活性染料传统水浴染色工艺中，废水中含有大量的水解染料、无机盐、碱剂及其它化学助剂，造成处理难度大等问题。如何降低甚至避免染色过程中使用水，控制有毒化学品的使用，减少废水的排放，实现绿色环保的生产，是当今纺织印染行业可持续发展的主题。　　非水介质染色技术是用既不能溶解染料，也不能和水相容的非极性介质替代具有介质功能即物质传送和能量传导的那部分水，把染料、碱剂等染色助剂溶解在少量的水中后，将其分散或乳化在非水介质中，对纺织品染色的一种新型染色方法。近二十年来，国内一些研究学者对非水介质染色技术进行了大量的研究和报道，研究结果表明活性染料微乳液在非水介质染色体系中可以获得接近100％的上染率，且染料的固色率也远远高于传统水浴，但对活性染料在非水介质染色体系中上染率、上染速率及固色率为何大大高于传统水浴缺少系统的研究和报道。　　为了探明活性染料微乳液在非水介质染色体系中上染率、上染速率及固色率高于传统水浴的原因，本文以生态环保的十甲基环戊硅氧烷(D5)作为非水介质，成功地制备了活性染料/硅基微乳染色体系，并系统地研究了活性染料在硅基非水介质染色体系中对棉织物的上染行为。另外，借助仪器分析等手段研究了硅基非水介质染色体系中，活性染料微乳液与棉纤维的键合反应，并对介质、活性染料在棉纤维中的分配机制进行深入的研究，明确了活性染料不同于传统水浴染色方法的染色机理。研究内容主要包括:　　1.硅基非水介质染色体系中活性染料对棉织物的上染行为研究　　为了探明活性染料在硅基非水介质染色体系中对棉织物的上染，首先选取不同表面张力的非水介质，并通过复配研究不同表面张力的非水介质对活性染料上染速率和上染率的影响。利用染色模型（准一级动力学和准二级动力学）探明活性染料在不同非水介质染色体系和传统水浴中的染色动力学。结果表明活性染料在不同非水介质染色体系和传统水浴中对棉织物的吸附模型遵循准二级动力学。　　硅基非水介质染色体系中，分散在硅基非水介质中的活性染料染液小颗粒和棉织物的亲和力远远高于其与非水介质的亲和力，因此在染色体系中加入棉织物，活性染料会快速地扩散到棉织物表面。研究发现:(1)非水介质染色体系中，介质的表面张力是影响活性染料上染速率的主要原因，表面张力越低，活性染料对棉织物的上染速率越快。(2)硅基非水介质染色体系中，由于活性染料微乳液的亲纤维憎介质性能，使活性染料对棉织物的的上染速率远远快于传统水浴（比传统水浴快3-7倍）。(3)非水介质染色体系中，活性染料接近100％上染至织物，其上染率远远高于传统水浴(60～70％)。(4)硅基非水介质染色体系中，活性染料在悬浮染色体系中对棉织物的上染速率比微乳染色体系快5-6倍。其主要原因是表面活性剂的乳化作用增加了活性染液在硅基非水介质中的稳定性能，降低了活性染液与棉织物间的亲和力，从而减弱了染液向织物表面的上染速率。(5)硅基非水介质染色体系中，温度对活性染料染棉的上染率影响较低，但在传统水浴中，升高温度，由于提高了活性染料在水中的溶解度，从而降低了活性染料对棉织物的上染率。　　2.活性染料在硅基微乳染色体系中的水解特性研究　　活性染料在硅基微乳体系中染棉时，染色体系中只含有微量的水，染料溶解在这微量的水中后形成高浓度的染液，且被分散在非极性的硅基非水介质当中，这完全不同于传统水浴的染色环境。为了探明活性染料在硅基非水介质中国色率远远高于传统水浴的原因，利用高效液相色谱和质谱分析含有不同活性基的活性染料在硅基微乳体系及传统水浴中的水解行为，并对影响活性染料水解的因素，如表面活性剂、助表面活性剂、染料浓度、织物及温度进行系统地研究。研究结果表明:　　活性染料在传统水浴中的水解速率明显快于硅基微乳体系，其水解速率是硅基微乳体系的3-4倍。分析活性染料在硅基微乳体系中水解速率低于传统水浴的主要原因有:(1)上染速率。