Tiến độ nghiên cứu vật liệu gỗ nhuộm thuốc nhuộm hoạt tính

Tóm tắt Xử lý nhuộm có thể làm phong phú màu sắc của vật liệu gỗ và nâng cao hiệu quả trang trí cũng như giá trị sản phẩm. Thuốc nhuộm hoạt tính tạo thành hệ thống nhuộm sợi thông qua liên kết cộng hóa trị và sợi gỗ, giúp vật liệu gỗ có màu sắc phong phú và là chất nhiễm sắc gỗ hiệu quả. Bài viết này phân tích tác dụng của thuốc nhuộm hoạt tính của vật liệu gỗ từ các khía cạnh phân loại, quy trình nhuộm và phương pháp rắn màu của thuốc nhuộm hoạt tính, đồng thời thảo luận về tác động của tác dụng của các chất nhuộm hoạt tính, các yếu tố nhuộm thuốc nhuộm và tác dụng phụ. Tăng hoạt tính nhuộm hoạt tính của thuốc nhuộm, tăng độ bền màu của sợi xơ sau nhuộm và giảm phát thải chất ô nhiễm trong quá trình nhuộm.

Từ khóa chất liệu gỗ; thuốc nhuộm hoạt tính; hoạt động phản ứng; độ bền màu

Các chất tự nhiên có thể cung cấp các bộ phận bằng gỗ hoặc sợi thực vật được gọi chung là nguyên liệu tài nguyên gỗ (gọi tắt là vật liệu gỗ), chẳng hạn như gỗ, tre, mây, thân rễ cây bụi, trái cây và các loại ống hút cây trồng khác nhau. Công nghệ nhuộm vật liệu gỗ, thông qua nhiệt độ thường, nhiệt độ cao, nấu ép và ngâm tẩm, gắn thuốc nhuộm hoặc chất biến tính hoặc cành cây lên bề mặt sợi vật liệu gỗ, từ đó làm thay đổi màu sắc và độ bóng của vật liệu gỗ [1-2]. Màu sắc của gỗ sau khi nhuộm không chỉ mô phỏng màu vật liệu của gỗ quý mà còn đáp ứng được nhu cầu thiết kế màu sắc hiện đại, từ đó nâng cao giá trị gia tăng của vật liệu gỗ. Hiệu quả nhuộm của vật liệu gỗ chủ yếu liên quan đến các yếu tố như loại thuốc nhuộm, nồng độ dung dịch nhuộm, tỷ lệ, nhiệt độ nhuộm và thời gian nhuộm. Việc phát triển các sản phẩm có độ bền màu cao, chịu được thời tiết là công nghệ then chốt mà ngành nhuộm gỗ đang rất cần.

Thuốc nhuộm hoạt tính là thuốc nhuộm tổng hợp nhân tạo với nước hòa tan trong nước khúc xạ. Phân tử của nó chứa các nhóm hoạt động có thể phản ứng với các nhóm hydroxyl có thể xảy ra với sợi vật liệu gỗ, có thể tạo ra liên kết cộng hóa trị với sợi. Thuốc nhuộm hoạt tính có đặc điểm là màu sáng, độ đồng đều màu nhuộm tốt và hệ màu sắc ổn định. Nó có đặc điểm là chi phí thấp, phương pháp đơn giản và độ bền màu cao khi sử dụng phương pháp xử lý nhuộm màu. [4]

Bài viết này giải thích tác động của các đặc tính của thuốc nhuộm hoạt tính và ảnh hưởng của công nghệ nhuộm vật liệu gỗ đến tác dụng nhuộm trên của nó, chống phai màu, v.v., tóm tắt những thiếu sót hiện tại trong quy trình nhuộm, nhằm cải thiện hiệu quả hiệu quả nhuộm của vật liệu gỗ và giảm xử lý nhuộm vật liệu gỗ. Tác động của hiệu suất và cải thiện độ bền của vật liệu nhuộm để cung cấp tài liệu tham khảo.

