Os corantes reativos apresentam cores vibrantes e cromatogramas completos. São conhecidos pela sua aplicação simples, baixo custo e excelente solidez da cor. Especialmente com o desenvolvimento das fibras de celulose nos últimos anos, os corantes reativos tornaram-se o tipo de corante mais importante para o tingimento têxtil de fibras de celulose.

Mas o problema mais notável dos corantes reativos é a baixa taxa de exaustão e fixação. No processo tradicional de tingimento de fibras de celulose, para melhorar a absorção e a fixação de corantes reativos, é necessário adicionar uma grande quantidade de sal inorgânico (cloreto de sódio ou sulfato de sódio). Dependendo da estrutura e da cor do corante, a quantidade de sal utilizada geralmente varia de 30 a 150 g/L. Embora tenha havido um grande progresso no tratamento de compostos orgânicos em efluentes de impressão e tingimento, a adição de grandes quantidades de sais inorgânicos no processo de tingimento não pode ser tratada por métodos físicos e bioquímicos simples.

Pesquisa sobre a tecnologia de corantes reativos e corantes sem sal.

Do ponto de vista ecológico, o descarte de efluentes de impressão e tingimento com alta salinidade altera diretamente a qualidade da água de rios e lagos e destrói o meio ambiente.
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A alta permeabilidade do sal causa a salinização do solo ao redor de rios e lagos, reduzindo a produtividade agrícola. Em suma, o uso de grandes quantidades de sais inorgânicos não pode ser degradado nem reciclado, além de ter um grande impacto negativo na qualidade da água e do solo. Com base nisso, este artigo revisa os avanços recentes em tecnologia de tingimento sem sal e discute sistematicamente as mudanças estruturais de corantes reativos com baixo teor de sal, a tecnologia de enxertia e a tecnologia de reticulação.

Corantes reativos para tingimento sem sal

As principais características dos corantes reativos são a pequena estrutura molecular, a boa hidrofilicidade e a fácil remoção da cor flutuante após a fixação. Essa é uma importante inovação no design de moléculas de corantes. No entanto, isso também resulta em baixas taxas de exaustão e fixação do corante, além da necessidade de adição de uma grande quantidade de sal durante o tingimento. Isso leva à perda de uma grande quantidade de efluentes salinos e corantes, aumentando assim o custo do tratamento de efluentes e causando sérios problemas de poluição ambiental. Algumas empresas de corantes começaram a se concentrar na seleção e no aprimoramento de precursores de corantes e grupos reativos, desenvolvendo corantes reativos para tingimento com baixo teor de sal. O CibacronLs, lançado pela Ciba, é um tipo de corante para tingimento com baixo teor de sal que utiliza diferentes grupos ativos combinados. A característica principal desse corante é que a quantidade de sal utilizada no tingimento é de 1/4 a 1/2 da utilizada em corantes reativos convencionais. Ele não é sensível a alterações na proporção do banho e apresenta boa reprodutibilidade. Este tipo de corante é principalmente para tingimento por imersão e pode ser usado em conjunto com corantes dispersos para tingimento rápido em um único banho de misturas de poliéster/algodão.

A Sumitomo Corporation do Japão propôs um conjunto de métodos de tingimento adequados para os corantes da série Sumifux Supra. Este método é denominado LETfS. A quantidade de sal inorgânico utilizada é apenas de 1/2 a 1/3 da utilizada no processo tradicional, e a proporção do banho pode chegar a 1:10. A empresa também lançou uma série de corantes reativos compatíveis com o processo. Esta série de corantes é composta por corantes heterobi-reativos, incluindo monoclorostriazina e sulfato de β-etilsulfona. A quantidade de corante residual nas águas residuais do tingimento com esta série de corantes é de apenas 25% a 30% do teor de corante nas águas residuais do tingimento reativo convencional. É recomendada para o tingimento de fibras Tencel, apresentando excelente desempenho em termos de taxa de fixação, facilidade de lavagem e solidez da cor em diversos produtos tingidos.