硅基微乳染色体系中，活性染料可以快速地扩散至棉织物，从而使染料与棉织物进行键合反应，减少了活性染料在染浴中的水解时间，降低了活性染料的水解。(2)水量。相对于传统水浴染色，硅基微乳染色体系中仅含有微量的水(130％，owf.)，因此，染色体系中形成了高浓度的染液，则在水解的过程中，平均进攻染料的羟基离子数目减低，从而有效地降低了活性染料的水解。(3)表面活性剂或助表面活性剂。硅基非水介质染色体系中加入表面活性剂，成功地制备了硅基微乳染色体系。在染色过程中，由于表面活性剂的“抓水”能力，使硅基微乳体系中自由移动的水量降低，从而降低了活性染料的水解。(4)染色环境。活性染料在硅基微乳体系中被分散成许多染液小颗粒，在微小的颗粒环境中，染料的水解运动可能受到抑制，从而降低了活性染料的水解。　　3.活性染料在硅基微乳染色体系中染棉的键合机理研究　　基于文章前两部分对活性染料微乳液对棉织物的上染及水解的研究，活性染料在硅基微乳染色体系中染棉时，可以快速地上染到棉织物，且染料的水解速率也远远低于传统水浴。由于分散在硅基微乳体系中的活性染液小颗粒扩散到棉织物表面形成了高浓度的染浴，这将不同于传统水浴的固色环境。因此，对活性染料与棉纤维在该情况下的键合反应做了系统地研究。　　选取不同反应基团的活性染料，研究其在硅基微乳体系中的固色速率、反应前后纤维表面活性基团及元素含量的变化。以纤维素纤维膜代替棉织物，模拟了活性染料在硅基微乳染色体系中与棉织物的固色反应。分析染色前后纤维素纤维表面元素化学环境的变化，从而直观地分析活性染料在硅基微乳体系中与纤维素纤维的键合反应。　　通过纤维切片观察，研究发现活性染料在硅基微乳体系中染色后织物的染色深度明显高于传统水浴。通过对固色前后纤维素纤维膜的X射线光电子能谱谱图分析，研究发现活性染料改变了纤维素纤维表面元素的含量及化学环境。以N元素的变化量分析，纤维表面N元素含量随着固色时间逐渐增加，活性染料在硅基非水介质中的固着率远远高于传统水浴。与未染色的纤维素纤维对比，反应后纤维素纤维C1s的C-C或C-H键峰面积逐渐增加，C-O键的峰高和峰面积逐渐降低。其原因主要是纤维素纤维与活性染料反应后，染色后的纤维内部中含有大量的染料，且染料分子结构中C-C或C-H键比例较大，因此活性染料改变了纤维素纤维的C1s化学环境。　　4.纤维素纤维在非水介质染色体系中溶胀及D5/水在纤维中的分配研究　　硅基非水介质染色体系中，活性染料在室温下可以快速地扩散到棉织物表面，且获得与水浴相当的匀染性，即染色介质并没有对染色的匀染性造成太大的影响。为了深入研究染色过程中，染色介质对水溶性染料的上染影响，采用荧光标记染色介质的方法研究了纤维素纤维在硅基非水介质染色体系中的溶胀性能，并分析了非水染色介质和水在纤维内部的分配机制，探明了染色介质和水与纤维的亲和力差异。研究结果表明:非水介质染色体系中，纤维的溶胀主要依靠分散或乳化在染色体系中的水溶液，而非水染色介质难以溶胀纤维。在非水介质染色体系中，虽然非水介质快速地吸附至纤维表面，但难以扩散到纤维内部;而分散或乳化在非水介质中的水溶液可以很好的扩散至纤维内部，从而实现对纤维的充分溶胀。　　在硅基非水介质染色体系中，分散在硅基非水介质中的微乳滴可以很好的穿过纤维表面的硅基膜在纤维表面吸附、铺展，且在机械力、温度和表面活性剂作用下，吸附至纤维表面的硅基介质膜可以重新迁移至染浴中，这保证了活性染料在硅基非水介质染色体系中获得较高上染速率，同时也可以获得较好的染色的匀染性。　　综上所述，本课题在实现了活性染料的无盐染色，且上染率几乎达到100％，固色率高达90％以上，同时系统地解释了非水介质染色条件下，不同结构活性染料对棉织物上染速率较快、上染率和固色率较高的原因。探明了活性染料在硅基微乳染色体系中水解为何低于传统水浴的原因及影响因素，这将对活性染料在硅基非水介质染色体系中的研究及工业化应用具有一定的指导意义。