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环保型媒染剂:推进印染工业绿色转型的新选择

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:(一)常用的环保型媒染剂天然媒染剂是染色工艺中不可缺少的媒介物质。(二)新型环保型媒染剂许多化学媒染剂都有毒性,在安全上和废水处理上须加以考虑。为了避免天然染料染色时重金属离子对环境的污染,使用壳聚糖、CTA-Cr、新型环保单宁酸、稀土—柠檬酸络合物等作为天然染料的新型媒染剂对纤维进行染色,染色效果较好。新型环保单宁、单宁酸、酒石酸、Mgroba-lon媒染剂。

环保型媒染剂:推进印染工业绿色转型的新选择

媒染剂除了有发色效果外,还有增深、固色作用,可改善染色织物色牢度,还可以使染色织物获得不同的颜色,极大地丰富了染色织物颜色范围。春秋战国时期的山东地区就出现了以明矾、椿木灰辅助紫草的媒染技术;秦汉之前,人们已掌握了草木灰辅助靛蓝草染色织物的方法。《唐本草》里就有椿木或柃木灰作媒染剂的记载,这些树木灰里含有较多的铝盐化合物。日本历史上曾用灰汁、铁浆和明矾等为媒染剂,以灰汁为碱剂的红花染色为例,因为红花中共存的黄色色素藏在红花中,用水萃取后,再用灰汁使色素溶出。可是,纤维在灰汁中难以发生吸附,因此,要加入醋酸使其呈酸性,析出色素的同时,投入纤维染色。铁浆为茶褐色的液体,其主要成分为醋酸亚铁,铁浆的作用在于借助铁离子形成配位液体。如与单宁反应,则生成组成复杂的黑色单宁。在单宁中,焦棓酚系的较之邻苯二酚系的可提供更乌的黑色。当然,无论哪种天然染料,一度媒染得不到黑色,必须经过反复染色。明矾是钾明矾的简称,为硫酸铝硫酸钾的复盐,用作媒染剂时,能借铝离子进行配位结合,铝离子是典型的金属离子,能形成相当稳定的六配位络合物,但因为它是外轨道型络合物,较之铁离子和铬离子那样的迁移金属离子所形成的内轨道型络合物更弱,反过来说,有媒染染色织物色相变化小、色调鲜艳的优点。如茜素染色时,茜草不加媒染剂就不易在纤维上着色,经铝媒染得鲜明的红色,坚牢度也良好。像茜草这样的媒染性染料还有很多,可作媒染剂的除明矾外也有好几种。媒染性染料和媒染剂的使用丰富了颜色品种,在染色技术上是个重大的突破。泥染由来已久,它是借泥中所含铁、铝的成分进行媒染,表现出泥所在地独特的色相。但一些传统的金属媒染剂,会造成染液废水及染色织物中媒染剂残留,对环境和人体造成危害,失去真正意义上的天然染料的“绿色性”及其染色加工过程中的“环保性”,从而逐渐受到限用。近年来,随着天然染料染色工艺和技术上的提高,环保型的媒染剂不足的问题突显出来。因此,新型媒染剂的开发迫在眉睫。现在的专家学者对于媒染剂的研究主要集中在天然媒染剂和复配媒染剂方面,这些媒染剂对提高天然染料应用标准和规模化发展、保护自然资源和生态环境具有重要意义。

(一)常用的环保型媒染剂

天然媒染剂是染色工艺中不可缺少的媒介物质。天然媒染剂来源于自然,从性质上看可分为碱性媒染剂、酸性媒染剂、蛋白媒染剂和金属离子媒染剂四大类。另外还有鞣质和鞣酸(盐肤木、诃子、没食子鞣酸)、油类(包括花生油橄榄油椰子油、棕榈油、磺化蓖麻油,在茜草染上土耳其红时使用)媒染剂。

(1)碱性媒染剂:草灰、木灰、石灰等天然物质。

(2)酸性媒染剂:食醋、梅汁、果汁、发酵粟米浆和柠檬酸等。

(3)蛋白媒染剂:豆浆、牛乳、牛胶、蛋清等。

(4)金属离子媒染剂:铁(铁锈水、铁浆)、铝、泥浆、黑泥、白土等。

许多天然媒染剂如橡子、石榴皮、金钟柏、迷迭香用于羊毛染色,媒染织物染色牢度与传统的金属媒染剂相同;天然的媒染剂草木灰、石灰、明矾石、白土、铁锈水、铁砂、泥浆、天然黑土、酸梅的发酵汁及醋等物不会产生公害外,多种含金属盐的化学品,如硫酸铝铵、明矾、青矾、铁矾、蓝矾、白云母、石蜡、火硝、土硝、灰硝、硫黄、黄丹(氧化铅)、醋酸铝、醋酸锡、醋酸铜、醋酸铁、醋酸铬及醋酸亚铁等或多或少都会对环境有些影响,但比起化学染料其危害却非常微小。其中铝、铜等金属盐因用量极少,且醋酸易于分解,应用十分广泛,效果也颇为明显,故仍具有使用价值。

(二)新型环保型媒染剂

许多化学媒染剂都有毒性,在安全上和废水处理上须加以考虑。为了避免天然染料染色时重金属离子对环境的污染,使用壳聚糖、CTA-Cr、新型环保单宁酸、稀土—柠檬酸络合物等作为天然染料的新型媒染剂对纤维进行染色,染色效果较好。(www.xing528.com)

