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【原创】印染固色剂发展及应用进展

2023年11月28日

纺织品染色用的染料,如直接染料、酸性染料、活性染料等,通常带有可溶性基团,容易造成染色纺织品耐湿摩擦色牢度不佳。在后期加工和使用过程中,织物上的染料会解离纤维、溶解于水,造成织物颜色变化,同时解离的染料会沾污其他纤维织物。为了减轻其影响或避免上述情况的发生,使染色纺织品达到高质量产品的色牢度要求,通常纺织品在染色后需要借助固色剂进行固色处理。固色剂作为纺织品加工过程中的一种重要助剂,可以增强染料在纤维上的固着,提高织物的色牢度。


小分子季铵盐类固色剂

小分子季铵盐类固色剂是一类带有长链疏水基的季铵盐,与阴离子可溶性染料通过离子键结合,形成染料色淀,提高染色织物的色牢度。如十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)、十六烷基三甲基氯化铵(1631)等。但该类型固色剂对织物耐湿摩擦色牢度提升不明显,且会在不同程度下使织物出现色光改变、耐日晒色牢度降低等问题,目前已基本停用。

双氰胺甲醛树脂固色剂

双氰胺甲醛固色剂是通过双氰胺与甲醛缩合反应,然后添加冰醋酸水解形成弱阳离子型低聚物,主要有山德士公司的Copratex B、国产固色剂Y和固色剂M。该类固色剂通过与阴离子染料结合形成色淀以及固色剂分子上N-羟甲基基团与纤维反应,形成网状结构,提高直接染料和酸性染料的染色牢度。但此类固色剂含有甲醛,会对人体健康产生较大危害,因此已经被禁用。目前,无甲醛固色剂已成为固色剂的主流产品。


多胺类树脂固色剂

为了解决双氰胺甲醛固色剂存在的甲醛释放问题,同时满足活性染料染色织物固色的需求。20世纪60年代,国内外相继研发了多胺类聚合物无甲醛环保型固色剂,以杜绝甲醛释放,同时提高固色剂的固色性能。多胺类树脂固色剂主要通过多胺类化合物(如二乙烯三胺)和胍类化合物及其衍生物(如双氰胺)在酸性条件下聚合获得。此类固色剂分子呈现阳离子网状结构,可以与阴离子染料通过离子键结合形成不溶性色淀,从而提高染色牢度。且多胺类聚合物固色剂分子量相对较大,与纤维大分子间存在较强分子间作用力,同时多胺与双氰胺缩合环化,在织物表面成膜,进一步提高织物色牢度。目前,多胺类聚合物固色剂已有较多应用,如固色剂SH-96、固色剂H、固色剂DFRD-1和固色剂HTF-367等,其固色性能优于早期固色剂Y,特别是在活性染料染色织物耐洗色牢度方面有较好提升,且不存在甲醛释放的问题。但该类固色剂分子中含有较多的氨基,在后续加工和服用过程中容易造成色变和耐日晒色牢度降低。


聚阳离子型固色剂

为了解决多胺类聚合物固色剂存在的发黄变色和耐日晒色牢度降低的问题,研究人员开发出聚阳离子型固色剂,主要用于活性染料固色。聚阳离子型固色剂通常呈线性结构,根据阳离子的种类可分为伯胺、仲胺、叔胺和季铵盐型。由于伯胺、仲胺、叔胺等结构易氧化发黄,而季铵盐型阳离子性最强,固色性能最好,因此其被广泛研究使用。季铵盐聚阳离子型固色剂主要分为两类:一类是环氧氯丙烷与多胺类的聚合物,如固色剂TCD-R等;另外一类是烯丙基季铵盐衍生聚合物,如固色剂F、固色剂MRT-1等。其中环氧氯丙烷和多胺类的聚合物固色剂结构中存在反应性基团,同属反应型固色剂中的一种。

聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)固色剂是烯丙基季铵盐及其衍生物聚合物的一种。PDMDAAC固色剂分子链上带有大量阳离子基团,可以与染料阴离子以离子键结合形成色淀。该固色剂纤维结构与棉纤维相似,在棉织物固色上表现出较高的性能。部分烯丙基季铵盐衍生聚合物固色剂可以通过微交联的方式,将线性机构连接成网状结构,提高对纤维和染料的相互作用,从而提高染色织物色牢度。但该类型固色剂对染料的包覆性不足,耐湿摩擦色牢度相对较差。


反应型固色剂

反应型固色剂是一种分子结构中含有能与纤维或染料中羟基、氨基等发生共价交联的反应性基团的固色剂。这类固色剂通常是由在多胺类聚合物固色剂和聚阳离子型固色剂分子上引入反应性基团,或在反应型聚合物上引入阳离子基团的方法制备。通过固色剂分子中的反应性基团的共价交联作用,使未固着的染料通过固色剂的“桥接”作用固着在纤维上,同时固色剂相互交联在纤维表面成膜以及固色剂阳离子和染料阴离子离子键作用形成色淀,有效提高染色织物的色牢度。反应型固色剂主要包括环氧氯丙烷衍生类、水性聚氨酯类、有机硅类。

酸性固色剂

酸性染料染色锦纶织物通常使用阴离子型固色剂进行固色。该类固色剂通过与锦纶形成氢键在织物表面交联成膜,以及对纤维内部染料阴离子产生静电斥力,阻碍染料向染浴中扩散,从而提高染色率。酸性固色剂主要以天然单宁类物质、磺酸盐缩聚物等为主,如超宇新材料的酸性固色剂CY-7302、新科新材料科技有限公司的KX-206S。

功能性固色剂

功能性固色剂主要包括紫外吸收型固色剂、耐氯固色剂、缓冲型固色剂。紫外吸收型固色剂:大部分染料在紫外光作用下,染料分子会遭到破环,织物耐日晒色牢度较差。通过在固色剂中引入紫外吸收剂,如水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类等,可实现固色剂对染色织物耐日晒色牢度的提升。如江苏奥斯佳材料科技的U-3501、3502;耐氯固色剂:自来水中含有的有效氯会氧化染料,对染色织物颜色产生较大影响。多胺类固色剂可以与活性氯反应,减轻活性氯对染料结构的破坏,从而提高耐氯性能。通过在固色剂中引入更容易与有效氯发生反应的物质,可以一定程度上提高染色织物的耐氯性能。如邦葳新材料有限公司的邦葳T、德美化工的DM-2531N等、上海雅运公司的雅可固CF等;缓冲型固色剂:在酸性条件下,活性染料与纤维间的共价结合容易水解,使织物耐汗渍色牢度降低。通过在固色剂中加入具有pH缓冲能力的基团,可以有效提高染色织物的耐汗渍色牢度,如邦葳新材料有限公司的邦葳500。

更多内容,请关注《纺织导报》2023年第6期“印染固色剂发展现状及趋势”一文。

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