耐碱分散染料文献综述

耐碱分散染料的发展近况摘要：分散染料最初用于醋酯纤维染色，然后逐步演变发展而成一类重要的染料。

它是随着合成纤维的迅速增长而发展的，尤其与涤纶纤维的产量增长休戚相关。

在节能减排、绿色环保的理念越来越被人们所倡导的今天，高污染、高能耗的印染行业想要继续生存、发展，就必须改进技术，节约成本，降低污染。

耐碱性分散染料的研究，就是其中的一大体现，它有着传统分散染料无法比拟的优势。

关键词：耐碱分散染料、节能环保、涤纶纤维、印染一、分散染料的水解机理涤纶纤维的染色加工主要采用酸性条件（pH值为4.5～5.5）染色。

这是因为在碱性条件下（pH值为9～11），分散染料化学成分不稳定，容易产生色变现象。

分散染料是聚酯类纤维的常用染料，从结构上，分散染料主要分为偶氮结构、蒽醌结构和杂环结构三大类。

其中偶氮类分散染料占其总体的75%，色谱较全。

一般认为，杂环结构的分散染料耐碱性最好，蒽醌结构次之，偶氮结构最差。

所谓不耐碱，就是随着pH值的升高，分散染料的分子结构遭到破坏，从而改变了上染色泽（1）。

根据长期以来的研究发现，分散染料耐碱性能的优劣，并不是染料分子基团的主体造成的，其主要原因是分子中的取代基影响。

譬如蒽醌类染料中如果有碱性条件下水解的酯基、酰胺键等等，就不再具有耐碱性。

因此，染料中取代基的耐碱性能，很大程度上决定了染料的耐碱性能。

譬如，当取代基为苯磺酰基、酰胺基、酯基时，染料的耐碱性很差；当取代基是氰基、羟基、醚基时，染料的耐碱性较好，能在弱碱性条件下使用；当取代基为硝基、羰基、氨基时，染料的耐碱性就更强，可以在强碱环境下使用（2）。

此外，构成碱性溶液的物质也影响着分散染料的耐碱性。

譬如同样pH是9，用碳酸钠调节的溶液中染料的耐碱性很好，而同是pH为9，用氢氧化钠条件的溶液中，染料的耐碱性就很差。

这是OH-的质子化引起的（3）。

二、耐碱分散染料的优势在节能减排、绿色环保的理念越来越被人们所倡导的今天，高污染、高能耗的印染行业想要继续生存、发展，就必须改进技术，节约成本，降低污染。

耐碱性分散染料的研究，就是其中的一大体现。

耐碱分散染料比起传统的分散染料有其不可比拟的优势，除了节能减排之外，它还有以下一些优点：第一，普通分散染料需要在弱酸性的条件下染色才能达到最佳效果。

大多数混纺织物胚布前处理时需要在碱性环境当中退浆，超细涤纶纤维则需要在碱性条件下开纤，倘若纤维上的碱剂未洗净，在酸性浴中染色就会引起染浴pH值波动，从而造成染色质量不稳定。

对于耐碱分散染料来说，则没有这种缺陷。

第二，聚酯特别是聚酯长丝织物，在织造过程中常常要上浆(丙烯酸酯类)或上蜡。

这些物质在碱性条件下很容易去除，而在酸性条件下则去除困难，所以在碱性条件下对匀染非常有利。

第三，分散染料碱性染色时产生的低聚物大量附着在纤维表面，使纤维变得粗糙，摩擦系数增大，从而影响纤维性能及外观质量，造成染斑、色点、染花、色泽变化、手感差等现象，更会影响以后的加工过程，因此很难获得高品质的产品。

采取碱性染色艺，可有效改善和解决以上问题，通式便于设备保养，延长设备使用寿命（4）。

第四，现在的纺织品市场上，纯涤纶的织物已经几乎绝迹，涤棉混纺织物因其良好的穿着舒适感、挺括的服装效果，相对低廉的价格，占据了不小的市场份额。

对于涤棉织物，传统的染色方法是采用二浴二步法，工艺流程长, 生产成本高, 并且增加了废水的排放, 造成环境的污染。

如果采用耐碱的分散染料和活性染料同浴染涤棉织物，就可以用分散/活性一浴二步染色法完成，。

在活性染料的碱性固色过程中，分散染料不受影响，甚至在助剂的配合下能达到一浴一步完成染色节省了成本。

三、噻唑类单偶氮杂环蓝色耐碱分散染料图1 噻唑单偶氮蓝图1是一种蓝色耐碱分散染料的结构通式（5），式中R1＝H，－CH3，－C2H5，－C2H4CN；R2＝－C2H4CN、－C3H6CN、－C4H8CN；R3＝H，－CH3，－C2H5其合成的主要思路是用3－氨基－5硝基苯骈异噻唑为重氮组分，偶合组分为苯胺类化合物，在偶合组份上引入耐碱性强的特点取代基，制得耐碱性的分散染料。

