印染是紡織加工鏈的重要組成部分，也是節能減排推進清潔化生產的重點領域。近期，東華大學研究人員開發了一種低化學品消耗的活性染料無鹽染色方法，即在棉織物的陽離子化過程之前通過2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）選擇性氧化引入負電荷，大幅提高陽離子劑在棉纖維上的吸附量和擴散性。將改性棉織物應用于活性染料無鹽染色后，染色織物不僅色彩均勻，表現出優異的上染率和色牢度，而且與傳統染色、傳統陽離子改性染色相比，每公斤織物可分別減少88.8%和53.7%的化學物質，大幅降低了化學品的消耗和染色成本。

  研究人員首先探究了TEMPO選擇性氧化對棉纖維羧基含量、內外電荷含量及斷裂強力的影響。結果表明，棉纖維上引入了部分羧基，并且氧化棉纖維的內部電荷相比原棉織物得到了較大提升。通過調整氧化工藝，氧化棉織物相對原棉織物的強力損失高達96.9%。

  研究人員探究了三種不同的陽離子改性劑3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨（CHPTAC）、聚乙烯亞胺（PEI）、聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDADMAC）在氧化前后的棉織物上的吸附和擴散性。以PEI為例，結果表明，氧化后棉纖維內部的負電荷有利于提高陽離子劑在棉纖維上的吸附量，并且熒光標記的纖維橫截面照片證明了此方法促進了陽離子劑在棉纖維內部的均勻擴散。鑒于此，合理推測出了陽離子劑在棉纖維上吸附的機理。

  研究人員還以均三嗪型活性染料C.I.RR 24為例，探究了活性染料在改性棉織物上的染色性能。發現中等分子量（Mw=5000）的陽離子劑PEI對氧化棉織物改性后，其上染率、固色率和K/S值均表現出比傳統加鹽染色和傳統陽離子改性染色更優異的染色效果，且色牢度也表現出較高等級。

  通過對染色棉織物進行切片，觀察紗線橫截面，發現染料在纖維上分布均勻且能擴散進入棉纖維的內部以實現均勻透染。

  為驗證該方法的應用潛力，研究人員進一步探究了雙活性基活性染料C.I.RR 195和C.I.RR 198在改性棉織物上的染色性能，結果表明此方法具有普遍適用性，可以應用于不同活性染料的無鹽染色工藝。研究人員還以C.I.RR 24染色工藝為例，分析了染色過程中化學品的消耗量和所需的成本。結果表明，此研究方法與傳統染色和傳統陽離子改性無鹽染色相比，不僅減少了鹽和堿等化學品的用量，還大幅降低了染色成本。

  據悉，相關研究成果以“Efficient cationization of cotton fabric via oxidative pretreatment for salt-free reactive dyeing with low chemical consumption”為題發表在國際知名期刊《Green Chemistry》上。