Reaktiivvärvainetel on erksad värvid ja täielikud kromatogrammid. Neid tuntakse lihtsa pealekandmise, madala hinna ja suurepärase püsivuse poolest. Eriti tsellulooskiudude arenguga viimastel aastatel on reaktiivvärvainetest saanud tsellulooskiudude tekstiilivärvimise kõige olulisem värvainetüüp.

Kuid reaktiivvärvainete kõige silmapaistvam probleem on madal ammendumiskiirus ja fikseerimiskiirus. Traditsioonilises tsellulooskiu värvimisprotsessis tuleb reaktiivvärvainete omastamiskiiruse ja fikseerimiskiiruse parandamiseks lisada suures koguses anorgaanilist soola (naatriumkloriidi või naatriumsulfaati). Sõltuvalt värvaine struktuurist ja värvusest on kasutatava soola kogus tavaliselt 30–150 g/l. Kuigi trüki- ja värvimisreovee orgaaniliste ühendite töötlemisel on tehtud suuri edusamme, ei saa suures koguses anorgaaniliste soolade lisamist värvimisprotsessis lihtsate füüsikaliste ja biokeemiliste meetoditega ravida.

Reaktiivvärvainete ja soolavabade värvainete tehnoloogia uuringud

Ökoloogilisest vaatenurgast muudab kõrge soolsusega trükkimise ja värvimise reovee ärajuhtimine otseselt jõgede ja järvede vee kvaliteeti ning hävitab ökoloogilist keskkonda.
pilt
Soola kõrge läbilaskvus põhjustab jõgede ja järvede ümbruse pinnase sooldumist, vähendades saagikust. Lühidalt öeldes ei saa suures koguses anorgaaniliste soolade kasutamist ei lagundada ega taaskasutada ning samal ajal avaldab see suurt negatiivset mõju vee kvaliteedile ja pinnasele. Selle põhjal annab see artikkel ülevaate soolavaba värvimistehnoloogia hiljutistest uuringutest ning käsitleb süstemaatiliselt madala soolasisaldusega reaktiivvärvainete, pookimistehnoloogia ja ristseostamise tehnoloogia struktuurimuutusi.

Reaktiivsed värvained soolavabaks värvimiseks

Reaktiivvärvainete silmapaistvateks omadusteks on väike molekulaarstruktuur, hea hüdrofiilsus ja hõljuva värvi lihtne mahapesemine pärast fikseerimist. See on oluline uuendus värvimolekulide disainis. Kuid see põhjustab ka madalat värvi ammendumiskiirust ja fikseerimiskiirust ning värvimise ajal tuleb lisada suures koguses soola. See viib suure hulga soolase reovee ja värvainete kadumiseni, suurendades seega reovee puhastamise kulusid. Keskkonnareostus on tõsine. Mõned värvifirmad on hakanud tähelepanu pöörama värvainete lähteainete ja reaktiivsete rühmade sõelumisele ja täiustamisele ning arendama madala soolasisaldusega värvimiseks mõeldud reaktiivseid värvaineid. Ciba turule toodud Cibacron on madala soolasisaldusega värvimisvärv, mis kasutab erinevate aktiivsete rühmade kombineerimiseks. Selle värvaine eripäraks on see, et värvimisel kasutatava soola kogus on 1/4 kuni 1/2 tavaliste reaktiivvärvainete kogusest. See ei ole tundlik vannisuhte muutuste suhtes ja sellel on hea reprodutseeritavus. Seda tüüpi värvaineid kasutatakse peamiselt kastmisvärvimise teel ja neid saab kasutada koos dispersioonvärvainetega polüester/puuvilla segude kiireks ühe vanniga värvimiseks.

Jaapani Sumitomo Corporation pakkus välja rea ​​värvimismeetodeid, mis sobivad Sumifux Supra seeria värvainetele. Seda nimetatakse LETfS värvimismeetodiks. Selles meetodis kasutatava anorgaanilise soola kogus on vaid 1/2 kuni 1/3 traditsioonilise protsessi kogusest ja lahuste suhe võib ulatuda 1:10-ni. Samuti toodi turule reaktiivvärvaine, mis sobivad selle protsessiga. See värvainete seeria on heterobireaktiivne värvaine, mis koosneb monoklorotriasiinist ja B-etüülsulfoonsulfaadist. Selle seeria värvainete jääkvärvaine kogus värvimisreovees on vaid 25–30% üldise reaktiivse värvimise reovee värvainesisaldusest. Seda soovitatakse Tenceli kiudude värvimiseks. See näitab suurepärast pealekandmisvõimet fikseerimiskiiruse, kerge pesemise ja värvitud toodete erineva püsivuse osas.

