Forschungsfortschritt beim Reaktivfarbstofffärben von Holzmaterialien

Eine abstrakte Färbebehandlung kann die Farbe von Holzmaterialien bereichern und deren dekorative Wirkung und Produktwert steigern. Aktive Farbstoffe bilden durch kovalente Bindungen und Holzfasern ein Faser-Farbstoff-System, das dem Holzmaterial eine satte Farbe verleiht und ein effizientes Holzchromaton darstellt. In diesem Artikel werden die Auswirkungen des aktiven Färbens von Holzmaterialien unter den Gesichtspunkten der Klassifizierung, des Färbeverfahrens und der Farbfeststoffmethode aktiver Farbstoffe analysiert und die Auswirkungen der Wirkung aktiver Färbebeamte, Färbefaktoren und Hilfseffekte erörtert. Erhöhung der Färbeaktivität des aktiven Farbstoffs, Erhöhung der Farbechtheit der Faserfasern nach dem Färben und Reduzierung der Schadstoffemissionen während des Färbeprozesses.

Schlüsselwörter Holzwerkstoff; aktiver Farbstoff; Reaktionsaktivität; Farbechtheit

Die natürlichen Stoffe, die Holzteile oder Pflanzenfasern liefern können, werden zusammenfassend als Holzrohstoffe (sogenannte Holzwerkstoffe) bezeichnet, wie z. B. Holz, Bambus, Rattan, Strauchwurzelstämme, Früchte und verschiedene Erntestrohhalme. Die Technologie zum Färben von Holzwerkstoffen bringt durch normale Temperatur, Hochtemperatur, Presskochen und Imprägnierung Farbstoffe oder modifizierte Wirkstoffe oder Zweige auf die Oberfläche der Holzwerkstofffaser und verändert dadurch die Farbe und den Glanz des Holzwerkstoffs [1-2]. Die Farbe des Holzes nach dem Färben kann nicht nur die Materialfarbe von Edelholz imitieren, sondern auch den Anforderungen moderner Farbgestaltung gerecht werden und so den Mehrwert von Holzwerkstoffen verbessern [3]. Der Färbeeffekt von Holzmaterialien hängt hauptsächlich von Faktoren wie Farbstofftypen, Konzentration der Färbelösung, Verhältnis, Färbetemperatur und -zeit ab. Die Entwicklung hochfarbiger und witterungsbeständiger Produkte ist die Schlüsseltechnologie, die die Holzfärbeindustrie dringend benötigt.

Aktivfarbstoff ist ein künstlicher synthetischer Farbstoff mit lichtbrechender wasserlöslicher Wirkung. Sein Molekül enthält aktive Gruppen, die mit Hydroxylgruppen reagieren können, die bei Fasern aus Holzwerkstoffen auftreten können, wodurch kovalente Bindungen mit Fasern entstehen können. Der aktive Farbstoff zeichnet sich durch eine helle Farbe, eine gute Färbegleichmäßigkeit und ein solides Farbsystem aus. Es zeichnet sich durch niedrige Kosten, eine einfache Methode und eine hohe Farbstabilität bei der Färbebehandlung aus. [4]

In diesem Artikel werden die Auswirkungen der Eigenschaften aktiver Farbstoffe und die Auswirkungen der Färbetechnologie für Holzmaterialien auf deren obere Färbewirkung, das Anti-Veränderungs-Ausbleichen usw. erläutert. Er fasst die aktuellen Mängel im Färbeprozess zusammen, um die Färbeeffizienz von Holzmaterialien effektiv zu verbessern und die Färbebehandlung von Holzmaterialien zu reduzieren. Die Auswirkungen der Leistung und die Verbesserung der Beständigkeit von Färbematerialien dienen als Referenz.

