Wie entstanden Direktfarbstoffe?

Der Direktfarbstoff wurde entwickelt, nachdem Bottiger 1884 Kongorot entdeckt hatte. Zuvor wurden Baumwollfasern mit Indigo und anderen natürlichen Farbstoffen gefärbt, was problematisch war. Zu dieser Zeit wurden synthetische Farbstoffe gerade erst entwickelt und Baumwollfasern konnten nicht direkt gefärbt werden. Die Baumwollfasern müssen vor dem Färben mit einem Beizmittel behandelt werden und die Farbechtheit ist sehr gering. Da Farbstoffe Baumwollfasern ohne Beizmittel direkt färben können, werden sie Direktfarbstoffe genannt. Die Fähigkeit von Farbstoffen, Fasern direkt zu färben, wird als Direktheit bezeichnet.

In den 1960er und 1970er Jahren entdeckte die Ärzteschaft, dass Benzidin eine schwerwiegende krebserzeugende Wirkung auf den menschlichen Körper hatte, und ein Land nach dem anderen verbot die Herstellung von Benzidin. Derzeit sind in der chemischen Struktur von Direktfarbstoffen die meisten der mit Benzidin entwickelten frühen Sorten eliminiert. 

Ein weiterer wichtiger Faktor, der die Entwicklung von Direktfarbstoffen vorantreibt, besteht darin, dass immer wieder neue Anforderungen an die Farbechtheit gestellt werden. Etwa in den 1930er Jahren tauchten in Baumwollfarben Küpenfarbstoffe und unlösliche Azofarbstoffe auf. Die in den 1950er Jahren auf den Markt gekommenen Reaktivfarbstoffe für Baumwolle erfreuen sich aufgrund ihrer guten Farbechtheit großer Beliebtheit bei den Verbrauchern und haben einen großen Einfluss auf die Direktfarbstoffe. 

Wie wir alle wissen, ist der größte Nachteil von Direktfarbstoffen die schlechte Farbechtheit . Um dieses Problem zu lösen, haben die Menschen seit Hunderten von Jahren unermüdliche Anstrengungen unternommen. In der Anfangszeit wurden Verbesserungen bei der Nachfärbebehandlung vorgenommen. Die ausgereifteren und am weitesten verbreiteten Methoden sind die Nachbehandlung mit Kupfersalz und die Nachbehandlung mit Diazotierung, wodurch zwei Arten von Direktfarbstoffen entstehen, die als direkte Kupfersalzfarbstoffe und direkte Diazofarbstoffe bezeichnet werden.

Dann kamen die Azo-Direktfarbstoffe mit Kupferkomplexstruktur und einige Nicht-Azo-Direktfarbstoffe mit heterozyklischer Struktur. Ihr Hauptmerkmal ist, dass die Lichtechtheit über Grad 4 liegt. Um die Anwendung zu erleichtern, wurden Sorten von Direktfarbstoffen hinzugefügt, die keine Nachbehandlung erfordern und eine bessere Lichtechtheit aufweisen, wodurch direkte lichtechte Farbstoffe entstehen . In den 1930er bis 1970er Jahren schien sich das Interesse der Menschen am Färben von Cellulosefasern auf reduzierte, unlösliche Azo- und Reaktivfarbstoffe zu konzentrieren. In dieser Zeit gab es keine nennenswerten Fortschritte in der Struktur von Direktfarbstoffen und nutzte hauptsächlich die Entwicklung der organischen Chemie zur Entwicklung kationischer Fixiermittel. Die am weitesten verbreiteten Sorten sind Fixiermittel Y und Fixiermittel M.

