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阳离子改性能够在织物中引入阳离子性基团或化合物,改变织物的表面性能,大大提高各类阴离子染料的上染率和固色率,在染色过程中减少甚至不使用无机盐,减少印染废水排放量.随着阳离子改性方法的应用和发展,阳离子改性剂的种类也在不断增加,改性方法贯穿于整个印染加工过程.
1阳离子改性剂的种类
阳离子改性剂按分子大小分为单体类和聚合物类,按与纤维的结合方式分为反应型和吸附型.反应型阳离子改性剂分子结构中既包含可与纤维反应的活性基团,又含有可以促染的阳离子基团或氨基.根据反应性基团的不同,其分类见表1.
表1阳离子改性剂的主要类型及其反应基团
1.1环氧类化合物
环氧类化合物是开发较早并一直沿用的一类试剂,已被广泛用于织物印花和树脂整理,如环氧胺或环氧季铵盐类化合物.在碱性条件下,环氧化合物可与棉纤维反应形成醚键,使纤维阳离子化.其中,季铵阳离子或质子化的氨基对活性染料染色起促染作用.以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵为例,其与纤维素纤维的反应方程式如下[1]:
活泼的缩水甘油三甲基氯化铵在碱性条件下与纤维素葡萄糖残基上第6位碳原子上的羟基反应,得到阳离子改性棉,从而在棉纤维上引入季铵阳离子基,达到提高染料上染百分率的目的.该改性剂适用于浸轧-堆和浸轧-焙烘工艺,不适用于竭染工艺.缩水甘油三甲基氯化铵处理棉纤维后用直接染料、活性染料染得的织物牢度很好,但在纺织品整理过程中不易控制,其通用性还需进一步研究.
1.2均三嗪基季铵盐化合物
均三嗪基季铵盐化合物是一类反应活性较高的阳离子改性剂,按活性基团的多少又可分为单活性单季铵盐、单活性双季铵盐和双活性多季铵盐.由于反应活性高,此类化合物可以使纤维有效地接上阳离子,其热稳定性好于环氧类化合物.双活性多季铵盐改性剂可提高其与纤维的结合力,大大减少试剂用量.但也使大部分试剂与纤维表面的羟基反应而未渗透到纤维内部,易造成环染,影响染色布样的鲜艳度.单活性双季铵盐与棉纤维
1.3阳离子丙烯基共聚物
阳离子丙烯基共聚物是一种反应性聚合物,可与纤维素纤维发生亲核反应,使聚合物固着在纤维上.染色过程中,纤维与聚合物、聚合物与染料以及染料与纤维之间都能发生反应,在纤维内部形成交联,能有效地提高染料的上染率,减少染料废液的排放,也能够实现无盐染色.[2]
1.4氮杂环阳离子化合物
N,N-二甲基氮杂环丁烷氯化物(DMAC)是典型的氮杂环阳离子化合物,其与纤维的反应式如下:[4]
棉纤维先经碱处理,再用DMAC浸染处理,可有效提高纤维的染色性能.因为用碱处理有助于形成纤维素亲核阴离子,增加DMAC与纤维的反应性.处理后的棉纤维在中性无盐条件下染色时,对活性染料的直接性较好.这种化合物改性棉纤维的染色效果与环氧类试剂相似,湿牢度和光牢度也较好,但存在前处理费用高且试剂用量大的缺点.
1.5聚酰胺表氯醇树脂(PAE)
聚酰胺表氯醇树脂是一种反应性聚合物,该化合物中存在对纤维素纤维有高度亲和力的仲氨基和叔氨基,在碱性或中性条件下,能够实现对纤维素纤维的表面改性,将正电荷引入纤维素纤维,从而提高纤维对染料的直接性和反应性.研究表明,纤维素纤维经PAE树脂改性后能显著提高反应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应性活性染料的固色率.为此,人们又开发研究了许多有效的方法,如将乙二胺引入PAE中.乙二胺的引入增加了PAE树脂的交联性,处理织物时由于其亲核氨基数量的增多使其与染料的反应性提高.
