Thuốc nhuộm hoạt tính có màu sắc tươi sáng và sắc ký đồ hoàn chỉnh. Chúng nổi tiếng với cách sử dụng đơn giản, chi phí thấp và độ bền màu tuyệt vời. Đặc biệt, với sự phát triển của sợi cellulose trong những năm gần đây, thuốc nhuộm hoạt tính đã trở thành loại thuốc nhuộm quan trọng nhất trong việc nhuộm vải sợi cellulose.

Tuy nhiên, vấn đề nổi bật nhất của thuốc nhuộm hoạt tính là tỷ lệ hấp thụ và bám màu thấp. Trong quy trình nhuộm sợi xenluloza truyền thống, để cải thiện tỷ lệ hấp thụ và bám màu của thuốc nhuộm hoạt tính, cần phải thêm một lượng lớn muối vô cơ (natri clorua hoặc natri sulfat). Tùy thuộc vào cấu trúc và màu sắc của thuốc nhuộm, lượng muối sử dụng thường từ 30 đến 150 g/L. Mặc dù đã có những tiến bộ đáng kể trong việc xử lý các hợp chất hữu cơ trong nước thải in ấn và nhuộm, việc thêm một lượng lớn muối vô cơ trong quá trình nhuộm không thể được xử lý bằng các phương pháp vật lý và sinh hóa đơn giản.

Nghiên cứu về công nghệ thuốc nhuộm hoạt tính và thuốc nhuộm không chứa muối

Từ góc độ sinh thái, việc xả nước thải in ấn và nhuộm có độ mặn cao trực tiếp làm thay đổi chất lượng nước sông hồ và phá hủy môi trường sinh thái.
hình ảnh
Tính thấm cao của muối sẽ gây ra hiện tượng nhiễm mặn đất xung quanh các sông và hồ, làm giảm năng suất cây trồng. Tóm lại, việc sử dụng một lượng lớn muối vô cơ không thể phân hủy hay tái chế, đồng thời gây tác động tiêu cực lớn đến chất lượng nước và đất. Trên cơ sở đó, bài viết này tổng quan về những tiến bộ nghiên cứu gần đây trong công nghệ nhuộm không dùng muối, và thảo luận một cách hệ thống về những thay đổi cấu trúc của thuốc nhuộm phản ứng ít muối, công nghệ ghép nối và công nghệ liên kết chéo.

Thuốc nhuộm hoạt tính dùng cho nhuộm không cần muối

Những đặc điểm nổi bật của thuốc nhuộm hoạt tính là cấu trúc phân tử nhỏ, khả năng hút nước tốt và dễ dàng rửa sạch màu nổi sau khi cố định. Đây là một cải tiến quan trọng trong thiết kế phân tử thuốc nhuộm. Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến tỷ lệ hấp thụ và tỷ lệ cố định thuốc nhuộm thấp, và cần thêm một lượng lớn muối trong quá trình nhuộm. Điều này gây ra tổn thất một lượng lớn nước thải chứa muối và thuốc nhuộm, làm tăng chi phí xử lý nước thải. Ô nhiễm môi trường trở nên nghiêm trọng. Một số công ty sản xuất thuốc nhuộm bắt đầu chú ý đến việc sàng lọc và cải tiến tiền chất thuốc nhuộm và các nhóm hoạt tính, và phát triển thuốc nhuộm hoạt tính cho quá trình nhuộm ít muối. CibacronLs do Ciba tung ra thị trường là một loại thuốc nhuộm ít muối sử dụng các nhóm hoạt tính khác nhau để kết hợp. Đặc điểm của loại thuốc nhuộm này là lượng muối sử dụng trong quá trình nhuộm chỉ bằng 1/4 đến 1/2 so với các loại thuốc nhuộm hoạt tính thông thường. Nó không nhạy cảm với sự thay đổi tỷ lệ dung dịch nhuộm và có khả năng tái tạo tốt. Loại thuốc nhuộm này chủ yếu được sử dụng để nhuộm nhúng và có thể được dùng kết hợp với thuốc nhuộm phân tán để nhuộm nhanh các hỗn hợp polyester/cotton chỉ trong một lần giặt.

Tập đoàn Sumitomo của Nhật Bản đã đề xuất một bộ phương pháp nhuộm phù hợp với thuốc nhuộm dòng Sumifux Supra. Phương pháp này được gọi là phương pháp nhuộm LETfS. Lượng muối vô cơ sử dụng trong phương pháp này chỉ bằng 1/2 đến 1/3 so với quy trình truyền thống, và tỷ lệ dung dịch nhuộm có thể đạt đến 1:10. Đồng thời, tập đoàn này cũng cho ra mắt một loạt thuốc nhuộm hoạt tính tương thích với quy trình. Loạt thuốc nhuộm này là thuốc nhuộm dị hoạt tính kép, bao gồm monoclorostriazine và β-ethylsulfone sulfate. Lượng thuốc nhuộm còn lại trong nước thải nhuộm của loạt thuốc nhuộm này chỉ bằng 25%-30% so với hàm lượng thuốc nhuộm trong nước thải nhuộm hoạt tính thông thường. Phương pháp này được khuyến nghị sử dụng để nhuộm sợi Tencel. Nó cho thấy hiệu suất ứng dụng tuyệt vời về tỷ lệ cố định màu, dễ giặt và độ bền màu khác nhau của sản phẩm nhuộm.

