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纺织化学发展之趋:天然化、高技术和环境亲密型

时间:2015-12-28 10:40:06 来源:中国纺织网 点击量:0

  目前,世界众多学术著作从数个领域深入研究,如何让天然染料成为合成染料的替代品。原因是,环境问题包括污水处理、削减污染源;而染料的应用研究,如无水染色,新型染色助剂,数码印染等等的发展也日新月异。已有众多研究成果获得美国纺织化学与染色师协会(AATCC)的重视,其中有大量媒体刊载了相关学术成果,如《染色技术》、《染色》、《纤维与聚合物》、《纺织研究》、《纺织学院》等杂志,及由AATCC主办的研究杂志。这些行业刊物涵盖了读者感兴趣的热点问题,还包括基础性研究和应用性研究。

  天然染料研究

  天然染料能分解生物,可再生,无毒,尤其可用于有严格安全性和毒理学标准的食品、药品、化妆品等等。这样的染料是合成染料环境亲密型替代品。以上特性更加激发了行业专家对天然染料的研究。

  尽管专家们也把丝绸印染技术作为研究的对象,但棉纤维仍是天然染料在纺织品应用中的主要对象。该研究的过程包括四个关键步骤:植物的提取、媒染、漂洗、染色。尤其第二步骤至关重要,因为天然染料本身很难与纺织品融合,必须通过介质实现染色。

  最新研究包括在棉纤维上使用的天然染料喷墨印花,其原料主要来自胭脂树、儿茶等等。研究评估表明,精加工的植物色素具有很强的耐洗度、耐摩擦和耐光性,色牢度也非常理想。例如,除了传统的介质外,从胭脂树提取的染料可用于黄麻染色,利用介质汞可获得较好的耐洗度,因为后媒染与无机媒染剂会让色量与色牢度很好的融合。据报道,近期世界染料行业将一种称为茜素的染料应用于毛织品,用膨胀粘土媒染剂代替传统的媒染剂。按3%-10%的水平进行预处理和后期处理,因为预处理略带较好的耐洗牢度,而后期处理略带较好的耐光性。

  活性染料研究

  目前,世界纺织品染色领域的重点是以盐量最小化与降低染料污染等级为目标,那么染料尤其是活性染料的处理就成其为重头戏。最近,另一种活性染料问世,它能促使废水染色低度化,深度染色纤维的色牢度可提高。这项技术的商业价值还在研究中。此外,阳离子染色技术的出现使棉花染色又添新军,它能提供亮色度,可使酸性染料再利用成为可能。相关研究还表明,聚合物与三聚氯氰活性物用来加工阳离子棉花已成为可能。

  由于新技术的发明与商业化,以超临界二氧化碳为中介物,进行涤纶的无水染色已成为可能,这种方式越来越受到人们的重视。2013年AATCC举行了专门会议,就最新的染色技术的发展进行了引荐。目前的发展已开辟出一条可持续的聚酯染色方法,其次是天然纤维的染色,比如用于棉花、毛织品的染色。据超临界二氧化碳研究表明,建立一定规模的实验室以研发分散红74的织物绳染法更具有环保亲密性。相比传统染色工艺,绳染设备采用的染色工艺能降低成本,二氧化碳的回收利用率为92%-95%。

  其他染料应用研究还报道了一种分散染色的方法,即印染人造纤维的最新技术。这种分散性染料具有固定分散功能。

  新型数码印花技术

  如今,把数码印花技术应用于纺织已成为可能。众所周知,此技术原用于标识、标记、技术纺织品、家用装饰和底层染色。数码印花油墨中含有酸性染料、分散颗粒、活性物质与色素等等。该技术可用于打印样和采样,其使用方法要比传统更节约成本。数码印花工艺学提供了系列染色,如3色(CYM)、4色(CMYK),乃至5、6、7和8扩展色域,全色匹配可满足不断发展的市场需求。业界认为,此项技术是印染技术的革命,因为它提供了不适用传统方法的发展潜力,其中包括无限色彩、色调图形、无限重复尺寸、快速和频繁的设计变化、高精度的精细线条图案、低成本小批量生产、大规模定制、高清晰度和有趣的数码印花摄影品质。印染打印头的问世又促使纺织印染技术如虎添翼,打印头不仅允许带颜料和染料墨印花,而且还使高速转屏,使印染效率大大提高。

