สีย้อมปฏิกิริยามีสีสดใสและมีโครมาโตกราฟีที่สมบูรณ์ เป็นที่รู้จักในด้านการใช้งานที่เรียบง่าย ต้นทุนต่ำ และความคงทนเป็นเลิศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการพัฒนาของเส้นใยเซลลูโลสในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สีย้อมปฏิกิริยาได้กลายเป็นสีย้อมที่สำคัญที่สุดสำหรับการย้อมสิ่งทอเส้นใยเซลลูโลส

แต่ปัญหาที่โดดเด่นที่สุดของสีย้อมรีแอคทีฟคืออัตราการหมดสภาพและอัตราการตรึงต่ำ ในกระบวนการย้อมเส้นใยเซลลูโลสแบบดั้งเดิม เพื่อปรับปรุงการดูดซึมสีย้อมและอัตราการตรึงของสีย้อมปฏิกิริยา ต้องเติมเกลืออนินทรีย์จำนวนมาก (โซเดียมคลอไรด์หรือโซเดียมซัลเฟต) โดยทั่วไปปริมาณเกลือที่ใช้จะอยู่ที่ 30 ถึง 150 กรัม/ลิตร ขึ้นอยู่กับโครงสร้างสีย้อมและสี แม้ว่าจะมีความก้าวหน้าอย่างมากในการบำบัดสารประกอบอินทรีย์ในน้ำเสียจากการพิมพ์และการย้อมสี แต่การเติมเกลืออนินทรีย์จำนวนมากในกระบวนการย้อมไม่สามารถบำบัดด้วยวิธีทางกายภาพและชีวเคมีง่ายๆ ได้

การวิจัยเทคโนโลยีสีย้อมรีแอคทีฟและสีย้อมไร้เกลือ

จากมุมมองทางนิเวศวิทยา การปล่อยน้ำเสียจากการพิมพ์ที่มีความเค็มสูงและย้อมสีจะเปลี่ยนคุณภาพน้ำในแม่น้ำและทะเลสาบโดยตรง และทำลายสภาพแวดล้อมทางนิเวศน์
ภาพ
การซึมผ่านของเกลือได้สูงจะทำให้ดินรอบแม่น้ำและทะเลสาบมีความเค็ม ส่งผลให้ผลผลิตพืชผลลดลง กล่าวโดยสรุป การใช้เกลืออนินทรีย์จำนวนมากไม่สามารถย่อยสลายหรือรีไซเคิลได้ และในขณะเดียวกันก็ส่งผลเสียอย่างมากต่อคุณภาพน้ำและดิน จากข้อมูลนี้ บทความนี้จะทบทวนความคืบหน้าการวิจัยล่าสุดของเทคโนโลยีการย้อมแบบไร้เกลือ และอภิปรายอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสีย้อมปฏิกิริยาที่มีเกลือต่ำ เทคโนโลยีการกราฟต์ และเทคโนโลยีการเชื่อมโยงข้าม

สีย้อมปฏิกิริยาสำหรับการย้อมแบบไร้เกลือ

คุณสมบัติเด่นของสีย้อมรีแอคทีฟคือ โครงสร้างโมเลกุลขนาดเล็ก มีคุณสมบัติชอบน้ำได้ดี และสีที่ลอยตัวอยู่สามารถชะล้างออกได้ง่ายหลังการยึดติด นับเป็นนวัตกรรมที่สำคัญในการออกแบบโมเลกุลของสีย้อม แต่ยังทำให้อัตราการหมดสีย้อมและอัตราการตรึงต่ำ และต้องเติมเกลือจำนวนมากในระหว่างการย้อม ส่งผลให้สูญเสียน้ำเสียและสีย้อมเค็มจำนวนมาก ส่งผลให้ต้นทุนการบำบัดน้ำเสียเพิ่มขึ้น มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมเป็นเรื่องร้ายแรง บริษัทย้อมผ้าบางแห่งเริ่มให้ความสนใจกับการคัดกรองและปรับปรุงสารตั้งต้นของสีย้อมและกลุ่มปฏิกิริยา และพัฒนาสีย้อมปฏิกิริยาสำหรับการย้อมแบบเกลือต่ำ CibacronLs ที่ Ciba เปิดตัวเป็นสีย้อมประเภทเกลือต่ำที่ใช้กลุ่มออกฤทธิ์ต่างกันมาผสมกัน ลักษณะของสีย้อมนี้คือปริมาณเกลือที่ใช้ในการย้อมคือ 1/4 ถึง 1/2 ของปริมาณเกลือของสีย้อมปฏิกิริยาทั่วไป ไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนการอาบน้ำ และมีความสามารถในการทำซ้ำได้ดี สีย้อมประเภทนี้ส่วนใหญ่จะเป็นการย้อมแบบจุ่ม และสามารถใช้ร่วมกับสีย้อมแบบกระจายเพื่อการย้อมโพลีเอสเตอร์ผสมฝ้ายอย่างรวดเร็วในอ่างเดียว

