紡織化學(xué)發(fā)展之趨勢(shì)：天然化、高技術(shù)和環(huán)境親密型

龍春

目前，世界眾多學(xué)術(shù)著作從數(shù)個(gè)領(lǐng)域深入研究，如何讓天然染料成為合成染料的替代品。原因是，環(huán)境問題包括污水處理、削減污染源；而染料的應(yīng)用研究，如無水染色、新型染色助劑、數(shù)碼印染等等的發(fā)展也日新月異。已有眾多研究成果獲得美國紡織化學(xué)與染色師協(xié)會(huì)（AATCC）的重視，其中有大量媒體刊載了相關(guān)學(xué)術(shù)成果，如《染色技術(shù)》、《染色》、《纖維與聚合物》、《紡織研究》、《紡織學(xué)院》等雜志，及由AATCC主辦的研究雜志。這些行業(yè)刊物涵蓋了讀者感興趣的熱點(diǎn)問題，還包括基礎(chǔ)性研究和應(yīng)用性研究。

天然染料研究

天然染料能分解生物，可再生，無毒，尤其可用于有嚴(yán)格安全性和毒理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的食品、藥品、化妝品等等。這樣的染料是合成染料環(huán)境親密型替代品。以上特性更激發(fā)了行業(yè)專家對(duì)天然染料的研究。

盡管專家們也把絲綢印染技術(shù)作為研究的對(duì)象，但棉纖維仍是天然染料在紡織品應(yīng)用中的主要對(duì)象。該研究的過程包括四個(gè)關(guān)鍵步驟：植物的提取、媒染、漂洗、染色。尤其第二步驟至關(guān)重要，因?yàn)樘烊蝗玖媳旧砗茈y與紡織品融合，必須通過介質(zhì)實(shí)現(xiàn)染色。

最新研究包括在棉纖維上使用的天然染料噴墨印花，其原料主要來自胭脂樹、兒茶等等。研究評(píng)估表明，精加工的植物色素具有很強(qiáng)的耐洗度、耐摩擦和耐光性，色牢度也非常理想。例如，除了傳統(tǒng)的介質(zhì)外，從胭脂樹提取的染料可用于黃麻染色，利用介質(zhì)汞可獲得較好的耐洗度，因?yàn)楹竺饺九c無機(jī)媒染劑會(huì)讓色量與色牢度很好地融合。據(jù)報(bào)道，近期世界染料行業(yè)將一種稱為茜素的染料應(yīng)用于毛織品，用膨脹黏土媒染劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的媒染劑。按3%～10%的水平進(jìn)行預(yù)處理和后期處理，因?yàn)轭A(yù)處理略帶較好的耐洗牢度，而后期處理略帶較好的耐光性。

活性染料研究

目前，世界紡織品染色領(lǐng)域的重點(diǎn)是以鹽量最小化與降低染料污染等級(jí)為目標(biāo)，那么染料尤其是活性染料的處理就成其為重頭戲。最近，另一種活性染料問世，它能促使廢水染色低度化，深度染色纖維的色牢度可提高。這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)價(jià)值還在研究中。此外，陽離子染色技術(shù)的出現(xiàn)使棉花染色又添新軍，它能提供亮色度，可使酸性染料再利用成為可能。相關(guān)研究還表明，聚合物與三聚氯氰活性物用來加工陽離子棉花已成為可能。

由于新技術(shù)的發(fā)明與商業(yè)化，以超臨界二氧化碳為中介物，進(jìn)行滌綸的無水染色已成為可能，這種方式越來越受到人們的重視。2013年AATCC舉行了專門會(huì)議，就最新的染色技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了引薦。目前的發(fā)展已開辟出一條可持續(xù)的聚酯染色方法，其次是天然纖維的染色，比如用于棉花、毛織品的染色。據(jù)超臨界二氧化碳研究表明，建立一定規(guī)模的實(shí)驗(yàn)室以研發(fā)分散紅74的織物繩染法更具有環(huán)保親密性。相比傳統(tǒng)染色工藝，繩染設(shè)備采用的染色工藝能降低成本，二氧化碳的回收利用率為92%～95%。

