固色劑
固色劑 性質(zhì)
固色劑，是提高染料在織物上染色牢度所用的助劑。作為一種為后整理助劑，它可與染料的游離子水溶性基團結(jié)合，形成不溶性有色物而提高了顏色的洗滌、汗演牢度，降低染料的親水性，有效提高染料的固色率，耐水洗、摩擦牢度和染料利用率，有時還可提高其日曬牢度。
固色劑提高水溶性染料染色牢度的主要機理有以下幾方面：
1.利用固色劑分子中的季銨鹽或叔胺鹽等陽荷性基團與染料分子中的陰離子基團結(jié)合，形成不溶性的色淀在纖維上沉積，從而提高色牢度。固色劑的陽離子性越強，固色效果就越好。
2.利用固色劑分子上的反應(yīng)基團(如-Cl、環(huán)氧基團等)與纖維及活性染料分子的活性基團(如-OH,-NH2等)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，而含有亞胺基(-NH)的固色劑分可與金屬絡(luò)合染料形成配位鍵。這些因素綜合作用，可以降低染料的水溶性，提高染物色牢度。
3.利用固色劑在染物上成膜來提高染色牢度。固色劑整理到染物上以后經(jīng)高溫焙烘自行交聯(lián)反應(yīng)形成具有一定強度的薄膜，這從薄膜把染料固著在纖維表面使其不易脫落，從而達到提高色牢度的目的。
4.利用固色劑緩沖中和汗液中的酸性物質(zhì)，避免染料與纖維之間的共價鍵斷裂，可以提高染物的耐汗?jié)n牢度。
5.利用一些基團的平滑作用，減少織物的摩擦系數(shù)，另外可以阻止染料與水或其他介質(zhì)的接觸，防止在摩擦過程中發(fā)生染料溶脹、水解和脫落，可以提高干、濕摩擦牢度。
6.將紫外線吸收基團引入固色劑分子中，以實現(xiàn)對日光中紫外線的吸收，減少紫外線對染料結(jié)構(gòu)的破壞，從而達到提高日曬牢度的目的。據(jù)專利報道，水楊基羥肟酸用NaOH 和CuSO4?5H2O溶液處理制得耐日曬固色劑，在PH值6～8下應(yīng)用效果不錯。
7.利用一些物質(zhì)(能夠吸收有效氯的多胺類物質(zhì)或者還原性物質(zhì))的吸氯性或者還原性，減少氯對染料的攻擊，從而提高染色織物的耐氯漂牢度。深濃色澤產(chǎn)品的牢度差，是迫切需要印染工作者解決的一項技術(shù)難題。為了提高它們的染色牢度，往往通過采用固色劑對染色后的織物或纖維進行固色整理的方式來提高染色牢度。
國外已工業(yè)化的固色劑品種較多，如Huntsman公司生產(chǎn)的牢度提升劑Tinofix FRD和Solfix E，英國CROMPTON & KNOWLES生產(chǎn)的牢度提升劑Leofix NF等。這些牢度提升劑不含甲醛，能明顯改善織物的牢度，對色光和手感影響較小。近年來，為保護生態(tài)環(huán)境，許多助劑廠商都在努力開發(fā)有利于環(huán)保的“綠色”助劑新產(chǎn)品。除了強調(diào)特殊功能外，還力圖使其不含甲醛、無毒性、生物降解性好、不含有害金屬鹽、酚類、芳烴、磷酸鹽等，如BreaksBrothers公司生產(chǎn)的Medifix RDF，日本日華的Neofix R-250，卜內(nèi)門的Fixogene NF，Eastern染料化學(xué)公司的Eccofix NF-33，英國聯(lián)合膠體亞洲公司的Alcofix T等。
