基于高分子阳离子活性染料的应用研究

摘 要：小分子阳离子活性染料在使用中由于污染大，损害布匹质量等缺点，在染料的使用中逐渐被淘汰，高分子阳离子活性染料能利用小分子阳离子活性染料的优点，并且具有良好的阻碍染料和纤维的结合的能力，逐渐成为了研究的热点之一。本文主要讲述了聚乙烯亚胺（PEI）为高分子骨架，2-（1-蒽醌基氨基）-4，6-二氯-1，3，5-三嗪为染料母体的高分子染料的合成与应用。

关键词：高分子活性染料 高分子材料 活性染料 合成应用

传统活性染料分子小，非常便于扩散，染色均匀，但易水解，染色过程增加难度，在排放过程中还会造成一定的污染，使用高分子阳离子活性染料是解决这一问题的方法之一。高分子阳离子活性染料具有耐溶剂性、相容性以及无污染性等优点。为更好的说明高分子活性染料的应用，本文先讲述高分子阳离子活性染料的发展现状。

一、高分子阳离子活性染料发展现状

随着我国环境污染的日益加重，人们越来越重视环保问题，在纺织方面不断有新活性染料被研发出来。高分子染料是指发色体与骨架相结合的化合物，最早在1973年被E.Mareehal等人研发出来[1]。在近些年来，高分子活性染料得到了快速的发展，被运用到多个领域。合成方法主要有聚合物化学改性法、单体聚合法。在众多高分子活性染料中，季铵盐高分子活性材料由于毒性弱而成为了研究的热点，本文所合成的高分子阳离子活性材料就是季铵盐高分子活性材料。

二、高分子阳离子活性染料的合成

在室温下，在500mL三口瓶中加入300mL的硝基苯，加热至900C，在搅拌情况下加入0.05mol1-氨基蒽醌与0.075mol三聚氯氰，回流反应1小时，继续加热至1200C，继续回流反应，待1-氨基蒽醌反应完毕，自然冷却至350C抽滤，用丙酮、石油醚以及以纯进行清洗等到土黄色固体。在500mL三口瓶中加入适量甲苯、PEI、染料木提以及三乙胺，加热至650C，回流反应，减压蒸馏，除去甲苯以及三乙胺，得到黄棕色交替产物，放到干燥箱中干燥，得到的黄色高分子活性染料[2]。

将所得染料溶解到甲基苯与水的混合溶剂中，在搅拌下加入过量碘甲烷，650C恒温反应20小时，干燥研磨得到黄色固体粉末，在使用丙酮与乙醇的混合液进行洗涤干燥得到高分子阳离子活性染料。对实验所得染料做红外分析和热重分析仪分析。

三、高分子阳离子活性染料的应用

1.棉织物与羊毛的染色

棉织物：将漂白后的纺织物放置到染样机染浴中，染样机染浴温度设定为600C，高分子阳离子活性染料与纺织物物料比为1：30，加热升温至固色温度，保持10min，取出纺织物使用纯碱溶液（浓度6g/L）充分对其溶解，在将溶解后的纺织物放回到染样机染浴中，继续恒温染色50min，自然冷却至室温，取出纺织物，清洗、皂洗、烘干。

羊毛：染色过程与上述相同，由于羊毛纤维的鳞片层阻碍染料在纤维内的扩散，因此在羊毛染色时需要把pH值调在5～6之间，染色温度保持在900C，使用纯碱溶液进行溶解时，纯碱溶液浓度为2g/L。

2.染色性能测试

用紫外光分光光度计测试上染吸光度，上染百分率E=（1-Al/A0）×100%，式中Al、A0是染色前后的不同吸光度。在相同的波长处测稀释后的标准皂液和皂煮残液的吸光度，固色率=（E-B1-B0）×100%，B1、B0分别是标准皂液与煮后的吸光度。依照《纺织品耐洗色牢度：试验3》来测试染料染色牢固性。

3.抗菌性能

依照AATCC100一1999 标准，在9.9mL水中加入0.1mL悬菌液，分为不同体积菌液，分别稀释为10-1、10-2、10-3，放入培养皿中，加入等体积的培养基，混合均匀，凝固以后放入到培养箱中检测细菌菌落。取105的菌液放入培养箱，5小时后取存取也倒入菌液中，以下步骤与以上相同，每天记录个数。

4.结果分析

试验证明高分子阳离子活性染料在加热到200摄氏度时开始出现失重现象[3]，挡加热到230摄氏度时，约55.30%染料失重，出现这种现象的原因可能是季铵盐受热分解或是染料母体在加热下分解。红外光谱图显示出染料母体和PEI接枝成功，发生季铵化反应，并引入了长链段供电结构。

上染百分率与固色率随温度的升高而升高，这是因为染料高分子间的缔合度随着温度的升高而下降，温度升高有利于染料进入到纤维内部。由于高分子阳离子活性染料分子大，与纤维产品有很大的亲和力，在染色时，纤维分子与染料分子链有较强的吸引力，所以高分子阳离子活性染料在染色时能够在很短的时间内使纤维着色，染色20分钟上染率就达到了60%，而且得到良好的染色效果。低分子染料的染色上染百分比通常在82%左右，固色率在73%，本文所得的高分子阳离子活性染料上染百分比和固色率达到了93%、85%。

在对羊毛进行染色时发现随着染液用量的增加，上染百分率以及固色率都有所降低，原因是染料分子量大，不可能全部进入到纤维内部，高分子链在进入到纤维内部以后，阻止了后续染料的进一步进入，染料增加用量导致未上染的高分子链难以进入到纤维内部，反而与上染的分子链胶着在一起，影响上染百分率以及染色牢度[4]。在对高分子阳离子活性染料的抗菌性能测试中发现，其具有优良的抗菌性能，对大肠杆菌的抗菌率达到90%。

结束语：

综上所述，本文主要讲述了以聚乙烯亚胺（PEI）为高分子骨架，2-（1-蒽醌基氨基）-4，6-二氯-1，3，5-三嗪为染料母体的高分子染料的合成与应用，并具体分析了结构特征与染色效果。本试验成功制得了高分子阳离子活性染料，在无盐染色情况下具有良好的染色和固色效果同时也能保持纺织物良好的摩擦色牢度。

参考文献：

[1] 马辉，赵涛.一种高分子阳离子活性染料的合成及应用性能研究[J].印染助剂，2011：25-28.

[2] 马辉，赵涛.一种高分子季铵盐活性染料的合成[J].染料与染色，2011：11-15.

[3] 马威，张淑芬，杨锦宗等.阳离子型大分子试剂在活性染料无盐染色中的应用[J].染料与染色，2008：44-46.

[4] 马威，张淑芬，杨锦宗等.阳离子型大分子在活性染料无盐染色中的应用[C].//第十届全国染料与染色技术研讨会.2007：182-185.