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直接染料的前世今生

發布時間：2021-03-31 點擊：

定型機、涂層機專業生成廠家無錫前洲興華機械2021年3月31日訊 直接染料是1884年保蒂格(Bottiger)發現了剛果紅(CongoRed)后發展起來的。在這以前,棉纖維用靛藍和其他天然染料染色,操作很麻煩。當時的合成染料剛開始發展,不能對棉纖維直接染色,要將棉纖維用媒染劑處理以后才能上染,而且染色牢度很低。

剛果紅可溶于水,無需先用媒染劑處理就能直接上染棉纖維,工藝簡單,合乎當時紡織工業發展的需要,類似的染料便迅速發展起來。由于染料能對棉纖維無需媒染劑而直接上染,所以稱為直接染料。染料能對纖維直接上染的性能就稱為直接性。

自從1884年保蒂格用化學合成的方法獲得第一只直接染料———剛果紅以來,直接染料已歷經了一百多年漫長的歷史進程。在此期間,這類染料在不斷地發展變化,其染色理論也在不斷深化和完善。

早期的直接染料在化學結構上多為聯苯胺類偶氮染料,尤以雙偶氮類的結構為主,如剛果紅即為對稱聯苯胺雙偶氮染料。剛果紅的發現,使得以芳二胺為中料,通過重氮化反應和偶合反應來制備直接染料成為當時用化學合成方法得到直接染料的唯一途徑。

這一時期主要是通過制造和采用不同種類的偶合組分(各種氨基萘酚磺酸)來得到不同顏色品種的直接染料,因而具有較大的市場占有量。隨著染料合成技術的發展,出現了酰替苯胺、二苯乙烯、二芳基脲、三聚氰胺這些新的重氮組分的偶氮類直接染料以及二口惡嗪和酞菁系的非偶氮類結構的雜環類直接染料。

到20世紀60～70年代,醫學界發現聯苯胺對人體有嚴重的致癌作用,各國相繼禁止聯苯胺的生產。目前在直接染料的化學結構中,早期以聯苯胺發展起來的品種多已被淘汰。

促使直接染料發展的另一個重要因素是人們對染色牢度不斷提出新的要求。在20世紀30年代前后,棉用染料出現了還原染料和不溶性偶氮染料。50年代出現的棉用活性染料,均以其良好的染色牢度獲得了消費者的青睞,形成對直接染料的巨大沖擊。

眾所周知,直接染料的最大缺點就是染色牢度較差。為解決這個問題,百年來人們進行了不懈的努力。早期是在染色后處理方面進行改進,較為成熟并廣泛應用的方法是銅鹽后處理及重氮化后處理,形成稱之為直接銅鹽染料和直接重氮染料的兩類直接染料。

隨后出現的是有銅絡合結構的偶氮類直接染料和某些雜環結構的非偶氮類直接染料,它們最主要的特點是耐光色牢度達到4級以上。為了應用的方便,人們又補充了直接染料中不需后處理而有較好耐光色牢度的品種,形成了直接耐曬染料。

從20世紀30～70年代,人們對纖維素纖維染色的興趣似乎集中于還原、不溶性偶氮及活性染料上。在這期間,直接染料在結構上沒有重大進展,主要是利用有機化學的發展,開發了陽離子型的固色劑,使用比較多的品種是固色劑Y和固色劑M。

它們的使用使直接染料在耐水浸、耐洗、耐汗漬等染色牢度方面得到一定的改善,但耐光及摩擦色牢度均有不同程度的下降。隨著洗衣機的出現及普遍進入家庭,人們對紡織品的染色牢度提出了更高的要求。同

時為適應棉滌混紡產品同浴染色,70～80年代,國內外的染料研究者進行了新型直接染料的研究開發。這些新型染料有不同于以往直接染料的特點:130℃以上的高溫條件下要穩定,不降解,能夠耐酸性染色條件;在高溫酸性條件下,仍然有較高的直接性和上染率;有明顯高于以往直接染料的染色牢度,尤其是濕處理牢度。

為了達到這些要求,在染料的分子設計上,采用了兩種方法:

(1)染料分子中引入金屬原子,形成螯合結構,提高分子抗彎能力,并含有相當活潑的氫原子的親核基團。同時設計了特殊的固色劑,在染后經固色處理,與染料和纖維之間形成一個多維結構的交聯狀態,達到較高的染色牢度。

(2)在染料分子中,引入具有強氫鍵形成能力的隔離基———三聚氰酰基。染料分子中不含金屬離子,而是設計一個由陽離子多胺聚合體與特殊金屬鹽的混合物作為固色劑來提高色牢度。

瑞士山德士(Sandoz)公司采用的是前一種方法,研究并生產了一套新型直接染料:IndosolSF型染料,中文名稱是直接堅牢素染料。這套染料是由含有銅絡合結構及一些特殊的配位基團與多官能團螯合結構陽離子型固色劑組成的一個染色體系,具有直接染料對纖維素纖維上染的直接性和還原染料的染色牢度。這套染料于20世紀80年代進入我國,引起了染料的應用、研究、生產三個方面的興趣,并經多年努力,開發生產了國產同類品種,即直接交鏈染料。這套染料同樣具備新型直接染料的優點,適合于滌棉混紡織物同浴染色。通過生產實踐,人們發現這套染料與分散染料同浴染色時往往引起分散染料的變色。經研究,這是由于染料中游離的銅造成了某些分散染料結構被破壞。為了解決這個問題,又研制了高分子的新型金屬絡合劑,從而彌補了這類染料的缺陷。

日本的化藥公司采用了第二種方法,推出了KayacelonC型的新型直接染料。我國的染料工作者按此思路,經多年研究,開發并生產了一套稱為D型的直接混紡染料。這類染料同樣具有前述新型直接染料的優點。因染料分子中引入的是三聚氰酰基,不含有金屬原子,在染色時不會對分散染料造成影響,尤其適合滌棉混紡織物的染色。其所以稱為混紡染料,是指該染料互混性好,能與各種分散染料同浴染色,而非這套染料中含有分散染料。

新型直接染料的誕生,重新為直接染料注入了新的活力,為纖維素纖維的染色提供了新的手段,進一步擴展了直接染料的應用范圍。