電化學還原染色有兩種:直接法和間接法。直接法是讓染料直接從陰極得到電子,變成無色,溶解在堿性溶液中。間接法是介質與電極反應生成還原介質,然後染料被還原成無色體對纖維進行染色。由於染料基質不溶於水,很難被電極直接還原,所以間接法通常效率很高。
有許多化合物可以用作介質,包括無機化合物和有機化合物。無機化合物多為金屬復鹽,尤其是壹些Fe2+配合物,有許多不同的配體,尤其是壹些在堿性溶液中穩定的配合物,容易被Fe3+還原成Fe2+(堿性溶液中的氧化還原電位至少在-600mv以下,最好在-1000 mv以下)。此外,將電子從陰極轉移到氧化介質(Fe3+絡合物)的速度應該高,將電子從還原介質(Fe2+絡合物)轉移到染料基質的速度應該快,以便該介質可以重復使用。
間接電化學還原的機理如下(以Fe2+三乙醇胺絡合物為例);
第壹個還原步驟是Fe3+絡合物在陰極的還原;
Fe3+L+e= Fe2+L(L是三乙醇胺配體)
被還原的絡合物從電極擴散到染料基質中並將其還原。
染色後的染料隱色體最終被氧化成不溶性染料基質並固定在纖維上;
對於結構復雜的還原染料,羰基多,還原反應復雜。和常規還原方法壹樣,會出現過還原等問題。因此,對於不同的染料應選擇不同的電化學還原條件,其具體過程有待進壹步研究。由於不加或少加還原劑容易控制,值得開發。目前特別適用於用單壹染料染色的穩定產品,如靛藍染牛仔布,據說國外已有應用。另外也適用於國內生產的蠟染產品,因為這類產品使用單壹染料,對勻染性要求不高。此外,為了穩定工藝,在常規染色中通過電化學還原減少保險粉的用量也是可行的。
其他染料還有很多新的染色工藝,包括分散染料和酸性染料,很多文章都有介紹,本文不再贅述。它們的特點正朝著高效、快速、環境清潔和友好的方向發展,本文後面將做壹些介紹。
1.4染色後水洗工藝
活性染料固色後要充分洗滌,尤其是近幾年的深色產品。如果洗滌不充分,不僅會影響產品的色牢度,還會加速染色產品在應用中的斷鍵,使產品顏色不穩定。在染色濕牢度中,除皂洗牢度外,濕摩擦牢度往往成為產品最重要的技術指標,與染色後水洗密切相關。
近年來對染後水洗做了大量的研究,壹方面是為了提高產品的牢度,另壹方面是為了節水減汙。為了提高清洗效率,深入研究了清洗原理和評價標準,提出了間歇換水和連續換水的理論關系。根據水洗不同階段被去除物質的不同性質,設計了不同階段水洗的技術參數,認為水洗主要由三個步驟組成,即:
(1)稀釋交換階段,此時,壹些不直接作用於纖維的物質,如鹽類、浮色等,主要通過水交換進行稀釋。
(2)加速水解染料從纖維中擴散,為了加快擴散速度,必須將溫度提高到接近沸騰(皂洗)。
(3)洗去擴散的水解染料,然後用熱水和冷水稀釋和交換。
根據上述洗滌過程,設計了臭名昭著洗滌過程並改進了洗滌設備,其中最重要的發展如下:
(1)將過去染色後大流量冷水洗改為熱水洗(60-70℃)。在壹些工藝中,將間歇換水改為連續換水,但精確控制水流量,這大大減少了:
(2)大浴比洗滌不斷向小浴比或超小浴比洗滌轉變;
(3)慢流水洗,不斷變化為快速液-液水洗。
(4)將經驗控制水洗改為控制水洗;
(5)用高效分散螯合劑代替常規助洗劑,幫助洗滌。
特別是經過控制洗滌後,流程大大縮短,用水量大大減少,汙水也大大減少。加工成本也大大降低,同時效率大大提高。新型染色機小浴比,可水洗控制。