Công ty DyStar đã cho ra mắt dòng thuốc nhuộm RemazolEF phù hợp cho nhuộm không dùng muối, nhóm hoạt tính chủ yếu là B-hydroxyethyl sulfone sulfate, và đã giới thiệu quy trình nhuộm không dùng muối thân thiện với môi trường. Lượng muối vô cơ sử dụng chỉ bằng 1/3 so với quy trình thông thường. Quy trình nhuộm được rút ngắn. Ngoài ra, hệ thống này bao phủ một phạm vi màu rộng. Có thể kết hợp nhiều ba màu cơ bản để thu được màu sắc tươi sáng. Công ty Clariant đã cho ra mắt dòng thuốc nhuộm hoạt tính DrimareneHF, chủ yếu gồm 4 loại: DrimareneBlueHF-RL, 戡ownHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G, được sử dụng cho nhuộm ngấm và nhuộm liên tục sợi cellulose, hiệu suất ứng dụng và độ bền màu tốt. Tỷ lệ cố định khá cao, hàm lượng muối và tỷ lệ dung môi thấp. Cố định trung tính, khả năng giặt tốt.

Một số thuốc nhuộm hoạt tính mới được phát triển có thể tăng tính trực tiếp của thuốc nhuộm bằng cách tăng thể tích phân tử thuốc nhuộm và giảm lượng muối vô cơ. Ví dụ, việc đưa nhóm urê vào có thể tăng tính trực tiếp của các nhóm hoạt tính và giảm lượng muối vô cơ, cải thiện tỷ lệ cố định màu; ngoài ra còn có các tiền chất thuốc nhuộm polyazo (như trisazo, tetraazo) để tăng tính trực tiếp của thuốc nhuộm và đạt được mục đích nhuộm không cần muối. Hiệu ứng cản trở không gian cao của một số thuốc nhuộm trong cấu trúc cũng có thể làm thay đổi đáng kể khả năng phản ứng của các nhóm hoạt tính của thuốc nhuộm hoạt tính và lượng muối được sử dụng trong quá trình nhuộm. Các hiệu ứng cản trở không gian này thường là do sự xuất hiện của các nhóm thế alkyl ở các vị trí khác nhau trên ma trận thuốc nhuộm. Các đặc điểm cấu trúc cơ bản của chúng được các học giả tóm tắt như sau:

Nhóm hoạt động thứ nhất SO: CH2CH: oS03Na có thể nằm ở vị trí meta hoặc para của vòng benzen;

R3 có thể nằm ở vị trí ortho, inter hoặc para của vòng benzen. Công thức cấu tạo là thuốc nhuộm phản ứng vinyl sulfone.

Các nhóm thế khác nhau hoặc vị trí thế khác nhau trên thuốc nhuộm có thể đạt được cùng giá trị nhuộm trong cùng điều kiện nhuộm, nhưng lượng muối nhuộm cần dùng lại khác nhau đáng kể.

Thuốc nhuộm hoạt tính ít muối chất lượng cao phải có những đặc điểm sau: 1) Lượng muối sử dụng trong quá trình nhuộm giảm đáng kể; 2) Nhuộm trong dung dịch nhuộm có tỷ lệ thấp, độ ổn định của dung dịch nhuộm; 3) Khả năng giặt tốt. Giảm thời gian xử lý sau nhuộm; 4) Khả năng tái tạo tuyệt vời. Về mặt cải tiến thuốc nhuộm, ngoài việc cải tiến cấu trúc ma trận thuốc nhuộm và sự kết hợp hợp lý các nhóm hoạt tính đã đề cập ở trên, một số người đã tổng hợp các loại thuốc nhuộm hoạt tính cation, có thể nhuộm mà không cần thêm muối. Ví dụ: Thuốc nhuộm hoạt tính cation có cấu trúc như sau:

Từ công thức trên có thể thấy rằng phần thân màu được liên kết với nhóm hoạt tính monochloro-triazine. Một nhóm amoni bậc bốn pyridine cũng được gắn vào vòng s-triazine. Thuốc nhuộm mang điện tích dương và nhóm amoni bậc bốn là một nhóm tan trong nước. Vì không chỉ không có lực đẩy điện tích giữa các phân tử thuốc nhuộm và sợi, mà còn có lực hút giữa các điện tích dương và âm, nên thuốc nhuộm dễ dàng tiếp cận bề mặt sợi và hấp phụ vào sợi cần nhuộm. Sự hiện diện của chất điện giải trong dung dịch nhuộm không những không tạo ra hiệu ứng thúc đẩy nhuộm mà còn làm suy yếu lực hút giữa thuốc nhuộm và sợi, vì vậy loại thuốc nhuộm này có thể được nhuộm mà không cần thêm chất điện giải để nhuộm không dùng muối. Quy trình nhuộm tương tự như thuốc nhuộm hoạt tính thông thường. Đối với thuốc nhuộm hoạt tính monochloro-triazine, natri cacbonat vẫn được thêm vào làm chất cố định. Nhiệt độ cố định khoảng 85℃. Tỷ lệ hấp thụ thuốc nhuộm có thể đạt từ 90% đến 94%, và tỷ lệ cố định là từ 80% đến 90%. Nó có độ bền màu tốt với ánh sáng và khi giặt. Các loại thuốc nhuộm phản ứng cation tương tự cũng đã được báo cáo sử dụng monofluoro-s-triazine làm nhóm hoạt tính. Hoạt tính của monofluoro-s-triazine cao hơn so với monochloro-s-triazine.

Các loại thuốc nhuộm này cũng có thể được sử dụng để nhuộm hỗn hợp cotton/acrylic, và các đặc tính khác của thuốc nhuộm (như độ đều màu và khả năng tương thích, v.v.) cần được nghiên cứu thêm. Tuy nhiên, nó cung cấp một phương pháp mới để sợi cellulose thực hiện quá trình nhuộm không cần muối.