DyStar ettevõte tõi turule soolavabaks värvimiseks sobivad RemazolEF seeria värvained, mille aktiivne rühm on peamiselt B-hüdroksüetüülsulfoonsulfaat, ning käivitas keskkonnasõbraliku soolavaba värvimisprotsessi. Kasutatava anorgaanilise soola kogus on 1/3 tavapärasest protsessist. Värvimisprotsess on lühendatud. Lisaks hõlmab süsteem laia kromatogrammide valikut. Erksate värvide saamiseks saab kombineerida kolme erinevat põhivärvi. Clariant (Clariant) ettevõte tõi turule DrimareneHF seeria reaktiivvärve, mis on peamiselt saadaval neljas variandis: DrimareneBlueHF-RL, 戡ownHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G. Neid kasutatakse tsellulooskiudude ammendvärvimiseks ja pidevaks värvimiseks, millel on hea pealekandmisvõime ja püsivus. Fikseerimiskiirus on üsna kõrge, soola ja vedelike suhe on madal. Neutraalne fikseerimine, hea pestavus.

Mõned äsja väljatöötatud reaktiivvärvained võivad suurendada värvainete otsesust, suurendades värvimolekulide mahtu ja vähendades anorgaaniliste soolade hulka. Näiteks uurearühmade lisamine võib suurendada aktiivsete rühmade otsesust ja vähendada anorgaaniliste soolade hulka. Fikseerimiskiiruse parandamine; on olemas ka polüasovärvide eelkäijaid (näiteks trisaso, tetraaso), mis suurendavad värvi otsesust ja saavutavad soolavaba värvimise eesmärgi. Mõnede värvainete tugev steeriline takistav toime struktuuris võib oluliselt muuta ka reaktiivvärvainete reaktiivsete rühmade reaktsioonivõimet ja värvimisel kasutatava soola kogust. Need steerilised takistavad toimed tulenevad üldiselt alküülasendajate lisamisest erinevatesse positsioonidesse värvimaatriksis. Nende põhilised struktuurilised omadused on teadlaste poolt kokku võetud järgmiselt:

Aktiivne rühm üks SO: CH2CH: oS03Na võib olla benseenitsükli meta- või para-asendis;

R3 võib olla benseenitsükli orto-, inter- või para-asendis. Struktuurivalem on vinüülsulfoonreaktiivsed värvained.

Erinevad asendajad või erinevad asenduspositsioonid värvainetes võivad samades värvimistingimustes saavutada sama värvimisväärtuse, kuid nende värvimissoola kogused on üsna erinevad.

Suurepärastel madala soolasisaldusega reaktiivvärvainetel peavad olema järgmised omadused: 1) Värvimisel kasutatava soola kogus on oluliselt vähenenud; 2) Värvimine madala soolasisaldusega värvivannis, värvimisvanni stabiilsus; 3) Hea pestavus. Vähendab järeltöötlusaega; 4) Suurepärane reprodutseeritavus. Värvimise täiustamise osas on lisaks eespool nimetatud värvaine maatriksi struktuuri parandamisele ja aktiivsete rühmade mõistlikule kombinatsioonile mõned inimesed sünteesinud nn katioonseid reaktiivvärvaineid, mida saab värvida ilma soola lisamata. Näiteks järgmise struktuuriga katioonsed reaktiivvärvained:

Ülaltoodud valemist on näha, et värvikeha on seotud monoklorotriasiini aktiivse rühmaga. S-triasiinitsükli külge on kinnitatud ka püridiin-kvaternaarne ammooniumrühm. Värvaine on positiivselt laetud ja kvaternaarne ammooniumrühm on vees lahustuv rühm. Kuna värvimolekulide ja kiu vahel puudub mitte ainult laengu tõukumine, vaid ka positiivsete ja negatiivsete laengute ligitõmbumine, on värvainel lihtne kiu pinnale ligi pääseda ja värvitud kiule adsorbeeruda. Elektrolüütide olemasolu värvimislahuses mitte ainult ei tekita värvainet soodustavat efekti, vaid nõrgestab ka värvaine ja kiu vahelist ligitõmbavust, seega saab seda tüüpi värvimist teha ilma elektrolüüte lisamata soolavaba värvimise teel. Värvimisprotsess sarnaneb tavaliste reaktiivvärvainetega. Monoklorotriasiini reaktiivsete värvainete puhul lisatakse fikseeriva ainena endiselt naatriumkarbonaati. Fikseerimistemperatuur on umbes 85 ℃. Värvaine omastamiskiirus võib ulatuda 90–94%-ni ja fikseerimiskiirus on 80–90%. Sellel on hea valguskindlus ja pesukindlus. Sarnaseid katioonseid reaktiivseid värvaineid on samuti kirjeldatud monofluoro-s-triasiini kasutamisel aktiivse rühmana. Monofluoro-s-triasiini aktiivsus on suurem kui monokloro-s-triasiinil.

Neid värvaineid saab värvida ka puuvilla/akrüüli segudes ning värvainete muid omadusi (näiteks tasandamine ja ühilduvus jne) tuleb edasi uurida. Kuid see pakub tsellulooskiule uut viisi soolavaba värvimise teostamiseks.