1 Thành phần hóa học và đặc điểm phân loại thuốc nhuộm hoạt tính

Thuốc nhuộm hoạt tính được kích hoạt bởi các nhóm màu tóc và nhóm hỗ trợ màu. Nhóm màu tóc chứa các nhóm không bão hòa để cung cấp màu cho các hợp chất hữu cơ như ethylene (‒c = C‒), acetylene (‒c≡c‒), 羰 (‒c = O), nitriwi (‒n = O), Nitrodia (=N = N), v.v.; Và nhóm hỗ trợ màu sắc là một hợp chất hữu cơ của amino, hydroxyl hoặc các dẫn xuất của nó, có tác dụng tạo màu đậm hơn. Do nhóm màu tóc hấp thụ có chọn lọc ánh sáng khả kiến ​​nên các phân tử thuốc nhuộm có màu sắc khác nhau. Thuốc nhuộm hoạt tính trong thuốc nhuộm hoạt tính thường có phản ứng liên kết ngang với nhóm hoạt động của sợi gỗ. Theo sự khác biệt trong nhóm hoạt động, thuốc nhuộm hoạt động chủ yếu được chia thành loại triazine, loại ethylene và các loại khác.

1.1 thuốc nhuộm hoạt tính triopizide

Thuốc nhuộm hoạt tính loại Tonyzine là một trong những thuốc nhuộm hoạt tính rộng rãi nhất. Nó phản ứng với các sợi thực vật để thay thế nhân và trở thành chuỗi bên cho sợi thực vật [5], như trong Hình 1. Nhóm thuốc nhuộm hoạt tính triazine hoạt động lâu dài có nguồn gốc từ các vòng chứa nitơ trong phân tử thuốc nhuộm - các vòng triazine trung bình. Nó có mật độ đám mây điện tử thấp hơn, có hoạt động phản ứng tốt hơn và có năng lượng kích hoạt cần thiết thấp hơn cho các phản ứng màu rắn.

Hình 1 Quy trình liên kết của thuốc nhuộm hoạt tính Triazine trên sợi xenlulo

Thuốc nhuộm hoạt tính Tonyzine chủ yếu được sử dụng để nhuộm các vật liệu bằng gỗ như gỗ nguyên khối và ván đơn mỏng có độ thấm kém. Hoạt tính phản ứng cao của nó thúc đẩy sự bám dính của thuốc nhuộm trên bề mặt và lớp nông của sợi gỗ. Đặc điểm của tình dục mạnh mẽ. Theo sự khác biệt của thuốc nhuộm hoạt tính chứa các nhóm năng lượng chính thức của nguyên tố halogen, thuốc nhuộm hoạt tính loại triazine có thể được chia thành một loại -chlorine aspinzide [6], nhiệm vụ dicrochloride [7], loại dichlorophydin [8], thuốc nhuộm hoạt tính loại Fluorine [9], sự khác biệt giữa hệ thống halogen, sự khác biệt về màu rắn, tốc độ phản ứng và tốc độ cạn kiệt của màu rắn hoạt tính, tốc độ phản ứng và tốc độ cạn kiệt của thuốc nhuộm hoạt tính. Thuốc nhuộm hoạt tính Tonyzide có độ âm điện cao hơn nguyên tố clo trong thuốc nhuộm giúp tăng hoạt tính của thuốc nhuộm. Việc tăng số lượng nguyên tố halogen cũng sẽ làm tăng hoạt tính của thuốc nhuộm. Trong quá trình nhuộm Hoạt tính nhuộm của thuốc nhuộm hoạt tính triazine và loại trianga trung bình một clo có xu hướng giảm dần về thứ tự.

