破解活性染料高固色率世界难题

2016-03-01

  大连理工大学张淑芬长江学者特聘教授团队创制开发并产业化的活性染料新结构、新制造技术和新染色技术,可平均提高染料固色率15%,同时减少印染废水中的染料含量和大量无机盐,还有助于推动分子结构、生产技术和染色方法相似的酸性染料、直接染料等的技术进步。这一攻克了世界染料化学研究难点的技术,11月18日荣获得了2015年度中国石油和化学工业联合会技术发明一等奖。


  活性染料综合性能优异,2014年其产量占我国染料总产量的27.8%。但其对棉纤维亲和力低,固色率往往低于80%。虽有个别染料固色率可达90%,但这些染料或结构复杂,或生产和应用时对环境有毒害性。自1956年活性染料问世以来,提高活性染料的染色性能一直是各国染料行业和国际知名公司致力于解决的难题。


  在国家科技支撑计划等项目的资助下,他们破解了活性染料高固色率难题,创制了5类14个高固色率新反应型染料。其中,疏水吸电性苯并咪唑酮黄色活性染料ADH-Y2、杂环磺胺芳胺类红色单偶氮活性染料ADH-R4在棉纤维上的最高固色率分别为87.6%和83.7%;创制的高亲和力混合双活性基双偶氮团活性染料、双发色体活性染料、偶氮蒽醌染料在棉纤维上的最终固色率都超过90%,大分子交联染料在棉纤维上固色率超过98%。该项成果获得5项国家发明专利,并阐释了双H-酸单偶氮蒽醌型染料的发色机理,大分子交联染料的交联染色理论。开发的新反应型染料通过了由国家染料质量监督检验中心的安全性评价,生产也通过上虞环保局的环境评价。


  他们针对现有偶氮染料生产设备为70立方米甚至更大的间歇反应釜,存在传质传热效率低、副反应多、严重影响产品质量等问题,以加快传质传热、快速移走产物和反应热为目标,设计开发出缩放螺旋管偶合反应连续化装置及相关技术,实现了常温下偶氮染料连续化生产,反应物停留时间由数小时缩短为数分钟,大幅降低了副产物的生成,提升染料强度37.5%,实现了活性染料生产和应用的节能减排。获得了2项国家发明专利,其中1项正在申请国际发明专利。


  在此基础上,该团队针对活性染料与棉纤维同电性相斥、亲和力低、需加盐促染的问题,以改变纤维表面电性为目标,开发出与棉纤维以酯键结合的阳离子化助剂和染色技术。在无盐/低盐促染条件下,阳离子化棉纤维与阴离子染料异电性相吸,提高了染料在纤维上固色率,大幅减少了印染废水中的含盐量,降低了染色废水处理难度,并获得了国家发明专利。


  该项目创制的高固色率新反应型染料、偶氮染料连续化生产技术和新的染色助剂和染色技术自主知识产权,对分子结构、生产技术和染色方法相似的酸性染料、直接染料等的技术进步都具有指导和示范意义。


  该项成果已取得了显著的经济和社会效益。2012年至今,累计生产新反应型染料8000多吨,平均提高染料固色率15%,染色节约了1000~1200吨的染料生产量,同时也减少了印染废水中1000吨的染料含量和大量无机盐,大幅度降低了染色废水的处理难度,受到用户的高度评价。使用该系列染料的企业一致认为:该系列活性染料配伍性强,染色重现性好,染色纤维色光纯正、饱满,耐水洗、耐摩擦牢度高,相比国外进口高档活性染料,该系列染料不仅具有全面优良的产品质量和染色性能,也具有更为合适的市场价格,且染色废水中含废弃染料和其他杂质少,降低了染色废水的处理难度和处理成本,节约了资源、保护了环境。


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