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陽離子改性能夠在織物中引入陽離子性基團(tuán)或化合物,改變織物的表面性能,大大提高各類陰離子染料的上染率和固色率,在染色過程中減少甚至不使用無機(jī)鹽,減少印染廢水排放量.隨著陽離子改性方法的應(yīng)用和發(fā)展,陽離子改性劑的種類也在不斷增加,改性方法貫穿于整個(gè)印染加工過程.
1陽離子改性劑的種類
陽離子改性劑按分子大小分為單體類和聚合物類,按與纖維的結(jié)合方式分為反應(yīng)型和吸附型.反應(yīng)型陽離子改性劑分子結(jié)構(gòu)中既包含可與纖維反應(yīng)的活性基團(tuán),又含有可以促染的陽離子基團(tuán)或氨基.根據(jù)反應(yīng)性基團(tuán)的不同,其分類見表1.
表1陽離子改性劑的主要類型及其反應(yīng)基團(tuán)
1.1環(huán)氧類化合物
環(huán)氧類化合物是開發(fā)較早并一直沿用的一類試劑,已被廣泛用于織物印花和樹脂整理,如環(huán)氧胺或環(huán)氧季銨鹽類化合物.在堿性條件下,環(huán)氧化合物可與棉纖維反應(yīng)形成醚鍵,使纖維陽離子化.其中,季銨陽離子或質(zhì)子化的氨基對活性染料染色起促染作用.以2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨為例,其與纖維素纖維的反應(yīng)方程式如下[1]:
活潑的縮水甘油三甲基氯化銨在堿性條件下與纖維素葡萄糖殘基上第6位碳原子上的羥基反應(yīng),得到陽離子改性棉,從而在棉纖維上引入季銨陽離子基,達(dá)到提高染料上染百分率的目的.該改性劑適用于浸軋-堆和浸軋-焙烘工藝,不適用于竭染工藝.縮水甘油三甲基氯化銨處理棉纖維后用直接染料、活性染料染得的織物牢度很好,但在紡織品整理過程中不易控制,其通用性還需進(jìn)一步研究.
1.2均三嗪基季銨鹽化合物
均三嗪基季銨鹽化合物是一類反應(yīng)活性較高的陽離子改性劑,按活性基團(tuán)的多少又可分為單活性單季銨鹽、單活性雙季銨鹽和雙活性多季銨鹽.由于反應(yīng)活性高,此類化合物可以使纖維有效地接上陽離子,其熱穩(wěn)定性好于環(huán)氧類化合物.雙活性多季銨鹽改性劑可提高其與纖維的結(jié)合力,大大減少試劑用量.但也使大部分試劑與纖維表面的羥基反應(yīng)而未滲透到纖維內(nèi)部,易造成環(huán)染,影響染色布樣的鮮艷度.單活性雙季銨鹽與棉纖維
1.3陽離子丙烯基共聚物
陽離子丙烯基共聚物是一種反應(yīng)性聚合物,可與纖維素纖維發(fā)生親核反應(yīng),使聚合物固著在纖維上.染色過程中,纖維與聚合物、聚合物與染料以及染料與纖維之間都能發(fā)生反應(yīng),在纖維內(nèi)部形成交聯(lián),能有效地提高染料的上染率,減少染料廢液的排放,也能夠?qū)崿F(xiàn)無鹽染色.[2]
1.4氮雜環(huán)陽離子化合物
N,N-二甲基氮雜環(huán)丁烷氯化物(DMAC)是典型的氮雜環(huán)陽離子化合物,其與纖維的反應(yīng)式如下:[4]
棉纖維先經(jīng)堿處理,再用DMAC浸染處理,可有效提高纖維的染色性能.因?yàn)橛脡A處理有助于形成纖維素親核陰離子,增加DMAC與纖維的反應(yīng)性.處理后的棉纖維在中性無鹽條件下染色時(shí),對活性染料的直接性較好.這種化合物改性棉纖維的染色效果與環(huán)氧類試劑相似,濕牢度和光牢度也較好,但存在前處理費(fèi)用高且試劑用量大的缺點(diǎn).
1.5聚酰胺表氯醇樹脂(PAE)
聚酰胺表氯醇樹脂是一種反應(yīng)性聚合物,該化合物中存在對纖維素纖維有高度親和力的仲氨基和叔氨基,在堿性或中性條件下,能夠?qū)崿F(xiàn)對纖維素纖維的表面改性,將正電荷引入纖維素纖維,從而提高纖維對染料的直接性和反應(yīng)性.研究表明,纖維素纖維經(jīng)PAE樹脂改性后能顯著提高反應(yīng)性高的活性染料的上染率和固色率[5],但不能改善一氯均三嗪等低反應(yīng)性活性染料的固色率.為此,人們又開發(fā)研究了許多有效的方法,如將乙二胺引入PAE中.乙二胺的引入增加了PAE樹脂的交聯(lián)性,處理織物時(shí)由于其親核氨基數(shù)量的增多使其與染料的反應(yīng)性提高.
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