双季铵盐在活性染料染色中的应用

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【摘要】活性染料因其特有的性质备受青睐，然而传统工艺染色时加入大量无机盐导致水质污染，环境破坏以及资源浪费，因而活性染料低盐染色是一种节能效果十分显著的染整加工方法。在当前以绿色、生态染整为工业生产主题和国家节能、降耗、减排政策的推动下，环保的生产工艺越来越受到人们的重视。所以活性染料对棉织物的染色工艺急需改进。双季铵盐在活性染料中的染色原理及代盐剂的开发与应用已成为当今染色工艺研究热点。

【关键词】棉织物　活性染料　双季铵盐　低污染

一、前言

棉织物是我国最主要的面料之一，2009年国家统计局公布棉花产量640万吨。活性染料以色泽鲜艳、色谱齐全、应用简便、成本低廉、牢度优良而成为纤维素纤维纺织品染色最重要的一类染料。但是活性染料对棉纤维等纤维素纤维染色仍存在着固色率低、染色时电解质消耗量大(食盐可达40g／L以上、元明粉用量可达200g／L以上)、含盐有色污水量较大等问题，因此活性染料的低盐染色问题是急需研究的课题。

二、棉织物活性染料染色的基本原理及影响因素

1.活性染料染色的基本原理

(1)活性染料的上染

活性染料首先吸附在纤维表面，然后向纤维内部扩散，由于固着阶段染料与纤维的键破坏了已达到的吸附平衡，且碱剂为促染剂。染料进一步被吸附，促使染料更多地与纤维结合。由于活性染料亲和力普遍较低，一般要用大量食盐或元明粉促染，为防止染料水解，上染一般在中性条件下进行。

(2)活性染料的固着

活性染料与棉纤维的反应在碱性条件下(pH=11为宜)，纤维素能形成纤维素负离子，能和活性染料发生亲核取代、加成反应，进而形成染料--纤维共价键，二氯均三嗪型较活泼，只需在较低温度下即可反应，而一氯均三嗪型则需在温度较高、碱性较强条件下才能反应。

2.活性染料的染色方法

活性染料的染色最常用的是浸染法，浸染法按照操作工艺流程又可分一浴一步法、一浴两步法和两浴法三种染色方法。一浴一步法，是在碱性浴中进行染色，即在染色的同时进行固色，这种方法工艺简单，染色时间短，操作方便，但由于吸附和固色同时进行，固色后染料不能再进行扩散，因此匀染和透染性差；一浴二步法，先在中性浴中染色，当染料上染接衡时，在染浴中加入碱剂，调整PH值至固色规定PH值(一般为11)，这时染料与纤维达到共价结合，达到固色目的，一浴二步法是活性染料染色中比较合理的染色方法，它不仅可经获得比较高的上染率和固色率，而且有良好的匀染效果，因此棉针织物染色常用这种方法。两浴法，先在中性浴中染色，当染料上染接衡时，不在中性浴里加入碱剂，而是取出织物，放在没有染料的单独的碱性浴中进行固色，这种方法染料的利用率高，但固色时染料容易落下来，色光难控制。目前国内开发和生产的活性染料类型繁多，主要有x型、K型、M型和KN型，它们各自的性质和特点不同。

三、棉织物活性染料低盐染色的原理

活性染料低盐染色是指在染色过程中对盐的依赖性或称敏感度较小，在较低盐用量下能获得较高上染率。棉织物低盐染色可用甜菜碱和季铵盐替代食盐。甜菜碱的化学名称为1一羧基一N，N，N-三甲基乙内酯，分子式为C18H18OCH18-N+(CH3)2-CH2COOH，化学结构上与氨基酸相似，属于季胺碱类物质，外观为流动性，微棕色结晶性粉末，熔点293℃，极易溶于水，易溶于甲醇，溶于乙醇，难溶于乙醚，在酸性及碱性条件下均具有优良的稳定性，配伍性良好。对皮肤刺激性低，生物降解性好，具有优良的去污杀菌、柔软性，抗静电性、耐硬水性和防锈性。经浓氢氧化钾溶液的分解反应，能生成三甲胺。甜菜碱上含有一个阳离子基和一个阴离子基，阳离子基可与染料上的磺酸基形成离子键结合，降低染料与纤维的电荷斥力，这样可使染料对纤维的直接性增大，从而可使染色中的盐的用量大为减少，实现活性染料的低盐染色。同时，甜菜碱对人体和环境无害，甚至大部分甜菜碱可在人体内被代谢，分解时产生的氮对环境负荷极其微小。

四、总结

1.双季铵盐作为促染剂在活性染料的染色方面能够很好的替代食盐并且起到相当好的染色效果。对于个别染料能够与食盐效果相当好的固色耐洗性，其对纤维的损伤较为平和，在剂量较大情况下与食盐相当，同时由于染色残液中的双季铵盐无毒无害甚至大部分可在人体内被代谢，所以对人体和环境十分友好。

2.双季铵盐作为食盐的替代药剂存在着一定的局限性，使用双季铵盐处理后的织物的固色率和K／S值虽然没有常规工艺染色所获得的固色率和K／S值高，但在使用双季铵盐处理棉织物后，很大程度的减少了NaCl的用量，减少了对环境的污染，并且效果比较接近。

3.对于活性兰KN-G，在条件为浴比1：50、双季铵盐添加量为0.5g(100m1)染色时其固色率较好。由于K型染料染色需要较高的上染和固色温度，以及染料本身结构等原因影响了染色效果。对于活性红x一3B在浴比1：50、双季铵盐添加量为0.3g(100m1)时染色的固色率较高；对于活性黄3RD(B)在浴比1：50、双季铵盐添加量为O.3g(100m1)时染色的固色率较高。

4.通过测定双季铵盐处理与常规食盐浸染工艺处理后纯棉坯布的固色率情况、色深值、断裂强力、耐洗牢度进行比较，发现双季铵盐作为促染剂染色效果与常规食盐作为促染剂浸染工艺相差不大，对于双活性基的活性染料双季铵盐的促染效果更好些。双季铵盐作为促染剂染色后的废水比工业食盐容易处理，因此能够很好的缓解废水对环境的危害，降低工业上对生产废水的处理成本，增加产品的竞争力，符合当今绿色染整发展方向，具有良好的发展前景。

5.当双季铵盐用量一定(对于活性黄，活性红，双季铵盐使用量为0.3g；对于活性兰，双季铵盐的使用量为0.5)，温度变化时，活性黄中，70℃下处理效果最好；活性兰中70℃下处理效果最好；活性红中60℃下处理效果最好。

参考文献：

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