一,这无疑对纺织工业的发展是一次极好的机遇。众所周知.纺织工业是我国高能耗和高污染的工业之一,在各工业中排列第二.而其中的印染行业年排放的废水占到整个纺织工业年废水排放量的80%左右、约80亿吨,按单位重量纺织品计的耗水是是国外的2~3倍,而且染整加工大多在较高温度下进行,能耗大,差不多是国外的3~5倍.能源费用占到加工费的30%以上,有些企业达到一半左右,因此印染行业升级对纺织工业振兴至关重要.而节能减排和清洁生产是行业振兴和技术升级的关键内容与必然趋势。
近年来.我国印染行业为节能减排和清洁生产开发了不少新的染整工艺。它们需要染料行业提供新的节能溅排环保型染料来满足.这样促进了国内外染料行业开发新型节能减排环保型染料的速度,这些新染料除了具有明显的节能减排效果外.还遵循有关生态纺织品法规和技术标准.不含有或不会在特定条件(即还原1下,裂解产生24种致癌芳香胺、不是过敏性染料、不是致癌性染料、可萃取重金属量在限定值之下、甲醛量在限定值之下、不含有环境激素、不含可吸附有机卤化物、不含有变异性化学物质、不含有持久性有机污染物以及不含有对人体和环境有害的其他化学物质等。突出地表现在节能减排环保型棉用染料包括:活性染料、直接染料、还原染料和硫化染料等的创新和开发上,它们的开发成功和进一步发展对印染行业与整个纺织工业的振兴起到了重要的作用。
1节能减排环保型活性染料的新发展和应用
活性染料是一种性价比最高的纤维素纤维用染料.这不仅是因为它是取代禁用染料和其他类型纤维素纤维用染料的最佳选择之一.而且它能用经济的染色工艺和简单的染色操作获得高水平的各项坚牢度特别是湿牢度,它具有色谱宽广、色泽鲜艳、性能优异、适用性强,其色相和性能基本上与市场对纤维和衣料的要求相适应等特点.所以它的世界年产量已占到染料总量的20%左右.名列纤维素纤维用染料的首位。
但目前活性染料的利用率还不高.一般在60~65%.而且广泛使用的间歇式吸尽染色工艺在染色后的加工时间比较长,包括冲洗、中和、洗涤、皂洗、中洗和固色等的时间,要占全部染色加工时间的三分之一,不仅耗时长、耗能高,而且耗水多,产生大量难处理的有色含盐污水,还不一定完全能洗除未固着的被水解的染料,反过来又会影响染色物的牢度性能.是目前印染行业应用的染料中能耗和污染最厉害的染料之一。以棉针织布为例,通常染色加工1吨布耗水200吨,排污也约200吨,蒸汽约6.5吨,各种碱剂和盐剂约1吨.2006年全国印染加工出口的纯棉染色针织布约150万吨。仅此一项,不包括纯棉机织布、各种棉混纺布和麻、粘胶等布种以及内销的数量,消耗的水约3亿吨,排污3亿吨,耗煤超过110万吨,各种碱剂和盐剂150万吨.数量是相当惊人的。
针对这种情况.近年活性染料的新应用技术不断被开发.其中具有明显节能溅排效果的染色工艺有:冷轧堆染色、湿短蒸轧染、高固着率染色、小浴比染色、低温染色、低盐染色、混纺织物一浴一步法染色等,国内外染料公司发展了相应的节能减排环保型活性染料。
2.1适合低温染色的活性染料
活性染料是用于棉织物染色的最重要染料,由于低温染色的能耗、加工成本和染色时间都要比热染工艺经济.因此近年用于染色的活性染料的研究越来越集中在低于60℃进行吸尽染色和冷轧堆染色的活性染料上。
2.1.1低于60℃染色的新型活性染料
染整加工大多是在较高温度下进行的,较高的染色温度可以增进纤维膨化,使纤维的空隙扩大,有利于染料分子进入.加速向纤维内部扩散。若要降低染色温度来达到相同的染色效果,必须改变染料的分子结掏.提高染料直接性和扩散性。近年开发的50℃~60℃温度范围染色的新型活性染料正是根据这种思路设计的.已经上市的国外商品有:Sumifex Supra E—XF型染料、Remazol RR型染料、Basilen F—M染料和Diamam SN型染料等10多种.国内市场上适于50℃~60℃染色的比较重要的新型活性染料商品有:EF型活性染料和B型活性染料等。
对于这些染料来说.基本三原色的组合是重要的,即黄、红和蓝色染料的组合需能覆盖50%以上的平常服装颜色.另外为了获得最佳的可靠性和重现性,作为三原色的直接性、扩散性、固着行为和可洗涤性之问应具有尽可能好的平衡.特别是染色条件正常的波动不应该影响其重现性,这一点是很重要的。Remazol RR型染料就是一个很好的典型.这种染料含有一个或二个乙烯砜活性基,它的二原色体系不仅有很大的覆盖面,而且在染色条件正常波动下不会影响得到的结果,染色条件的极端偏差所影响的仅仅是染色的颜色强度而不是所得到的颜色.在标准染色条件下,它具有中等直接性和很好的扩散性,对织物能很好地渗透和匀染.保证了染色时直接性和扩散性之间的平衡能很快地达到,这样能缩短染色时间,相比80℃高温染色的活性染料.由于它们的亲和性大多偏高,需提高温度才能增加扩散性,并且应逐渐升温,延长了上染时间。另外.Remazol RR型染料具有高固着率,仅产生少量水解染料,而且染色的亲和力较低,容易洗除.耗水量不大,短时问清洗就能达到所需的染色牢度,这些表明Remazol RR型染料具有较好的节能减排效果。
除了在50℃~60℃温度范围内染色的新型低温型活性染料外,国内外还开发了在40℃染色的低温型活性染料.我国研究和开发的Anozol L型染料是其代表。这是一种含有乙烯砜活性基的染料,由于染料结掏的特点,它的反应性较高,对温度依赖性低,适于40℃染色,同时它的直接性低,约为30%,保证了良好的匀染性.即使在有烧碱做碱剂的情况下.依然可以获得良好的布面效果,另外它的三原色的上染性能接近.保证了良好的重现性。鉴于它的水解率大大降低,染料利用率高,而且水解染料不易二次沾污,浮色少,易洗.水洗工艺可减少一次皂洗和一次热水洗。皂洗温度在85℃以上即可,这样整个染色工艺能耗低、用水减少20%、排污也减少20%、用时缩短约1小时,以棉针织布为例,每染1吨布,用新染料采用低温染色工艺与60%染色工艺相比,水洗用水104吨(60℃染色需130吨)、水洗污水排放104吨(60℃染色排放污水130吨)、蒸汽用量5.0~5.5吨(60℃染色需6.5~7.5吨)、纯碱用量50公斤(60℃染色需200公斤),而且提高了染色一次成功率.具有比较明显的节能减排效果。