自二次世界大戰(zhàn)以來，人們一直沿用雙氰胺與甲醛縮合的樹脂濕摩擦牢度提升劑Y作為直接染料、酸性染料染棉和絲綢的牢度提升劑。
從70年代開始，人們發(fā)現(xiàn)固色劑Y在整理后具有很高的游離甲醛含量，幼兒內(nèi)衣用其固色后導(dǎo)致皮膚發(fā)炎，甚至發(fā)生潰瘍，從而引起重視，開始研制新型固色劑。
進入20世紀80年代以來，隨著環(huán)境保護意識的增強，含甲醛固色劑的缺點亦逐漸暴露，如容易引起染色物的色變、手感粗糙，特別是甲醛含量較高，被限制使用。
我國從20世紀80年代后期開始加強研制和應(yīng)用新型的提高色牢度的無甲醛固色劑，以替代傳統(tǒng)的固色劑，如東華大學(xué)的固色劑AR-1010、上海紡織工業(yè)?？茖W(xué)校的固色劑FZ-826及上海染料研究所的固色劑NFC等。現(xiàn)在，市面上的固色劑種類較多，大致可以分為陽離子型、季銨鹽型、反應(yīng)型和樹脂型。
目前，國內(nèi)已開發(fā)出一系列效果良好的無醛固色劑，如北京潔爾爽高科技有限公司和山東巨龍化工有限公司生產(chǎn)的無醛固色劑STD、活性染料固色劑STR，清遠市靈捷制造化工有限公司生產(chǎn)的環(huán)保型無醛固色劑DRS、深圳市南立實業(yè)有限公司紡織化工助劑廠生產(chǎn)的固色劑N-RF和德美化工實業(yè)有限公司生產(chǎn)的固色劑DMC-511等。從目前情況來看，使用的無醛固色劑大多是胺類（主要是二甲胺和二乙撐三胺）和環(huán)氧氯丙烷制成的聚陽離子型固色劑，以及在此基礎(chǔ)上作進一步改進或者進行組合以綜合提高固色能力。按照不同的分類標準，所劃分的固色劑的種類不同，有些固色劑同時具備幾種分類的特點，容易混淆。所以按照劃分容易理解的出發(fā)點，我們把目前的固色劑分成陽離子聚合物型固色劑、樹脂型固色劑和反應(yīng)交聯(lián)型固色劑三大類。
1.樹脂型固色劑
（1）雙氰胺型樹脂固色劑 樹脂型固色劑是染色中應(yīng)用最多的一類固色劑，最早使用的是固色劑Y，由雙氰胺和甲醛縮合制的樹脂初縮體，然后加入醋酸水解而成陽離子型固色劑，結(jié)構(gòu)如下圖1：
圖1為固色劑Y
由于這類固色劑含有游離甲醛，對人體有一定傷害，所以現(xiàn)在已禁止使用。
由雙氰胺、二乙烯三胺與羥甲基尿素反應(yīng)，制備出的咪唑啉具有陽荷性，具有固色作用。詳細結(jié)構(gòu)見圖2：
圖2為咪唑啉結(jié)構(gòu)
這類多胺型固色劑屬低甲醛型，在使用中羥甲基會分解釋放出少量甲醛，所以它的使用也受到限制。
（2）多胺類樹脂固色劑 多胺其衍生物的縮合樹脂，是開發(fā)于上世紀60年代初的無甲醛型固色劑，性能優(yōu)于雙氰胺型樹脂固色劑，在提高活性染料的耐洗牢度方面效果很顯著。其合成制備比較簡單，在酸（無機酸、有機酸或釋酸鹽）存在下，多胺與雙氰胺反應(yīng)形成高分子化合物，可以制得多胺類固色劑。一般型的結(jié)構(gòu)見圖3：
圖3為多胺類樹脂固色劑
多胺固色劑呈陽離子性，能與染料形成離子鍵結(jié)合，這類固色劑分子量較大可以與染料形成較強范德華力，共同作用使染料與纖維具有很好的結(jié)合力，從而提高了染物的染色牢度。但這類陽離子聚合物含有較多的伯胺、仲胺和叔胺基，在染色后處理時會泛黃并降會染物的低耐曬牢度。另外，這類固色劑也可以繼續(xù)與環(huán)氧氯丙烷縮合，生成具有反應(yīng)性基團的固色劑，提高固色效果。