  近期的相关法规

  谈及染料科学,相关法规必不可少。美国就曾发生过这样的惨剧。一家染料公司投产几年后,发现工厂内的工人逐一患上了膀胱肿瘤。经查发现,这是由于在生产偶氮染料时,工人长期暴露在芳香胺化合物环境中,如联苯胺、β-萘胺等直接致癌物环境下所致。随之,该公司被勒令停产。后来表明,偶氮染料如直接黑38可在哺乳动物系统进行新陈代谢,但联苯胺在欧盟《2002/61/EC指南》中已明令禁止。值得关注的是,芳香胺会从偶氮染料中释放出与DNA发生反应,产生突变的正氮离子,成为导致人体恶性肿瘤形成的先决条件。

  由于这类危害物,相关的国际研究和法规政策越来越多也越来越严厉,如《加拿大环境保护条例1999》、《国际癌症研究机构专著99》、《化学品注册、评估、授权和限制》等政策与法规不断出台。《加拿大环境保护条例》涵盖了制造或进口到加拿大的化学物质,并特别关注偶氮酸、碱性染料、直接染料、分散性染料、金属络合染料、活性染料等等。国际癌症研究机构也加强了覆盖全人类的致癌风险评价。《化学品的注册、评估、授权和限制》涵盖了制造或进口欧盟的化学物质,此外,几乎所有的西方国家都高度关注151种化学物质的使用。

  2010年,IARC研究出重大成果,即指明,联苯胺染料本身属于直接的致癌物。其中的对二胺基联苯与联苯胺染料同属于致癌物,这一发现表明,这样的化学染料实际上已被禁止使用。

  2015年《加拿大环境保护条例》提出另一报告,即对61种偶氮染料和8种偶氮型活性染料的筛检评价。这69种物质组成两组芳香族偶氮。基于结构的相似度和应用,以联苯胺为基础的物质分组评估,作为加拿大政府物质分组活动的化学物质管理计划的一部分。在这个分组中染料被视为优先评估分类标准,因为它们满足了加拿大《环境保护法1999第73条》的分类标准,或基于他人健康问题优先考虑。最终得出的结论是,这69种染料不符合CEPA1999制定的第64节中的任何标准。

  《化学品注册、评估、授权和限制》即欧盟相关的最权威的法规,它拥有最新最广泛的类型。该法规旨在保护人类健康和环境安全,保持和提高欧盟化学工业的竞争力,也旨在促使产生风险评估的其它方法,以减少在动物体内测试的频率。西方公司每年若生产或进口超过1吨这类化学物质,就要负责收集关于这些物质的性能和使用情况。他们还必须对每一种物质的危害和潜在风险作出评估。所有的信息将通过含有危险资料的登记档案输入欧洲化学品管理局。该机构将评估使用化学品带来的危险,并采取更严格的控制措施。化学物质管理计划与每个注册的物质密切相关。

  未来之路

  纺织染化无论使用天然或人造染料,都有各自的专门用途。在任何意义上,前者都不可能完全取代后者,因其优势:色牢度,易于生产和应用。同样,数码印花技术、二氧化碳染料在未来的十年里都有很大的潜力,它成为关键的染色开发技术。如今,印染速度和神奇的图案纷纷来自数码技术,这与二氧化碳印染技术密不可分。而业界对无水印染的强烈兴趣又与二氧化碳印染技术具有千丝万缕的联系。若天然纤维真的能有效且无毒无害的印染,并利用超临界流体二氧化碳介质,若这样,这将是印染技术的历史性突破。

  这里提到的环境法规都是围绕着色剂和染色展开。任何相关法规的出现都好似在阻碍染色工业技术的商业化进程,但人们更多的看到了,全世界越来越严格的环保要求,相信业界拥有更多智慧为事业提供发展的契机。

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