固色剂的作用机制与高效合成配方

固色机理

染料在不同的纤维上染色，其染色机理和染色牢度不同，因此固色剂的固色机理和应用也不相同。降低染料的水溶性，利用固色剂和染料生成不溶性色淀，从而提高湿处理牢度。例如直接染料、酸性染料和活性染料因含有亲水性基团，采用阳离子化合物进行固色，它可与染料结合形成不溶性盐，降低其水溶性来提高染色牢度。在染物上利用固色剂分子中的反应性进行交联，从而降低染料的水溶性而提高染料的湿处理牢度。染料间或染料和纤维间通过交联，使断键下来的染料不再从染料上转移到织物上。在染物上利用固色剂形成薄膜增加染料的溶落难度，提高其染色牢度。而且试验结果证明：凡是成膜性好的固色剂，其染色效果较佳。

由烯烃聚合而成的高聚物，即使不含有反应性基团或阳离子基团，在染物上成膜，使染料溶落减少，多胺类固色剂在提高其分子质量以后染色牢度也能随之提高。如果在成膜材料上引入反应性基团或阳离子基团，则更能提高染色牢度。成熟的棉纤维绝大部分由纤维素组成，纤维素是天然高分子化合物，是一种多糖的物质，它的分子式为C6H10O5。棉纤维大分子结构的恒等周期， 构成纤维素大分子的空间结构。纤维素大分子的官能团是羟基，羟基是亲水性基团，所以棉纤维具有吸湿能力。棉纤维素分子参加亲核反应的基团有C6、C2和C3。C6是伯羟基，它的反应速率是最快的；C2是仲羟基，本来反应性也较强，但空间阻碍较大，所以反应速率低于C6；C3是仲羟基，它的空间阻碍也较大，且会形成分子内氢健，所以反应性比较低。

活性染料由发色体、活性基、连接基、水溶性基团构成。分子结构中的活性基团能和纤维素纤维上的羟基、蛋白质纤维上的氨基发生共价健结合。

活性基团根据反应活性可分为X型、K型和KN型。X型活性基反应活性较强，稳定性较低，易于水解，但上染速度较快，适用于低温染色。K型活性基反应性较弱，稳定性较高，适用于高温型的染色。而KN型活性染料的性能染色条件则介于X型和K型之间。为提高染色的固色率，一般不会使用单一活性基染料，而是会使用如M型和B型这样的双活性基染料。活性染料染色时，活性染料首先溶解于水中，染料和水分同时进入纤维内部，并附着在纤维上。染液中染料的吸收程度取决于染料的亲和力和染液中的电解质浓度，染料向纤维扩散的过程中还与纤维起化学反应。纤维素纤维在中性介质中是不活泼的，染料与纤维只是一种附着关系，只有当纤维素纤维在碱性介质中时才能起共价结合。这是因为纤维素纤维在此时形成了负离子，而其离子浓度随着pH的增加而增加。在这里也看作是纤维素纤维是作为一种弱酸，而与碱剂中和反应。

目前的固色剂大致可以分为阳离子聚合物型固色剂、树脂型固色剂、交联反应型固色剂。固色剂的固色机理即固色剂能提高水溶液染料在纤维上的染色牢度是通过固色剂分子中的季铵盐或叔胺盐，在酸性介质中，靠一定强度的阳荷性与阴离子型染料结构中的阴离子基团离子键结合，形成不溶性的色淀沉积在纤维内外；固色剂分子上的反应性交联基团与纤维和染料上的活性基团共价键结合；固色剂处理后的被染织物在烘干过程中，固色剂分子上的反应性交联基团自行交联成大分子，在织物和纤维表面形成一层具有一定强度的保护膜，从而把染料包覆在纤维上，使染料不易脱落；固色剂分子上的亲染料的结构基团，使固色剂与染料之间形成氢键与范德华力结合；固色剂分子中所含的基团如亚胺基等，和染料分子上O、N等原子形成配位键结合，形成螫合物。根据固色剂的固色机理，固色剂在化学结构上要具有阳荷性，具有反应性交联基团，能自行交联及分子量大到足以在烘干过程中形成保护膜，并且含有与染料具有亲和性的结构基团，还具有对金属离子的沉淀作用和络合作用。另外，对于无甲醛固色剂，要求在生产时不使用含有甲醛的原料，生产过程和固色过程中也不能产生甲醛，固色处理后的被染织物也不会释放甲醛。