染整工艺原理(Ⅱ)课件：第3章 直接染料染色

7）温度 ✓ 始染40～50℃，使染料吸附均匀； ✓ 中间缓慢升温； ✓ 后期保温90～95℃； ✓ 中、低温染料最后降温保温以提高上染率。见升温曲线
3.染色设备 ✓ 平幅卷染机：平幅状态；张力大；浴比小。 ✓ 绳状染色机：绳状；张力小；浴比大。
4.工艺举例
A 卷染
富春纺（人丝/人棉）、浅蓝色、18匹、55公斤
✓ 含有甲醛成分的其他装饰材料，比如白乳胶、泡沫塑 料、油漆和涂料等；
✓ 室内装饰纺织品、包括床上用品、墙布、墙纸、化纤地 毯、窗帘和布艺家具；
✓ 烟叶和燃料不完全燃烧，香烟主流烟雾中甲醛平均质量浓 度为212 mg/m3，侧流烟雾为18～58 mg/m3。
去除方法 ➢ 室内养花
在24 h照明条件下， ✓ 芦荟能去除90%甲醛； ✓ 龙舌兰能去除50%甲醛； ✓ 吊兰能去除86%甲醛。
纤维素恒等周期为10.3Å（纤维素二糖的单位长
度）；大多直接染料上可形成氢键基团之间距离 10.8Å。
2.范德华力学说 进一步研究后发现：
有些直接染料，间距不是10.3Å，即氢键很少，但仍 然很好上染纤维素;
染料与纤维直接性随芳香环增加而增加;
3.有一定的二色性 二色性常数：用一定波长的偏振光照射染色纤维时， 与纤维轴平行方向与垂直方向的吸收强度之比值。
助溶剂，否则色点。
2）匀染剂----匀染作用 ✓ 缓染 ✓ 移染
缓染及测试方法
✓ 雷米帮A：与纤维作用→上染速率↓ ✓ 帮A为油酰氯与毛发水解产物缩聚而成
移染 平平加O
✓ 与溶液中染料作用→缓染作用 ✓ 与纤维上染料作用→移染作用 ✓ 用量≤0.5克/升
问题： 工厂染色出现轻度色花怎么办？
严重色花怎么办？
第3章 直接染料染色
主要内容： ✓ 二色性概念 ✓ 温度效应及其原因 ✓ 盐效应及其原因 ✓ 染色工艺及配方 ✓ 固色
3-1 绪论 一.直接染料定义 ✓ 分子中含有SO3Na、COONa 的水溶性阴离子染料，染色 时无需媒染剂就能直接上染纤维素纤维。
✓ 直接 ≤≥ 相对于媒染染料而言
第一个合成染料？ 第一个直接染料？
甲醛危害
甲醛被称为室内环境“第一杀手”，对人体健康危害极大。 ✓ 长期慢性吸入甲醛0.45 mg/m3，可导致慢性呼吸道疾病；神
经系统功能降低；皮肤过敏、白血病； ✓ 吸入高浓度(>60～120 mg/m3)甲醛，可导致肺炎、肺水肿，
支气管痉挛、甚至呼吸循环衰竭致死。
来源 ✓ 室内装饰用人造板材及用人造板制造的家具；
✓ [Na+]浓度差降低，有利于Na+上染纤维； 增加了染液本体中[Na+]浓度
盐效应示意图
✓ 增加染液中的染料活度（
as
Na
Z S
DZ
S
）→提
高染料的平衡吸附量，从而提高平衡上染百分率。
➢ 影响盐效应因素分析 根据库仑定律 f q f qD r2
✓ 染料结构 ✓ 纤维电荷
✓ 若QD一定， QF越大→染料上染纤维斥力↑→上染率↓
NN
SO 3Na
直接黄棕D3G
C O O Na
HO
NN
O CH3 NN
OH NH2 SO 3Na
SO 3Na
NN H2N
NN NH2
SO 3Na
五.温度效应及其应用 1.温度效应----上染率随温度而变化
2.影响温度效应因素 上染温度高低
与染料度聚集有关 与染料结构有关
✓ 染料聚集度较小→扩散性能好 →低温下达到染色平衡 →温度提高，上染率反而下降
✓ 直观、方便 ✓ 主观性强、误差大
仪器评定（色差）
参考文献: 1、宋钧才.漫谈色差评定. 中国纤检 2006（4） 2、孔凡明等.色差的定量分析与色牢度仪器评级的探讨.中国纤检 2004（11）
3-5 常见染色疵病及其解决
色点
产生原因
• 染料未充分溶解所致
措施
• 注意化料方法 • 加助溶剂
D型直接混纺染料
----日本花药Kayacelon C型染料
✓ 上染率 130℃>100℃ ✓ pH范围广（3.5～9） ✓ 少量食盐就能促染 ✓ 对涤纶沾色少 ✓ 牢度较好
四.禁用染料多
✓ 直接染料涉及7种芳香胺,染料总数占一半以上。 ✓ 1994年，欧盟禁用染料总数146个，直接染料占84个。
