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活性染料以色泽鲜艳、色谱齐全、应用简便、成本低廉、牢度优良而著称,特别是近年来纤维素纤维(棉、粘胶及新型再生纤维素纤维)的发展,活性染料已成为纤维素纤维染色最重要的一类染料。但活性染料最突出的问题是竭染率和固色率低,同时在纤维素纤维传统的染色工艺中,必须加入大量的无机盐(氯化钠或元明粉),一般用量为30-50g/L,通过电解质的作用来降低纤维表面的Zeta电位,从而降低染料与纤维间的静电斥力,提高染料的上染率。大量无机盐的加入,无法通过简单的物理化学及生化方法加以处理。从生态角度来讲,高含盐量的印染废水直接排放改变了江河湖泊的水质,破坏了水的生态环境。盐分的高渗透性将导致江湖周围的盐碱化,降低农作物的产量。
为了解决含盐废水污染问题、提高活性染料上染率和固色率,近年来,人们对纤维素纤维阳离子接枝技术进行大量研究,阳离子接枝后,纤维可进行无盐染色,上染率和固色率均有大幅度的提高,但存在染色匀染性差的问题。本文提出采用有阳离子和阴离子组成的离子对化合物对棉纤维进行接枝,设计并合成了以三嗪环为母体结构,带有活性基团的反应性阳离子化合物(Tri-HTAC)和反应性阴离子化合物(Bi-CSAT),采用IR光谱对化合物的分子结构进行了验证。以反应性阳离子化合物和反应性阴离子化合物组成离子对作为交联剂,通过对阴、阳离子化合物的不同配比和改性工艺的研究,得到纤维素纤维改性工艺的最佳处理条件:阳离子试剂80g/L,阴、阳离子比例(质量比)1:5,30%的NaOH溶液40g/L,常温处理3—5h。
通过对改性纤维的染色工艺研究表明,改性后的织物对盐、碱、浴比不敏感,可以在无盐条件下染色。通过对11种不同结构的活性染料的染色性能研究表明,改性后活性染料上染率可以从85%提高到95%左右,固色率从80%提高到90%以上。染色后干、湿摩擦色牢度和耐水洗色牢度大致和改性前相同。离子对的引入,对染色有一定的匀染效果,可以改善阳离子改性棉上染速率过快,染色不匀等问题。
通过对雅格素红BF-3B、雅格素艳蓝BF—RN染料的染色动力学研究表明,改性织物染色60min后基本达到染色平衡,染料在改性棉纤维上的扩散系数比在常规未处理棉纤维上增加近一倍。根据Arrhenius方程推出染料向未改性棉纤维扩散的表观活化能分别为27.36J/mol(红),16.77J/mol(艳蓝);向改性后棉纤维扩散的表观活化能分别为5.36J/mol(红),4.54J/mol(艳蓝)。表明染料在改性后棉纤维中扩散的能阻比在未改性棉纤维中的扩散能阻小。
通过元素分析、X-射线衍射、强力和弹性测试、IR等手段,研究了改性后织物的结构性能。结果表明:改性后织物氮元素含量增加;结晶度和取向度有一定程度的下降,断裂强力有所下降,断裂伸长率增加,折皱回复性能提高;从织物改性前后的红外光谱可知,改性后棉织物在1595 cm-1处有三嗪环的吸收峰。