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卷染機(jī)之分散染料節(jié)能減排應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐

發(fā)布時(shí)間：2022-12-22 11:04:00 點(diǎn)擊：

分散染料節(jié)能減排應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐（一）

彭志忠

（廣東佛山市敬展紡織材料有限公司廣東佛山 528216）

卷染機(jī)專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)家無(wú)錫金潤(rùn)達(dá)2022年12月22日訊 印染行業(yè)推進(jìn)節(jié)能減排清潔生產(chǎn)，向技術(shù)密集資源節(jié)約、環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)發(fā)展，要采用技術(shù)先進(jìn)節(jié)能環(huán)保的新工藝、新流程設(shè)備以及有效工廠(chǎng)管理；以實(shí)現(xiàn)了清潔印染生產(chǎn)、污水污泥等零排放，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。本文對(duì)滌綸分散染料染整的現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，分析了新時(shí)代分散染料節(jié)能減排染整技術(shù)及發(fā)展，對(duì)于我國(guó)紡織染整企業(yè)技術(shù)發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)力的提升，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排；分散染料染色/印花；滌綸織物；低溫染色；堿性染色；免蒸水洗染色/印花

前言

滌綸纖維具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能和服用性能，廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，其優(yōu)良的性能使其成為合成纖維中發(fā)展最快、產(chǎn)量最高的品種之一。滌綸纖維的崛起及快速發(fā)展，使其目前已發(fā)展成為最重要的紡織纖維，而其多樣性已成為某些技術(shù)要求很高的紡織領(lǐng)域的可選纖維。分散染料是滌綸纖維染色/印花的唯一選擇，但由于傳統(tǒng)的滌綸分散染料染整工藝流程長(zhǎng)，存在能耗（電、汽消耗）高、水耗大，同時(shí)廢水、廢氣的排放量較多，對(duì)環(huán)境影響嚴(yán)重。

目前傳統(tǒng)工藝的生產(chǎn)成本居高不下，隨著能源、環(huán)保問(wèn)題的日益突出，以及紡織品的日趨高檔化，如何采用新工藝、技術(shù)和新流程設(shè)備以及有效的工廠(chǎng)管理，做到真正的節(jié)能減排，是當(dāng)今紡織印染企業(yè)面前的重要課題。

綠色印染和清潔生產(chǎn)才是今后印染行業(yè)的發(fā)展方向，減少印染加工能耗、用水是重要環(huán)節(jié)之一，低能耗和少水或無(wú)水印染一直是印染急需攻克的技術(shù)難題。傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝已不符合綠色印染、生態(tài)排放的環(huán)保要求，其生產(chǎn)工藝流程急需轉(zhuǎn)型升級(jí)改造；必須優(yōu)化組合染整加工工藝的各大要素，能量（熱能、機(jī)械能、電子能及電耗等）、化學(xué)品及時(shí)間，革新工藝，縮短工藝流程，提高生產(chǎn)效率，節(jié)能減排，降低生產(chǎn)成本。

一、分散染料概述

分散染料是紡織染料行業(yè)里最重要和主要的一大類(lèi)，分散染料不含水溶性基團(tuán)，分子量較低，屬疏水性型染料，分子中雖含有極性基團(tuán)（如羥基、氨基、羥烷氨基、氰烷氨基等），在染色過(guò)程中依靠分散劑的作用呈分散狀態(tài)進(jìn)行染色的一類(lèi)非離子染料。這類(lèi)染料后處理要求較高，通常需要在分散劑存在下經(jīng)研磨機(jī)研磨，成為高度分散、晶型穩(wěn)定的顆粒后才能使用；主要用于滌綸（PET）、聚乳酸纖維（PAL）、聚對(duì)苯二甲酸丙二酯纖維（PTT）、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維（PBT）及其混紡織物的印染；也可用于醋酸纖維、錦綸、丙綸、氨綸等合成纖維的（淺色）染色。

