摘要:文中提出使用代堿劑替代傳統(tǒng)的純堿、磷酸三鈉等堿劑,以克服在活性染料固色時的不足。針對不同活性染料染色特征和類型差異以及代堿劑的組成、性質(zhì)和性能,對比傳統(tǒng)的純堿和磷酸三鈉的化學(xué)性能和特點(diǎn),詳細(xì)介紹和分析了代堿劑對活性染料的作用和應(yīng)用優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞:代堿劑;活性染料;固色;應(yīng)用
在活性染料染色中,固著反應(yīng)使用的傳統(tǒng)堿劑是選用較為溫和的純堿、磷酸三鈉等。近一時期來,助劑市場上相繼推出了一些代堿劑作為活性染料固色的專用堿劑,用于替代純堿等傳統(tǒng)堿劑。但是代堿劑在具體應(yīng)用上,由于其化學(xué)構(gòu)成、性質(zhì)、性能與傳統(tǒng)堿劑不同,形成了其各自的特點(diǎn),進(jìn)而在應(yīng)用上有區(qū)別。為此,作專題應(yīng)用研究,以便取得理想的使用效果。
1傳統(tǒng)堿劑的化學(xué)性能和特點(diǎn)
活性染料染色的固著反應(yīng)需在一定的堿性條件下進(jìn)行。堿劑的選用,傳統(tǒng)上歷來以純堿和磷酸三鈉為主,燒堿等強(qiáng)堿一般很少單獨(dú)使用。
純堿的堿性較溫和,它的化學(xué)特性適于活性染料染色,它的水溶液在一個比較廣的單位濃度范圍內(nèi)其pH值變化不大。磷酸三鈉也有此特性,只是它的堿性要比純堿強(qiáng)。不同質(zhì)量濃度的堿劑pH值見表1.
純堿在水溶液中的pH值的變化特征,與它的化學(xué)特性有關(guān)。純堿溶解于水后,和水起可逆反應(yīng),生成氫氧化鈉和碳酸氫鈉:
其中碳酸氫鈉在濕和熱的條件下,會逐步釋放出二氧化碳,生成純堿和水,從而使溶液的pH值保持了相當(dāng)?shù)暮愣☉B(tài);當(dāng)遇燒堿則又生成純堿和水,因此在某些場合下又具有一種抗堿作用,故碳酸氫鈉又稱之為酸式碳酸鈉[2]。所以,在一定單位濃度范圍內(nèi),其溶液的pH值的變化不大,這十分適合于活性染料的染色,可使染料與纖維的固著反應(yīng)過程平穩(wěn)且持續(xù)進(jìn)行。
磷酸三鈉的化學(xué)特性是在不同單位濃度的水溶液中,其pH值的變化,雖然影響和作用機(jī)理與純堿并非一樣,卻與純堿能異曲同工。它的堿性雖比純堿要強(qiáng),卻比燒堿弱,且在活性染料染色所適合的范圍以內(nèi),所以也常被用于染料固著反應(yīng),尤其是對pH值要求相對較高的活性染料品種。有時也根據(jù)具體品種情況,與純堿混合使用。
燒堿等強(qiáng)堿,由于堿性很強(qiáng),單位濃度上的微小變化,也會使pH值的變動明顯,并且由于缺乏純堿、磷酸三鈉那樣的緩沖性能,雖然達(dá)到指定pH值時的用量很少,除了極少數(shù)染料品種外,它與大多數(shù)活性染料品種的染色反應(yīng)難于做到較好的協(xié)調(diào)和可控,所以,在實(shí)際大生產(chǎn)中,主要與磷酸三鈉以適當(dāng)比例混配,用于熱固型 染料的某些品種,基本上不會單獨(dú)使用。倘若染浴的pH值過高(多數(shù)品種不能高于12),染料發(fā)生水解的比例將直線上升。
2活性染料的染色特征與類型差異
通常,反應(yīng)性較強(qiáng)的二氯三嗪型活性染料采用純堿;反應(yīng)性較弱的一氯三嗪型活性染料則宜使用較強(qiáng)的堿劑,如磷酸三鈉,也可使用磷酸三鈉與燒堿的混合堿劑,當(dāng)然使用純堿也并非不可,只是用量要增加,這時需注意染深色時的堿花問題。有燒堿參與的話,則溫度可適當(dāng)降低。
二氯三嗪型活性染料的染浴在pH值小于9.0時,固著率很低,超過9.0后固著率開始急劇上升,在pH值達(dá)到10.0～10.5時,往往出現(xiàn)最大值。
一氯三嗪型活性染料則在pH值達(dá)到10.0時,固著率才開始明顯上升,在pH值11.0～11.5時出現(xiàn)最大值。
乙烯砜型活性染料的活潑程度介于二氯三嗪型和一氯三嗪型之間,固著浴的堿劑濃度一般可與二氯三嗪型相仿,但溫度應(yīng)比它高、比一氯三嗪低,介于二者之間。也有個別品種宜提高固著反應(yīng)溫度到一氯三嗪型染料的條件,以使得色量提高。
B型、M型等異構(gòu)雙活性基團(tuán)類型活性染料,不同牌號、不同產(chǎn)地以及不同品種,其異構(gòu)比可能并不一樣,但均有必要考慮并照顧到一氯均三嗪和乙烯砜二者的特征,不宜過于偏向一方。固著浴溫度也可比乙烯砜型略高。
由于活性染料固著于纖維素纖維的反應(yīng)過程,首先要在一定的堿性條件下進(jìn)行,但它在反應(yīng)過程中會逐步釋放出酸來,見反應(yīng)式(1)。
氯代三嗪中的活性氯原子,在堿劑存在和一定條件下,易同棉纖維分子結(jié)構(gòu)中的羥基(伯醇基)起共價鍵合反應(yīng),生成纖維素醚,同時釋出鹽酸。
二氯三嗪型活性染料的活性基團(tuán)———氯代三嗪中的兩個活性氯原子,在較弱堿劑和較低溫度下,僅一個活性氯原子易同纖維素鍵合;在較高pH值和較高溫度下,則兩個活性氯原子會同時與棉纖維鍵合,形成交聯(lián)物。一氯三嗪型活性染料當(dāng)然只可能一個活性氯原子同棉纖維鍵合。
氯代三嗪中的活性氯原子,在堿劑存在和一定條件下,也易同水分子起共價鍵合反應(yīng)(水解作用),生成水解染料,同時也釋出鹽酸,見反應(yīng)式(2)。
部分活性染料是以β-乙烯砜硫酸酯作為活性基團(tuán)的。其化學(xué)結(jié)構(gòu)如下:
—SO2—CH2—CH2—OSO3H
β-乙烯砜硫酸酯在堿劑存在和一定條件下,先生成乙烯砜,再同纖維素分子結(jié)構(gòu)中的羥基起加成反應(yīng),生成纖維素醚,同時釋放出硫酸。其過程見反應(yīng)式(3)、(4)。
β-乙烯砜硫酸酯在堿劑存在和一定條件下,也易同水分子起加成反應(yīng)(水解作用),生成水解染料,同時也釋放出硫酸[3]。其過程見反應(yīng)式(5)、(6)。
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