固色剂是印染行业不可缺少的添加剂之一。它的主要功效是增强织物对水的耐受处理能力,促进织物的染色过程。该物质能与织物上的染料产生不溶性彩色化合物,使颜色更耐洗涤和汗渍,有时还能提高其耐晒性。
在自然界中,各种各样的植物盛开着不同形式的花朵,五颜六色。这些花起初的存在目的是吸引昆虫进行授粉,但意外的是,它们却深受人类喜爱。现在它们已经成为一种美丽的染色材料,广泛应用于服装中。通常,纺织品的染色是通过将其放入染料溶液中进行处理的。经过化学或物理化学反应后,染料与纤维结合,在纤维表面形成不溶性有色化合物。纤维材料上的染料经过水洗、暴晒和摩擦等考验后,其颜色是否持久不变,就称为染色牢度。
活性染料在染色过程中与纤维发生化学反应,形成共价键,因此被称为反应染料。1956年,活性染料Procion首次在英国生产。活性染料色谱范围广,色彩鲜艳,性能优越,适用性强。但其抗汗、抗湿、抗阳光的连续性略显不足,存在一些缺陷。固色剂的功能是提高染料在染色过程中的固定率和湿处理的耐久性。
一、活性染料染色机制
1、棉纤维结构
成熟的棉纤维主要由纤维素组成。纤维素是一种天然聚合物化合物。它是一种多糖物质,其化学方法是C6H10O5。棉纤维的分子结构呈现出稳定的周期性,这决定了纤维素分子的三维结构。纤维素是一种含有甲基和羟基的大分子。其中,甲基纤维素是一个重要的功能组。羟基在棉纤维中起着关键作用。它具有亲水性,使棉纤维具有优异的吸湿性。
参与棉纤维素分子亲核反应的官能团包括C6、C2和C3。C6是伯羟基,反应速度最快;C2仲羟基反应性强,但空间障碍大,反应速率低于C6;C3是仲羟基,空间障碍大,会形成分子内氢健康,反应性低。
2、活性染料的结构
活性染料由发色体、活性基、连接基和水溶性基组成。分子结构中的活性基团可以与纤维素纤维上的羟基和蛋白质纤维上的氨基共价结合。
根据反应活性,活性基团可分为X型、K型和KN型。X型活性基反应活性强,稳定性低,易水解,但染色速度快,适用于低温染色。K型活性基反应性弱,稳定性高,适用于高温染色。K型活性染料的性能染色条件介于X型和K型之间。然而,为了提高染色的固体颜色率,一般不使用单一的活性基染料,而是使用M型和B型等双活性基染料。
3、活性染料染色过程
当活性染料染色时,活性染料首先溶解在水中,染料和水同时进入纤维,并附着在纤维上。染料的吸收程度取决于染料的亲和力和染料中的电解质浓度,染料也与纤维发生化学反应。
纤维素纤维在中性介质中并不活跃。染料和纤维只是一种附着关系。只有当纤维素纤维在碱性介质中时,才能起到共同的作用。这是因为纤维素纤维在这个时候形成负离子,其离子浓度随着PH的增加而增加。它也被认为是纤维素纤维作为弱酸与碱中和反应。
二、固色剂要求
固色剂应降低染料的溶解度,对固色剂有以下要求:
1、能提高染色织物的色牢度。
2、保持染色织物的原始颜色和光牢度。
3、对人体无害。
4、不影响环境,具有良好的生物降解性。
5、便宜易得,原材料供应以国内为基础。
6、适用于浸轧和浸渍,使用方便,不受工艺限制。
书中还描述了固色剂的现状、固色机理的分类、无醛固色剂的种类、功能性水性聚氨酯固色剂四个要点,其中固色机理是用固色剂和染料生成不溶性色淀,固色剂在纤维表面形成薄膜,固色剂与纤维上的羟基交联,利用氢键引力增加固色强度,提高汗渍牢度的耐酸性,利用平滑剂提高摩擦色牢度,紫外线吸收基团提高耐晒色牢度,提高抗氯物质的抗氯牢度。无醛固色剂也是基于其主要五种类型:非反应性树脂或反应性树脂。