（3）水性聚氨醋類固色劑 目前工業(yè)應(yīng)用的水性聚氨醋類固色劑主要是自乳化型，分子鏈中含有親水性基團和氨基甲酸酯（-NHCO-）結(jié)構(gòu)，由多異氰酸酯及低聚物多元醇經(jīng)逐步加成聚合制得，在水中分散穩(wěn)定性好，對織物有良好的親和力，性能比較突出。
2.陽離子聚合物型固色劑
陽離子聚合物型固色劑主要用于活性染料的固色，因為不含有帶氫的氮原子基團，所以一般不會泛黃或降低耐曬牢度。與多胺類固色劑的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不同，陽離子聚合物型固色劑是一種直鏈型構(gòu)，按結(jié)構(gòu)分類，陽離子聚合物型固色劑可以分為伯胺、仲胺、叔胺和季銨鹽等類型。
（1）環(huán)氧氯丙烷與仲胺的反應(yīng)產(chǎn)物 這類固色劑由環(huán)氧氯丙烷與胺的經(jīng)過縮聚反應(yīng)制得，經(jīng)典的合成過程如圖4所示：
圖4為環(huán)氧氯丙烷與仲胺反應(yīng)過程
（2）二烯丙基季銨鹽衍生物 這類固色劑由二甲胺與烯丙基氯在堿性條件下反應(yīng)制得二甲基二烯丙基氯化銨，再以此單體堿性條件下催化環(huán)化聚合得到。合成過程如圖5所示：
圖5為二烯丙基季銨鹽衍生物型固色劑合成過程
3.反應(yīng)性固色劑
這類固色劑就是依靠固色劑分子鏈中所帶的反應(yīng)性基團與染料、纖維發(fā)生。
（1）反應(yīng)性固色交聯(lián)劑 固色交聯(lián)劑DE 就是反應(yīng)性固色劑中比較具有代表性的產(chǎn)品，它是環(huán)氧丙基二甲基銨基亞甲基苯酚與甲醛縮合得到的。
圖6為固色交聯(lián)劑DE
（2）多胺與環(huán)氧氯丙烷縮合物 這類固色劑主要由胺類化合物（如甲胺、二甲胺、乙二胺、多乙烯多胺等）與環(huán)氧氯丙烷縮合而成。其中乙二胺與環(huán)氧氯丙烷的合成過程如下圖所示：
圖7為乙二胺與環(huán)氧氯丙烷的反應(yīng)
（3）聚醚類物質(zhì) 把含有兩個以上羥基的化合物催化縮合成聚醚，再與環(huán)氧氯丙烷縮合可制得反應(yīng)性固色劑。例如由1,5-二羥基萘縮合成的醚與環(huán)氧氯丙烷進行反應(yīng)可以制得兩端帶反應(yīng)基團的反應(yīng)性固色劑。由二乙醇胺縮合而成的聚醚與環(huán)氧氯丙烷的反應(yīng)產(chǎn)物也是一種反應(yīng)性固色劑，其結(jié)構(gòu)如下：
圖8為二乙醇胺聚醚與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)產(chǎn)物1.環(huán)保，對環(huán)境無污染；
2.經(jīng)固色劑固色后，應(yīng)能全面提高各項染色牢度，包括皂洗、干摩、濕摩和汗?jié)n牢度等；
3.經(jīng)固色劑固色后，色變要小，不影響染物的色光，便于生產(chǎn)控制；
4.固色劑要具有安全性，不含毒，在貯存和使用過程中不產(chǎn)生有毒或有害物質(zhì)。
