活性染料自1956年问世以来，因使用方便、色谱齐全、色泽鲜艳、牢度优良和匀染、透染性好等优点，迅速成为纤维素纤维染色的主要染料。活性染料染色霍城包括上染和固色两个阶段，上染时为了克服电能位垒，需要足够量的带正电荷的离子促染，染色阶段要加入电解质（如氯化钠、硫酸钠）促染；固色时需要加入碱剂使染料与纤维之间形成共价键结合。传统工艺中常使用的固色碱剂主要有纯碱、、磷酸三钠等，其中尤以纯碱在工厂中使用最多。在传统工艺中常使用碳酸钠作为固色碱剂的主要原因：染液的PH值稳定；染色重现性好，对染料没有选择性。但碳酸在使用过程中也存在如下问题：用量大、操作麻烦、易产生粉尘、化料不方便，在染浴中容易形成“石碱”硬块或是晶体粒子。轻者造成织物擦伤，重者则堵塞管道，甚至导致循环泵损坏（采用喷色溢流染色机染色时尤为突出）。近年来，一些国外的研究机构、公司等开发了用于活性染料固色的代用碱。本文对代用碱的配置方法和应用性能的研究进行了表述。

1、代用碱的配置

代用碱的组成可大致归纳为供碱度组分、缓冲组分、分散剂和螯合剂组分。其中供碱度组分和缓冲组分相互依存、相互作用，可获得满意的碱度和尽可能大的缓冲能力，是代用碱的基础。而分散剂和螯合剂的用量很少。代用碱配置过程中使用的供碱度组分是氢氧化钾或氢氧化钠，而缓冲组分则有多种选择。根据所含的缓冲组分的不同，可将代用碱分为：磷酸盐体系、硅酸盐体系、碳酸盐体系。

1.1 磷酸盐体系

磷酸盐体系代用碱代表性产品是Sybron公司开发的Alkaflo.Moran 专利中给出了配置该体系代用碱的具体方法，使用不同的原料可以配成不同PH值的碱液。高PH值碱液的主要成分为磷酸三钾、氢氧化钾、氢氧化钠（用量较少，目的是提高碱液对温度的稳定性，可以选择不加）。低PH值碱液的主要成分为磷酸二氢钠、磷酸。若将高、低PH值的碱液以不同比例混合，就可以得到一系列不同PH值的碱液。在碱液中加入硼酸盐、乙醇胺等可提高体系的缓冲能力，其中乙醇胺可为但乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或者它们的混合物。

配制高PH值碱液时，磷酸三钾的用量为20%~50%，氢氧化钾为2.5%~20%，如果选择加入氢氧化钠用量则为0.4%~7%，乙醇胺为4%~8%，五水合硼砂为4%~10%。配制低PH值的碱液时，磷酸二氢钠为13%~40%，磷酸为0~30%，乙醇胺为1.9%~4%。专利中指出碱液在染浴中的用量为0.1%~0.3%。例举7种代用碱的配制配方见表1。

表1 磷酸盐体系的配制配方

磷酸盐体系的碱液在活性染料染色中有较好的固色效果，但因富含磷，会对坏境造成危害，故应用受到限制。

1.2硅酸盐体系

以REMOLFB为商品名的代用碱就是硅酸盐体系的产品。Aseervatham专利中配置的碱液主要成分为：氢氧化钾、硅酸钾、螯合剂。其中螯合剂的加入是为了去除金属离子，避免其对染色结果产生不良的影响。常用的螯合剂有乙二胺四亚甲基膦酸的钠盐、乙二胺四乙酸的钠盐、氨基三乙酸的钠盐、磷酸酯以及葡萄糖酸钠等。

在硅酸钾中Sio2k2o的比例是可变的，最好的质量比为1.43~2.09（换算成量比则为2.24~3.28），典型配方见表2，其在染浴中的用量为2~2.5g/l。

表2  硅酸盐体系的典型配方

Christie专利中碱液的主要成分为：氢氧化钾、硅酸钠、硼酸盐。最好的组成为：氢氧化钾35%，硅酸钠25%硼酸盐5%（如过硼酸钠、偏硼酸钠等），水35%配成的碱液既有足够的PH值（保证染料和纤维反应），又有足够的缓冲能力（使反应缓慢进行）。碱液在染浴中的用量为2~10g/l。