2.湿牢度 与染料直接性大小有关 ➢ 分子结构复杂、分子量大者→直接性大→ 湿牢度较好 ➢ 分子结构简单，则相反 与染色工艺有关
3.食盐起促染作用
染料与纤维带同种电荷→
四.盐效应 ➢ 食盐促染作用原理 P59
Na+被纤维表面吸附→双电层变薄 →ξ电位↓→斥力↓
纤维/水界面附近的离子分布和电位示意
1. 固色剂Y 结构：双氰胺与甲醛缩聚而成的高分子化合物
机理 ➢ 正电荷固色剂与染料负电荷D-SO3结合，封闭染料水溶性基
团;
➢ 烘燥时，固色剂分子在纤维表面形成具有一定强度的网状结 构的薄膜，阻止染料与水接触。
固色工艺
固色剂Y 醋酸 平平加O
5～20克/升 1～3毫升/升（pH为5.5～6.0） 50～60℃，20～30分钟
直接湖蓝5B 直接耐晒蓝B2RL 雷米帮A 食盐
0.058 % 0.040 % 1 克/升 10克/升、160升
升温曲线：60℃染1道→80℃染1道→95℃染8道（第3、4道末 加1/2食盐，最后1道剪样对色）→皂洗60℃2道→50℃2道水 洗→冷水上卷
B 绳状染色
富春纺、元色、105公斤
直接黑TBRN 5.1%
✓ 第一个合成染料英国人W.H.Perkin于1856年发明， 苯胺紫--碱性染料
✓ 第一个直接染料为刚果红，在1884年由Bottiger合成。
NH2 NN
SO 3Na
NN
NH2
SO 3Na
二. 应用特点
✓ 使用方便 ✓ 价格便宜 ✓ 色谱齐全 ✓ 湿牢度不理想,3级 ✓ 低档纤维素产品
三.商品分类 ✓ 直接 ✓ 直接耐晒 ✓ 直接铜盐 ✓ 直接重氮 ✓ D型直接混纺
固色特点
色光变化小； 湿牢度可达2.5～3级；
游离甲醛达300mg/Kg以上；
2.固色剂M
结构 Y + Cu2+( Cu2+含量1.8～2.0%)
机理
1、2同固色剂Y 3、铜离子与染料形成络合物→染料水溶性↓→ 湿牢度↑、日晒牢度↑
工艺：同Y
特点：色光变化大
3.交链剂EH、DE 结构（环氧氯丙烷与己二胺反应）
一.直接染料结构特点 ✓ 分子中含水溶性基团 ✓ 分子为直线型，共轭双键数量多 ✓ 分子中芳香环共平面性好 ✓ 分子中有许多形成氢键基团，而且可以旋转到分子同一侧
NH2 NN
NN
NH2
SO 3Na
SO 3Na
二.染色原理
1.氢键学说
纤维素大分子为直线型，含有大量羟基； 直接染料也是直线型，含有大量可形成氢键基团， 如-OH,NH2,-N=N-
▪ 浸染 状态、浴比、张力
▪ 轧染 浸轧→予烘→焙烘（汽蒸）→水洗
✓ 直接染料一般不用轧染 ✓ 水洗布可用
2.染色工艺
染色配方
直接染料
x％
匀染剂
0.5～1 g/L
食盐
5～10 g/L
（软水剂）
（助溶剂）
pH ６～7、90～95℃
工艺因素分析 1）直接染料 ✓ 选择同类染料 ✓ 用量为o.w.f 或o.m.f ✓ 化料时染料一定要溶解好；差者加
CH2 CH CH2 HN (CH2)6 NH CH2 CH CH2
O
O
机理
✓ 正电荷
✓ 含活性基团，与染料、纤维发生交联反应
工艺：pH为8～9
特点
4.无甲醛固色剂 根据《国家纺织产品基本安全技术规范》要求
• 婴儿服装为≤20 ppm • 直接接触皮肤服装为≤75 ppm • 非直接接触皮肤服装为≤300 ppm
3.温度效应应用 ➢ 直接染料分类
按染色温度高低，把直接染料分低温、中温、高温型三类 ✓ 低温型：最高上染温度小于70℃ 如耐晒黄RS、黄5G、桃红
12B。 ✓ 中温型：在70-80℃之间上染率最高。如直接耐晒黄6GS、金
黄S、桔黄F3G、青莲N等。 ✓ 高温型：在90-100℃之间上染率最高。如：直接翠蓝GL等。
✓ 染料聚集度较大→扩散性能较差→低温下不能上染纤维。 染色温度提高→纤维溶胀↑→微隙↑ 染料聚集度↓ 染料与纤维之间亲合力↓ →上染率↑
C 类：温度效应染料 →推断结构？
SO 3Na
直接耐晒黄RS
O
NN
NH C NH
SO 3Na
H3C
直接墨绿B
O 2N
NN
NN
