לצבעים ריאקטיביים יש צבעים בהירים וכרומטוגרמות שלמות. הוא ידוע ביישום הפשוט שלו, בעלות הנמוכה שלו וביציבות מעולה. במיוחד עם התפתחות סיבי תאית בשנים האחרונות, צבעים תגובתיים הפכו לסוג הצבע החשוב ביותר לצביעת טקסטיל של סיבי תאית.

אבל הבעיה הבולטת ביותר של צבעים תגובתיים היא שיעור התשישות הנמוך וקצב הקיבוע. בתהליך הצביעה המסורתי של סיבי תאית, על מנת לשפר את ספיגת הצבע וקיבוע הצבעים התגובתיים, יש להוסיף כמות גדולה של מלח אנאורגני (נתרן כלורי או נתרן סולפט). בהתאם למבנה הצבע והצבע, כמות המלח המשמשת היא בדרך כלל 30 עד 150 גרם/ליטר. למרות שהושגה התקדמות רבה בטיפול בתרכובות אורגניות בשפכי הדפסה וצביעת שפכים, לא ניתן לטפל בתוספת של כמות גדולה של מלחים אנאורגניים בתהליך הצביעה בשיטות פיזיקליות וביוכימיות פשוטות.

מחקר על הטכנולוגיה של צבעים תגובתיים וצבע ללא מלחים

מנקודת מבט אקולוגית, הזרמת שפכי הדפסה וצביעה בעלי מליחות גבוהה משנה ישירות את איכות המים של נהרות ואגמים והורסת את הסביבה האקולוגית.
תְמוּנָה
החדירות הגבוהה של המלח תגרום להמלחה של הקרקע סביב הנהרות והאגמים, ותפחית את תנובת הגידולים. בקיצור, השימוש בכמות גדולה של מלחים אנאורגניים לא ניתן לפירוק ולא למחזר, ובמקביל יש לו השפעה שלילית רבה על איכות המים והקרקע. בהתבסס על כך, מאמר זה סוקר את התקדמות המחקר העדכנית של טכנולוגיית צביעה ללא מלח, ודן באופן שיטתי בשינויים המבניים של צבעים תגובתיים דלי מלח, טכנולוגיית השתלה וטכנולוגיית קישור צולב.

צבעים ריאקטיביים לצביעה ללא מלחים

המאפיינים הבולטים של צבעים תגובתיים הם מבנה מולקולרי קטן, הידרופיליות טובה ושטיפה קלה של צבע צף לאחר הקיבוע. זהו חידוש חשוב בעיצוב מולקולות צבע. אבל זה גם גורם לשיעור מיצוי הצבע וקצב הקיבוע נמוך, ויש צורך להוסיף כמות גדולה של מלח במהלך הצביעה. להוביל לאובדן כמות גדולה של שפכים וצבעים מלוחים, ובכך להגדיל את עלות הטיפול בשפכים. זיהום הסביבה הוא חמור. חלק מחברות הצבע החלו לשים לב לסינון ולשיפור של מבשרי צבע וקבוצות תגובתיות, ולפתח צבעים תגובתיים לצביעה דלת מלח. CibacronLs שהושק על ידי Ciba הוא סוג של צבעי צביעה דלי מלח המשתמשים בקבוצות פעילות שונות לשילוב. המאפיין של צבע זה הוא שכמות המלח המשמשת לצביעה היא 1/4 עד 1/2 מזו של צבעים תגובתיים כלליים. הוא אינו רגיש לשינויים ביחס האמבטיה ויש לו יכולת שחזור טובה. סוג זה של צבעים הוא בעיקר צביעת טבילה וניתן להשתמש בהם יחד עם צבעי פיזור לצביעה מהירה באמבטיה אחת של תערובות פוליאסטר/כותנה.

תאגיד Sumitomo מיפן הציע סט של שיטות צביעה המתאימות לצבעי סדרת Sumifux Supra. זה נקרא שיטת צביעה LETfS. כמות המלח האנאורגני המשמשת בשיטה זו היא רק 1/2 עד 1/3 מהתהליך המסורתי, ויחס האמבטיה יכול להגיע ל-1:10. והשיקה סדרה של צבעים תגובתיים התואמים לתהליך. סדרת צבעים זו היא צבעים הטרובי-ריאקטיביים המורכבים ממונוכלורו-טריאזין ו-B-ethylsulfone סולפט. כמות הצבע השיורי בשפכי הצביעה של סדרת צבעים זו היא רק 25%-30% מתכולת הצבע בשפכי הצביעה התגובתית הכללית. מומלץ לצביעה של סיבי Tencel. הוא מציג ביצועי יישום מצוינים במונחים של קצב קיבוע, כביסה קלה ויציבות שונות של מוצרים צבועים.

