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我国印花用染料的发展和应用综述(一)

2006-09-30 11:11:33.0 来源:中华印刷包装网 责编:中华印刷包装网

    摘要:2005年我国印染布产量362.2亿米,其中25%约90亿米为印花布,主要是棉、涤及涤棉混纺织物,所有染料主要是活性,分散染料及有机颜料,本文就这些染料在直接印花、防拨染印花上的发展和应用作了详细评述。

    关键词:直接印花;防拨染印花;分散印花;活性染料

1、引言

    纺织品印花技术可追溯到公元第一个千年,中国已在织物印花技艺方面做出了卓越的贡献。现在所用的印花工艺如直接印花、防染印花和轧染、蜡染等工艺的发源地都在中国。在上一个世纪里,由于筛网印花技术的发展,新型染料的相继问世,使织物印花取得前所未有的成就。在这期间,发达国家特别是西欧的印花技术始终处于世界领先的地位。一流的印花设备,配套的印花专用染料的开发都是印花技术的基础,中国作为纺织大国,在织物印花技术的创新上也正在迎头赶上。但印花专用染料的研究和开发还不如染色用染料的发展速度。近十余年,欧美的印花生产企业日渐衰落,图一所示为1980年至2000年世界各地区的印花

    纺织品的产量,表明东、西欧、北美、拉美等地区的印花织物产量均存不同程度的下降。远东成为印花织物的主要生产地区,将近一半的印花纺织品是远东国家生产的。①

    我国印花织物产量随着印染产量的增长而增加,表1为近年我国印染布产量和结构分布。②

    2000年印染布产量158.7亿米,2001年为178.9亿米,2002年为211.6亿米,2003年为251.8亿米,2004年为301亿米,2005年为362.2亿米,10年内印染布增长2.65倍;而印花布始终保持25%左右的水平,2005年达到90亿米产量,为1995年的2.85倍。③

    新的印花技术和新的化学品(包括染料)的问世,将促进印花新产品的不断开发。印花布最终用途如表2。

    全球比例为2001年,我国比例为1999年。

    图2为全球不同种类纤维印花产品的市场分析。1997年纤维素纤维达到62%,涤纶和涤/棉织物各占18%,两者占有98%。与1994年相比,纤维素纤维同为62%,粘胶纤维因环境污染而逐步下降,但Lyocell等再生纤维素纤维相继问世,涤和涤/棉所占份额基本不变。总之,印花织物以纤维素纤维和涤纶为主。

    从表3所示的2001年所作的印花用染料分布比例是与纤维一致的,主要是活性,分散染料和涂料印花色浆。④

    我国印花用染料主要是活性染料和分散染料,涂料印花随着装饰布比例的增加也将上升,还原染料用于高质量的家具布,军用防伪斗服和高质量的拨染印花布。羊毛和蚕丝的市场份额很低,酸性染料仅限于匀染性和缩绒性好的。冰染染料因本身质量和环境保护已淘汰。因此本文以活性染料和分散染料作为印花用染料专题讨论。

    2、直接印花用染料

    2.1 直接印花染料

    在涤纶织物上直接印花,由于印制后需高温汽蒸,避免花色相互渗透,必须筛选升华牢度高的染料,为避免花样经日晒而褪色,日晒牢度也至关重要。为了减少深色花样的染料在印浆中的浓度,需选用提升率高的染料,以上三个基本要求对于涤纶超细纤维尤为重要,同时要禁用受致癌芳胺影响的和致敏的染料。⑤

    分散染料的升华牢度与染料的分子结构,汽蒸固着湿度和印制深度有关,升华牢度与分散染料分子内偶及性和分子大有关,分子大小更显重要,高升华牢度染料适用于高温固色,由于主要是通过直接转移染到纤维上,分子又大,易造成匀染性差,所以染料厂应尽量选用升华牢固相差不大的染料配套。
分散染料的日晒牢度主要取决于分子结构。一般来说,蒽醌型分散染料的日晒牢度比偶氮型分散染料高,蒽醌型分散染料的光腿色是一个很复杂的问题,氨基蒽醌在有氧的存在下,光腿色的第一阶段也是最重要的一个阶段是生成羟胺化合物,再继续氧化而使发色团破坏。胺基电子云密度高,即碱性愈强愈易氧化为羟胺,染料的日晒牢度越低。但a位氨基和羟基均可与蒽醌环上的羰基的氧原子形成稳定的分子内氢键。染料分子受日光激发态的不同能级单线态迅速通过分子内氢键进行能量转移而失去活性,造成激发态的缩短,减少了光化学反映的机率,如在B位引入吸电子取代基,氨基碱性下降,日晒牢度将提高,日晒牢度高的蒽醌型分散染料都具有上述分子结构。

