固色剂的发展历程及固色机理
固色剂的发展历程及固色机理
固色剂的发展历程
在二次世界大战前直接染料的固色一般釆用铜盐处理或阳离子表面活性剂处理, 铜盐对直接染料分子中具有能络合的基团时, 经固色后生成络合物而提高皂洗牢度, 后来把这种染料称为铜盐直接染料。
二次大战结束后, 捷克首先发明了固色剂Y和它的銅络合物固色剂M, 后传入苏联,再耒到中国, 它是由双氰胺与甲醛缩合, 制成网状结构的低聚物, 弱阳离子性, 对纤维因氢鍵引力而牢固结合在纤维上, 藉阳荷性及网状结构使直接染料降低水溶性而提高牢度, 效果还是较好的, 但游离甲醛较高, 文革后,人们环保要求提高,外销产品不能使用固色剂Y,而至今我国仍使用于内销织物上。但也不符合国家标准。目前固色剂Y的产品，因为环保的问题，属于淘汰的产品类型，不建议印染厂再使用，后期处理环保问题十分严禁。
文革后, 我囯开始开发了无甲醛固色剂, 开始时使用二甲胺或三甲胺与环氧氯丙烷的缩合物或二乙烯三胺与环氧氯丙烷的缩合物, 制成具有阳离子基团的低聚物, 生成叔胺或季铵盐, 同时又具有反应性基团, 能与染料和纤维架桥, 又有一定的分子量, 所以能提髙湿摩牢度。
后来又开发了树脂型的固色剂, 用双氰胺与二乙烯三胺缩合, 脫去一分子氨, 再在180℃以上环构化而成阳荷性的咪唑啉结构, 是一种树脂,称之为树脂型固色剂, 因有双氰胺, 所以有色变,如果再与环氧氯丙烷缩合, 引入反应性基团, 则成为反应性树脂型固色剂, 则有利于提高湿燙牢度。或与2D树脂缩合,接上羟甲基, 能在焙烘时缩合而提高固色效果。
再后来, 使用氯丙烯与二甲胺反应生成二烯丙基氯化銨(DMDAAC), 再在引发剂的引发下进行自由基聚合, 生DMDAAC的均聚物, 也可以加入丙烯酰胺和丙烯酸丁酯进行共聚, 生成分子量成万以上的共聚物。这种高分子量的物质在织物上能成膜, 阻止染料的溶落, 又藉阳离子的季銨盐而固色, 但因无反应性基团和仲胺、叔胺基, 它不能提高湿烫牢度和氯浸牢度。这一类固色剂是当前使用最广的一种。效果属中等偏上水平。
上述三类固色剂是目前的使用的大类, 在此基础上进行改造, 出现了品种繁多的固色剂。
活性染料染物为什么要固色
活性染料虽含水溶性基团, 但与纤维共价结合后, 就不会从纤维上溶解下来, 牢度应该很好,但是二个原因造成浮色, 一是染料的水觧, 二是染深色, 使很多染料未染着, 而又沒有洗下来,因此要固色。
固色剂的固色机理
有下列数种, 毎种固色剂只是其中一种或一种以上的机理, 不可能包涵所有的机理。
●固色剂的阳离子性: 阳荷性基团与染料阴荷性基团成盐而降低溶解而提高色牢度, 提高皂洗和白沾较显著, 而对湿烫汗渍牢度提高不明显。
●固色剂的反应性基团能起交联反应: 使染料与纤维架桥而提高牢度, 交联剂都有固色作用,可提高皂洗和湿烫牢度。
●树脂与纤维生成氫键而固着: 树脂的网状结构把染料沉积在纤维上, 但影响日晒牢度和变色, 线型树脂则无此弊, 提高皂洗汗渍牢度。
●固色剂在纤维上成膜而包覆染料: 阻碍了染料的溶落, 提高皂洗干磨牢度。
●固色剂中含有能吸氯物质和与氯反应的基团: 能提高氯浸牢度, 例如固色剂分子中含有还原性的砜基和能与氯反应的亚氨基。
●接有紫外线吸收基的固色剂: 能提髙日晒牢度。
●能生成摩擦系数小且粘附茸毛的成膜剂:能提高湿摩牢度。
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印染助剂中的固色剂是指在染料上染纤维前或上染纤维后另外加入的辅助助剂，使之提高染色牢度，没有它染料仍能上染，只是染色牢度较差而已。因此可以说印染助剂中的固色剂与牢度关系**。
1. 固色机理
各类染料在不同纤维上的染色机理不同，染色牢度也不同，因此所用固色剂的固色机理也不相同。活性染料与纤维形成的共价键理论上讲是相当坚牢的，但实际上因为染料的未反应物会从织物上掉下来，需要用固色剂固色，它与直接染料的固色相类似。因此，用作活性染料的同色剂也可用于直接染料。酸陸染料可用于羊毛、丝绸和锦纶的染色。染料的分子质量不同，水溶性基团的多少不同，染物的对象又不同，因此，酸性染料同色方法很多，早期酸性染料染羊毛使用铜盐、钛盐、锡盐或铬盐具有很好同色效果。酸性染料染锦纶使用单宁酸锑或合成丹宁，能提高湿处理牢度，提高硫化染料的皂洗牢度，可用烷基化剂或者季铵盐化合物等。