บริษัท ซูมิโตโม คอร์ปอเรชั่น ประเทศญี่ปุ่น เสนอชุดวิธีการย้อมที่เหมาะสมสำหรับสีย้อมซีรีส์ Sumifux Supra เรียกว่าวิธีการย้อมสี LETfS ปริมาณเกลืออนินทรีย์ที่ใช้ในวิธีนี้มีเพียง 1/2 ถึง 1/3 ของกระบวนการแบบเดิม และอัตราส่วนการอาบน้ำอาจสูงถึง 1:10 และได้เปิดตัวชุดสีย้อมปฏิกิริยาที่เข้ากันได้กับกระบวนการ สีย้อมชุดนี้เป็นสีย้อมปฏิกิริยาเฮเทอโรบีที่ประกอบด้วยโมโนคลอรอส-ไตรอาซีนและบี-เอทิลซัลโฟนซัลเฟต ปริมาณสีย้อมตกค้างในน้ำเสียจากการย้อมของสีย้อมชุดนี้มีเพียง 25% -30% ของปริมาณสีย้อมในน้ำเสียจากการย้อมปฏิกิริยาทั่วไป ขอแนะนำสำหรับการย้อมเส้นใย Tencel แสดงให้เห็นประสิทธิภาพการใช้งานที่ยอดเยี่ยมในแง่ของอัตราการตรึง การซักง่าย และความคงทนของผลิตภัณฑ์ที่ย้อมต่างๆ

บริษัท DyStar เปิดตัวสีย้อมซีรีส์ RemazolEF ที่เหมาะสำหรับการย้อมแบบไร้เกลือ กลุ่มที่ใช้งานส่วนใหญ่เป็น B-hydroxyethyl sulfone sulfate และเปิดตัวกระบวนการย้อมแบบไร้เกลือที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ปริมาณเกลืออนินทรีย์ที่ใช้คือ 1/3 ของกระบวนการทั่วไป กระบวนการย้อมจะสั้นลง นอกจากนี้ ระบบยังครอบคลุมโครมาโตกราฟีหลากหลายประเภท แม่สีสามสีที่หลากหลายสามารถนำมารวมกันเพื่อให้ได้สีที่สดใส บริษัท Clariant (Clariant) เปิดตัวชุดสีย้อมปฏิกิริยา DrimareneHF ซึ่งส่วนใหญ่มี 4 สายพันธุ์: DrimareneBlueHF-RL, 戡ownHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G ใช้สำหรับการย้อมแบบอ่อนแรงและการย้อมเส้นใยเซลลูโลสอย่างต่อเนื่อง ประสิทธิภาพการใช้งาน และดี ความคงทน อัตราการตรึงค่อนข้างสูง เกลือต่ำ และอัตราส่วนสุราต่ำ การตรึงแบบเป็นกลาง สามารถซักล้างได้ดี

สีย้อมรีแอกทีฟที่พัฒนาขึ้นใหม่บางชนิดสามารถเพิ่มความตรงของสีย้อมได้โดยการเพิ่มปริมาตรของโมเลกุลของสีย้อมและลดปริมาณเกลืออนินทรีย์ ตัวอย่างเช่น การแนะนำกลุ่มยูเรียสามารถเพิ่มความตรงของกลุ่มออกฤทธิ์และลดปริมาณเกลืออนินทรีย์ ปรับปรุงอัตราการตรึง นอกจากนี้ยังมีสารตั้งต้นของสีย้อมโพลีอาโซ (เช่น ทริซาโซ, เตตราโซ) เพื่อเพิ่มความตรงของสีย้อม และบรรลุวัตถุประสงค์ของการย้อมแบบไร้เกลือ ผลกระทบจากอุปสรรคสูงของสีย้อมบางชนิดในโครงสร้างยังสามารถเปลี่ยนแปลงปฏิกิริยาของกลุ่มปฏิกิริยาของสีย้อมติดปฏิกิริยาและปริมาณเกลือที่ใช้ในการย้อมได้อย่างมีนัยสำคัญ ผลกระทบจากสิ่งกีดขวางแบบสเตอริกเหล่านี้โดยทั่วไปคือการนำองค์ประกอบแทนที่อัลคิลเข้ามาที่ตำแหน่งต่างๆ บนเมทริกซ์สีย้อม นักวิชาการสรุปลักษณะโครงสร้างพื้นฐานได้ดังนี้

