá)90.2%。 高親和力染料分子結(jié)構(gòu)和特種助劑的研究成功， 給世界活性染料高固色率開辟了一條切實(shí)可行的途徑， 如AGARwAL等人研究絲綢染色卜5·’6}采納了我們觀點(diǎn)， 用乙烯礬硫酸醋和一氯均找嗦做為染料雙活性基團(tuán)， suoifi、supr。BrilliantRedZBF，不僅提高了反應(yīng)性 (R二92.2%)，而目增大了親和力(E=gl.1%)，取得了很好 染色效果(固色率F二84.7%)。最近c(diǎn)oRENsEK在研究 棉纖維活性染料染色行為l’7!亦引用我們成果，采用雙活 性基染料也提高了固色率(F)。 2.2反應(yīng)性高分子染料 在活性染料研究中，用山梨醇模擬纖維素，活性染 料與山梨醇中的伯經(jīng)基進(jìn)行醇解和水解速率常數(shù)關(guān)系 測定K山梨醉/K水引2.2一巧.81’引，結(jié)果說明即使在均相中反 應(yīng)，染色時(shí)活性基團(tuán)總有一部分水解，所以100%固色是 不可能的，必須超越活性染料才能取得新的突破。根 據(jù)染料纖維問共價(jià)鍵結(jié)合原理，活性染料染色只是反 應(yīng)性染色的一種l’“J，而交聯(lián)染色亦屬反應(yīng)性染色。在 交聯(lián)染色_I!.藝中，染料不含活性基團(tuán)，沒有染料水解問 題，可以達(dá)到高固色率。國際上研究開發(fā)的小分子交 聯(lián)染料，如Basazol染料和Indosol染料等，由于可交聯(lián)基 團(tuán)在染料分子共扼體系上，染色后色光變暗。 本文研究的可交聯(lián)高分子染料既有染料的鮮艷色 彩、著色能力等，也有高分子化合物的耐溶劑性、耐遷 移性、相容性:與衛(wèi)生性，同時(shí)，高分子骨架_L有大量可 交聯(lián)反應(yīng)的氨基、羚基等，因此，染色性能非常好，其分 子結(jié)構(gòu)代表式如下: 該類型染料在棉纖維、絲綢和皮革染色中殘液近 于無色，染料接近99%上染被染物，無致癌性，染色重 現(xiàn)性好，獲得了中國專利!’91、美國專利}2(jl和德國發(fā)明專 利l，，一。 3印染新工藝技術(shù) 3.，新型纖維染色 從歷史上看，染料 _ t’.業(yè)的發(fā)展與纖維密切相關(guān)，兒 是一種新纖維出現(xiàn)，要求相適應(yīng)的新型染料。自從“紡 織生態(tài)學(xué)”被提出后122}，21世紀(jì)纖維「業(yè)將要回到生物 高分子平臺上，棉纖維從量上看將是纖維的首位，此外， 合成纖維將有新動向。 纖維素纖維染色問題迫切需要解決，主要是活性 染料和硫化染料染色問題引起的廢水問題，而目.活性 染料染色還有大量鹽的污染問題。正在研究活性纖 維、交聯(lián)染色和可交聯(lián)高分子染料都為創(chuàng)新開辟了新 路!圳。從纖維方面看，已經(jīng)出現(xiàn)新型的聚醋纖維PTT， 改性聚丙烯纖維PP，新型聚酞胺纖維Tactel，新型纖維 素纖維Tencel、聚乳酸纖維PLA和甲殼素纖維。 甲殼素纖維是一種動物纖維，用于醫(yī)療衛(wèi)生和內(nèi) 衣服飾用。新型纖維可以在制造過程中添加易染性成 分，如Tellcel在紡絲時(shí)候，在溶劑中添加修飾劑，以利于 染色。超細(xì)纖維和異型纖維是纖維發(fā)展的大方向，共 價(jià)鍵化學(xué)結(jié)合的染色方法是最有吸引力的優(yōu)異方法。 合成纖維的非水溶性染料染色中，著色基團(tuán)發(fā)展 方向是改善染料對纖維的相親性，即依據(jù)相似相容原 理，增加兩者物理力結(jié)合，我們已經(jīng)合成出含長烷基鏈 的丙綸專用分散染料，可用于直接染丙綸，其中藍(lán)色品 種已取得接近100%上色率和4一5級時(shí)處理牢度的良好 效果122一281，為非極性丙綸染色開辟了一條新路。 