SO 3Na
SO 3Na
NN
SO 3Na
• 纤维素与氧化纤维素 • 粘胶纤维与铜氨纤维
✓ 若QF一定， QD越大，染料上染纤维斥力↑→上染率↓
即不加食盐时上染率较低 加食盐后上染率↑↑，盐效应大
A 类：食盐促染不明显 → 推测结构 B 类：盐效应染料 → 推测结构
比较食盐促染作用（盐效应） 大小
直接天蓝FF
NH2 OH
CH3O
SO 3Na
✓ 轻度色花时，用平平加O等移染剂进行回修； ✓ 严重色花时，用还原剂剥色。
剥色工艺配方
保险粉
1～3 g/L
碱剂
1～3 g/L
90～ 95℃、60 min
3）食盐：促染作用 ✓ 食盐大于元明粉； ✓ 不能在染色初期加； ✓ 应分批加； ✓ 用量取决于染料（0～20克/升） 4）螯合剂：软水；封闭铁、铜等金属离子 5）助溶剂：助溶 6）pH值 6～7
➢ 应用 拼色应选同类染料，即高温-高温，低温-低温。 如：染鲜艳果绿色：
✓ 黄色：直接耐晒黄RS、低温型 ✓ 蓝色：直接耐
• 若用卷染机染色，T 边 < T中，两边黄RS上染率高→黄边
3-3 直接染料染色工艺
一.直接染料对纤维素纤维染色 1.染色方法
物理意义： 表示染料在纤维中取向程度：
= 1 ：杂乱无章 > 1 ：染料分子取向与基本纤维轴平行 → ∞ ：染料分子取向完全与纤维轴平行
4.直接染料染色 吸附：符合Freundlich型吸附等温线 扩散：遵循孔道扩散模型
三.染料分类（按染色性能分，SDC） A类（匀染） B类（盐效应）C类（温度效应）
3-4 直接染料染后处理
一.作用 提高湿牢度
二.作用原理 分析直接染料染色织物湿牢度差原因
染料是水溶性的！氢键、范德华力键能低
染色后织物遇水溶胀，水分子沿孔道进入 纤维内部，已吸附在纤维内部的染料遇水而溶 解，解吸、扩散到纤维表面、进入水溶液导致 褪色。因此要提高湿牢度，必须降低染料的水 溶性。
NF-1 无甲醛固色剂 环氧氯丙烷与二乙烯三胺、双氰胺缩合而成反应。
以环氧氯丙烷为原料与胺类（一甲胺、二甲胺、 二乙烯三胺、己二胺等）、聚醚、羧酸、酰胺等反应而得
三.湿牢度检测与评价
测试方法——GB/T3921-2008《纺织品牢度试验耐洗色牢度》 评价方法 ➢ 目测
• 原样变色——变色用灰色样卡（五级九档） • 白布沾色——沾色用灰色样卡（五级九档）
SO 3Na
NN
OH
✓ 直接耐晒黄RS 、墨绿B分子大小相差不多 ✓ 直接耐晒黄RS-SO3Na比例大→染料聚集度↓→扩散性能↑→
低温下达到染色平衡 →温度↑，上染率↓
✓ 直接墨绿B-SO3Na比例小→染料聚集度↑→扩散性能↓→低温 下上染率较低 染色温度提高→纤维溶胀↑→微隙↑ 染料分子解聚，分子动能增加； 染料与纤维之间直接性↓ →上染率↑
移染性
好
较差
较差
湿牢度 食盐作用 适用情况
差 不明显 染淡色
较好
较好
盐效应染料 温度效应染料
染中、浓色 染中、浓色
1.移染性 什么叫移染性？与什么因素有关系？ ➢ 已经吸附到纤维上的染料从纤维上解吸下来，
又重新上染纤维的性能。 ➢ 与结构有关
直接性大→移染性差 ✓ A类染料分子结构比较简单，分子量小。 ✓ B类、C类染料则染料分子结构比较复杂。 ➢ 与染色关系？
直接染料涉及7种芳香胺
✓ 联苯胺 ✓ 3，3，-二甲氧基联苯胺 ✓ 3，3，-二甲基联苯胺 ✓ 3，3，-二氯联苯胺 ✓ 邻甲苯胺 ✓ 2-氨基苯甲醚 ✓ 2-甲氧基-5-甲基苯胺
Cl
H2N H3CO
H3C
Cl
CH3 NH2
CH3
NH2
O C H3
NH2 O C H3
CH3
NH2 O C H3
3-2 直接染料对纤维素染色原理及性能
直接墨绿NB 0.57%
食盐
20克/升
100℃、60～90 min
二.直接染料染真丝 特点 ✓ 光泽、手感、鲜艳度不及酸性染料 ✓ 黑、翠蓝、墨绿等色谱，弥补酸性染料之不足部分 ✓ 以中性浴居多 ✓ 部分直接染料中性浴上染率低，需在酸性条件下染色 ✓ 有些直接染料遇酸会沉淀，上染率↓↓ ✓ 染色温度90～95℃ 工艺 参照染纤维素纤维