分散染料于1922年由德國(guó)巴登苯胺純堿公司，主要用于聚酯纖維和醋酯纖維的染色，當(dāng)時(shí)主要用于醋酯纖維的染色；20世紀(jì)50年代后隨著聚酯纖維的出現(xiàn)，獲得了迅速發(fā)展，成為紡織染料工業(yè)中的大類(lèi)產(chǎn)品。

二、分散染料的應(yīng)用現(xiàn)狀

1．分散染料的分類(lèi)

分散染料通常按兩種方法分類(lèi)：

1.1 化學(xué)結(jié)構(gòu)分類(lèi)

分散染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)主要有偶氮類(lèi)、蒽醌類(lèi)和雜環(huán)型三大類(lèi)染料；前兩類(lèi)分散染料約占分散染料總量的85%（其中偶氮類(lèi)分散染料占50%，雙偶氮染料占10%，蒽醌類(lèi)占25%），其他苯乙烯結(jié)構(gòu)、雜環(huán)類(lèi)分散染料占15%。偶氮型分散染料可按一般偶氮染料合成方法生產(chǎn)，工藝簡(jiǎn)單，成本較低；蒽醌型具有紅、紫、藍(lán)等色，以鮮艷著稱(chēng)的染料種族——蒽醌系染料；雜環(huán)型為新近發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)染料，具有色彩鮮艷的特點(diǎn)。蒽醌型及雜環(huán)型分散染料的生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，成本較高。

偶氮型的色譜較劑全，有黃、橙、紅、紫、藍(lán)等各種色澤，偶氮類(lèi)染料的給色量較高，升華牢度較好，但移染性和勻染性比較差；在高溫條件下，比較容易被還原性物質(zhì)破壞，蒽醌類(lèi)分散染料色澤比較艷亮，遮蓋性和勻染性較好。在高溫條件下，耐還原耐水解的穩(wěn)定性相對(duì)較高，耐曬牢度也相對(duì)較好，但升華牢度比較差。

1.2 應(yīng)用的耐熱性能分類(lèi)

可分為低能型、中能型和高能型（低溫型、中溫型和高溫型）分散染料。

※ 低能型染料：耐升華牢度低，擴(kuò)散勻染性能好，適于竭染法染色，常稱(chēng)為E型分散染料；

※ 高能型染料：耐升華牢度較好，但勻染性擴(kuò)散差，適用于熱熔染色，稱(chēng)為S/H型分散染料；

※ 中能型染料：耐升華牢度與勻染性介于上述兩者之間，又稱(chēng)為SE型分散染料。

按升華牢度的高低，分散染料通常又被分為三類(lèi)，S（H）型（高溫型）、SE型（中溫型）、E型（低溫型）。

以分散染料染滌綸為例，其實(shí)用特點(diǎn)見(jiàn)表1所示：

2．分散染料的應(yīng)用

分散染料（Disperse dyes）是一類(lèi)水溶性較低的非離子型染料，染色時(shí)借助分散劑呈分散狀態(tài)而使疏水性纖維（滌綸、醋酯、錦綸等）染色；最早用于醋酯纖維的染色，稱(chēng)為醋纖染料。隨著合成纖維的發(fā)展，錦綸、滌綸相繼出現(xiàn)，尤其是滌綸，分散染料獲得了迅速發(fā)展，成為紡織染料工業(yè)中重要的產(chǎn)品。由于滌綸纖維具有整列度高，纖維空隙少，疏水性強(qiáng)等特性，要在有載體或高溫、熱溶下使纖維膨化，染料才能進(jìn)入纖維并上染。

因此，對(duì)染料提出了新的要求，即要求具有更好疏水相容性和一定分散性及耐升華等的染料，目前印染加工中用于滌綸織物染色的分散染料基本上具備這些性能，但由于品種較多，使用時(shí)還必須根據(jù)加工要求選行選擇。由于聚酯纖維具有疏水性強(qiáng)、結(jié)晶和整列度高、纖維微隙小和不易潤(rùn)濕膨化等特性，要使染料以單分子形式順利進(jìn)入纖維內(nèi)部完成對(duì)滌綸的染色，按常規(guī)方法是難以進(jìn)行的，因而分散染料染滌綸需較特殊（即高要求工藝條件及染色設(shè)備）的染色方法。