有關(guān)固色劑的固色機理、發(fā)展歷史及趨勢、分類、固色劑的要求是由Chemicalbook的利杰編輯整理。（2016-05-03）
固色劑提高水溶性染料染色牢度的主要機理有以下幾方面：
1.利用固色劑分子中的季銨鹽或叔胺鹽等陽荷性基團與染料分子中的陰離子基團結(jié)合，形成不溶性的色淀在纖維上沉積，從而提高色牢度。固色劑的陽離子性越強，固色效果就越好。
2.利用固色劑分子上的反應(yīng)基團(如-Cl、環(huán)氧基團等)與纖維及活性染料分子的活性基團(如-OH,-NH2等)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，而含有亞胺基(-NH)的固色劑分可與金屬絡(luò)合染料形成配位鍵。這些因素綜合作用，可以降低染料的水溶性，提高染物色牢度。
3.利用固色劑在染物上成膜來提高染色牢度。固色劑整理到染物上以后經(jīng)高溫焙烘自行交聯(lián)反應(yīng)形成具有一定強度的薄膜，這從薄膜把染料固著在纖維表面使其不易脫落，從而達到提高色牢度的目的。
4.利用固色劑緩沖中和汗液中的酸性物質(zhì)，避免染料與纖維之間的共價鍵斷裂，可以提高染物的耐汗?jié)n牢度。
5.利用一些基團的平滑作用，減少織物的摩擦系數(shù)，另外可以阻止染料與水或其他介質(zhì)的接觸，防止在摩擦過程中發(fā)生染料溶脹、水解和脫落，可以提高干、濕摩擦牢度。
6.將紫外線吸收基團引入固色劑分子中，以實現(xiàn)對日光中紫外線的吸收，減少紫外線對染料結(jié)構(gòu)的破壞，從而達到提高日曬牢度的目的。據(jù)專利報道，水楊基羥肟酸用NaOH 和CuSO4?5H2O溶液處理制得耐日曬固色劑，在PH值6～8下應(yīng)用效果不錯。
7.利用一些物質(zhì)(能夠吸收有效氯的多胺類物質(zhì)或者還原性物質(zhì))的吸氯性或者還原性，減少氯對染料的攻擊，從而提高染色織物的耐氯漂牢度。深濃色澤產(chǎn)品的牢度差，是迫切需要印染工作者解決的一項技術(shù)難題。為了提高它們的染色牢度，往往通過采用固色劑對染色后的織物或纖維進行固色整理的方式來提高染色牢度。
國外已工業(yè)化的固色劑品種較多，如Huntsman公司生產(chǎn)的牢度提升劑Tinofix FRD和Solfix E，英國CROMPTON & KNOWLES生產(chǎn)的牢度提升劑Leofix NF等。這些牢度提升劑不含甲醛，能明顯改善織物的牢度，對色光和手感影響較小。近年來，為保護生態(tài)環(huán)境，許多助劑廠商都在努力開發(fā)有利于環(huán)保的“綠色”助劑新產(chǎn)品。除了強調(diào)特殊功能外，還力圖使其不含甲醛、無毒性、生物降解性好、不含有害金屬鹽、酚類、芳烴、磷酸鹽等，如BreaksBrothers公司生產(chǎn)的Medifix RDF，日本日華的Neofix R-250，卜內(nèi)門的Fixogene NF，Eastern染料化學(xué)公司的Eccofix NF-33，英國聯(lián)合膠體亞洲公司的Alcofix T等。
自二次世界大戰(zhàn)以來，人們一直沿用雙氰胺與甲醛縮合的樹脂濕摩擦牢度提升劑Y作為直接染料、酸性染料染棉和絲綢的牢度提升劑。
