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端氨基超支化聚合物HBP-NH2制备及在真丝活性染料无盐染色的应用探究

一、绪论

1.1研究背景与意义

在纺织印染行业中，活性染料染色是一种常见的染色方法，广泛应用于纤维素纤维、蛋白质纤维等多种纤维材料的染色。然而，传统的活性染料染色工艺存在着一个显著的问题，即需要加入大量的无机盐（如氯化钠、硫酸钠等）来提高染料的上染率和固色率。这些无机盐在染色过程中起到了促进染料吸附到纤维上的作用，但染色结束后，大量的含盐废水被排放到环境中，对水体造成了严重的污染，导致水体富营养化，破坏了水生态平衡。同时，高盐度的废水处理难度大、成本高，给企业带来了沉重的经济负担。

随着人们环保意识的不断提高和环保法规的日益严格，减少活性染料染色过程中的盐用量，实现无盐染色，已成为纺织印染行业可持续发展的迫切需求。无盐染色不仅可以减少对环境的污染，降低废水处理成本，还可以提高染料的利用率，节约资源，具有显著的经济效益和环境效益。

超支化聚合物（HyperbranchedPolymer，HBP）作为一种新型的高分子材料，具有高度支化的结构、大量的末端官能团、低粘度、良好的溶解性等独特性能。其中，氨基封端的超支化聚合物（HBP-NH2）由于其分子链末端含有大量的氨基，具有良好的亲水性和反应活性，能够与活性染料发生化学反应，形成稳定的化学键，从而提高染料的上染率和固色率。将HBP-NH2应用于活性染料无盐染色中，有望为解决活性染料染色过程中的盐污染问题提供一种新的解决方案。

1.2活性染料概述

活性染料的发展历程可以追溯到20世纪50年代，英国首先生产了Procion牌号的活性染料。此后，随着化学合成技术的不断进步，活性染料的品种和性能不断得到改进和提高。目前，活性染料已成为纤维素纤维染色中最重要的一类染料，广泛应用于棉、麻、丝、毛等天然纤维以及再生纤维素纤维的染色。

活性染料分子主要由母体染料和活性基两个部分组成，活性基通过连接基与母体染料相连。母体染料决定了染料的颜色和基本性能，而活性基则是活性染料能够与纤维发生化学反应的关键部分。根据活性基的不同，活性染料可分为均三嗪型、乙烯砜型、卤代嘧啶型等多种类型。其中，均三嗪型和乙烯砜型活性染料是目前应用最为广泛的两种类型。

均三嗪型活性染料的活性基为均三嗪环，环上的氯原子在碱性条件下具有较高的反应活性，能够与纤维素纤维上的羟基发生亲核取代反应，形成共价键结合。乙烯砜型活性染料的活性基为乙烯砜基或β-羟乙砜基的硫酸酯，在碱性条件下，β-羟乙砜基硫酸酯会发生消除反应生成乙烯砜基，然后与纤维素纤维上的羟基发生亲核加成反应，实现染料与纤维的共价键结合。

活性染料的染色原理是基于其与纤维之间的化学反应。在染色过程中，活性染料首先溶解于水中，形成染液。纤维在染液中通过吸附、扩散等作用，使染料分子逐渐进入纤维内部。然后，在碱性条件下，活性染料的活性基与纤维上的羟基或氨基发生化学反应，形成共价键，从而使染料牢固地结合在纤维上。染色完成后，通过水洗等后处理步骤，去除未反应的染料和杂质，得到染色均匀、色牢度良好的织物。

1.3活性染料无盐染色研究现状

目前，活性染料无盐染色的研究主要集中在以下几个方面：一是开发高直接性和对盐依存性低的染料，通过改变染料的分子结构，增加染料与纤维之间的亲和力，减少对盐的依赖；二是对纤维进行改性，提高纤维对染料的吸附能力，如对纤维素纤维进行阳离子化改性，使其表面带有正电荷，从而与带负电荷的活性染料阴离子产生静电吸引作用，促进染料的上染；三是开发新型无盐染色助剂，如一些具有特殊结构和性能的聚合物、表面活性剂等，能够在无盐条件下提高染料的上染率和固色率；四是优化染色工艺，采用小浴比、低温染色、湿短蒸等新型染色工艺，减少盐的使用量。

尽管在活性染料无盐染色方面取得了一定的研究进展，但目前仍面临着一些挑战。例如，开发的新型染料和助剂成本较高，难以在实际生产中大规模应用；纤维改性过程可能会对纤维的性能产生一定的影响，如强度下降、手感变差等；染色工艺的优化需要对现有设备进行改造，增加了企业的投资成本。未来，活性染料无盐染色的研究将朝着开发低成本、高性能的染料和助剂，探索更加温和、环保的纤维改性方法，以及进一步优化染色工艺和设备等方向发展。

1.4超支化聚合物相关理论

超支化聚合物是一类具有高度支化结构的聚合物，其分子结构由中心核、支化单元和末端基团组成。与传统的线性聚合物相比，超支化聚合物具有以下独特的结构和特性：高度支化的结构使其分子内部存在大量的空腔，能够容纳小分子物质；大量的末端官能团赋予了超支化聚合物良好的反应活性和功能化潜力；低粘度使其在加工过程中具有良好的流动性，便于成型和加工；良好的溶解性使其能够在多种溶剂中均匀分散。

超支化聚合物的合成方法主要有一步法和多步法。