酸性染料、直接染料和活性染料都是水溶性染料,2001年的产量分别为3万吨、2万吨和4.5万吨。但长期以来,我国染料企业对开发研究新结构染料比较重视,而对染料的后处理加工的研究较为薄弱。水溶性染料常用的标准化试剂包括硫酸钠(元明粉)、糊精、淀粉衍生物、蔗糖、尿素、萘甲醛磺酸盐等,将这些标准化试剂与原染料按比例拼混获得所需强度的商品,但它们满足不了印染行业不同印染工艺的需要。上述染料稀释剂虽然成本比较低,但是润湿性和水溶性比较差,难以适应国际市场的需求,只能以原染料出口。因此,水溶性染料商品化中,染料的润湿性和水溶性是亟待结局的问题,必须依靠相应的助剂。
1. 染料的润湿性处理
从广义上讲,润湿就是表面上的一种流体(应该是气体)被另一种流体所取代。具体地说,粉状或粒状的界面应该是气/固界面,发生润湿的过程就是液体(水)取代了微粒表面的气体。由此可见,润湿是物质之间表面物理过程。在染料后处理中,润湿常常起着重要的作用,一般把染料加工成固体状,如粉状或颗粒状,使用时均需润湿。所以染料润湿性的优劣会直接影响应用效果。比如在溶解过程中,染料难以润湿而漂浮在水面是不受欢迎的。随着当今对染料质量要求的不断提高,润湿性能已作为衡量染料质量的指标之一。水的表面能在20℃为72.75mN/m,随温度升高而降低,固体的表面能则基本不变,一般都在100mN/m以下,通常金属及其氧化物、无机盐等很易润湿,称为高表面能。固体有机物及高聚物的表面能与一般液体表面能不相上下,称为低表面能,但随固体粒径大小及多孔性程度而改变,粒径越小,多孔形成程度越大,则表面能愈高,其大小取决于基质。因此,染料粒径必须细小,染料经不同介质盐析和研磨等商品化加工后,可是染料粒径变细,结晶度减少,晶相发生变化,使染料表面能提高,便于湿润。
2. 酸性染料的溶解性处理
随着小浴比、连续染色工艺的使用,印染自动化程度不断提高,自动填料、配浆的出现,液体染料的推出,要求配制高浓度和高稳定性的染液和印花色浆。但是目前国内染料商品中的酸性、活性、直接染料的溶解度比较好的也只有100g/L左右,尤其是酸性染料,有些品种甚至只有20g/L左右。染料的溶解度和染料的分子结构有关,分子量越大、磺酸基越少,溶解度就低;反之,则高。除此之外,染料商品化加工极为重要,包括染料的结晶方式、研磨程度、颗粒大小、助剂添加等均会影响染料的溶解度。染料愈易电离则其在水中的溶解度愈高。但传统的染料商品化和标准化都是大量施加电解质,如元明粉和食盐。在水中大量Na+使染料在水中溶解度降低。因此,提高水溶性染料的溶解度,首先不在商品染料中添加电解质。
3. 助剂的添加与溶解性
3.1醇类化合物和尿素类助溶剂
由于水溶性染料中含有一定数量的磺酸基、羧酸基,染料粒子在水溶液中易离解,并带有一定数量的阴电荷。当加入含有形成氢键基团的助溶剂后,使染料离子表面形成水合离子保护层,促进染料分子电离和溶解,以提高溶解度。通常用多元醇如二甘醇醚、硫代双乙醇、聚乙二醇等作为水溶性染料的助溶剂。由于他们能与染料形成氢键,使染料离子表面形成水合离子保护层,阻止染料分子凝聚和分子间相互作用,促进了染料电离和离解。
3.2非离子表面活性剂
在染料中加入一定的非离子表面活性剂,可减弱染料分子内和分子间的结合力,加速电离,使染料分子在水中形成胶束,具有较好的分散性,极性染料在构成胶束的助溶分子间形成网状增容,提高溶解性,如聚氧乙烯醚或酯。但若助溶剂分子中缺少较强的疏水性基团,那么对染料形成的胶束其分散、增溶作用较弱,溶解度提高不显著。因此,要尽量选用能与染料形成疏水键的含芳香环的溶剂。例如烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇酯类乳化剂,其他如多烷基苯基酚聚氧乙烯醚。
3.3木质素磺酸盐分散剂
分散剂对染料溶解度有较大的影响,根据染料结构选择好分散剂对提高染料溶解度有极大的帮助。在水溶性染料中,为了防止染料分子间相互吸附(范德华力)和凝聚有一定的作用。分散剂中以木质素磺酸盐最为有效,国内为对此都有研究。
4. 福斯(FOSC)系列环保高牢度酸性染料
由于福斯(FOSC)系列环保高牢度酸性染料是由北京恒普科技有限责任公司与全球知名科研机构India Chemical Technology Laboratory及Federal Institute of Chemical Technology合作开发的全新结构染料,优异的溶解性能在国内外所有该类产品处于绝对的领先水平。该系列染料分子量小,磺酸基多,而且后处理商品化过程中摒弃传统的电解质,加入一种全新不影响染料溶解度的稀释剂,从而保证染料的更好的溶解。此外,该系列染料的结晶方式、干燥方式、助剂的选择做出极大的创新,如干燥方式采用了最先进的方式,喷雾干燥等。福斯(FOSC)全系染料都达到40g/L以上,优异的溶解度,不但使上染同步性更好,吸净率高,染料利用率高,而且对染色牢度也有极大的帮助。
