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活性染料

Reactive Dyes

染料纤维素纤维共价键棉用染料

活性染料

分子中含活性基团、能与纤维形成共价键结合的反应性染料，是棉、麻、粘胶等纤维素纤维染色与印花的主力染料。

概述

活性染料（又称反应性染料）是一类分子结构中含有活性基团的水溶性染料。染色时，染料母体先靠范德华力与氢键上染纤维，随后活性基与纤维素纤维上的羟基（—OH）发生亲核取代或加成反应，生成稳定的共价键，因此湿处理牢度远优于直接染料。

1956 年英国 ICI 公司推出首批商品化活性染料 Procion，标志着纤维素纤维从"物理吸附"进入"化学键合"时代。目前活性染料是全球用量最大的棉用染料类别。

活性染料分子通常由四部分构成：发色体（决定颜色与色光）、水溶性基团（磺酸基 —SO₃Na，提供溶解度）、连接基（—NH— 等，桥接母体与活性基）以及活性基（决定反应活性与固色条件）。

活性基是区分活性染料品种的核心依据，常见的有一氯均三嗪（K 型）、二氯均三嗪（X 型）、乙烯砜（KN 型）、一氟均三嗪、二氟一氯嘧啶（F 型）等。

按活性基：X 型（二氯均三嗪，反应性强，40℃ 左右低温固色）；K 型（一氯均三嗪，反应性弱，80～90℃ 高温固色）；KN 型（乙烯砜，60℃ 中温固色）；M 型／B 型（一氯均三嗪 + 乙烯砜双活性基，固色率高，最常用）。
按染色温度：低温型、中温型、高温型。
按用途：浸染用（亲和力高、直接性大）、轧染／印花用（直接性低、易洗除浮色）。

活性染料浸染一般分三个阶段。第一阶段为"上染"：中性条件下加入元明粉或食盐促染，使染料尽可能多地吸附到纤维上，此阶段染料尚未与纤维成键，属可逆吸附。

第二阶段为"固色"：加入碱剂（纯碱、小苏打、磷酸三钠或烧碱／水玻璃混合碱），纤维素羟基电离成纤维素负离子，与活性基反应生成共价键，同时染料发生水解副反应。

第三阶段为"皂洗"：用皂洗剂在 90℃ 以上洗去未反应和水解的染料，否则浮色会严重影响湿摩擦牢度和水洗牢度。

活性染料最大的技术痛点是水解：固色阶段染料与水中的 OH⁻ 反应即失去活性，无法再与纤维结合。普通活性染料固色率通常只有 60%～85%，其余成为有色污水，是印染废水色度与盐负荷高的主要原因。

改进方向包括：开发双活性基和多活性基染料提高固色率；低盐／无盐活性染料减少元明粉用量（常规工艺元明粉用量可达 40～80 g/L）；采用冷轧堆、湿短蒸、泡沫染色等低浴比工艺；使用阳离子改性剂对棉进行阳离子化预处理，提高染料利用率。

以下为常规中温型（60℃）活性染料浸染的基础配方，实际用量需按染料力份、色泽深浅和设备浴比折算。

浅色（<0.5% owf）：元明粉 20～30 g/L，纯碱 10～15 g/L，匀染剂 0.5～1 g/L，60℃ 固色 30～40 min。
中色（0.5%～2% owf）：元明粉 40～60 g/L，纯碱 15～20 g/L，匀染剂 0.5～1 g/L，60℃ 固色 40～50 min。
深色（>2% owf）：元明粉 60～80 g/L（分 2～3 次加），纯碱 20～25 g/L（分次加），60℃ 固色 50～60 min。
典型流程：40℃ 入染 → 加元明粉（分 2 次，间隔 10 min）→ 运行 15 min → 加纯碱（分 2 次）→ 升温至 60℃（1～1.5℃/min）→ 保温 40～60 min → 排液。
后处理：冷水洗 → 60℃ 热水洗 → 醋酸中和（0.5 g/L，10 min）→ 95℃ 皂洗（皂洗剂 1～2 g/L，15 min）→ 热水洗 → 冷水洗。