1.2 Thuốc nhuộm hoạt tính loại ethylene

Thuốc nhuộm hoạt tính loại ethylene là thuốc nhuộm hoạt tính có chứa ethylene radon hoặc β-hydroxycene sulfate. So với thuốc nhuộm hoạt tính triazine, chúng có hoạt tính phản ứng trung bình. Nhóm hydroxyl tạo thành nhóm liên kết ether. Trong quá trình nhuộm, nhóm dipat axit sulfuric β-hydroxycene tạo thành chũm chọe ethylene trong điều kiện kiềm và tạo thành liên kết giá chung với cellulose trong sợi thực vật (Hình 2). Việc sử dụng thuốc nhuộm hoạt tính loại ethylene để nhuộm vật liệu gỗ, và nói chung cần phải chuẩn bị, tẩy trắng và xử lý các vật liệu gỗ khác để loại bỏ đan lát, silicon gọn gàng và xác ướp để đạt được hiệu ứng nhiễm sắc thể tốt hơn; Chất liệu gỗ nhuộm màu màu sắc Đồng đều, có tỷ lệ nhuộm trên cao ( ≥89,0%) và màu đồng nhất ( ≥65,1%), nhưng có những nhược điểm như quy trình phức tạp, khó xử lý chất thải trong quá trình nhuộm và vật liệu gỗ nhuộm kém trong nhuộm. câu hỏi.

Hình 2 Sơ đồ phản ứng của thuốc nhuộm hoạt tính Vinyl Sulfone và sợi thực vật

KAN và cộng sự. [10] sử dụng thuốc nhuộm hoạt tính loại ethylene để nhuộm sợi bông. Kết quả cho thấy độ bền màu khi giặt, khả năng chống khô và chống ẩm tốt và được đánh giá mẫu là màu cấp 5. Nhóm liên kết ether được hình thành giữa thuốc nhuộm hoạt tính ethylene và sợi gỗ có hiệu suất kháng axit tốt hơn nhóm nhóm ester. Thuốc nhuộm hoạt tính loại ethylene có tác dụng nhuộm tốt hơn như sợi gỗ, sợi bông và các vật liệu khác có hạt nhỏ, diện tích bề mặt lớn, chẳng hạn như khả năng thủy phân và kháng axit.

1.3 Các loại thuốc nhuộm hoạt tính khác

Các loại thuốc nhuộm hoạt tính như gốc photphat, pyrimidine cũng được ứng dụng nhiều hơn [11]. Trong điều kiện allamine hoặc carbonicide, thuốc nhuộm hoạt tính gốc photphat có phản ứng photphat với các nhóm hydroxyl xenlulo có bề mặt xenlulo, tạo thành este sợi photphat với các vết bẩn có khả năng chống phân hủy cao [12-13]. Thuốc nhuộm hoạt tính gốc photphat rất giàu hệ màu trung bình và tối, hiệu quả chải tốt. Tuy nhiên, những loại thuốc nhuộm này có nhược điểm là có tính axit cao và màu trang trí lâu trôi. Xử lý nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính có tác động tiêu cực đến tính trọng yếu.

Thuốc nhuộm hoạt tính pyraizine chứa nhóm hoạt chất pyrimidine, có hoạt tính trung bình so với nhóm năng lượng triathinist. Nó có độ ổn định thủy phân tốt hơn và hiệu quả xử lý ướt [14]. Thuốc nhuộm hoạt tính loại pyrine có độ bền kém và được rửa sạch bằng vật liệu gỗ trước và sau khi xử lý nhuộm.

2 Công nghệ vật liệu gỗ nhuộm Active Dye

Xử lý ngâm thường được sử dụng bằng thuốc nhuộm hoạt tính cho vật liệu gỗ. Nó có thể được chia thành công nghệ nhuộm và kiểm soát thuốc nhuộm hoạt tính, công nghệ nhuộm xúc tác thuốc nhuộm hoạt tính, công nghệ nhuộm hoạt tính trung tính hoặc kiềm thấp, công nghệ nhuộm hoạt tính ít muối hoặc không có muối, tỷ lệ dung dịch nhuộm hoạt tính so với công nghệ nhuộm, v.v. [15-16]. Thông qua việc thiết kế và cải tiến phương pháp quy trình nhuộm, nó có thể nâng cao hiệu quả và chất lượng của quá trình nhuộm vật liệu gỗ, giảm phát sinh và phát thải nước thải, giảm tiêu thụ năng lượng và tiết kiệm chi phí.