3.2潔凈染色新工藝新技術(shù) 3.2.1活性染料無鹽染色新_I’.藝新技術(shù) 通?；钚匀玖先旧^程需加人無機(jī)鹽幫助提高染 料的竭染率(20留L一180留L)，含大量無機(jī)鹽和染料廢液 的排放給環(huán)境帶來極大污染問題。我們研究的活性染 料染色新_l _ ;藝在無鹽的條件下，上染暫時(shí)性陽離子化 棉纖維，比用加鹽方法染色得到更高的固色率和吸附 量，如活性艷紅x一3B有鹽浸染固色率僅為50.8%，無鹽 軋染固色率可達(dá)80%;活性艷紅K一B3R有鹽浸染固色率 為68，5%，無鹽軋染固色率可達(dá)94%;活性黃KN一CR有 鹽浸染固色率為56.8%，無鹽軋染固色率可達(dá)94%，雙 活性基染料的固色率提高幅度更大。活性染料無鹽染 色棉纖維耐洗牢度均在4級以上，耐摩擦牢度也均在4 級以上。 3.2.2更新1’.藝 以還原染料和硫化染料為例，從染色_「藝方面減 少二廢，不再用化學(xué)法還原而采取生化法還原或電還 原法染色，后者原理如下因卜 1991開發(fā)的超臨界C伍作溶劑的染色l:藝，用C02 作溶劑具有安全、廉價(jià)、可循環(huán)利用，C恢溶劑染色中專 用染料的研究十分重要，現(xiàn)在已有專用染色機(jī)和專用 染料，染色機(jī)可用在聚醋、聚酞胺和聚丙烯的染色，能 夠?qū)崿F(xiàn)100%吸附，可以省去染色后的還原清洗。這種 方法唯一缺點(diǎn)是需要高壓。有人指出，超臨界C氏染色 法只要不能應(yīng)用在纖維素纖維中，就不能說是完全成 功的，所以許多卜作致力于此項(xiàng)研究。用碳化二亞胺 和樹脂處理纖維素，以增加纖維素的疏水性就能夠用 專用染料在超臨界CO:中染色。也有將纖維素改性，降 低極性后用專用分散染料染色!2”l，例如采用下式試劑 使纖維素纖維或羊毛芳香化后就能用分散染料染 色。 CiI祖公司正在開發(fā)含有能夠聚合的乙烯基染料，印 染糊中含有其它乙烯基官能團(tuán)單體，在光照下發(fā)生共 聚，并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到100%染料利用率。 3.2.3噴墨印染技術(shù) 噴墨印染技術(shù)將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于染色一}_藝 中，在計(jì)算機(jī)程序控制下，以高再現(xiàn)性、高清晰度、低污 染和低原材料浪費(fèi)的全新印染效果、以其工藝的靈活 實(shí)用和安全性及按需設(shè)計(jì)、及時(shí)供貨的巨大潛力引起 了國內(nèi)外紡織_l幾業(yè)界的廣泛關(guān)注，具有高附加值、高利 潤、高安全性。然而噴墨印花技術(shù)全球化、快速反應(yīng)及 環(huán)保生態(tài)學(xué)對印染[業(yè)提出的更高的要求。我們創(chuàng)新 研制的可反應(yīng)性高分子染料為在我國實(shí)現(xiàn)高固色率、 高堅(jiān)牢度的纖維噴墨印花技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) 11]巾國}幾程院.常平 . 20世紀(jì)我國重大卜程技術(shù)成就(272)[M] . 暨南大 學(xué)出版辛l幾，廣州，2002 [2]沈日炯，姬蘭琴.第四屆全國染料信息發(fā)布會論文集【C]石2，2000 年，紹興 【31PhilipKel、}lawTheFut、Jren、rWostE、，ropeanDye，t、，ffMan:，fa《:tt，re， . 【J」J . 5。，。認(rèn)Dyer、&C‘、1 . 1998，114(2):35 14}D . 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