กลุ่มที่ใช้งานอยู่ 1 SO: CH2CH: oS03Na สามารถอยู่ในตำแหน่งเมตาหรือตำแหน่งพาราของวงแหวนเบนซีน;

R3 สามารถอยู่ในตำแหน่งออร์โธ อินเตอร์ หรือพาราของวงแหวนเบนซีน สูตรโครงสร้างคือสีย้อมปฏิกิริยาไวนิลซัลโฟน

สารทดแทนที่แตกต่างกันหรือตำแหน่งการแทนที่ที่แตกต่างกันบนสีย้อมสามารถให้ค่าการย้อมเดียวกันภายใต้สภาวะการย้อมเดียวกัน แต่ปริมาณเกลือในการย้อมจะแตกต่างกันมาก

สีย้อมปฏิกิริยาเกลือต่ำที่ดีเยี่ยมจะต้องมีลักษณะดังต่อไปนี้: 1) ปริมาณเกลือที่ใช้ในการย้อมจะลดลงอย่างมาก; 2) การย้อมในอ่างย้อมที่มีอัตราส่วนการอาบน้ำต่ำ ความคงตัวของการย้อมสี 3) ซักได้ดี ลดเวลาหลังการประมวลผล 4) ความสามารถในการทำซ้ำได้ดีเยี่ยม ในแง่ของการปรับปรุงสีย้อม นอกเหนือจากการปรับปรุงโครงสร้างเมทริกซ์สีย้อมและการผสมผสานกลุ่มออกฤทธิ์อย่างเหมาะสมตามที่กล่าวข้างต้นแล้ว บางคนยังได้สังเคราะห์สีย้อมปฏิกิริยาประจุบวกที่เรียกว่าซึ่งสามารถย้อมได้โดยไม่ต้องเติมเกลือ เช่น สีย้อมปฏิกิริยาประจุบวกที่มีโครงสร้างดังต่อไปนี้:

จากสูตรข้างต้นจะเห็นได้ว่าตัวสีเชื่อมต่อกับกลุ่มโมโนคลอโร-ไตรอาซีนที่ใช้งานอยู่ หมู่แอมโมเนียมควอเทอร์นารีไพริดีนยังติดอยู่กับวงแหวน s-triazine สีย้อมมีประจุบวกและหมู่ควอเทอร์นารีแอมโมเนียมเป็นกลุ่มที่ละลายน้ำได้ เนื่องจากไม่เพียงแต่ไม่มีการผลักกันประจุระหว่างโมเลกุลของสีย้อมและเส้นใยเท่านั้น แต่ยังมีการดึงดูดของประจุบวกและลบด้วย สีย้อมจึงเข้าถึงพื้นผิวของเส้นใยได้ง่ายและดูดซับเข้ากับเส้นใยที่ย้อมแล้ว การมีอิเล็กโทรไลต์ในสารละลายย้อมไม่เพียงแต่ไม่ก่อให้เกิดผลในการส่งเสริมสีย้อมเท่านั้น แต่ยังทำให้แรงดึงดูดระหว่างสีย้อมกับเส้นใยลดลงด้วย ดังนั้นการย้อมสีย้อมประเภทนี้จึงสามารถย้อมได้โดยไม่ต้องเติมอิเล็กโทรไลต์สำหรับการย้อมแบบไร้เกลือ กระบวนการย้อมจะคล้ายกับสีย้อมปฏิกิริยาธรรมดา สำหรับสีย้อมปฏิกิริยาโมโนคลอรอส-ไตรอาซีน ยังคงเติมโซเดียมคาร์บอเนตเป็นสารยึดเกาะ อุณหภูมิการยึดเกาะอยู่ที่ประมาณ 85 ℃ อัตราการดูดซึมสีย้อมสามารถเข้าถึง 90% ถึง 94% และอัตราการตรึงคือ 80% ถึง 90% มีความคงทนต่อแสงและความคงทนในการซักที่ดี สีย้อมติดปฏิกิริยาประจุบวกที่คล้ายกันยังได้รายงานว่าใช้โมโนฟลูออโร-เอส-ไตรอาซีนเป็นกลุ่มที่ออกฤทธิ์ กิจกรรมของ monofluoro-s-triazine สูงกว่ากิจกรรมของ monochloro-s-triazine

สีย้อมเหล่านี้สามารถย้อมได้ในผ้าฝ้ายผสม/อะคริลิก และจำเป็นต้องมีการศึกษาคุณสมบัติอื่นๆ ของสีย้อม (เช่น การปรับระดับและความเข้ากันได้ ฯลฯ) เพิ่มเติม แต่เป็นแนวทางใหม่สำหรับเส้นใยเซลลูโลสในการย้อมแบบไร้เกลือ