其他染料應(yīng)用研究還報(bào)道了一種分散染色的方法，即印染人造纖維的最新技術(shù)。這種分散性染料具有固定分散功能。

新型數(shù)碼印花技術(shù)

如今，把數(shù)碼印花技術(shù)應(yīng)用于紡織已成為可能。眾所周知，此技術(shù)原用于標(biāo)識(shí)、標(biāo)記、技術(shù)紡織品、家用裝飾和底層染色。數(shù)碼印花油墨中含有酸性染料、分散顆粒、活性物質(zhì)與色素等等。該技術(shù)可用于打印樣和采樣，其使用方法要比傳統(tǒng)更節(jié)約成本。數(shù)碼印花工藝學(xué)提供了系列染色，如3色（CYM）、4色（CMYK），乃至5、6、7和8擴(kuò)展色域，全色匹配可滿足不斷發(fā)展的市場(chǎng)需求。業(yè)界認(rèn)為，此項(xiàng)技術(shù)是印染技術(shù)的革命，因?yàn)樗峁┝瞬贿m用傳統(tǒng)方法的發(fā)展?jié)摿Γ渲邪o限色彩、色調(diào)圖形、無限重復(fù)尺寸、快速和頻繁的設(shè)計(jì)變化、高精度的精細(xì)線條圖案、低成本小批量生產(chǎn)、大規(guī)模定制、高清晰度和有趣的數(shù)碼印花攝影品質(zhì)。印染打印頭的問世又促使紡織印染技術(shù)如虎添翼，打印頭不僅允許帶顏料和染料墨印花，而且還使高速轉(zhuǎn)屏，使印染效率大大提高。

近期的相關(guān)法規(guī)

談及染料科學(xué)，相關(guān)法規(guī)必不可少。美國就曾發(fā)生過這樣的慘劇。一家染料公司投產(chǎn)幾年后，發(fā)現(xiàn)工廠內(nèi)的工人逐一患上了膀胱腫瘤。經(jīng)查發(fā)現(xiàn)，這是由于在生產(chǎn)偶氮染料時(shí)，工人長期暴露在芳香胺化合物環(huán)境中，如聯(lián)苯胺、β-萘胺等直接致癌物環(huán)境下所致。隨之，該公司被勒令停產(chǎn)。后來表明，偶氮染料如直接黑38可在哺乳動(dòng)物系統(tǒng)進(jìn)行新陳代謝，但聯(lián)苯胺在歐盟《2002/61/EC指南》中已明令禁止。值得關(guān)注的是，芳香胺會(huì)從偶氮染料中釋放出與DNA發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生突變的正氮離子，成為導(dǎo)致人體惡性腫瘤形成的先決條件。

由于這類危害物，相關(guān)的國際研究和法規(guī)政策越來越多，也越來越嚴(yán)厲，如《加拿大環(huán)境保護(hù)條例1999》、《國際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）專著99》、《化學(xué)品注冊(cè)、評(píng)估、授權(quán)和限制》等政策與法規(guī)不斷出臺(tái)。《加拿大環(huán)境保護(hù)條例》涵蓋了制造或進(jìn)口到加拿大的化學(xué)物質(zhì)，并特別關(guān)注偶氮酸、堿性染料、直接染料、分散性染料、金屬絡(luò)合染料、活性染料等等。國際癌癥研究機(jī)構(gòu)也加強(qiáng)了覆蓋全人類的致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。《化學(xué)品的注冊(cè)、評(píng)估、授權(quán)和限制》涵蓋了制造或進(jìn)口歐盟的化學(xué)物質(zhì)，此外，幾乎所有的西方國家都高度關(guān)注151種化學(xué)物質(zhì)的使用。