具体方法是（6）：（1）向百分比浓度为95%～98%的硫酸中加入3－氨基－5硝基苯骈异噻唑，在40～70℃下保持30～90分钟，再降温至5～10℃，慢慢加入亚硝酰硫酸并保持2.5～3.5小时，制得重氮组份；（2）将偶合组份溶解于质量百分比为 1.5%～2.5%的硫酸中得到偶合组份的硫酸溶液，偶合组份如图2图2 重氮中间体（3）向该硫酸溶液中加入步骤（1）得到的重氮组份，在0～5℃环境下反应，直到重氮组份消失，经过滤、水洗、烘干得到单偶氮杂环蓝色耐碱分散染料化合物。

经过实验证明，这种组份的蓝色分散染料可以在pH值为3～11的环境下使用，可用于涤纶机织物退浆、染色一步法加工、，能用与涤纶针织物的开纤、染色一步法加工，可明显缩短涤纶纤维染色加工的工艺流程，减少用水量和废水排放量。

四、噻唑类单偶氮杂环红色耐碱分散染料类似于上文提到的噻唑类单偶氮杂环蓝色耐碱分散染料的结构，还有几种红色的分散染料已经获得专利，其结构通式如下（7）：图3 噻唑类单偶氮杂环红色耐碱分散染料然而虽然结构类似，它与上文提及的蓝色染料又有一些区别。

这种红色染料是一种混合物，由染料和助剂两部分组成，它由47份（质量分数）的分散红179和53份的分散红153组成。

然后按照染料部份与助剂部份1:1.2的比例添加助剂，助剂是木质素磺酸钠和扩散剂MF按照40:60的质量比例混合而成。

经过实验证明，这种染料在pH值在5～10的范围内，上染涤纶织物时的色光几乎不变，具有很好的耐碱性能。

五、吡啶酮系黄耐碱分散染料吡啶酮偶氮染料是黄、橙色调的重要品种，而且有发色强度过高，染色性能优异，耐光牢度高等特点。

长期以来，以含有氰基－N－烷基吡啶酮为偶合组份合成的染料，在鲜艳嫩黄色品种中占有重要地位（84），如图4。

但是这类染料在pH6.7以上的环境下，就有了明显的变色，譬如下图所示的C.L分散黄119：图4 C.L分散黄119这是因为，吡啶酮系染料存在腙体与偶氮体互相异构的平衡（如图5），而且随着酸、碱性的增强，分别有利于腙式或偶氮式阴离子稳定的构成（9）。

并且色、H变化而增大。

变点对应的pH值，随着“3－”位上的取代基R由－CN、－CONH2图5 腙体与偶氮体互的相异构平衡吡啶酮系黄耐碱分散染料是开发较早的一类耐碱分散染料，其结构式如下（10）：图6 吡啶酮系黄耐碱分散染料通式其中:X为－Cl、－Br、－OCH3，X2为Cl、－Br、－OCH3、－CN、－NO2，R为1饱和烷基、醚基等。

经过长期的实验证明，这种结构的分散染料，在pH值小于11的范围内染色色光差别不大。

也就是说其耐碱程度可达到pH值为11，解决了传统吡啶酮偶氮染料耐碱性差的问题。

六、环糊精类新型分散染料环糊精(Cyclodextrin，简称CD)（11）是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖总称，通常含有6-12个D-吡喃葡萄糖单元。

其中研究得较多并且具有重要实际意义的是含有6、7、8个葡萄糖单元的分子，分别称为α-、β-和、γ-环糊精，如图7。

图7 环糊精结构环糊精是由多个葡萄糖残基以α-1,4糖糖苷键连接而成的环状化合物，它外围亲水，内腔疏水，它将分散染料分子包含在内腔中，起到了保护作用，可以使得染料耐强碱。