חברת DyStar השיקה את צבעי סדרת RemazolEF המתאימים לצביעה ללא מלחים, הקבוצה הפעילה היא בעיקר B-hydroxyethyl sulfone sulfate, והשיקה תהליך צביעה ללא מלחים ידידותי לסביבה. כמות המלח האנאורגני בשימוש היא 1/3 מהתהליך המקובל. תהליך הצביעה מתקצר. בנוסף, המערכת מכסה מגוון רחב של כרומטוגרמות. ניתן לשלב מגוון של שלושה צבעי יסוד לקבלת צבעים בהירים. חברת Clariant (Clariant) השיקה את סדרת הצבעים התגובתיים DrimareneHF, בעיקר ב-4 זנים: DrimareneBlueHF-RL, 戡ownHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G, המשמשים לצביעה מיותרת וצביעה מתמשכת של סיבי תאית, ביצועי יישום וטובים יַצִיבוּת. קצב הקיבוע גבוה למדי, יחס מלח נמוך ויחס אלכוהול נמוך. קיבוע ניטרלי, יכולת כביסה טובה.

כמה צבעים ריאקטיביים שפותחו לאחרונה יכולים להגביר את הישירות של צבעים על ידי הגדלת נפח מולקולות הצבע ולהפחית את כמות המלחים האנאורגניים. לדוגמה, הכנסת קבוצות אוריאה יכולה להגביר את הישירות של קבוצות פעילות ולהפחית את כמות המלחים האנאורגניים. שפר את קצב הקיבוע; ישנם גם מבשרי צבעי פוליאזו (כגון טריזאזו, טטראאזו) כדי להגביר את הישירות של הצבע ולהשיג את המטרה של צביעה נטולת מלח. השפעת ההפרעה הסטרית הגבוהה של כמה צבעים במבנה יכולה גם לשנות באופן משמעותי את התגובתיות של הקבוצות התגובתיות של צבעים תגובתיים ואת כמות המלח המשמשת לצביעה. השפעות המכשול הסטריות הללו הן בדרך כלל הכנסת תחליפים אלקיל במיקומים שונים על מטריצת הצבע. המאפיינים המבניים הבסיסיים שלהם מסוכמים על ידי החוקרים כדלקמן:

קבוצה פעילה אחת SO: CH2CH: oS03Na יכולה להיות במצב מטה או פארה של טבעת הבנזן;

R3 יכול להיות במצב אורתו, אינטר או פארה של טבעת הבנזן. הנוסחה המבנית היא צבעים תגובתיים ויניל סולפון.

תחליפים שונים או עמדות החלפה שונות על הצבעים יכולים להשיג את אותו ערך צביעה באותם תנאי צביעה, אך כמויות מלח הצביעה שלהם שונות למדי.

צבעים תגובתיים מעולים דלי מלח חייבים להיות בעלי המאפיינים הבאים: 1) כמות המלח המשמשת לצביעה מופחתת מאוד; 2) צביעה באמבט צבע נמוך ביחס אמבטיה, יציבות אמבט צביעה; 3) יכולת כביסה טובה. צמצם את זמן העיבוד לאחר; 4) יכולת שחזור מעולה. מבחינת שיפור הצבע, בנוסף לשיפור האמור לעיל של מבנה מטריצת הצבע ושילוב סביר של קבוצות פעילות, יש אנשים שסנתזו את מה שנקרא צבעים תגובתיים קטיוניים, אותם ניתן לצבוע ללא הוספת מלח. לדוגמה, צבעים תגובתיים קטיוניים במבנה הבא:

ניתן לראות מהנוסחה לעיל שגוף הצבע מחובר לקבוצה הפעילה של מונוכלורו-טריאזין. לטבעת s-triazine מחוברת גם קבוצת אמוניום רבעוני פירדין. הצבע הוא בעל מטען חיובי וקבוצת האמוניום הרבעוני היא קבוצה מסיסה במים. מכיוון שאין דחיית מטען בין מולקולות הצבע לבין הסיבים, אלא גם משיכה של מטענים חיוביים ושליליים, קל לצבע להתקרב אל פני הסיבים ולספוג לסיב הצבוע. הימצאות אלקטרוליטים בתמיסת הצביעה לא רק שלא תייצר את האפקט מקדם הצבע, אלא גם תחליש את המשיכה בין הצבע לסיב, ולכן ניתן לצבוע סוג זה של צביעה ללא הוספת אלקטרוליטים לצביעה ללא מלחים. תהליך הצביעה דומה לצבעים תגובתיים רגילים. עבור צבעים תגובתיים מונוכלורו-טריאזין, נתרן קרבונט עדיין מתווסף כחומר מקבע. טמפרטורת הקיבוע היא סביב 85℃. שיעור ספיגת הצבע יכול להגיע ל-90% עד 94%, ושיעור הקיבוע הוא 80% עד 90%. יש לו יציבות אור טובה ויציבות כביסה. צבעים תגובתיים קטיוניים דומים דיווחו גם על שימוש ב- monofluoro-s-triazine כקבוצה הפעילה. הפעילות של monofluoro-s-triazine גבוהה מזו של monochloro-s-triazine.

ניתן לצבוע את הצבעים הללו גם בתערובות כותנה/אקריליק, ויש ללמוד עוד תכונות אחרות של הצבעים (כמו פילוס ותאימות וכו'). אבל זה מספק דרך חדשה לסיבי תאית לבצע צביעה ללא מלח.