1 Chemische Zusammensetzung und Klassifizierungsmerkmale aktiver Farbstoffe

Aktive Farbstoffe werden durch Haarfarbgruppen und Farbhilfsstoffgruppen ausgelöst. Die Haarfarbengruppe enthält ungesättigte Gruppen, um organische Verbindungen wie Ethylen (‒c = C‒), Acetylen (‒c≡c‒), 羰 (‒c = O), Nitriwi (‒n = O), Nitrodia (=N = N) usw. einzufärben; Und die Farbhilfsgruppe ist eine organische Verbindung aus Amino, Hydroxyl oder deren Derivaten, die eine vertiefende Farbe erzeugt. Da die Haarfarbengruppe sichtbares Licht selektiv absorbiert, zeigen die Farbstoffmoleküle unterschiedliche Farben. Der aktive Farbstoff im aktiven Farbstoff weist normalerweise eine vernetzende Reaktion auf die Aktivitätsgruppe der Holzfasern auf. Entsprechend dem Unterschied in der aktiven Gruppe wird der aktive Farbstoff hauptsächlich in Triazin-Typ, Ethylen-Typ und andere Typen unterteilt.

1.1 triopizidaktiver Farbstoff

Aktivfarbstoffe vom Tonyzine-Typ gehören zu den umfangreichsten Aktivfarbstoffen. Es reagiert mit Pflanzenfasern, ersetzt den Kern und wird zu einer Seitenkette für Pflanzenfasern [5], wie in Abbildung 1 dargestellt. Die permanent aktive aktive Gruppe der aktiven Triazinfarbstoffe leitet sich von den stickstoffhaltigen Ringen in den Farbstoffmolekülen ab – durchschnittlichen Triazinringen. Es hat eine geringere elektronische Wolkendichte, eine bessere Reaktionsaktivität und eine geringere Aktivierungsenergie, die für Volltonreaktionen erforderlich ist.

Abb.1 Bindungsprozess von Triazin-Reaktivfarbstoffen an Cellulosefasern

Tonyzine-Aktivfarbstoffe werden hauptsächlich zum Färben von Holzmaterialien wie Massivholz und dünnen Einzelbrettern mit schlechter Durchlässigkeit verwendet. Seine hochwirksame Aktivität fördert die Haftung von Farbstoffen auf der Oberfläche und der flachen Schicht der Holzfaser. Die Eigenschaften des starken Geschlechts. Entsprechend den Unterschieden der aktiven Farbstoffe, die Halogen-Elementarelemente enthalten, können die aktiven Farbstoffe vom Triazin-Typ in einen Chlor-Aspinzid-Typ [6], einen Dichlorchlorid-Typ [7], einen Dichlorophydin-Typ [8], einen aktiven Fluor-Typ-Farbstoff [9], die Unterschiede zwischen dem Halogensystem, die Unterschiede in der Volltonfarbe, der Reaktionsrate und der Volltonfarbe des aktiven Farbstoffs, der Reaktionsgeschwindigkeit und der Volltonrate der aktiven Farbstoffe unterteilt werden. Tonyzid-aktive Farbstoffe haben eine höhere elektrische Negativität als Chlorelemente im Farbstoff und erhöhen so die Aktivität von Farbstoffen. Die Erhöhung der Anzahl der Halogenelemente erhöht auch die Aktivität der Farbstoffe. Während des Färbevorgangs zeigt die Farbstoffaktivität von Triazin-Aktivfarbstoffen und einem chlorhaltigen Trianga-Typ einen tendenziellen Rückgang in der Reihenfolge.