2.1 用于滌綸染色

滌綸屬于聚酯纖維，由于滌綸分子中沒(méi)有親水性基團(tuán)，也沒(méi)有其他較強(qiáng)的極性基團(tuán)，故聚酯纖維的吸濕性較差，疏水性大；再加上滌綸大分子線(xiàn)型狀態(tài)好，結(jié)構(gòu)緊密，結(jié)晶度高，分子間空隙小，所以分子較大的水溶性染料不能上染滌綸。由于分散染料的相對(duì)質(zhì)量比較低，分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水溶性極小，因此，最適合染滌綸纖維。

目前分散染料染滌綸的主要染色方法主要有：

※ 利用高溫高壓卷染機(jī)或溢流染色機(jī)（如噴射溢流機(jī)等）在125～135℃溫度高溫浸染。

※ 利用熱熔連續(xù)軋染機(jī)于190～210℃連續(xù)熱熔軋染染色。

※ 沸溫常壓載體的染色，但由于之前的染色載體一般不符合環(huán)保要求，所以要選擇使用。

※ 沸溫吸色-焙烘發(fā)色的工藝在滌綸染淺色時(shí)也有應(yīng)用；但由于焙烘發(fā)色程度難以準(zhǔn)確控制，所以實(shí)際應(yīng)用不多。

這些方法利用了不同的條件使纖維膨化，纖維分子間的空隙增大，同時(shí)加入助劑以提高染料分子的擴(kuò)散速率，使染料分子不斷擴(kuò)散進(jìn)入被膨化和增大的纖維空隙，而與纖維由分子間引力和氫鍵固著，完成對(duì)滌綸的染色。由于分散染料在水中的溶解度極低，故要依靠加入染料和溶液中的分散劑組成染液；為防止分散染料及滌綸在高溫及堿作用下產(chǎn)生水解，分散染料的染色常需在弱酸性條件下進(jìn)行。

2.2 分散染料存在的問(wèn)題

從聚酯纖維（滌綸）問(wèn)世以來(lái)，分散染料的發(fā)展史只有60年，但它已成為世界紡織染料中產(chǎn)量最大的一種染料。目前我國(guó)的分散染料產(chǎn)量已超過(guò)了35萬(wàn)噸，是世界上最大的分散染料生產(chǎn)國(guó)，年出口分散染料已超過(guò)15萬(wàn)噸。

隨著聚酯纖維，特別是滌綸超細(xì)纖維以及新合成纖維的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)分散染料的需求將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大；然而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的分散染料還處在不穩(wěn)定的狀態(tài)，特別是在染料質(zhì)量和實(shí)用性上還存在著不少問(wèn)題亟待解決。

1．低含量的粉狀分散染料質(zhì)量較差

（1）粒徑大，而且顆粒大小不均勻，與超微細(xì)的顆粒（0.2～0.3微米）的要求差距較大（目前國(guó)產(chǎn)分散染料的粒徑在0.5～2.0微米）。

（2）染料晶粒的形狀不規(guī)則，有針狀、棒狀、片狀、粒狀、菱狀和塊狀等，而且染料的晶型不穩(wěn)定。

（3）分散染料的穩(wěn)定性較差，特別是高溫時(shí)的穩(wěn)定性。在高溫條件下不少品種的染料晶粒容易聚集；這與染料制造時(shí)和染色時(shí)添加的分散劑、勻染劑等產(chǎn)品的質(zhì)量有關(guān)，分散染料的熱聚集會(huì)嚴(yán)重影響染色物的質(zhì)量，如產(chǎn)生色點(diǎn)、色漬、色變、色牢度低、得色量降低等問(wèn)題。

