Reaktīvām krāsvielām ir spilgtas krāsas un pilnīgas hromatogrammas. Tās ir pazīstamas ar vienkāršu pielietošanu, zemām izmaksām un izcilu noturību. Īpaši attīstoties celulozes šķiedrām pēdējos gados, reaktīvās krāsvielas ir kļuvušas par vissvarīgāko krāsvielu veidu celulozes šķiedru tekstilizstrādājumu krāsošanai.

Taču visizteiktākā reaktīvo krāsvielu problēma ir zemais izsīkuma ātrums un fiksācijas ātrums. Tradicionālajā celulozes šķiedras krāsošanas procesā, lai uzlabotu reaktīvo krāsvielu krāsvielu uzņemšanu un fiksācijas ātrumu, jāpievieno liels daudzums neorganiskā sāls (nātrija hlorīds vai nātrija sulfāts). Atkarībā no krāsvielas struktūras un krāsas izmantotā sāls daudzums parasti ir no 30 līdz 150 g/l. Lai gan ir panākts liels progress organisko savienojumu attīrīšanā poligrāfijas un krāsošanas notekūdeņos, liela daudzuma neorganisko sāļu pievienošanu krāsošanas procesā nevar apstrādāt ar vienkāršām fizikālām un bioķīmiskām metodēm.

Reaktīvo krāsvielu un bezsāls krāsvielu tehnoloģijas pētījumi

No ekoloģiskā viedokļa augsta sāļuma poligrāfijas un krāsošanas notekūdeņu novadīšana tieši maina upju un ezeru ūdens kvalitāti un iznīcina ekoloģisko vidi.
attēls
Augstā sāls caurlaidība izraisīs augsnes sāļošanos ap upēm un ezeriem, samazinot kultūraugu ražu. Īsāk sakot, liela daudzuma neorganisko sāļu izmantošana nevar tikt ne noārdīta, ne pārstrādāta, un vienlaikus tai ir liela negatīva ietekme uz ūdens kvalitāti un augsni. Pamatojoties uz to, šajā rakstā ir apskatīti jaunākie pētījumu sasniegumi bezsāls krāsošanas tehnoloģijas jomā un sistemātiski aplūkotas zema sāls satura reaktīvo krāsvielu, potēšanas tehnoloģijas un šķērssaistīšanas tehnoloģijas strukturālās izmaiņas.

Reaktīvās krāsvielas krāsošanai bez sāls

Reaktīvo krāsvielu izcilās īpašības ir maza molekulārā struktūra, laba hidrofilitāte un viegla peldošās krāsas noskalošana pēc fiksācijas. Tas ir svarīgs jauninājums krāsvielu molekulu dizainā. Taču tas arī izraisa zemu krāsvielu izsīkuma ātrumu un fiksācijas ātrumu, un krāsošanas laikā ir jāpievieno liels sāls daudzums. Tas noved pie liela daudzuma sāļo notekūdeņu un krāsvielu zuduma, tādējādi palielinot notekūdeņu attīrīšanas izmaksas. Vides piesārņojums ir nopietns. Daži krāsvielu uzņēmumi sāka pievērst uzmanību krāsvielu prekursoru un reaktīvo grupu pārbaudei un uzlabošanai, kā arī izstrādāt reaktīvās krāsvielas krāsošanai ar zemu sāls saturu. Cibacron®, ko laida klajā uzņēmums, ir zema sāls satura krāsošanas krāsvielu veids, kurā tiek apvienotas dažādas aktīvās grupas. Šīs krāsvielas raksturīga iezīme ir tā, ka krāsošanā izmantotā sāls daudzums ir 1/4 līdz 1/2 no vispārējo reaktīvo krāsvielu daudzuma. Tā nav jutīga pret izmaiņām mazgāšanas līdzekļa attiecībās un tai ir laba reproducējamība. Šāda veida krāsvielas galvenokārt tiek izmantotas iegremdēšanas krāsvielām un tās var izmantot kopā ar dispersijas krāsvielām ātrai poliestera/kokvilnas maisījumu krāsošanai vienā mazgāšanas reizē.

Japānas uzņēmums Sumitomo Corporation ierosināja krāsošanas metožu kopumu, kas piemērots Sumifux Supra sērijas krāsvielām. To sauc par LETfS krāsošanas metodi. Šajā metodē izmantotā neorganiskā sāls daudzums ir tikai 1/2 līdz 1/3 no tradicionālā procesa, un mazgāšanas līdzekļa attiecība var sasniegt 1:10. Un tika laists klajā ar šo procesu saderīgu reaktīvo krāsvielu sēriju. Šī krāsvielu sērija ir heterobireaktīvas krāsvielas, kas sastāv no monohlorotriazīna un β-etilsulfona sulfāta. Atlikušās krāsvielas daudzums šīs krāsvielu sērijas krāsošanas notekūdeņos ir tikai 25–30% no krāsvielu satura vispārējos reaktīvās krāsošanas notekūdeņos. To ieteicams lietot Tencel šķiedru krāsošanai. Tai ir lieliska pielietošanas veiktspēja fiksācijas ātruma, vieglas mazgāšanas un dažādu krāsoto produktu noturības ziņā.