從70年代開始，人們發(fā)現(xiàn)固色劑Y在整理后具有很高的游離甲醛含量，幼兒內(nèi)衣用其固色后導(dǎo)致皮膚發(fā)炎，甚至發(fā)生潰瘍，從而引起重視，開始研制新型固色劑。
進入20世紀80年代以來，隨著環(huán)境保護意識的增強，含甲醛固色劑的缺點亦逐漸暴露，如容易引起染色物的色變、手感粗糙，特別是甲醛含量較高，被限制使用。
我國從20世紀80年代后期開始加強研制和應(yīng)用新型的提高色牢度的無甲醛固色劑，以替代傳統(tǒng)的固色劑，如東華大學(xué)的固色劑AR-1010、上海紡織工業(yè)?？茖W(xué)校的固色劑FZ-826及上海染料研究所的固色劑NFC等。現(xiàn)在，市面上的固色劑種類較多，大致可以分為陽離子型、季銨鹽型、反應(yīng)型和樹脂型。
目前，國內(nèi)已開發(fā)出一系列效果良好的無醛固色劑，如北京潔爾爽高科技有限公司和山東巨龍化工有限公司生產(chǎn)的無醛固色劑STD、活性染料固色劑STR，清遠市靈捷制造化工有限公司生產(chǎn)的環(huán)保型無醛固色劑DRS、深圳市南立實業(yè)有限公司紡織化工助劑廠生產(chǎn)的固色劑N-RF和德美化工實業(yè)有限公司生產(chǎn)的固色劑DMC-511等。從目前情況來看，使用的無醛固色劑大多是胺類（主要是二甲胺和二乙撐三胺）和環(huán)氧氯丙烷制成的聚陽離子型固色劑，以及在此基礎(chǔ)上作進一步改進或者進行組合以綜合提高固色能力。按照不同的分類標準，所劃分的固色劑的種類不同，有些固色劑同時具備幾種分類的特點，容易混淆。所以按照劃分容易理解的出發(fā)點，我們把目前的固色劑分成陽離子聚合物型固色劑、樹脂型固色劑和反應(yīng)交聯(lián)型固色劑三大類。
1.樹脂型固色劑
（1）雙氰胺型樹脂固色劑 樹脂型固色劑是染色中應(yīng)用最多的一類固色劑，最早使用的是固色劑Y，由雙氰胺和甲醛縮合制的樹脂初縮體，然后加入醋酸水解而成陽離子型固色劑，結(jié)構(gòu)如下圖1：
圖1為固色劑Y
由于這類固色劑含有游離甲醛，對人體有一定傷害，所以現(xiàn)在已禁止使用。
由雙氰胺、二乙烯三胺與羥甲基尿素反應(yīng)，制備出的咪唑啉具有陽荷性，具有固色作用。詳細結(jié)構(gòu)見圖2：
圖2為咪唑啉結(jié)構(gòu)
這類多胺型固色劑屬低甲醛型，在使用中羥甲基會分解釋放出少量甲醛，所以它的使用也受到限制。
（2）多胺類樹脂固色劑 多胺其衍生物的縮合樹脂，是開發(fā)于上世紀60年代初的無甲醛型固色劑，性能優(yōu)于雙氰胺型樹脂固色劑，在提高活性染料的耐洗牢度方面效果很顯著。其合成制備比較簡單，在酸（無機酸、有機酸或釋酸鹽）存在下，多胺與雙氰胺反應(yīng)形成高分子化合物，可以制得多胺類固色劑。一般型的結(jié)構(gòu)見圖3：
圖3為多胺類樹脂固色劑
多胺固色劑呈陽離子性，能與染料形成離子鍵結(jié)合，這類固色劑分子量較大可以與染料形成較強范德華力，共同作用使染料與纖維具有很好的結(jié)合力，從而提高了染物的染色牢度。但這類陽離子聚合物含有較多的伯胺、仲胺和叔胺基，在染色后處理時會泛黃并降會染物的低耐曬牢度。另外，這類固色劑也可以繼續(xù)與環(huán)氧氯丙烷縮合，生成具有反應(yīng)性基團的固色劑，提高固色效果。