    分散染料的提升率也与分子结构密切有关,一般认为,偶氮类分散染料的发色强度较蒽醌型分散染料高。例如:红色蒽醌型分散染料的摩尔消光系统数在1.0~1.4×104[流明/摩尔·厘米]。而偶氮类可达3.0~4.0×104 [流明/摩尔·厘米],蓝色蒽醌类分散染料的摩尔消光系统数为2.0~2.5×104 [流明/摩尔·厘米],偶氮类为3.2~4.5×104 [流明/摩尔·厘米]。而蓝色偶氮类分散染料的重氮组份为2位或2.6位,引入氰基后,摩尔消光系数达到7.0~7.2×104 [流明/摩尔·厘米]。同时提高了染料深色效应(吸收波长红移)和浓色效应(提升力提高),他们的升华牢度和日晒牢度均有大幅度的提高,一般升华牢度可达4~5级,日晒牢度可达7级。

    目前,国内外染料企业利用复配增效原理,推出复配分散染料,改变其熔点和蒸汽压,以改善分散染料的升华牢度,热转移性能,染色饱和值和提升力。

    符合高升华牢度(4~5级),高日晒牢度(6~7级)和高提升力的印花用分散染料的分子结构大致如下:

    【2.1.1 喹啉酞酮类】

    它的吸收强度很高,为一般黄色分散染料常用的吡唑啉酮的1.5倍左右。在喹啉酞酮的3位上引入羟基后可提高升华牢度和日晒牢度,其原因是在爱分子内部形成氢键。

    在喹啉酞酮环上或在苯酐环上引入取代基更可提高染料的升华牢度,例如C.I分散黄64。

    【2.1.2 吡啶酮类】

    吡啶酮衍生物作为偶合组份所合成的黄色分散染料,吸收强度很高,为吡唑啉酮类的1.5倍左右,例如:C.I分散黄119,日晒牢度6~7级,升华牢度达5级。

    【2.1.3 苯乙烯类】

    苯乙烯类分散染料是一类色光鲜艳的绿光黄色染料,日晒度可达6~7级,升华牢度为4~5级。例如下列分散染料,可用于涤纶印花。

    (分子结构图)                       C.I.分散黄49
    (分子结构图)                       C.I.分散黄93
    (分子结构图)                       Sumikaron Yellow 7GTH

    【2.1.4 萘四甲酰亚胺的苯并眯唑】

    这类分散染料为微红色的艳黄,并带有鲜艳的荧光,日晒牢度可达6~7级,升华牢度为4~5级,例如:

    (分子结构图)                        C.I.分散黄58
    (分子结构图)                        C.I.分散黄63
    (分子结构图)                        C.I.分散黄32

【2.1.5 蒽醌类】

    蒽醌类结构是红和蓝色分散染料中的一大宗,它的日晒牢度好,虽然提升率较低,但由于印花与染色有所区别,染料渗透力低,织物表观色深问题不很严重。当然它的升华牢度不如偶炎型分散染料,如若增大蒽醌类分散染料的分子量,特别是B位的分子量增大后,可使升华牢度提高。例如:

    (分子结构图)                         C.I.分散红92(升华度4~5级)
    (分子结构图)                         C.I.分散蓝60(升华度4~5级)
    (分子结构图)                         C.I.分散蓝73(升华度4~5级)

    【2.1.6 偶氮类】

    偶氮类分散染料偏布所有有色谱,主要用作红、蓝等深色印花,主要优异品种都是含氰基和杂环的,重氮组成的2位和2.6位引入氰基的直接印花分散染料如:

    (分子结构图)                         C.I.分散红165
    (分子结构图)                         C.I.分散蓝183
    (分子结构图)                         C.I.分散蓝316
    (分子结构图)                         C.I.分散蓝337
    (分子结构图)                         Foron Rubine SWF