在染色过程中，若染料的β－苯环的最大截面与环糊精的腔直径相当或比它小时，大多数偶氮分散染料能与环糊精形成1:1的络合物；当偶氮染料的侧基有庞大的供电子基团时，能和γ－环糊精形成2:2型络合物，且环糊精具有缓释作用。

在实际生产中，单一的环糊精空腔大小有限，直接采用环糊精对分散染料进行包合存在一定的局限性。

为了提高环糊精包合分散染料的能力，需将环糊精进行改性，譬如甲酰氯偶氮苯对环糊精的改性。

染料制备的步骤如下（12）：（1）环糊精预缩体的制备：将甲酰氯偶氮苯、乳化剂和蒸馏水乳化10～20min。

调节pH至9～11，然后加入环糊精，于50～90℃反应1.5～3小时，经过过滤、洗涤、干燥，制得环糊精预缩体；（2）偶氮环糊精的包合：将步骤（1）制得的偶氮环糊精预缩体调节pH至7～8，在40～50℃下搅拌，并缓慢加入分散染料，搅拌均匀后经减压过滤、洗涤、干燥，制得偶氮环糊精包合的耐碱分散染料。

作为优选，步骤（1）中，甲酰氯偶氮苯与环糊精的摩尔比为1:1～1.3,以保证原料反应完全，避免浪费，降低成本。

步骤（2）中，偶氮环糊精预缩体与分散染料的摩尔比为1:0.8～3.0，以充分利用预缩体中的亲水性外围及疏水性内腔对分散染料进行包合。

所述的环糊精为β环糊精或者γ－环糊精。

甲酰氯偶氮苯结构式如图8，改性后的环糊精结构如图9：图8 甲酰氯偶氮苯结构式图9 经甲酰氯偶氮苯改性的γ－环糊精经实验验证，这种由环糊精包裹的分散染料，能耐强碱，在pH达到12时仍能保持色光不变。

它不仅能在碳酸钠、碳酸氢钠等弱碱调节的染浴里染色，而且在氢氧化钠等强碱调节的染浴中仍能保持色光，扩大了碱性染色的应用范围。

七、耐碱分散染料与活性染料同浴染色7.1 分散/活性染料同浴浸染染色的染料的筛选目前, 涤棉针织物主要采取两浴两步染色工艺, 即先用分散染料染涤纶, 再用活性染料套染棉, 整个染色工艺时间长、效率低, 能源消耗和污水排放量大。

由于湿加工时间长, 易造成布面起毛和影响织物手感等问题（13－14）。

目前，已有不少印染工作者研究了涤棉织物分散/活性一浴法浸染工艺。

使用涤棉织物分散/活性一浴法浸染涤棉混纺织物，首先在染料的筛选方面需要做一番工作。

在涤棉织物的染色过程中，涤纶纤维只能选用分散染料染色，而棉纤维可以用直接、活性、还原或硫化等染料染色。

两种纤维及其应用的染料性能差别很大，在染料选择和工艺制定时应充分考虑其相应影响。

对于用分散染料上染的涤纶来说，它因为是疏水性纤维，需用分散染料在高温、弱酸性条件下染色；而活性染料染色时需要加入大量的电解质促染，且需在碱性条件下固色，温度要求相对温和。

所以，涤棉织物一浴法染色所用分散染料必须耐中性电解质和碱，一般的涤纶分散染料染色工艺流程如图10。

图10 涤纶染色工艺流程分散染料对涤棉织物染色的另一个问题是分散染料对棉纤维的沾色，这会降低染色的鲜艳度和染色牢度，影响成品质量。

所以在涤棉织物一浴法染色时，应选择对棉纤维不沾色或少沾色的分散染料，或选择经过碱和皂洗工艺可以清除沾色的分散染料（15－17）。

对于涤棉织物中的棉纤维染色，还原、硫化等染料因工艺繁复，不适合用于一浴法染色；有些直接染料虽适合一浴法染色，但染色牢度较差，不能满足高质量染色产品的要求；而传统的活性染料，如一氯均三嗪、二氯均三嗪和乙烯砜等因分子质量较小，分子中只有单个活性基，浸染时染料的上染率和固色率都很低，因此，涤棉织物一浴法染色时要选用具有较大分子量和多活性基团的染料，以提高上染率和固色率,活性染料便成了不错的选择。