(1)壳聚糖媒染剂是甲壳素的脱乙酰化产物,壳聚糖主要来源虾、蟹、昆虫的外壳,资源丰富,分子中含有氨基、羟基、酰氨基,具有捕捉重金属离子的能力,又可增加纤维表面的氨基含量,与蛋白质亲和性好,助染蛋白质纤维效果好。壳聚糖分子与纤维素分子又极其相似,所以还可以应用于棉、麻等天然染料亲和性小的织物染色,赋予织物多种性能,提高了染料利用率。

(2)新型媒染剂CTA-Cr具有三价铬的“携铬”作用和明显的媒染功能。它以络合物形式存在于溶液中,常温下不会很快与染料进行络合物转换反应,媒染时不会造成染料在纤维中扩散不充分和染料沉淀的问题,与传统的媒染相比,对染料的选择范围和pH范围更宽;不会在较强的酸浴中将染料氧化;三价铬络合物的吸附率高于三价铬盐,说明其媒染效果更好;三价铬的毒性仅相当六价铬的1%,残浴中不含六价铬,可以降低铬污染;CTA-Cr价格低廉,染色样品泛色正常,牢度优良,有望推广应用。

(3)新型环保单宁、单宁酸、酒石酸、Mgroba-lon媒染剂。单宁是存在于漆树、橡胶树等树木的果实、枝叶中的多酚中高度聚合的化合物。这类媒染剂较少,如樱桃李、柯子、五倍子、没食子、柿子香蕉花瓣、葡萄皮和籽、楝树皮、石榴皮、刺槐树皮等;富含单宁成分的天然染料直接染色织物结果与金属媒染相同或优于金属媒染;特别是单宁酸有防腐剂和收敛特性,是极佳的内衣生态染料;酒石酸存在于多种植物中,如番石榴和罗望子。

(4)稀土—柠檬酸络合物、氯化稀土等。稀土离子具有类似电解质的促染作用,与染料分子及纤维分子形成多元络合,提高染色牢度和色光稳定性,对纤维素纤维染色性能较好,能有效改善天然染料对纤维素纤维直接性小、上染率低的问题,可对棉、麻、棉麻混纺、毛、丝绸及腈纶等纤维染色。

(5)复配媒染剂根据媒染剂种类可分为天然媒染剂+天然媒染剂(单宁+石榴皮等、)、金属媒染剂+天然媒染剂(单宁+铁盐等)、金属媒染剂+金属媒染剂(铁盐+铝盐等)、天然媒染剂+酶(单宁酸+蛋白酶)等。复配媒染剂媒染效果优于一般媒染剂,如铁盐和锡盐不同比例复配大黄上染羊毛,可获得红褐色至深黄色等54种颜色,丰富了染色织物颜色,改善了织物色牢度。酶取代金属离子上染率显著提高,且染色过程无环境污染;柠檬酸与酒石酸氢钾复配,媒染织物可获得不同色调;单宁酸与铝盐不同比例复配媒染棉织物,可获得由浅黄色至深棕色等颜色,染色效果远远好于单一媒染剂。

(6)功能型金属媒染剂。硝酸银氯化锌纳米氧化锌等具有良好的紫外线屏蔽性和优越的抗菌、抑菌性能。与丝绸、纤维素等材料有很好的亲和性,添加入织物中,能赋予织物以防晒、抗菌、除臭等功能,甚至可作织物气味洁净剂、阻燃剂等。

(三)新型媒染剂的媒染性及抗菌性

媒染剂可以改变染色织物的色相,使织物得色量增加、亲水性增强,提高染料的上染百分率和染色牢度,但对染色织物的抗菌性有不同程度的影响,其中以单宁酸作媒染剂,可使染色织物的抗菌效果明显提高。

采用不同的媒染剂、在不同的媒染条件下,媒染织物可获得不同染色效果。蛋白质纤维媒染时,采用不同的媒染剂和染色条件,媒染织物可获得不同的色调,一般在酸性条件下颜色较深,在中性和碱性条件下颜色较浅;纤维素纤维染色时,采用不同媒染剂和媒染条件,媒染织物颜色不同。如苏木、介壳虫、木樨草、绿茶、茜草和板栗媒染染色棉织物,预媒染、后媒染、同浴媒染法染色织物的颜色和上染率均有差异,染色织物抗菌性能提高。以单宁酸为媒染剂,苏木金黄葡萄球菌减少89.01%、大肠杆菌减少60.32%;介壳虫金黄色葡萄球菌减少11.54%、大肠杆菌减少8.62%;木樨草金黄色葡萄球菌减少85.01%、大肠杆菌减少70.32%;绿茶金黄色葡萄球菌减少58.54%、大肠杆菌减少48.62%;茜草金黄色葡萄球菌减少67.22%、大肠杆菌减少73.41%;板栗金黄色葡萄球菌减少40.54%、大肠杆菌减少50.64%。单宁除了对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌有抑制作用外,对肺炎杆菌、绿脓杆菌均有一定的抗菌性,且不影响织物手感与服用性能。又如,利用新型媒染剂稀土染色织物,稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成络合物,可起到匀染和染色增深等作用,还可在提高天然染料染色牢度的同时解决环境污染的问题,使稀土能广泛应用于印染行业。

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