2.1 Công nghệ nhuộm và kiểm soát thuốc nhuộm tích cực

Công nghệ nhuộm và kiểm soát thuốc nhuộm hoạt tính là quy trình nhuộm chính xác, kiểm soát chặt chẽ từng biến số trong quá trình nhuộm hoạt tính. Nó có các đặc tính hiệu quả, chính xác, kinh tế, bảo vệ môi trường. Sự kết hợp hữu cơ [17]. Công nghệ nhuộm và kiểm soát thuốc nhuộm hoạt động chủ yếu kiểm soát các thông số của quá trình nhuộm, chẳng hạn như nhiệt độ, giá trị và nồng độ pH của thuốc nhuộm, nồng độ chất điện phân trung tính và các biến số khác được kiểm soát chính xác [18]. Toàn bộ quá trình nhuộm bao gồm: ① lựa chọn và kết hợp thuốc nhuộm hoạt tính [19]; ② Thêm chất điện phân (lượng và phương pháp bổ sung nhất định) [19]; ③ điều chỉnh độ pH của dung dịch nhuộm và lựa chọn kiềm [20]; ④ thuốc nhuộm được thêm vào; thêm vào; ⑤ Các bước và mối liên hệ giữa nhiệt độ giặt, lưu lượng nước và chất hoạt động bề mặt sau khi nhuộm [19]. Việc kiểm soát công nghệ kiểm soát thuốc nhuộm hoạt tính phù hợp với các sản phẩm có hoạt tính phản ứng thấp, thuốc nhuộm hoạt tính dễ cứu và vật liệu gỗ có màu sắc cao, cũng như các sản phẩm có yêu cầu về độ đồng nhất màu sắc cao.

2.2 Công nghệ nhuộm xúc tác thuốc nhuộm hoạt tính

Việc đưa các nhóm không bão hòa vào vòng không đồng nhất của thuốc nhuộm hoạt tính có thể cải thiện đáng kể hoạt động phản ứng của thuốc nhuộm. Việc sử dụng hạt nhân cation Uncleamine (như tatromylene, pyridin, axit axetic, v.v.) có thể được sử dụng làm chất xúc tác trong quá trình nhuộm, có thể cải thiện hiệu quả hiệu quả nhuộm của thuốc nhuộm hoạt tính [21]. Trong quá trình phản ứng nhuộm, các chất cation ô nhiễm trước tiên tạo thành hợp chất thuốc nhuộm amoni với thuốc nhuộm để thúc đẩy phản ứng của thuốc nhuộm và anion cellulose lign. Sau khi cấu trúc nhiễm sắc thể sợi thuốc nhuộm được giải phóng, các hợp chất cation được giải phóng. Với sự cải thiện nồng độ chất xúc tác, nồng độ thuốc nhuộm rắn và thủy phân trong thuốc nhuộm hoạt tính tăng lên và nồng độ thuốc nhuộm hoạt tính không phản ứng giảm. Chất xúc tác có thể đẩy nhanh phản ứng rắn, nhưng nó cũng sẽ đẩy nhanh phản ứng thủy phân của thuốc nhuộm hoạt tính. Vì vậy, khi thực hiện nhuộm xúc tác, lượng chất xúc tác cần được kiểm soát để tránh sự thủy phân của thuốc nhuộm. Công nghệ nhuộm xúc tác thuốc nhuộm hoạt tính có thể giải quyết hiệu quả các vấn đề như nhuộm thuốc nhuộm, tỷ lệ rắn màu thấp, độ sâu nhuộm thấp, màu nổi bề mặt, độ bền màu khi giặt nước kém.

