Los colorantes reactivos presentan colores brillantes y cromatogramas completos. Se caracterizan por su sencilla aplicación, bajo costo y excelente solidez. Especialmente con el desarrollo de las fibras de celulosa en los últimos años, los colorantes reactivos se han convertido en el tipo de colorante más importante para el teñido textil de fibras de celulosa.

Sin embargo, el problema más importante de los colorantes reactivos es su baja tasa de agotamiento y fijación. En el proceso tradicional de teñido de fibra de celulosa, para mejorar la absorción y fijación de los colorantes reactivos, se debe añadir una gran cantidad de sal inorgánica (cloruro de sodio o sulfato de sodio). Dependiendo de la estructura y el color del colorante, la cantidad de sal utilizada suele ser de 30 a 150 g/L. Si bien se han logrado grandes avances en el tratamiento de compuestos orgánicos en las aguas residuales de impresión y teñido, la adición de una gran cantidad de sales inorgánicas en el proceso de teñido no puede tratarse con métodos físicos y bioquímicos simples.

Investigación sobre la tecnología de colorantes reactivos y colorantes sin sal

Desde una perspectiva ecológica, la descarga de aguas residuales de impresión y teñido de alta salinidad cambia directamente la calidad del agua de ríos y lagos y destruye el entorno ecológico.
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La alta permeabilidad de la sal provoca la salinización del suelo en torno a ríos y lagos, lo que reduce la producción agrícola. En resumen, el uso de grandes cantidades de sales inorgánicas no se puede degradar ni reciclar, lo que a su vez tiene un gran impacto negativo en la calidad del agua y el suelo. Con base en esto, este artículo revisa los avances recientes en la investigación sobre la tecnología de teñido sin sal y analiza sistemáticamente los cambios estructurales de los tintes reactivos bajos en sal, la tecnología de injerto y la tecnología de reticulación.

Colorantes reactivos para teñido sin sal

Las características destacadas de los tintes reactivos son su pequeña estructura molecular, su buena hidrofilicidad y la fácil eliminación del color flotante tras la fijación. Esta es una innovación importante en el diseño de moléculas de tinte. Sin embargo, esto también provoca una baja tasa de agotamiento y fijación del tinte, y requiere la adición de una gran cantidad de sal durante el teñido. Esto conlleva la pérdida de una gran cantidad de aguas residuales salinas y tintes, lo que incrementa el coste del tratamiento de aguas residuales. La contaminación ambiental es grave. Algunas empresas de tintes comenzaron a prestar atención a la selección y mejora de precursores de tintes y grupos reactivos, y a desarrollar tintes reactivos para el teñido con bajo contenido de sal. CibacronLs, lanzado por Ciba, es un tipo de tinte para teñido con bajo contenido de sal que utiliza diferentes grupos activos para combinarse. La característica de este tinte es que la cantidad de sal utilizada en el teñido es de 1/4 a 1/2 de la de los tintes reactivos generales. No es sensible a los cambios en la proporción del baño y presenta una buena reproducibilidad. Este tipo de tintes son principalmente de teñido por inmersión y se pueden utilizar junto con tintes dispersos para un teñido rápido en un solo baño de mezclas de poliéster y algodón.

Sumitomo Corporation de Japón propuso un conjunto de métodos de teñido adecuados para los tintes de la serie Sumifux Supra. Se denomina método de tinción LETfS. La cantidad de sal inorgánica utilizada en este método es solo de 1/2 a 1/3 del proceso tradicional, y la relación de baño puede alcanzar 1:10. Además, lanzó una serie de tintes reactivos compatibles con el proceso. Esta serie de tintes son tintes heterobirreactivos compuestos de monocloros-triazina y sulfato de B-etilsulfona. La cantidad de tinte residual en las aguas residuales de teñido de esta serie de tintes es solo del 25% al ​​30% del contenido de tinte en las aguas residuales de teñido reactivo general. Se recomienda para el teñido de fibras Tencel. Muestra un excelente rendimiento de aplicación en términos de tasa de fijación, fácil lavado y diversas solideces de los productos teñidos.