1.2 Aktivfarbstoff vom Ethylentyp

Aktivfarbstoffe vom Ethylentyp sind Aktivfarbstoffe, die Ethylenradon oder β-Hydroxycensulfat enthalten. Im Vergleich zu Triazin-Aktivfarbstoffen weisen sie eine mittlere Reaktionsaktivität auf. Die Hydroxylgruppe bildet eine Etherbindungsgruppe. Während des Färbeprozesses bildet die β-Hydroxycen-Schwefelsäure-Dipat-Gruppe unter alkalischen Bedingungen Ethylen-Becken und geht mit Cellulose in Pflanzenfasern eine gemeinsame Preisbindung ein (Abbildung 2). Die Verwendung von aktiven Farbstoffen vom Ethylentyp zum Färben von Holzmaterialien erfordert im Allgemeinen die Vorbereitung, Bleiche und andere Verarbeitung von Holzmaterialien, um Korbwaren, reines Silikon und Murmeln zu entfernen und bessere chromosomale Effekte zu erzielen. Färben von Holzmaterial, Farbe, Farbe, Farbe, gleichmäßig, mit hoher oberer Färberate (≥ 89,0 %) und Volltonfarbe (≥ 65,1 %), aber es gibt Nachteile wie komplexe Prozesse, schwierige Behandlung von Abfallflüssigkeit beim Färben und schlechtes Färben von Holzmaterialien beim Färben. Frage.

Abb.2 Reaktionsdiagramm von Vinylsulfon-Reaktivfarbstoff und Pflanzenfaser

KAN et al. [10] verwendet aktive Farbstoffe vom Ethylentyp zum Färben von Baumwollfasern. Die Ergebnisse zeigen, dass die Farbechtheit beim Waschen sowie die Trocknungs- und Feuchtigkeitsbeständigkeit gut sind und die Probe mit der Farbstufe 5 bewertet wurde. Die zwischen dem ethylenaktiven Farbstoff und der Holzfaser gebildete Etherbindungsgruppe weist eine bessere Säurebeständigkeit auf als die Estergruppengruppe. Aktive Farbstoffe vom Ethylentyp haben bessere Färbeeffekte wie Holzfasern, Baumwollfasern und andere Materialien mit kleinen Körnchen, großen Oberflächen, wie Hydrolyse- und Säurebeständigkeit.

1.3 Andere Arten von aktiven Farbstoffen

Aktive Farbstoffe wie Phosphat-basierte Pyrimidin-Typen werden ebenfalls häufiger eingesetzt [11]. Unter den Bedingungen von Allamin oder Karbonizid reagieren aktive Farbstoffe auf Phosphatbasis mit Zellulosehydroxylgruppen auf der Zelluloseoberfläche und bilden einen Phosphatfaserester mit hochbeständigen Flecken [12–13]. Aktivfarbstoffe auf Phosphatbasis sind in mittleren und dunklen Systemen reichhaltig und der Bürsteneffekt ist gut. Solche Farbstoffe haben jedoch den Nachteil, dass sie stark säurehaltig sind und dekorative Farben langfristig verwenden. Aktive Färbebehandlung mit negativen Auswirkungen auf die Materialität.

Der aktive Farbstoff Pyraizin enthält eine aktive Pyrimidingruppe, die im Vergleich zur triathinistischen Energiegruppe eine mittlere Aktivität aufweist. Es weist eine bessere Hydrolysestabilität und einen besseren Nassbehandlungseffekt auf [14]. Der aktivierte Farbstoff vom Pyrin-Typ weist eine geringe Beständigkeit auf und wird vor und nach der Färbebehandlung mit Holzmaterialien gewaschen.

2 Technologie zum aktiven Färben von Holzwerkstoffen

Die Tauchbehandlung wird häufig beim aktiven Färben von Holzmaterialien eingesetzt. Es kann unterteilt werden in aktivierte Farbstoffkontroll- und Färbetechnologie, aktive Farbstoff-katalytische Färbetechnologie, aktive Farbstoff-neutrale oder niedrigalkalische Färbetechnologie, aktive Farbstoff-Färbetechnologie mit niedrigem Salzgehalt oder salzfreie Färbetechnologie, aktive Färbebadverhältnis als Färbetechnologie usw. [15-16]. Durch die Gestaltung und Verbesserung der Färbeprozessmethode können die Effizienz und Qualität des Färbens von Holzmaterialien wirksam verbessert, die Entstehung und Emissionen von Abwasser reduziert sowie der Energieverbrauch gesenkt und Kosten gespart werden.