总之，各类染料所使用的固色剂不同，固色机理也就不同，但归纳起来大致有以下几种同色理论：①降低染料的水溶性，从而提高湿处理牢度，例如直接染料、活性染料用阳离子固色剂处理。生成色淀来提高湿牢度，直接铜盐染料用铜盐处理后，生成螯合物，降低其水溶性来提高染色牢度。酸性L媒染染料染色后用络盐处理，使染料与纤维间形成螯合物，降低其水溶性来提高染色牢度；②在纤维表面形成薄膜，增加染料的溶落难度，从而提高湿处理牢度，例如用树脂整理剂处理，在纤维表面形成薄膜，降低了染料在水洗时的溶落来提高染色牢度；③使用交联剂将染料与纤维进行交联，例如直接交联染料，使用交联剂后，使染料与染料、染料与纤维形成交联来达到提高染色牢度；④通过金属盐处理，使染料的光化稳定性提高，从而提高日晒牢度，也能提高湿牢度；⑤纤维阳离子变性处理，使纤维分子上引入阳离子的季胺基团，提高活性染料、直接染料上染性能，从而提高湿处理牢度。
2. 活性染料、直接染料固色剂发展的五个阶段：
①早期的树脂型固色剂
这类固色剂使用时间最长，使用面较广，它对直接染料、活性染料、酸性染料都有很好的固色效果。树脂型固色剂的固色机理一般可分为以下3点：(a)它对纤维有较高的亲和力；(b)它与染料结合成的沉淀物在洗涤时十分稳定；(c)树脂型固色剂在固色处理后，烘干时进一步缩合成三度空间的网状分子，在织物上形成一层透明薄膜，从而增加染料的洗涤牢度。
这类固色剂主要由双氰胺、尿素、三聚氰胺、二乙烯二胺、胍等与甲醛缩合而得。日本三洋公司的Samfix 70、SamfiX 414等都属于这种，国产的固色剂Y址由双氰胺、氯化铵、甲醛缩合而成的预缩体。这类固色剂能有效地提高活性染料的皂洗牢度、耐氯牢度，但对染物的日晒牢度有影响，这是因为在日照下，固色剂中释放出甲醛，甲醛再与染料作用的缘故。因为这类固色剂在织物上会释放出甲醛，目前已被列为禁用之列。
②树脂型低甲醛固色剂
这类固色剂是由双氰胺、二乙烯三胺等与羟甲基脲或2D树脂制成的阳离子型固色剂，既有反应性基团，又有阳离子分子能与阴离子染料成盐结合，形成阳离子的树脂，从而提高染色牢度，如固色剂DFRF一1。
此类固色剂都需要在固色后进行烘焙(180℃)处理，因含有树脂初缩体，也能提高织物抗皱性。其缺点是有色变现象，同时还会释放少量甲醛。
③反应性无甲醛固色剂
这类固色剂是由环氧氯丙烷为原料，与胺类化合物(一甲胺、二甲胺、-’L烯三胺、己二胺等)聚醚、羧酸、酰胺等反应而制得的同色剂，大都为聚合物，具有阳离子性和反应性基团，能与阴荷性染料(活性、酸性、直接染料)成盐结合，又能与纤维和染料中的羟基、氨基等基团交联，从而提高湿处理牢度，例如环氧氯丙烷与二乙烯三胺、双氰胺的缩合树脂生成的反应性树脂型固色剂，即固色剂NF一1。
此类固色剂**优点是能够提高活性染料的湿烫牢度，利用其反应性基团的交联反应，使断键和未固着染料固着在纤维上，但由于胺类为原料特别是双氰胺为原料，固色剂产品的外观色泽都较深，更大的缺点是织物使用后会引起色变现象。
④季铵化反应性无甲醛固色剂将上述的反应性无甲醛固色剂用季胺化试剂季胺化，则在固色剂分子中引入季铵盐基，以增加其阳离子性，可提高染色牢度。例如一甲胺与环氧氯丙烷反应，再经季铵化而制得的固色剂，皂洗牢度可达4—5级，湿烫牢度可达4级。用二乙烯三胺与环氧氯丙烷缩合后，用3一氯一羟丙基氯化铵醚化后成为季铵盐，增加其阳离子性。德美公司固色剂了CD—R是这一类固色剂。
⑤季胺化的高聚物无甲醛固色剂
这类固色剂是由二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)聚合而成的高分子聚合物固色剂，是至今为止应用最为理想的固色剂。
它是由二烯丙基胺盐酸盐与2．2’一偶氮一双一(2咪基丙烷)二盐酸盐聚合成高聚物制成的固色剂，当然它还可以进一步与环氧氯丙烷反应，能获得具有反应性基团的季铵化高聚物，固色效果更佳，甚至再加二乙烯三胺和环氧氯丙烷的反应物一起反应，成为另一种固色剂，固色效果明显提高。
此类固色剂根本解决了一般固色剂的色变现象，明显提高皂洗牢度、白沾牢度，又不影响日晒牢度，是一只较为理想的无甲醛固色剂。杭州美高化工的高效固色剂M-2907和M一291，就是此类固色剂。
湿摩擦牢度是反映染色布试样上的染料分子及其附着物(染色短纤维绒)在湿态状况下，通过界面接触与摩擦向测试用的白布转移的程度。它的实验方法是GB／T3920—1997。
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