2.3 Công nghệ nhuộm hoạt tính trung tính hoặc kiềm thấp

Trong điều kiện kiềm, thuốc nhuộm hoạt tính cũng có thể làm giảm đáng kể quá trình thủy phân của thuốc nhuộm hoạt tính khi được cố định trong vật liệu gỗ. Tuy nhiên, việc sử dụng một lượng lớn chất kiềm sẽ làm tăng nồng độ chất thải, tăng lượng nước thải [22], đồng thời làm thay đổi màu sắc của vật liệu nhuộm; Ngoài ra, môi trường dung dịch có tính kiềm cao cũng sẽ làm giảm cường độ vật lý và hóa học của vật liệu. Để tránh những vấn đề trên, có thể chọn thuốc nhuộm hoạt tính có độ phản ứng cao, chất nhuộm hoạt tính có tính kiềm thấp hoặc trung tính với các nhóm hoạt tính amin theo mùa để nhuộm. Nghiên cứu của Lu Xiaohui [23] cho thấy lượng muối amoni đồng monuer hòa tan trong amoni là 0,5%, và tác dụng xúc tiến của thuốc nhuộm là rõ ràng nhất; cation có trong muối amoni hàng ngày đã cải thiện độ ẩm và độ hòa tan của thuốc nhuộm, cải thiện thuốc nhuộm và gỗ Phản ứng của nhóm hydroxyl. Việc áp dụng công nghệ nhuộm hoạt tính trung tính hoặc kiềm thấp có thể mở rộng phạm vi ứng dụng của thuốc nhuộm hoạt tính loại pyrimidine với thuốc nhuộm hoạt tính có tính axit và kháng kiềm với thuốc nhuộm hoạt tính loại pyromine.

2.4 Công nghệ nhuộm hoạt tính ít muối hoặc không muối

Thêm muối hữu cơ hoặc vô cơ vào dung dịch nhuộm thuốc nhuộm hoạt tính có thể cải thiện tốc độ nhuộm thuốc nhuộm, đặc biệt khi tỷ lệ dung dịch nhuộm lớn (tỷ lệ chất lượng thuốc nhuộm và thuốc nhuộm ≥1: 20) có thể tăng lên. Tuy nhiên, việc bổ sung chất điện giải trung tính có thể gây ra muối nước ngọt và phá hủy hệ sinh thái môi trường sau khi thải ra. Thông qua sự phát triển và lựa chọn, thuốc nhuộm trực tiếp có thể làm giảm một cách hiệu quả sự phụ thuộc của thuốc nhuộm hoạt tính vào chất điện phân để đạt được thuốc nhuộm ít muối hoặc không có muối [24]. Thuốc nhuộm hoạt tính màu đỏ SNE được sử dụng làm thuốc nhuộm có hàm lượng muối thấp và thuốc nhuộm Mông Cổ (Quercus Mongolica) có độ thẩm thấu kém được nhuộm thông qua phương pháp gia nhiệt và ngâm trong áp suất bình thường. Kết quả cho thấy thuốc nhuộm hoạt tính muối thấp bổ sung NA2CO3 đến 20 g/L và Yuan. Nó có hiệu ứng nhuộm trên tốt hơn ở điều kiện 12 g / L, có thể tiết kiệm 70,0% chất điện phân và tăng tốc độ nhuộm trên lên 16,04%. [25]. Đối với vật liệu gỗ cần được xử lý để xử lý thứ cấp, công nghệ nhuộm ít muối hoặc không chứa muối hoạt tính có thể làm giảm tác động tiêu cực của muối hữu cơ hoặc vô cơ đến độ bền của vật liệu gỗ, giảm nồng độ muối nhuộm thải và có ưu điểm là giảm chi phí và tiết kiệm năng lượng tiêu thụ.

2.5 Tỷ lệ dung dịch nhuộm hoạt tính so với nhuộm

Tỷ lệ dung dịch tắm là một thông số quan trọng của quá trình nhuộm, liên quan đến nồng độ và liều lượng của các loại thuốc thử khác nhau như thuốc nhuộm, chất điện phân trung tính và chất kiềm. Nó cũng liên quan chặt chẽ đến mức tiêu thụ nước, tiêu thụ năng lượng và lượng nước thải [26]. Trong quá trình nhuộm, tỷ lệ dung dịch thuốc nhuộm hoạt tính (1: 10), thuốc nhuộm hoạt tính có độ hòa tan cao (độ hòa tan thấp sẽ gây ra kết tủa thuốc nhuộm và thuốc nhuộm hòa tan thấp cũng có thể gây ra hiệu ứng thuốc nhuộm phía trên kém). Hàm lượng thiết bị nhuộm sử dụng muối và kiềm có hiệu suất cao (giảm nồng độ và các loại chất hòa tan hòa tan trong nước thải); Đồng thời, cải thiện màu sắc của vật liệu sau khi nhuộm. Yu Juan [27] Nhuộm Betula SPP với hoạt tính màu đỏ X-3B, sự khác biệt về màu sắc và tốc độ nhuộm cao hơn là dấu hiệu cho biết màu của bạch dương. Nồng độ, tỷ lệ dung dịch và thời gian nhuộm lần lượt là 75°C, 1%, 1:10, 60 phút. Kết quả trên cho thấy chất điện ly trung tính, chất kiềm (như soda, NACL) và độ thẩm thấu trong bể nhỏ có tỷ lệ thấp hơn so với động động học trong quy trình nhuộm thông thường, đồng thời làm giảm quá trình thủy phân thuốc nhuộm. Bể nhuộm hoạt tính có lợi thế đáng kể trong việc sử dụng hiệu quả thuốc nhuộm hoạt tính nhuộm, đồng thời cũng có thể giảm quá trình sấy và tiêu thụ năng lượng cũng như chi phí sau khi nhuộm vật liệu gỗ.