La compañía DyStar lanzó los colorantes de la serie RemazolEF adecuados para el teñido sin sal, el grupo activo es principalmente sulfato de B-hidroxietil sulfona, y lanzó un proceso de teñido sin sal respetuoso con el medio ambiente. La cantidad de sal inorgánica utilizada es 1/3 del proceso convencional. El proceso de teñido se acorta. Además, el sistema cubre una amplia gama de cromatogramas. Se puede combinar una variedad de tres colores primarios para obtener colores brillantes. La compañía Clariant (Clariant) lanzó la serie DrimareneHF de colorantes reactivos, principalmente en 4 variedades: DrimareneBlueHF-RL, 戡ownHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G, utilizados para el teñido por agotamiento y el teñido continuo de fibras de celulosa, rendimiento de aplicación y buena solidez. La tasa de fijación es bastante alta, baja sal y baja relación de baño. Fijación neutra, buena lavabilidad.

Algunos colorantes reactivos de reciente desarrollo pueden aumentar la direccionalidad de los colorantes al aumentar el volumen de sus moléculas y reducir la cantidad de sales inorgánicas. Por ejemplo, la introducción de grupos urea puede aumentar la direccionalidad de los grupos activos y reducir la cantidad de sales inorgánicas. También se mejora la velocidad de fijación; existen precursores de colorantes poliazoicos (como trisazo y tetraazo) que aumentan la direccionalidad del colorante y permiten obtener un teñido sin sal. El alto efecto de impedimento estérico de algunos colorantes en la estructura también puede modificar significativamente la reactividad de sus grupos reactivos y la cantidad de sal utilizada en el teñido. Estos efectos de impedimento estérico se deben generalmente a la introducción de sustituyentes alquilo en diferentes posiciones de la matriz del colorante. Sus características estructurales básicas se resumen a continuación:

El grupo activo uno SO:CH2CH:oS03Na puede estar en la posición meta o para del anillo de benceno;

El R3 puede estar en la posición orto, inter o para del anillo bencénico. La fórmula estructural es colorantes reactivos con vinil sulfona.

Diferentes sustituyentes o diferentes posiciones de sustitución en los colorantes pueden lograr el mismo valor de teñido en las mismas condiciones de teñido, pero sus cantidades de sal de teñido son bastante diferentes.

Los excelentes tintes reactivos bajos en sal deben tener las siguientes características: 1) Reducción considerable de la cantidad de sal utilizada en el teñido; 2) Teñido en un baño de baja proporción de baño, lo que garantiza estabilidad; 3) Buena lavabilidad. Reducción del tiempo de posprocesamiento; 4) Excelente reproducibilidad. En cuanto a la mejora del teñido, además de la ya mencionada mejora de la estructura de la matriz del tinte y la combinación adecuada de grupos activos, se han sintetizado los denominados tintes reactivos catiónicos, que permiten teñir sin añadir sal. Por ejemplo, los tintes reactivos catiónicos tienen la siguiente estructura:

De la fórmula anterior se desprende que el colorante está unido al grupo activo de la monoclorotriazina. Un grupo de amonio cuaternario de piridina también está unido al anillo de s-triazina. El colorante tiene carga positiva y el grupo de amonio cuaternario es soluble en agua. Dado que no solo no hay repulsión de carga entre las moléculas del colorante y la fibra, sino que también existe atracción entre cargas positivas y negativas, el colorante se aproxima fácilmente a la superficie de la fibra y se adsorbe en ella. La presencia de electrolitos en la solución de teñido no solo no produce el efecto promotor del colorante, sino que también debilita la atracción entre el colorante y la fibra, por lo que este tipo de teñido se puede realizar sin añadir electrolitos para obtener un teñido sin sal. El proceso de teñido es similar al de los colorantes reactivos convencionales. Para los colorantes reactivos a la monoclorotriazina, se añade carbonato de sodio como agente fijador. La temperatura de fijación ronda los 85 °C. La tasa de absorción del colorante puede alcanzar entre el 90 % y el 94 %, y la tasa de fijación, entre el 80 % y el 90 %. Presenta buena solidez a la luz y al lavado. Se ha informado que colorantes reactivos catiónicos similares utilizan monofluoro-s-triazina como grupo activo. La actividad de la monofluoro-s-triazina es mayor que la de la monocloro-s-triazina.

Estos tintes también se pueden teñir en mezclas de algodón y acrílico, y otras propiedades de los tintes (como la nivelación y la compatibilidad, etc.) requieren mayor estudio. Sin embargo, esto proporciona una nueva forma de teñir la fibra de celulosa sin sal.