2.1 Aktive Farbstoffkontrolle und Färbetechnologie

Die Aktivfarbstoffkontroll- und Färbetechnologie ist ein präziser Färbeprozess, der jede Variable im Prozess des Aktivfarbstofffärbens streng kontrolliert. Es zeichnet sich durch einen effizienten, genauen, wirtschaftlichen Umweltschutz aus. Organische Kombination [17]. Aktive Farbstoffkontrolle und Färbetechnologie steuern hauptsächlich Färbeprozessparameter wie Temperatur, pH-Wert und Konzentration des Farbstoffs, Neutralelektrolytkonzentration und andere Variablen genau [18]. Der gesamte Färbeprozess umfasst: ① die Auswahl und Abstimmung aktiver Farbstoffe [19]; ② Elektrolyt hinzufügen (bestimmte Menge und Zugabemethode) [19]; ③ Regulierung des pH-Werts der Färbelösung und alkalische Auswahl [20]; ④ Farbstoff hinzugefügt; hinzufügen; ⑤ Die Schritte und Zusammenhänge von Waschtemperatur, Wasserdurchfluss und oberflächenaktivem Mittel nach dem Färben [19]. Die Technologie zur Steuerung aktiver Farbstoffe eignet sich für Produkte mit geringer Reaktionsaktivität und leicht zu rettenden aktiven Farbstoffen und stark gefärbten Holzmaterialien sowie für Produkte mit hohen Anforderungen an die Farbkonsistenz.

2.2 Katalytische Färbetechnologie mit aktivem Farbstoff

Die Einführung ungesättigter Gruppen am heterogenen Ring aktiver Farbstoffe kann die Reaktionsaktivität von Farbstoffen erheblich verbessern. Die Verwendung von kationischem Uncleamine-Kern (wie Tatromylen, Pyridin, Essigsäure usw.) kann während des Färbeprozesses als Katalysator verwendet werden, wodurch die Färbeeffizienz aktiver Farbstoffe wirksam verbessert werden kann [21]. Während des Färbereaktionsprozesses bilden die kationischen Uncleamine-Substanzen zunächst eine Farbstoff-Ammoniumverbindung mit Farbstoffen, um die Reaktion von Farbstoff und Lignin-Cellulose-Anion zu fördern. Nach der Freisetzung der farbstofffaserigen Chromosomenstruktur werden die kationischen Verbindungen freigesetzt. Mit der Verbesserung der Katalysatorkonzentration steigt die Konzentration an festem und hydrolysiertem Farbstoff im aktiven Farbstoff und die Konzentration an nicht reagierenden aktiven Farbstoffen wird verringert. Der Katalysator kann die Feststoffreaktion beschleunigen, beschleunigt aber auch die Hydrolysereaktion aktiver Farbstoffe. Daher muss beim katalytischen Färben die Katalysatormenge kontrolliert werden, um eine Hydrolyse der Farbstoffe zu vermeiden. Die katalytische Färbetechnologie mit aktivem Farbstoff kann Probleme wie Farbstofffärbung, geringe Farbfeststoffrate, geringe Färbetiefe, schwimmende Oberflächenfarbe und schlechte Farbechtheit beim Waschen mit Wasser wirksam lösen.

