反応性色素は、鮮やかな色と完全なクロマトグラムを備えています。シンプルなアプリケーション、低コスト、および優れた堅牢性で知られています。特に近年のセルロース繊維の発展に伴い、反応染料はセルロース繊維織物の染色に最も重要なタイプの染料になりました。

しかし、反応染料の最も顕著な問題は、枯渇率と定着率が低いことです。セルロース繊維の従来の染色プロセスでは、反応染料の染料吸収率と定着率を向上させるために、大量の無機塩 (塩化ナトリウムまたは硫酸ナトリウム) を添加する必要がありました。染料の構造や色にもよりますが、使用する塩の量は一般的に30～150g/Lです。印刷廃水や染色廃水の有機化合物の処理は大きく進歩しましたが、染色工程で大量に添加される無機塩類は、単純な物理的・生化学的方法では処理できません。

反応染料、無塩染料の技術研究

生態学的観点から見ると、塩分濃度の高い印刷および染色廃水の排出は、河川や湖沼の水質を直接変化させ、生態環境を破壊します。
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塩分の透過性が高いため、河川や湖沼周辺の土壌が塩類化し、作物の収量が減少します。つまり、大量の無機塩を使用すると、分解もリサイクルもできず、同時に水質や土壌に大きな悪影響を及ぼします。これに基づいて、本稿では、最近の無塩染色技術の研究進歩を概観し、低塩反応染料の構造変化、グラフト技術、および架橋技術について体系的に説明します。

無塩染色用反応染料

反応染料の優れた特徴は、分子構造が小さく、親水性が高く、定着後の浮き色が洗い流しやすいことです。これは、色素分子の設計における重要な革新です。しかし、これは染料の消耗速度と定着速度が遅くなる原因でもあり、染色時に大量の塩を追加する必要があります。大量の塩水と染料の損失につながり、廃水処理のコストが増加します。環境汚染が深刻です。一部の染料会社は、染料前駆体と反応基のスクリーニングと改善に注意を払い、低塩染色用の反応染料を開発するようになりました。チバが上市したCibacronLsは、異なる活性基を組み合わせて使用​​する減塩染色染料の一種です。この染料の特徴は、染色に使用する塩の量が一般的な反応染料の1/4～1/2であるということです。浴比の変化に敏感でなく、再現性に優れています。このタイプの染料は主に浸漬染色であり、分散染料と一緒に使用して、ポリエステル/綿混紡の迅速なワンバス染色を行うことができます。

日本の住友商事は、Sumifux Supra シリーズの染料に適した一連の染色方法を提案しました。LETfS染色法と呼ばれています。この方法で使用される無機塩の量は、従来のプロセスの 1/2 から 1/3 にすぎず、浴比は 1:10 に達することができます。そして、このプロセスに対応した一連の反応染料を発売しました。この一連の色素は、モノクロロトリアジンと硫酸 B-エチルスルホンから構成されるヘテロ二反応性色素です。この一連の染料の染色廃水中の残留染料の量は、一般的な反応染色廃水中の染料含有量のわずか25%～30%です。テンセル繊維の染色におすすめです。染色物の固着率、洗いやすさ、各種堅牢度に優れた塗布性能を発揮します。

DyStar 社は、無塩染色に適した RemazolEF シリーズ染料を発売しました。活性基は主に B-ヒドロキシエチル スルホン硫酸塩であり、環境に優しい無塩染色プロセスを開始しました。無機塩の使用量は従来の1/3です。染色工程が短縮されます。さらに、このシステムは幅広いクロマトグラムをカバーしています。さまざまな三原色を組み合わせて、明るい色を得ることができます。クラリアント (Clariant) 社は、主に 4 種類の反応染料 DrimareneHF シリーズを発売しました: DrimareneBlueHF-RL、戡ownHF-2RL、NavyHF-G、RedHF-G、セルロース繊維の吸尽染色と連続染色に使用され、適用性能と優れています。堅牢性。定着率はかなり高く、低塩・低酒率。中性定着、良好な洗浄性。

新しく開発された反応染料の中には、染料分子の体積を増やし、無機塩の量を減らすことで、染料の直接性を高めることができるものがあります。例えば、尿素基の導入は、活性基の直接性を高め、無機塩の量を減らすことができます。固定率を向上させます。染料の直接性を高め、無塩染色の目的を達成するためのポリアゾ染料前駆体（トリスアゾ、テトラアゾなど）もあります。構造内のいくつかの染料の高い立体障害効果は、反応性染料の反応性基の反応性と染色に使用される塩の量も大幅に変化させる可能性があります。これらの立体障害効果は、一般に、色素マトリックスの異なる位置にアルキル置換基が導入されることです。それらの基本的な構造的特徴は、学者によって次のように要約されています。

活性基 1 SO: CH2CH: oSO3Na は、ベンゼン環のメタ位またはパラ位にあります。

R3 は、ベンゼン環のオルト、インター、またはパラの位置にあります。構造式はビニルスルホン反応染料です。

染料上の異なる置換基または異なる置換位置は、同じ染色条件下で同じ染色値を達成することができますが、それらの染色塩量はまったく異なります。

優れた低塩反応染料には、次のような特徴が必要です。２）浴比の低い染浴での染色、染浴の安定性。3) 洗浄性が良い。後処理時間を短縮します。4) 再現性に優れています。染料の改良に関しては、前述の染料マトリックス構造の改良と活性基の合理的な組み合わせに加えて、一部の人々は、塩を添加せずに染色できる、いわゆるカチオン反応染料を合成しました。例えば、以下の構造のカチオン反応性染料：

上記の式から、発色体がモノクロロトリアジンの活性基に結合していることがわかります。ピリジン四級アンモニウム基も、s-トリアジン環に結合しています。色素は正に帯電しており、第 4 級アンモニウム基は水溶性基です。染料分子と繊維の間に電荷反発がないだけでなく、正負の電荷の引力も無いため、染料が繊維表面に近づき、染色された繊維に吸着しやすくなります。染色液中に電解質が存在すると、染料の促進効果が得られるだけでなく、染料と繊維の間の引力が弱まるため、このタイプの染料染色は無塩染色のために電解質を添加せずに染色することができます。染色工程は通常の反応染料と同様です。モノクロロトリアジン反応性染料の場合、炭酸ナトリウムが固定剤として追加されます。定着温度は約85℃です。染料の取り込み率は 90% から 94% に達し、固定率は 80% から 90% です。耐光性、洗濯堅牢度に優れています。モノフルオロ-s-トリアジンを活性基として使用した同様のカチオン反応性染料も報告されています。モノフルオロ-s-トリアジンの活性は、モノクロロ-s-トリアジンの活性よりも高いです。

これらの染料は、綿/アクリル混紡でも染色できますが、染料のその他の特性 (レベリングや適合性など) については、さらに調査する必要があります。しかし、それはセルロース繊維が無塩染色を行うための新しい方法を提供します.