2010年，IARC研究出重大成果，即指明，聯(lián)苯胺染料本身屬于直接的致癌物。其中的對(duì)二氨基聯(lián)苯與聯(lián)苯胺染料同屬于致癌物，這一發(fā)現(xiàn)表明，這樣的化學(xué)染料實(shí)際上已被禁止使用。

2015年《加拿大環(huán)境保護(hù)條例》提出另一報(bào)告，即對(duì)61種偶氮染料和8種偶氮型活性染料的篩檢評(píng)價(jià)。這69種物質(zhì)組成兩組芳香族偶氮。基于結(jié)構(gòu)的相似度和應(yīng)用，以聯(lián)苯胺為基礎(chǔ)的物質(zhì)分組評(píng)估，作為加拿大政府物質(zhì)分組活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)管理計(jì)劃的一部分。在這個(gè)分組中染料被視為優(yōu)先評(píng)估分類標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗鼈儩M足了加拿大《環(huán)境保護(hù)法1999第73條》的分類標(biāo)準(zhǔn)，或基于他人健康問題優(yōu)先考慮。最終得出的結(jié)論是，這69種染料不符合CEPA1999制定的第64節(jié)中的任何標(biāo)準(zhǔn)。

《化學(xué)品注冊(cè)、評(píng)估、授權(quán)和限制》即歐盟相關(guān)的最權(quán)威的法規(guī)，它擁有最新最廣泛的類型。該法規(guī)旨在保護(hù)人類健康和環(huán)境安全，保持和提高歐盟化學(xué)工業(yè)的競爭力，也旨在促使產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的其他方法，以減少在動(dòng)物體內(nèi)測(cè)試的頻率。西方公司每年若生產(chǎn)或進(jìn)口超過1噸這類化學(xué)物質(zhì)，就要負(fù)責(zé)收集關(guān)于這些物質(zhì)的性能和使用情況。他們還必須對(duì)每一種物質(zhì)的危害和潛在風(fēng)險(xiǎn)作出評(píng)估。所有的信息將通過含有危險(xiǎn)資料的登記檔案輸入歐洲化學(xué)品管理局。該機(jī)構(gòu)將評(píng)估使用化學(xué)品帶來的危險(xiǎn)，并采取更嚴(yán)格的控制措施。化學(xué)物質(zhì)管理計(jì)劃與每個(gè)注冊(cè)的物質(zhì)密切相關(guān)。

未來之路

紡織染化無論使用天然或人造染料，都有各自的專門用途。在任何意義上，前者都不可能完全取代后者，因其具有色牢度、易于生產(chǎn)和應(yīng)用等優(yōu)勢(shì)。同樣，數(shù)碼印花技術(shù)、二氧化碳染料在未來的10年里都有很大的潛力，它成為關(guān)鍵的染色開發(fā)技術(shù)。如今，印染速度和神奇的圖案紛紛來自數(shù)碼技術(shù)，這與二氧化碳印染技術(shù)密不可分。而業(yè)界對(duì)無水印染的強(qiáng)烈興趣又與二氧化碳印染技術(shù)具有千絲萬縷的聯(lián)系。若天然纖維真的能有效且無毒無害地印染，并利用超臨界流體二氧化碳介質(zhì)，若這樣，這將是印染技術(shù)的歷史性突破。

這里提到的環(huán)境法規(guī)都是圍繞著色劑和染色展開。任何相關(guān)法規(guī)的出現(xiàn)都好似在阻礙染色工業(yè)技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程，但人們更多地看到了，全世界越來越嚴(yán)格的環(huán)保要求，相信業(yè)界擁有更多智慧為事業(yè)提供發(fā)展的契機(jī)。

（http：//www.textileworld.com/Issues/2015/Sept_Oct/Dyeing_Printing_and_Finishing/Textile_Chemistry_Developments）