2.3 Neutrale oder niedrigalkalische Färbetechnologie mit aktivem Farbstoff

Unter alkalischen Bedingungen können aktive Farbstoffe auch die Hydrolyse aktiver Farbstoffe beim Fixieren in Holzmaterialien stark reduzieren. Die Anwendung einer großen Menge eines alkalischen Mittels führt jedoch dazu, dass die Konzentration der Abfallflüssigkeit zunimmt, die Abwassermenge zunimmt [22] und gleichzeitig die Farbe des gefärbten Materials verändert wird; Darüber hinaus verringert die stark alkalische Lösungsumgebung auch die physikalische und chemische Intensität des Materials. Um die oben genannten Probleme zu vermeiden, kann zum Färben ein aktiver Farbstoff mit hoher Reaktionsfähigkeit, ein schwach alkalischer oder neutraler aktiver Farbstoff mit saisonalen aktiven Amingruppen ausgewählt werden. Die Forschung von Lu Xiaohui [23] ergab, dass die Menge des in Ammonium löslichen Kupfermonomer-Ammoniumsalzes 0,5 % betrug und die fördernde Wirkung von Farbstoffen am offensichtlichsten war; Das in täglichen Ammoniumsalzen enthaltene Kation verbessert die Befeuchtung und Auflösung von Farbstoffen, verbessert die Farbstoffe und die Reaktion der Hydroxylgruppe. Durch die Anwendung der neutralen oder niedrigalkalischen Färbetechnologie mit aktiven Farbstoffen kann der Anwendungsbereich von aktivierten Farbstoffen vom Pyrimidin-Typ mit sauren aktiven Farbstoffen und die Alkalibeständigkeit mit aktiven Farbstoffen vom Pyromin-Typ effektiv erweitert werden.

2.4 Aktivfarbstoff-arme oder salzfreie Färbetechnologie

Die Zugabe organischer oder anorganischer Salze zur aktiven Farbstofffärbelösung kann die Farbstofffärberate verbessern, insbesondere wenn das große Badverhältnis (Farbstoff- und Farbstoffqualitätsverhältnis ≥1:20) erhöht werden kann. Allerdings kann die Zugabe von Neutralelektrolyten zu Süßwassersalzen führen und die Umweltökologie nach der Einleitung zerstören. Durch Entwicklung und Auswahl können Direktfarbstoffe die Abhängigkeit aktiver Farbstoffe von Elektrolyten wirksam verringern, um eine salzarme oder salzfreie Färbung zu erreichen [24]. Der aktive rote Farbstoff SNE wird als salzarmer Farbstoff verwendet, und der Mongolenfarbstoff (Quercus Mongolica) mit schlechter Penetration wird durch Erhitzen und Eintauchen bei Normaldruck gefärbt. Die Ergebnisse zeigen, dass aktive Farbstoffe mit niedrigem Salzgehalt den NA2CO3-Gehalt um bis zu 20 g/L und Yuan erhöhen. Unter der Bedingung von 12 g/L wird eine bessere obere Färbewirkung erzielt, wodurch 70,0 % des Elektrolyten eingespart und die obere Färberate um 16,04 % erhöht werden kann. [25]. Bei Holzmaterialien, die für die Sekundärverarbeitung verarbeitet werden müssen, kann die salzarme oder salzfreie Beiztechnologie mit aktiven Farbstoffen die negativen Auswirkungen organischer oder anorganischer Salze auf die Festigkeit von Holzmaterialien verringern, die Konzentration von Farbstoffabfallsalzen verringern und die Vorteile einer Kostensenkung und eines geringeren Energieverbrauchs bieten.

2,5 aktives Färbebadverhältnis als Färben

Das Badverhältnis ist ein wichtiger Parameter des Färbeprozesses, der mit der Konzentration und Dosierung verschiedener Reagenzien wie Farbstoffen, neutralen Elektrolyten und alkalischen Mitteln zusammenhängt. Es hängt auch eng mit dem Wasserverbrauch, dem Energieverbrauch und der Abwassermenge zusammen [26]. Im Färbeprozess des aktiven Farbstoffbadverhältnisses (≤ 1: 10) weist der aktive Farbstoff einen hohen Grad an Löslichkeit auf (geringe Löslichkeit, die zu Farbstoffausfällungen führt, und schlecht löslicher Farbstoff kann auch zu schlechten oberen Farbstoffeffekten führen). Der Inhalt der Färbeausrüstung wird verwendet, um hocheffiziente Salz- und Alkalistämme zu verwenden (Reduzierung der Konzentration und Art der löslichen Stoffe in der Abfallflüssigkeit); Verbessern Sie gleichzeitig die Farbe der Farbe nach dem Färben von Materialien. Yu Juan [27] Beim Färben des Betula SPP mit dem Aktivitätsrot X-3B sind der Farbunterschied und die obere Färberate der Indikator für die Farbe der Birke. Die Konzentration, das Badverhältnis und die Färbezeit betragen 75 °C, 1 %, 1:10 bzw. 60 min. Die obigen Ergebnisse zeigen, dass der Neutralelektrolyt, das alkalische Mittel (wie Soda, NACL) und die Penetration im kleinen Badverhältnis geringer sind als die dynamische Dynamik im herkömmlichen Färbeverfahren, während gleichzeitig die Hydrolyse von Farbstoffen verringert wird. Das aktive Färbebad hat einen erheblichen Vorteil bei der effizienten Nutzung färbender aktiver Farbstoffe und kann außerdem den Trocknungs- und Kostenenergieverbrauch sowie die Kosten nach dem Färben von Holzmaterialien reduzieren.