2．染色性能不能滿(mǎn)足要求

主要表現(xiàn)在滌綸織物用分散染料染色后，經(jīng)過(guò)高溫干熱處理（熱定形、柔軟處理、防水處理等），其耐水洗、耐皂洗、耐摩擦、耐汗?jié)n等染色牢度會(huì)明顯下降，而且還會(huì)對(duì)相鄰的其他纖維（如棉、麻、粘膠纖維）造成嚴(yán)重的沾污。因此，染色質(zhì)量往往難以滿(mǎn)足市場(chǎng)要求。

3．染料的純度不高

分散染料中含有的擴(kuò)散劑、元明粉、無(wú)機(jī)成分和重金屬等雜質(zhì)，會(huì)影響染色質(zhì)量。有些染料對(duì)非滌綸的沾色較多、升華牢度和摩擦牢度較低、染色的污染嚴(yán)重，這都與染料的純度有關(guān)。所以，建議印染企業(yè)盡量采用高濃度的分散染料。

三、聚酯纖維/織物分散染料染色

1．高溫高壓染色法

高溫高壓染色法是在高溫有壓力的濕熱狀態(tài)下進(jìn)行，染料在100℃以?xún)?nèi)上染率極少，即使在沸騰的染浴中染色，上染速率和上染百分率也不高，所以必須加壓在2atm（2.02×105Pa）以下，染浴溫度可提高到125～135℃，此時(shí)染浴對(duì)滌綸的增塑作用較大，使滌綸纖維分子鏈段運(yùn)動(dòng)較劇烈，分子間微間隙增大，產(chǎn)生的瞬時(shí)孔隙也越多和越大。

此時(shí)染料分子的擴(kuò)散也增快，增加了染料向纖維內(nèi)部的擴(kuò)散速率，使染色速率加快，直至染料被吸盡而完成染色。染色結(jié)束后，溫度降至纖維玻璃化溫度以下時(shí)，纖維分子鍵段運(yùn)動(dòng)停止，自由體積縮小，分散染料與纖維通過(guò)范德華力、氫鍵等而固著在纖維內(nèi)。

分散染料的高溫高壓染色方法是一種重要的方法，其適合升華牢度低和分子量較小的低溫型染料品種。用這類(lèi)染料染色勻染性好，色澤濃艷，手感良好，織物透芯程度高，適合于小批量、多品種生產(chǎn)，也常推薦于滌棉等混紡織物的染色。

分散染料的高溫高壓染色可在高溫高壓卷染機(jī)和噴射、溢流染色機(jī)上進(jìn)行，適宜于染深濃色澤，染色pH值一般控制在4.5～6.0，常用醋酸和染色酸等調(diào)節(jié)pH值，為使染浴保持穩(wěn)定，染色時(shí)尚需加入分散劑和高溫勻染劑。

2．熱熔染色法

分散染料采用熱熔法染色與一般浸軋染色相似，通過(guò)浸軋的方式使染料附著在纖維表面，經(jīng)過(guò)預(yù)烘干后，隨即再進(jìn)行熱熔處理；在190～210℃左右的高溫作用下，沉積在織物上的染料可以單分子形式擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部，在極短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)滌綸的染色；熱熔染色法也是目前滌棉混紡織物染色的主要方法，若是滌棉混紡織物，則可通過(guò)熱熔處理使沾在棉上的染料以氣相或接觸的方式轉(zhuǎn)移到滌綸上。

以連續(xù)化軋染生產(chǎn)方式為主，生產(chǎn)效率高，尤其適用于大批量生產(chǎn)。熱熔染色法的缺點(diǎn)是設(shè)備占地面積大，同時(shí)對(duì)使用的染料有一定的條件限制，要根據(jù)染料的耐熱性能，合理選擇適當(dāng)?shù)臒崛蹨囟群蜁r(shí)間，其染料的利用率較高溫高壓法低。

未完待續(xù)，請(qǐng)關(guān)注下期精彩內(nèi)容……

作者簡(jiǎn)介：

彭志忠，江西新余人，印染高級(jí)工程師，從事染整技術(shù)三十多年；致力于紡織染整、印花新技術(shù)研究及染化料應(yīng)用技術(shù)管理等。

手機(jī)：13922372675（微信同號(hào)）

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