印染是纺织加工链的重要组成部分，也是节能减排推进清洁化生产的重点领域。近期，东华大学研究人员开发了一种低化学品消耗的活性染料无盐染色方法，即在棉织物的阳离子化过程之前通过2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）选择性氧化引入负电荷，大幅提高阳离子剂在棉纤维上的吸附量和扩散性。将改性棉织物应用于活性染料无盐染色后，染色织物不仅色彩均匀，表现出优异的上染率和色牢度，而且与传统染色、传统阳离子改性染色相比，每公斤织物可分别减少88.8%和53.7%的化学物质，大幅降低了化学品的消耗和染色成本。

研究人员首先探究了TEMPO选择性氧化对棉纤维羧基含量、内外电荷含量及断裂强力的影响。结果表明，棉纤维上引入了部分羧基，并且氧化棉纤维的内部电荷相比原棉织物得到了较大提升。通过调整氧化工艺，氧化棉织物相对原棉织物的强力损失高达96.9%。

研究人员探究了三种不同的阳离子改性剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵（CHPTAC）、聚乙烯亚胺（PEI）、聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDADMAC）在氧化前后的棉织物上的吸附和扩散性。以PEI为例，结果表明，氧化后棉纤维内部的负电荷有利于提高阳离子剂在棉纤维上的吸附量，并且荧光标记的纤维横截面照片证明了此方法促进了阳离子剂在棉纤维内部的均匀扩散。鉴于此，合理推测出了阳离子剂在棉纤维上吸附的机理。

研究人员还以均三嗪型活性染料C.I.RR 24为例，探究了活性染料在改性棉织物上的染色性能。发现中等分子量（Mw=5000）的阳离子剂PEI对氧化棉织物改性后，其上染率、固色率和K/S值均表现出比传统加盐染色和传统阳离子改性染色更优异的染色效果，且色牢度也表现出较高等级。

通过对染色棉织物进行切片，观察纱线横截面，发现染料在纤维上分布均匀且能扩散进入棉纤维的内部以实现均匀透染。

 为验证该方法的应用潜力，研究人员进一步探究了双活性基活性染料C.I.RR 195和C.I.RR 198在改性棉织物上的染色性能，结果表明此方法具有普遍适用性，可以应用于不同活性染料的无盐染色工艺。研究人员还以C.I.RR 24染色工艺为例，分析了染色过程中化学品的消耗量和所需的成本。结果表明，此研究方法与传统染色和传统阳离子改性无盐染色相比，不仅减少了盐和碱等化学品的用量，还大幅降低了染色成本。

据悉，相关研究成果以“Efficient cationization of cotton fabric via oxidative pretreatment for salt-free reactive dyeing with low chemical consumption”为题发表在国际知名期刊《Green Chemistry》上。

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