3 Forschung zur Forschung zur Forschung zum Färben, Färben, Rekonstruieren von Holzfasern

Aktive Farbstoffe haben einen übergeordneten Kernbonus mit durch Holzfasern mobilisierten Gruppeneliminierungs-Ersatzreaktionen, Kernbonusreaktionen und übergeordneten Kernersatzreaktionen und bilden satte Farben. In einer Umgebung mit Feuchtigkeit, Oxidation und Strahlung werden jedoch die kovalenten Bindungen zwischen Holzfasern und Farbstoffen sowie der Haarfarbgruppe innerhalb der Farbstoffe leicht beschädigt, was zum Ausbleichen führt [28]. Daher ist die Farbechtheit des Färbematerials, einschließlich der Farboxidechtheit, der Hydrolysebeständigkeit, der reibungsbeständigen Farbechtheit und der Seifenfärbeechtheit. Um die Farbechtheit der aktiven Farbstoffbehandlung von Holzmaterialien zu verbessern, können chemische Modifikationsbehandlungen für Holzfasern, modifizierte aktive Farbstofffarbstoffleistung, Hilfsentwicklung und Nachfärbebehandlungsmethoden verwendet werden.

3.1 Behandlung zur chemischen Modifizierung von Holzfasern

Modifizieren Sie Holzfasern durch die Kombination von Physik, Chemie oder zwei, um die Kontaktschnittstelle zwischen Farbstoffen und Fasern zu verändern und die Umwandlung der Kristallstruktur sowie die Veränderungen bei der Umwandlung der Kristallstruktur von der Mikrostruktur zu verbessern. Die Form des Kontakts zwischen ihnen dient dazu, den Zweck der Fixierung zu erreichen. Verwenden Sie bei vorverarbeiteten Holzmaterialien (z. B. Maisstroh und Weizenstroh) starke alkalische oder oberflächenaktive Mittel, um das Silikon auf der Oberfläche des Holzmaterials zu entfernen, sodass der Kontakt mit dem aktiven Farbstoff vollständig in Kontakt ist, wodurch die obere Farbstoffrate und die Farbechtheit erhöht werden [29]. Durch die Verwendung von flüssigem Stickstoff [30], Glycerin [31] und Phosphat [32] kann die Vorbehandlung von Holzmaterialien auch die Mikrostrukturen von Holzfasern und die Faserkristallform verändern und dann mehr chemische Chemie freilegen, die an chemischen Reaktionen beteiligt sein kann. Gruppengruppe. Durch die Verwendung einer großen Menge an Hydroxylgruppen auf der Oberfläche der Zelluloseoberfläche werden durch die Priesterreaktion die Aminverbindungen und Aminamine als modifiziertes Mittel zur Durchführung von Amino- oder Duplex-Ammoniak verwendet und kann auch die Fähigkeit zur Bindung von Farbstoffen verbessern. Eine Vorbehandlung von Holz und Chitosi mit Feuchtigkeit, wie Acetylierung, Chitosan usw., trägt dazu bei, den Chromosomenunterschied zu verringern und gleichzeitig die optische Beständigkeit des Färbens von Holz zu verbessern.