（3）水性聚氨醋類固色劑 目前工業(yè)應(yīng)用的水性聚氨醋類固色劑主要是自乳化型，分子鏈中含有親水性基團和氨基甲酸酯（-NHCO-）結(jié)構(gòu)，由多異氰酸酯及低聚物多元醇經(jīng)逐步加成聚合制得，在水中分散穩(wěn)定性好，對織物有良好的親和力，性能比較突出。
2.陽離子聚合物型固色劑
陽離子聚合物型固色劑主要用于活性染料的固色，因為不含有帶氫的氮原子基團，所以一般不會泛黃或降低耐曬牢度。與多胺類固色劑的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不同，陽離子聚合物型固色劑是一種直鏈型構(gòu)，按結(jié)構(gòu)分類，陽離子聚合物型固色劑可以分為伯胺、仲胺、叔胺和季銨鹽等類型。
（1）環(huán)氧氯丙烷與仲胺的反應(yīng)產(chǎn)物 這類固色劑由環(huán)氧氯丙烷與胺的經(jīng)過縮聚反應(yīng)制得，經(jīng)典的合成過程如圖4所示：
圖4為環(huán)氧氯丙烷與仲胺反應(yīng)過程
（2）二烯丙基季銨鹽衍生物 這類固色劑由二甲胺與烯丙基氯在堿性條件下反應(yīng)制得二甲基二烯丙基氯化銨，再以此單體堿性條件下催化環(huán)化聚合得到。合成過程如圖5所示：
圖5為二烯丙基季銨鹽衍生物型固色劑合成過程
3.反應(yīng)性固色劑
這類固色劑就是依靠固色劑分子鏈中所帶的反應(yīng)性基團與染料、纖維發(fā)生。
（1）反應(yīng)性固色交聯(lián)劑 固色交聯(lián)劑DE 就是反應(yīng)性固色劑中比較具有代表性的產(chǎn)品，它是環(huán)氧丙基二甲基銨基亞甲基苯酚與甲醛縮合得到的。
圖6為固色交聯(lián)劑DE
（2）多胺與環(huán)氧氯丙烷縮合物 這類固色劑主要由胺類化合物（如甲胺、二甲胺、乙二胺、多乙烯多胺等）與環(huán)氧氯丙烷縮合而成。其中乙二胺與環(huán)氧氯丙烷的合成過程如下圖所示：
圖7為乙二胺與環(huán)氧氯丙烷的反應(yīng)
（3）聚醚類物質(zhì) 把含有兩個以上羥基的化合物催化縮合成聚醚，再與環(huán)氧氯丙烷縮合可制得反應(yīng)性固色劑。例如由1,5-二羥基萘縮合成的醚與環(huán)氧氯丙烷進行反應(yīng)可以制得兩端帶反應(yīng)基團的反應(yīng)性固色劑。由二乙醇胺縮合而成的聚醚與環(huán)氧氯丙烷的反應(yīng)產(chǎn)物也是一種反應(yīng)性固色劑，其結(jié)構(gòu)如下：
圖8為二乙醇胺聚醚與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)產(chǎn)物1.環(huán)保，對環(huán)境無污染；
2.經(jīng)固色劑固色后，應(yīng)能全面提高各項染色牢度，包括皂洗、干摩、濕摩和汗?jié)n牢度等；
3.經(jīng)固色劑固色后，色變要小，不影響染物的色光，便于生產(chǎn)控制；
4.固色劑要具有安全性，不含毒，在貯存和使用過程中不產(chǎn)生有毒或有害物質(zhì)。
有關(guān)固色劑的固色機理、發(fā)展歷史及趨勢、分類、固色劑的要求是由Chemicalbook的利杰編輯整理。（2016-05-03）
用途
主要用于活性、直接、酸性染料的染色織物的固色安全信息
下游產(chǎn)品