Uzņēmums DyStar laida klajā RemazolEF sērijas krāsvielas, kas piemērotas krāsošanai bez sāls, aktīvā grupa galvenokārt ir B-hidroksietilsulfonsulfāts, un ieviesa videi draudzīgu krāsošanas procesu bez sāls. Izmantotā neorganiskā sāls daudzums ir 1/3 no tradicionālā procesa. Krāsošanas process ir saīsināts. Turklāt sistēma aptver plašu hromatogrammu diapazonu. Lai iegūtu spilgtas krāsas, var kombinēt dažādas trīs pamatkrāsas. Uzņēmums Clariant (Clariant) laida klajā DrimareneHF reaktīvo krāsvielu sēriju, galvenokārt 4 variantos: DrimareneBlueHF-RL, DrimareneownHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G, ko izmanto celulozes šķiedru izsīkuma krāsošanai un nepārtrauktai krāsošanai, tām ir laba uzklāšanas veiktspēja un noturība. Fiksācijas ātrums ir diezgan augsts, zems sāls un šķidruma attiecība. Neitrāla fiksācija, laba mazgājamība.

Dažas jaunizstrādātas reaktīvās krāsvielas var palielināt krāsvielu tiešumu, palielinot krāsvielu molekulu tilpumu un samazinot neorganisko sāļu daudzumu. Piemēram, urīnvielas grupu ieviešana var palielināt aktīvo grupu tiešumu un samazināt neorganisko sāļu daudzumu. Uzlabot fiksācijas ātrumu; ir arī poliazo krāsvielu prekursori (piemēram, trisazo, tetraazo), lai palielinātu krāsvielas tiešumu un sasniegtu sāls nesaturošas krāsošanas mērķi. Dažu krāsvielu augstais steriskais kavēkļu efekts struktūrā var arī būtiski mainīt reaktīvo krāsvielu reaktīvo grupu reaktivitāti un krāsošanā izmantotā sāls daudzumu. Šie steriskie kavēkļu efekti parasti ir alkila aizvietotāju ieviešana dažādās pozīcijās uz krāsvielu matricas. To pamatstruktūras iezīmes zinātnieki apkopo šādi:

Pirmā aktīvā grupa SO: CH2CH: oS03Na var atrasties benzola gredzena meta vai para pozīcijā;

R3 var atrasties benzola gredzena orto, inter vai para pozīcijā. Strukturformula ir vinilsulfona reaktīvās krāsvielas.

Dažādi aizvietotāji vai dažādas aizvietošanas pozīcijas krāsvielās var sasniegt vienādu krāsošanas vērtību vienādos krāsošanas apstākļos, taču to krāsošanas sāls daudzums ir diezgan atšķirīgs.

Lieliskām zema sāls satura reaktīvajām krāsvielām jābūt šādām īpašībām: 1) Krāsošanā izmantotā sāls daudzums ir ievērojami samazināts; 2) Krāsošana zema sāls satura krāsošanas vannā nodrošina krāsošanas vannas stabilitāti; 3) Laba mazgājamība. Samazina pēcapstrādes laiku; 4) Lieliska reproducējamība. Runājot par krāsvielu uzlabošanu, papildus iepriekšminētajai krāsvielu matricas struktūras uzlabošanai un saprātīgai aktīvo grupu kombinācijai, daži cilvēki ir sintezējuši tā sauktās katjoniskās reaktīvās krāsvielas, kuras var krāsot bez sāls pievienošanas. Piemēram, katjoniskās reaktīvās krāsvielas ar šādu struktūru:

No iepriekš minētās formulas var redzēt, ka krāsviela ir saistīta ar monohlortriazīna aktīvo grupu. Piridīna kvaternārā amonija grupa ir pievienota arī s-triazīna gredzenam. Krāsviela ir pozitīvi lādēta, un kvaternārā amonija grupa ir ūdenī šķīstoša grupa. Tā kā starp krāsvielas molekulām un šķiedru ne tikai nav lādiņu atgrūšanās, bet arī notiek pozitīvu un negatīvu lādiņu pievilkšanās, krāsvielai ir viegli piekļūt šķiedras virsmai un adsorbēties uz krāsotās šķiedras. Elektrolītu klātbūtne krāsošanas šķīdumā ne tikai neradīs krāsvielu veicinošu efektu, bet arī vājinās pievilkšanos starp krāsvielu un šķiedru, tāpēc šāda veida krāsvielu krāsošanu var veikt bez elektrolītu pievienošanas, lai iegūtu bezsāls krāsošanu. Krāsošanas process ir līdzīgs parastajām reaktīvajām krāsvielām. Monohlortriazīna reaktīvajām krāsvielām kā fiksācijas līdzekli joprojām pievieno nātrija karbonātu. Fiksācijas temperatūra ir aptuveni 85 ℃. Krāsvielas uzņemšanas ātrums var sasniegt 90–94%, un fiksācijas ātrums ir 80–90%. Tai ir laba gaismas izturība un mazgāšanas izturība. Ir ziņots arī par līdzīgām katjonu reaktīvajām krāsvielām, kurās kā aktīvo grupu tiek izmantots monofluor-s-triazīns. Monofluor-s-triazīna aktivitāte ir augstāka nekā monohlor-s-triazīnam.

Šīs krāsvielas var krāsot arī kokvilnas/akrila maisījumos, un citas krāsvielu īpašības (piemēram, izlīdzināšana un saderība utt.) ir jāturpina pētīt. Taču tas nodrošina jaunu veidu, kā celulozes šķiedras var krāsot bez sāls.