3 Nghiên cứu Nghiên cứu Nghiên cứu Nhuộm Nhuộm Tái tạo Sợi Gỗ

Thuốc nhuộm hoạt tính có phần thưởng hạt nhân gốc với các phản ứng thay thế loại bỏ nhóm được huy động bằng sợi gỗ, phản ứng thưởng hạt nhân và phản ứng thay thế hạt nhân gốc, tạo thành màu sắc phong phú. Tuy nhiên, trong môi trường ẩm ướt, oxy hóa, bức xạ, các liên kết cộng hóa trị hình thành giữa sợi gỗ với thuốc nhuộm và nhóm màu tóc bên trong thuốc nhuộm rất dễ bị hư hỏng dẫn đến phai màu. Do đó, độ bền màu của vật liệu nhuộm bao gồm độ bền màu oxit, khả năng chống thủy phân, độ bền màu chống ma sát và độ bền màu xà phòng. Để cải thiện độ bền màu của quá trình xử lý thuốc nhuộm hoạt tính của vật liệu gỗ, có thể sử dụng phương pháp xử lý biến đổi hóa học sợi gỗ, hiệu suất thuốc nhuộm hoạt tính biến đổi, phát triển phụ trợ và phương pháp xử lý sau nhuộm.

3.1 Xử lý hóa chất sợi gỗ

Sửa đổi sợi gỗ bằng cách kết hợp vật lý, hóa học hoặc cả hai để thay đổi giao diện tiếp xúc giữa thuốc nhuộm và sợi, đồng thời cải thiện sự chuyển đổi cấu trúc tinh thể và những thay đổi trong quá trình chuyển đổi cấu trúc tinh thể từ cấu trúc vi mô. Hình thức liên hệ giữa là để đạt được mục đích cố định. Sử dụng chất kiềm mạnh hoặc chất hoạt động bề mặt để xử lý trước vật liệu gỗ (như rơm ngô và rơm lúa mì) để loại bỏ silicon trên bề mặt bề mặt vật liệu gỗ, để tiếp xúc hoàn toàn với thuốc nhuộm hoạt tính, từ đó làm tăng tỷ lệ nhuộm trên và độ bền màu [ 29]. Sử dụng nitơ lỏng [30], glycerin [31] và phốt phát [32] Tiền xử lý vật liệu gỗ cũng có thể làm thay đổi cấu trúc vi mô của sợi gỗ, thay đổi hình dạng tinh thể sợi và sau đó bộc lộ nhiều hóa chất hơn có thể tham gia vào các phản ứng hóa học. Nhóm nhóm. Sử dụng một lượng lớn các nhóm hydroxyl trên bề mặt bề mặt cellulose, thông qua phản ứng của linh mục, sử dụng các hợp chất amin và aminamine làm tác nhân biến đổi để thực hiện aminoly hoặc amoniac song công, đồng thời cũng có thể cải thiện khả năng liên kết thuốc nhuộm. Xử lý trước độ ẩm đối với gỗ và chitosi như acetyl hóa, chitosan,... giúp giảm sự khác biệt về nhiễm sắc thể, đồng thời nâng cao khả năng kháng quang của gỗ nhuộm.