福斯(FOSC)系列染料具有如下特点:
1、具备通用性,可适用于大多数类蛋白质纤维。
2、福斯(FOSC)系列染料是环保型染料,不含有22种能够致癌的芳香胺。
3、色泽鲜艳、自然、饱满,色谱齐全。
4、上色快、吸净率高、皮板着色极浅。
5、染色温度低,60℃即可取得良好染色效果,与凯斯?白鞣剂KASTANO DC鞣制成
的裘皮,配合使用效果更出色。
6、具有良好的结合力、匀染性和配伍性。
7、全系染料的耐日晒、耐水洗、耐摩擦、耐熨烫、耐汗渍牢度都十分优异,其中耐日
晒和耐水洗均可达到4-5级,甚至个别产品可达5级。
此外,环保裘皮化料专业制造商北京恒普科技有限责任公司还针对毛皮加工过程开发了系列环保产品,该系列进入市场后,广受市场好评,该系列产品以优异的性能和环保为主要特点。
凯斯?白鞣剂KASTANO DC系北京恒普科技有限责任公司与国外知名企业合作共同研发,于2013年正式推出。由于该产品开发之初就以不含有醛和铬任何形式的成分,并辅以先进合理的操作工艺,从而解决了传统以铬鞣法鞣制工艺在鞣制过程所带来六价铬和甲醛问题。该鞣剂渗透性强,填充性好,与胶原结合能力强。适用于制作白色皮板时的毛皮生产,具有良好的鞣性。皮板颜色洁白、柔软、丰满,并可赋予皮板优异的染色性能。
凯斯?鞣宝BL是一种易溶于水的材料,可使鞣剂更好的向皮内渗透,使鞣剂在皮内结合均匀,提高其丰满度、柔韧性及收缩温度。与凯斯?白鞣剂KASTANO DC配合使用,提高皮板忍受反复地润湿、干燥、循环的能力。并且有利于后期漂白,降低皮板着色。此外,还可以提高产成品使用寿命。
凯斯?除醛剂DR是一种易溶于水的材料,与甲醛具有极高的反应活性。在常温下即可完全与甲醛快速反应生成无害物质,从而极大降低毛皮或皮革中的游离甲醛含量。凯斯?除醛剂DR与甲醛反应是不可逆的,它可以随时与毛皮或皮革中释放出的甲醛反应,保护毛皮或皮革的安全性能。分多次使用并调节其用量,可以将毛皮或皮革的甲醛降至极低。
凯斯?护毛剂E6是由特殊生化原料和精选助剂复配而成,对毛被和皮板具有良好的保护使用。在漂白浴中可最大限度保护毛被和皮板不受氧化剂和还原剂的破坏,能够最大限度地保持毛被原有的光泽、手感和弹性。
凯斯?消泡剂HB能快速消泡并抑制泡沫的产生,不影响皮板的手感,并能减少毛被缠结,提高毛被光泽和手感。
凯斯?漂毛粉BLANKIT系与Australia Lagrange Luo Chemical Co. Ltd.合作共同研发,于2012年正式推出的毛皮专用漂白产品,该产品漂白性能远超市场其他同类产品不含荧光增白剂。漂白效率极强,白度高,白度稳定,不会损伤纤维。能结合铁离子和重金属离子,即使在水质较差条件中,羊毛仍可保持柔软手感。通过还原纤维上的有色组份,使之褪色并溶于水中而达到漂白的目的。
凯斯?多功能剂HP-302具有同时消除毛皮或皮革中已产生的六价铬和游离甲醛的作用,同时能使皮革的粒面更加细腻,提高皮革的品质。能够有效解决毛皮和皮革出口产品的六价铬和甲醛超标问题。
凯斯?加脂剂ML具有良好的乳化力,极好的渗透性,优异的耐热和耐电质性能,可均匀深入的渗入皮板,分散天然油脂能力强,使皮板柔软而不油腻。加脂后的毛皮延伸性、柔软性、弹性极佳。
凯斯?脱脂剂DM对天然油脂具有极强的乳化性和去除力,极佳的渗透性能,可以最大限度的去除皮板中的油脂。并且使脱去的油脂容易形成稳定的乳液,不至于重新沉淀在裸皮,转鼓或划槽内壁上。对源自各地的绵羊皮脱脂,尤其以油腻著称的新西兰皮,英格兰土种皮有显著效果。凯斯?脱脂剂DM为低泡环保型,可生物降解,完全不含壬基酚,产品符合欧盟环保2003/53/EC条例。
凯斯?防静电剂GL为非离子型,可有效去除毛被和皮板的静电,使毛被松散、灵活,减少吸尘和沾污。不影响毛被的颜色和手感,效果长久。可应用在染色的最后阶段大约5~20min,或在烫毛整理阶段,转锯末中以及喷涂、回潮时使用。
凯斯?防静电剂GL的有如下有点:
1.在较低的相对湿度(25%)下,仍有良好的防静电性能;
2.在万次摩擦后,仍具有极佳的防静电性能;
3.已通过毒理试验;
4.能应用于水油溶剂混合的三防助剂中;
5.对产品的手感不产生影响。
中国已经成为世界毛皮大国,在毛皮制品出口过程中已经受到越来越多的技术性贸易措施的限制,为了保证中国毛皮行业的可持续发展,环保裘皮化料专业制造商北京恒普科技有限责任公司也通过不断的努力研发绿色环保皮革助剂,为中国皮革产品健康发展贡献自己的力量。
5、结论
综上所述,我国染料生产的技术水平及应用研究与发达国家尚有一定差距,因此在研究染料新结构的同时,还要重视染料商品化的后处理的研究,不断开发出应用性能优异,溶解好的产品和后处理工艺,从而促进我国染料行业不断地向前发展。