    杂环型分散染料的鲜艳度,耐光性和摩尔消光系数都要比芳胺类偶氮型分散染料好,因此是近年来分散染料新品种开发的重点○6。红色杂环型分散染料如C.I.分散红338、339、340是以1,3,4噻二唑为重氮组份的分散染料。它们都具有鲜艳性,发色强度高,耐光牢度好的优点,摩尔消光系数为5.5×104 [流明/摩尔·厘米]。分子结构如下:

    (分子结构图)                        C.I.分散红338
    (分子结构图)                        C.I.分散红339
    (分子结构图)                        C.I.分散红340

    红色杂环型分散染料的老品种如C.I.分散红145,以硝基苯并噻唑为重氮组份,色光鲜艳性能优良,强度高、耐光、升华牢度较好。结构如下

    蓝色杂环型分散染料包括噻吩、噻唑、异噻唑和四唑等多种杂环作为重氮组份,得到鲜艳、摩尔消光系数高和很好的牢度。例如:

    (分子结构图)                   C.I.分散蓝295(日晒6~7,升华5)
    (分子结构图)                   C.I.分散蓝356(日晒5~6,升华5)
    (分子结构图)                   C.I.分散蓝361(日晒7,升华4)
    (分子结构图)                   C.I.分散蓝367(日晒7,升华5)

    绦纶超细纤维印花用分散染料与染色用分散染料有所区别,由于印花的匀染问题不大,染料渗透性低,没有染深性问题,有比较好的固色条件,还原清洗后没有湿牢度问题,因此先用染料着重于升华牢度相近且较高,日晒牢度也较高。以下以BASF公司的Palanil P型分散染料和DyStar公司的Resolin分散染料为例,都是一些很一般的分散染料。⑤

    【Palanil P型分散染料】:

    黄P-5GL  (分子结构图)                  (日晒5~6,升华4~5)
    (C.I.分散黄5)
    橙P-RE          (分子结构图)                  (日晒5~6,升华4~5)
    (C.I.分散橙49)
    艳妃P-REL          (分子结构图)                  (日晒6~7,升华4~5)
    (C.I.分散红91)
    艳红P-BEL          (分子结构图)                  (日晒6~7,升华4~5)
    (C.I.分散红92)
    艳紫P-4REL          (分子结构图)                  (日晒7,升华5)
    (C.I.分散紫35)
    艳蓝P-BG          (分子结构图)                  (日晒7,升华5)
    (C.I.分散蓝87)
    深蓝P-SRT          (分子结构图)                  (日晒5~6,升华4~5)
    (C.I.分散蓝148)
    海军蓝P-RE          (分子结构图)                  (日晒5~6,升华4)
    (C.I.分散蓝94)

【Resolin分散染料】:

    艳黄7GL 200%          (分子结构图)                  (日晒7~8,升华4)
    (C.I.分散黄93)
    橙3GL 200%          (分子结构图)                  (日晒7~8,升华4~5)
    (C.I.分散橙66)
    艳红BLS 200%          (分子结构图)                  (日晒6,升华4~5)
    (C.I.分散红132)
    红紫FBL 200%          (分子结构图)                  (日晒6,升华4)
    (C.I.分散紫26,31)
    蓝 BGLS             (分子结构图)                  (日晒6,升华4~5)
    (C.I.分散蓝165:1)
    蓝F2GS             (分子结构图)                  (日晒7,升华5)

    参考文献:

    ①刘令强、张玲玲、邵建中,国外印花技术的发民用工业与国内印花科技创新成果【C】、全国印花学术和技术创新会议论文集,2002,4,6-19

    ②卢润秋  我国染整业新一轮发展 【C】浙江省纺织印染助剂第15届年会论文集,2005,5,1-5

    ③吴玉华 2005年中国印染行业运行实态分析【J】,中国印染协会信息 2006,2,4-5

    ④陶希贤 我国印花行业回顾和前景思考【C】,2004国际涂料印花和特种印花学术交流会论文集,2004,9,1-6

    ⑤陈荣圻 超细纤维印花用染料【J】,印染1994,12,31-33;1995,2,31-32

    ⑥陈荣圻 绿色染化料的开发与应用【J】,印染2006,6,44-48;7,44-48

 

 

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