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直接染料的前世今生

发布时间：2021-03-31 点击：

定型机、涂层机专业生成厂家无锡前洲兴华机械2021年3月31日讯 直接染料是1884年保蒂格(Bottiger)发现了刚果红(CongoRed)后发展起来的。在这以前,棉纤维用靛蓝和其他天然染料染色,操作很麻烦。当时的合成染料刚开始发展,不能对棉纤维直接染色,要将棉纤维用媒染剂处理以后才能上染,而且染色牢度很低。

刚果红可溶于水,无需先用媒染剂处理就能直接上染棉纤维,工艺简单,合乎当时纺织工业发展的需要,类似的染料便迅速发展起来。由于染料能对棉纤维无需媒染剂而直接上染,所以称为直接染料。染料能对纤维直接上染的性能就称为直接性。

自从1884年保蒂格用化学合成的方法获得第一只直接染料———刚果红以来,直接染料已历经了一百多年漫长的历史进程。在此期间,这类染料在不断地发展变化,其染色理论也在不断深化和完善。

早期的直接染料在化学结构上多为联苯胺类偶氮染料,尤以双偶氮类的结构为主,如刚果红即为对称联苯胺双偶氮染料。刚果红的发现,使得以芳二胺为中料,通过重氮化反应和偶合反应来制备直接染料成为当时用化学合成方法得到直接染料的唯一途径。

这一时期主要是通过制造和采用不同种类的偶合组分(各种氨基萘酚磺酸)来得到不同颜色品种的直接染料,因而具有较大的市场占有量。随着染料合成技术的发展,出现了酰替苯胺、二苯乙烯、二芳基脲、三聚氰胺这些新的重氮组分的偶氮类直接染料以及二口恶嗪和酞菁系的非偶氮类结构的杂环类直接染料。

到20世纪60～70年代,医学界发现联苯胺对人体有严重的致癌作用,各国相继禁止联苯胺的生产。目前在直接染料的化学结构中,早期以联苯胺发展起来的品种多已被淘汰。

促使直接染料发展的另一个重要因素是人们对染色牢度不断提出新的要求。在20世纪30年代前后,棉用染料出现了还原染料和不溶性偶氮染料。50年代出现的棉用活性染料,均以其良好的染色牢度获得了消费者的青睐,形成对直接染料的巨大冲击。

众所周知,直接染料的最大缺点就是染色牢度较差。为解决这个问题,百年来人们进行了不懈的努力。早期是在染色后处理方面进行改进,较为成熟并广泛应用的方法是铜盐后处理及重氮化后处理,形成称之为直接铜盐染料和直接重氮染料的两类直接染料。

随后出现的是有铜络合结构的偶氮类直接染料和某些杂环结构的非偶氮类直接染料,它们最主要的特点是耐光色牢度达到4级以上。为了应用的方便,人们又补充了直接染料中不需后处理而有较好耐光色牢度的品种,形成了直接耐晒染料。

从20世纪30～70年代,人们对纤维素纤维染色的兴趣似乎集中于还原、不溶性偶氮及活性染料上。在这期间,直接染料在结构上没有重大进展,主要是利用有机化学的发展,开发了阳离子型的固色剂,使用比较多的品种是固色剂Y和固色剂M。

它们的使用使直接染料在耐水浸、耐洗、耐汗渍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。随着洗衣机的出现及普遍进入家庭,人们对纺织品的染色牢度提出了更高的要求。同

时为适应棉涤混纺产品同浴染色,70～80年代,国内外的染料研究者进行了新型直接染料的研究开发。这些新型染料有不同于以往直接染料的特点:130℃以上的高温条件下要稳定,不降解,能够耐酸性染色条件;在高温酸性条件下,仍然有较高的直接性和上染率;有明显高于以往直接染料的染色牢度,尤其是湿处理牢度。

为了达到这些要求,在染料的分子设计上,采用了两种方法:

(1)染料分子中引入金属原子,形成螯合结构,提高分子抗弯能力,并含有相当活泼的氢原子的亲核基团。同时设计了特殊的固色剂,在染后经固色处理,与染料和纤维之间形成一个多维结构的交联状态,达到较高的染色牢度。

(2)在染料分子中,引入具有强氢键形成能力的隔离基———三聚氰酰基。染料分子中不含金属离子,而是设计一个由阳离子多胺聚合体与特殊金属盐的混合物作为固色剂来提高色牢度。

瑞士山德士(Sandoz)公司采用的是前一种方法,研究并生产了一套新型直接染料:IndosolSF型染料,中文名称是直接坚牢素染料。这套染料是由含有铜络合结构及一些特殊的配位基团与多官能团螯合结构阳离子型固色剂组成的一个染色体系,具有直接染料对纤维素纤维上染的直接性和还原染料的染色牢度。这套染料于20世纪80年代进入我国,引起了染料的应用、研究、生产三个方面的兴趣,并经多年努力,开发生产了国产同类品种,即直接交链染料。这套染料同样具备新型直接染料的优点,适合于涤棉混纺织物同浴染色。通过生产实践,人们发现这套染料与分散染料同浴染色时往往引起分散染料的变色。经研究,这是由于染料中游离的铜造成了某些分散染料结构被破坏。为了解决这个问题,又研制了高分子的新型金属络合剂,从而弥补了这类染料的缺陷。

日本的化药公司采用了第二种方法,推出了KayacelonC型的新型直接染料。我国的染料工作者按此思路,经多年研究,开发并生产了一套称为D型的直接混纺染料。这类染料同样具有前述新型直接染料的优点。因染料分子中引入的是三聚氰酰基,不含有金属原子,在染色时不会对分散染料造成影响,尤其适合涤棉混纺织物的染色。其所以称为混纺染料,是指该染料互混性好,能与各种分散染料同浴染色,而非这套染料中含有分散染料。

新型直接染料的诞生,重新为直接染料注入了新的活力,为纤维素纤维的染色提供了新的手段,进一步扩展了直接染料的应用范围。