A empresa DyStar lançou a série de corantes RemazolEF, adequada para tingimento sem sal. O grupo ativo principal é o sulfato de β-hidroxietil sulfona, e a empresa lançou um processo de tingimento sem sal ecologicamente correto. A quantidade de sal inorgânico utilizada é 1/3 da utilizada no processo convencional. O processo de tingimento é mais curto. Além disso, o sistema abrange uma ampla gama de cromatogramas. Diversas cores primárias podem ser combinadas para obter cores vibrantes. A empresa Clariant lançou a série de corantes reativos DrimareneHF, principalmente em 4 variedades: DrimareneBlueHF-RL, 戡ownHF-2RL, NavyHF-G e RedHF-G. Utilizados para tingimento por exaustão e tingimento contínuo de fibras celulósicas, apresentam bom desempenho e solidez da cor. A taxa de fixação é bastante alta, com baixo teor de sal e baixo teor de banho. Fixação neutra e boa lavabilidade.

Alguns corantes reativos recentemente desenvolvidos podem aumentar a diretividade da cor, aumentando o volume das moléculas do corante e reduzindo a quantidade de sais inorgânicos. Por exemplo, a introdução de grupos ureia pode aumentar a diretividade dos grupos ativos e reduzir a quantidade de sais inorgânicos, melhorando a taxa de fixação. Existem também precursores de corantes poliazo (como trisazo e tetraazo) que aumentam a diretividade do corante, permitindo a tintura sem sal. O elevado impedimento estérico de alguns corantes em sua estrutura também pode alterar significativamente a reatividade dos grupos reativos e a quantidade de sal utilizada na tintura. Esses efeitos de impedimento estérico geralmente resultam da introdução de substituintes alquila em diferentes posições na matriz do corante. Suas características estruturais básicas são resumidas pelos pesquisadores da seguinte forma:

O grupo ativo um SO: CH2CH: oS03Na pode estar na posição meta ou para do anel benzênico;

O grupo R3 pode estar na posição orto, inter ou para do anel benzênico. A fórmula estrutural é a de corantes reativos de vinil sulfona.

Substituintes diferentes ou posições de substituição diferentes nos corantes podem atingir o mesmo valor de tingimento sob as mesmas condições de tingimento, mas suas quantidades de sal de tingimento são bastante diferentes.

Corantes reativos de baixo teor de sal de excelente qualidade devem apresentar as seguintes características: 1) Quantidade de sal utilizada no tingimento significativamente reduzida; 2) Tingimento em banho de tingimento com baixa proporção de sal, garantindo estabilidade do banho; 3) Boa lavabilidade, reduzindo o tempo de pós-processamento; 4) Excelente reprodutibilidade. Em termos de aprimoramento de corantes, além do aprimoramento da estrutura da matriz do corante e da combinação adequada de grupos ativos, alguns pesquisadores sintetizaram os chamados corantes reativos catiônicos, que podem ser tingidos sem a adição de sal. Exemplos de corantes reativos catiônicos apresentam a seguinte estrutura:

Pela fórmula acima, observa-se que o corante está ligado ao grupo ativo da monoclorotriazina. Um grupo amônio quaternário de piridina também está ligado ao anel de s-triazina. O corante possui carga positiva e o grupo amônio quaternário é solúvel em água. Como não há repulsão de cargas entre as moléculas do corante e a fibra, e sim atração entre as cargas positivas e negativas, o corante se aproxima facilmente da superfície da fibra e se adsorve a ela. A presença de eletrólitos na solução de tingimento não só não promove o efeito de fixação do corante, como também enfraquece a atração entre o corante e a fibra. Portanto, esse tipo de tingimento pode ser realizado sem a adição de eletrólitos, sendo considerado um processo sem sal. O processo de tingimento é semelhante ao dos corantes reativos comuns. Para os corantes reativos de monoclorotriazina, o carbonato de sódio ainda é adicionado como agente fixador. A temperatura de fixação é de aproximadamente 85 °C. A taxa de absorção do corante pode atingir de 90% a 94%, e a taxa de fixação é de 80% a 90%. Apresenta boa resistência à luz e à lavagem. Corantes reativos catiônicos semelhantes também foram relatados utilizando monofluoro-s-triazina como grupo ativo. A atividade da monofluoro-s-triazina é superior à da monocloro-s-triazina.

Esses corantes também podem ser usados ​​em misturas de algodão/acrílico, e outras propriedades dos corantes (como nivelamento e compatibilidade, etc.) precisam ser mais estudadas. Mas isso proporciona uma nova maneira de realizar o tingimento sem sal em fibras de celulose.