活性染料綜合性能優異,2014年其產量占我國染料總產量的27.8%。但其對棉纖維親和力低,固色率往往低于80%。雖有個別染料固色率可達90%,但這些染料或結構復雜,或生產和應用時對環境有毒害性。自1956年活性染料問世以來,提高活性染料的染色性能一直是各國染料行業和國際知名公司致力于解決的難題。
在國家科技支撐計劃等項目的資助下,他們破解了活性染料高固色率難題,創制了5類14個高固色率新反應型染料。其中,毛用活性染料、尼龍不沾色活性艷藍在棉纖維上的最高固色率分別為87.6%和83.7%;創制的高親和力混合雙活性基雙偶氮團活性染料、雙發色體活性染料、活性熒光黃FL在棉纖維上的最終固色率都超過90%,大分子交聯染料在棉纖維上固色率超過98%。該項成果獲得5項國家發明專利,并闡釋了雙H-酸單偶氮蒽醌型染料的發色機理,大分子交聯染料的交聯染色理論。開發的新反應型染料通過了由國家染料質量監督檢驗中心的安全性評價,生產也通過上虞環保局的環境評價。
他們針對現有偶氮染料生產設備為70立方米甚至更大的間歇反應釜,存在傳質傳熱效率低、副反應多、嚴重影響產品質量等問題,以加快傳質傳熱、快速移走產物和反應熱為目標,設計開發出縮放螺旋管偶合反應連續化裝置及相關技術,實現了常溫下偶氮染料連續化生產,反應物停留時間由數小時縮短為數分鐘,大幅降低了副產物的生成,提升染料強度37.5%,實現了活性染料生產和應用的節能減排。獲得了2項國家發明專利,其中1項正在申請國際發明專利。
在此基礎上,該團隊針對活性染料與棉纖維同電性相斥、親和力低、需加鹽促染的問題,以改變纖維表面電性為目標,開發出與棉纖維以酯鍵結合的陽離子化助劑和染色技術。在無鹽/低鹽促染條件下,陽離子化棉纖維與陰離子染料異電性相吸,提高了染料在纖維上固色率,大幅減少了印染廢水中的含鹽量,降低了染色廢水處理難度,并獲得了國家發明專利。
該項目創制的高固色率新反應型染料、偶氮染料連續化生產技術和新的染色助劑和染色技術自主知識產權,對分子結構、生產技術和染色方法相似的酸性染料、直接染料等的技術進步都具有指導和示范意義。
該項成果已取得了顯著的經濟和社會效益。2012年至今,累計生產新反應型染料8000多噸,平均提高染料固色率15%,染色節約了1000~1200噸的染料生產量,同時也減少了印染廢水中1000噸的染料含量和大量無機鹽,大幅度降低了染色廢水的處理難度,受到用戶的高度評價。使用該系列染料的企業一致認為:該系列活性染料配伍性強,染色重現性好,染色纖維色光純正、飽滿,耐水洗、耐摩擦牢度高,相比國外進口高檔活性染料,該系列染料不僅具有全面優良的產品質量和染色性能,也具有更為合適的市場價格,且染色廢水中含廢棄染料和其他雜質少,降低了染色廢水的處理難度和處理成本,節約了資源、保護了環境。
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