Gleichzeitig führten Farbstoffforscher im In- und Ausland in den 1970er und 1980er Jahren die Forschung und Entwicklung neuer Direktfarbstoffe durch, um sich an das gleiche Badfärben von Baumwoll-Polyester-Mischprodukten anzupassen. Diese neuen Farbstoffe weisen Eigenschaften auf, die sich von den bisherigen Direktfarbstoffen unterscheiden: Sie sind unter Hochtemperaturbedingungen über 130 °C stabil, zersetzen sich nicht und können sauren Färbebedingungen widerstehen; unter sauren Hochtemperaturbedingungen weisen sie immer noch eine hohe Direktheit und Farbstoffaufnahme auf; Die Farbechtheit von Direktfarbstoffen ist offensichtlich höher als die der bisherigen Direktfarbstoffe, insbesondere die Nassverarbeitungsechtheit.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden beim molekularen Design von Farbstoffen zwei Methoden eingesetzt:

(1) Metallatome werden in das Farbstoffmolekül eingeführt, um eine Chelatstruktur zu bilden, die die Biegefestigkeit des Moleküls verbessert und eine sehr aktive nukleophile Wasserstoffatomgruppe enthält. Gleichzeitig wird ein spezielles Fixiermittel entwickelt. Nach dem Färben bildet es nach der Fixierbehandlung mit dem Farbstoff und der Faser einen vernetzten mehrdimensionalen Strukturzustand und erreicht eine höhere Farbechtheit.

(2) Im Farbstoffmolekül eine Melamingruppe mit starker Fähigkeit zur Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen einführen. Das Farbstoffmolekül enthält keine Metallionen, sondern eine Mischung aus kationischem Polyaminpolymer und speziellem Metallsalz dient als Fixiermittel zur Verbesserung der Farbechtheit.

Das Schweizer Unternehmen Sandoz nutzte die frühere Methode, um eine neue Reihe von Direktfarbstoffen zu erforschen und herzustellen: IndosolSF-Farbstoffe , der chinesische Name ist Direct Fastenin Dyes. Diese Reihe von Farbstoffen gelangte in den 1980er Jahren in mein Land, was das Interesse an der Anwendung, Erforschung und Herstellung von Farbstoffen weckte. Nach Jahren harter Arbeit wurden die einheimischen ähnlichen Sorten, nämlich direktvernetzte Farbstoffe, entwickelt und produziert. Dieser Farbstoffsatz verfügt auch über die Vorteile neuer Direktfarbstoffe und eignet sich für die gleiche Badfärbung von Polyester-Baumwoll-Mischgeweben. Durch die Produktionspraxis hat man herausgefunden, dass dieser Satz aus Farbstoffen und Dispersionsfarbstoffen häufig zu einer Verfärbung von Dispersionsfarbstoffen führt, wenn diese im selben Bad gefärbt werden. Nach Untersuchungen liegt dies daran, dass das freie Kupfer im Farbstoff dazu führt, dass die Struktur einiger Dispersionsfarbstoffe zerstört wird. Um dieses Problem zu lösen, wurde ein neuer Polymer-Metallkomplexbildner entwickelt, der die Mängel dieses Farbstofftyps ausgleicht.

Das japanische Chemieunternehmen übernahm die zweite Methode und führte einen neuen Direktfarbstofftyp Kayacelon C ein . Nach dieser Idee haben die Färber in unserem Land nach jahrelanger Forschung eine Reihe direkter Mischfarbstoffe namens D-Typ entwickelt und hergestellt. Auch dieser Farbstofftyp weist die Vorteile der oben genannten neuen Direktfarbstoffe auf. Da die in das Farbstoffmolekül eingeführte Melanoylgruppe keine Metallatome enthält, beeinträchtigt sie die Dispersionsfarbstoffe beim Färben nicht und eignet sich besonders zum Färben von Polyester-Baumwoll-Mischgeweben. Man nennt es Mischfarbstoffe, was bedeutet, dass die Farbstoffe gute Mischeigenschaften haben und im selben Bad mit verschiedenen Dispersionsfarbstoffen gefärbt werden können, dieser Farbstoffsatz enthält jedoch Dispersionsfarbstoffe. 

Die Geburt einer neuen Art von Direktfarbstoffen verleiht Direktfarbstoffen neue Vitalität, bietet neue Möglichkeiten zum Färben von Zellulosefasern und erweitert den Anwendungsbereich von Direktfarbstoffen weiter.