硅酸盐体系代用碱虽有较好的固色效果，但会与金属离子产生沉淀，引起设备阻塞或是在织物上形成斑点，可通过加入螯合剂缓解。

1.3碳酸盐体系

以Burco NP-Q Salt 为商品名的代用碱是碳酸盐体系的产品。其主要成分为：氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、柠檬酸钠、丙烯酸盐，是由无机碱和有机碱组成的混合碱。

Moore专利中给出的代用碱主要成分：氢氧化钾、碳酸钾、柠檬酸钾、聚丙烯酸盐是溶液的结晶抑制剂，在染色过程中还起分散剂的作用。碳酸钾是将液体二氧化碳加入到氢氧化钾溶液中反应制得的。专利中还给出了总碱度和有效碱度的定义。总碱度是指以甲基橙为指示剂标定至滴定终点所耗用的盐酸量，有效碱度是指以酚酞为指示剂标定至滴定终点所耗用的盐酸量。表3是专利中所测得的碳酸钠、Alkaflo、Burco NP-Q 溶液的总碱度、有效碱度以及2%溶液的PH值。

表3  不同类型碱的碱度比较

Bella 专利中的代用碱主要成分为：碱金属的氢氧化物、碱金属的碳酸盐、螯合剂。最好的配制主要组成为：氢氧化钠6%-8%，碳酸钾8%-30%,螯合剂（氨基多羟基型）4%-7%。也可以用氢氧化钾取代氢氧化钠，氢氧化钾用量为10%-12%。为了保证产品的稳定性，可以选择加入一些稳定剂，其用量为0.12%-0.50%。

碳酸盐体系的代用碱不含磷酸盐和硅酸盐，而且作用效果和碳酸钠一样，很有重要的价值。

2、国内代用碱的应用性能

国内已开放的固色碱产品：上海市纺织科学研究院纺织化学中心研制的染色代用碱DA、宁波华科纺织助剂有限公司代用碱J218、亨斯迈纺织染化上海技术服务中心研制的代用碱TS等。

根据国内对代用碱应用性能的研究结果可知，代用碱有以下优点：可进行活性染料固色同步，有效地缩短了染色时间，简化了固色工艺；易洗涤；用量较少（仅为碳酸钠的1/8左右）；化料方便，用少量冷水搅拌均匀即可，不会像纯碱那样结块而堵塞管道；代用碱也是缓冲碱剂，可达到较好的染色效果。

但据了解，国内有很多类型的代用碱用于染色织物的牢度与碳酸钠碱剂相当。其各项牢度结果见表4.

表4  代用碱在连续轧染工艺中的应用效果

注：采用工艺：浸轧染液→烘干→汽蒸固色→水洗→皂洗→水洗→熨干，其中代用碱用量：3g/l；染料质量浓度：黑SNE60g/l，其他染料10g/l；食盐用量为200g/l。

在活性染料浸染中的应用，其各项牢度见表5。

注：染料用量为6%（owf），碳酸钠20g/l，硫酸钠的用量分别为20g/l（B型）、50g/l（KN型），浴比1:30。

虽然代用碱有上述优点，但在使用过程中还存在一些问题，故不能完全取代碳酸钠。主要问题有：代用碱对不同结构活性染料的固色效果具有明显的选择性；活性染料以代用碱做碱剂浸染，许多染料的最高固色率比五水碳酸钠做碱剂时要低5%~10%，虽然可以通过增加电解质来提高色深，但提升空间不大；固色织物的色光和碳酸钠作为碱剂时不同，在使用时需要随时改变工艺配方来达到需要的染色效果。

3  结论

    代用碱可改善纯碱在使用操作方面的一些问题，虽然其使用性能基本上可与纯碱相互替换，但仍存在某些染料上染率欠稳定、染色色光与纯碱染色偏离等应用问题。因此，华科J218代用碱的研究还在继续进行。目前基本确保和纯碱色光相一致，上色稳定。