活性染料及染色13

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浴比的影响 —— 活性染料用于浸染染色时，浴比不宜过大，否则会造成水解染料增多，降低染料
的利用率。浴比过小，则不易匀染，根据染色设备的染浴循环的状况而定，一般为1： 3~1：15 染色时间的影响——
活性染料染色分上染和固色两个阶段，延长上染时间能提高上染率并利于匀染， 延长固色时间对匀染作用不大，但可使染料固色充分从而提高固色率，当然，对染料纤维键耐碱性差的，过长的固色时间会导致已固色的染料发生水解。 3.3 染色后处理
作业与思考题 1、简述活性染料的染色过程 2、简述活性染料的固色机理 3、活性染料固色时有哪些外在影响因素？ 4、活性染料固色时有哪些外在影响因素？
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上染纤维上的染料在固色时并不能完全与纤维发生反应，使得纤维上还含有水解 后无活性基团的染料和有活性基团但没有与纤维反应的染料，这些染料的存在影响染 色牢度和色泽的鲜艳度。
皂洗后处理是用洗涤剂或肥皂等将吸附在纤维上未与纤维结合的染料洗涤去除， 以保证染色产品的染色牢度和鲜艳度。
染色织物上的碱剂也要充分洗除， 防止产生“风印”。KN型活性染料染色的织物， 尤其容易发生这种情况。
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讲义 纤维素纤维制品活性染料染色（2）
3、活性染料的染色过程及固色机理 活性染料的染色过程包括上染、固色和皂洗后处理三个阶段，在固色阶段活性染
料与纤维发生键合反应，习称固色，而把固色前的过程称为上染，以资区别。 3.1活性染料的上染
活性染料的上染是指活性染料从染液中被吸附到纤维上，并在纤维上均匀扩散的 过程。
高温强碱下，还可能与纤维素负离子进一步发生键合反应，生成如下化合物：
o 一氯均三嗪与二氯均三嗪染料的不同之处：以—NHR（或—OR）代替了均三嗪环上 的氯原子；—NHR具有供电性，使C原子上的电子云密度提高，降低了反应性；亲核 取代反应需在剧烈的条件下进行。其储存稳定性好。 n 浸染：固色温度高，染液的PH也较高 n 连续轧染：汽蒸时间要长 n 轧卷染色：堆置时间要长
1.复习活性染料的特点和概念、结 构、分类及染色性能。
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2. 活性染料的染色过程
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3.活性染料的固色机理
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4.影响活性染料固色率的因素 求
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教学后记 重点讲述活性染料的染色过程及固色机理
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教学内容与进程 （一）复习与提问（10 分钟） 1、什么是活性染料、有何结构特点与应用特点？ 2、常用国产活性染料有哪些类型？ 3、各类活性染料的反应活泼性如何？ （二）新课内容 1、活性染料的染色过程 （20 分钟） 2、活性染料的键合机理。（25 分钟） 3、影响活性染料染色固色率的因素。（20 分钟） 4、染色后处理（5 分钟） （三）小结（5 分钟） （四）作业与思考题（5 分钟） 1、活性染料的染色过程分哪几步？ 2、活性染料的键合机理 3、什么是活性染料的水解反应？ 4、活性染料染色时的影响因素有哪些？
活性染料由于相对分子质量一般较小，且水溶性较高，因此具有亲和力低、扩散 性高、匀染性好、上染率较低、趋向上染平衡时间短等上染特点。
在纤维中扩散的同时，还存在着染料与纤维的键合反应和染料与水的水解反应。 因此活性染料上染阶段首要考虑的问题是怎样提高上染率，可采取的手段有加入 电解质促染、进行低温染色、采用小浴比染色。 3.2 活性染料的固色
影响活性染料固色率的因素有染料性质（内在）的影响，如染料亲和力、反应 性、扩散性等；也有工艺条件（外在）的影响，如PH值、）固色温度、中性电解质、 浴比等。
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（1）染料性质的影响 亲和力的影响——
固色的前提条件是染料的上染，而染料的亲和力是影响上染率的主要因素。 当染料的亲和力较低时，固色率随亲和力的增加而迅速提高，但当亲和力增加到 一定程度后，固色率的增加已不明显，反而匀染性会显著降低，并造成水解染料不宜 洗除，影响染色牢度。 反应性的影响—— 染料反应性的影响：反应性不同，其固色率也不同 活性染料的反应性越高，染色的固色率越大，但水解速率也随之增大，所以提高 活性染料的反应性不一定能提高固色率，有时甚至会降低固色率 扩散性的影响—— 染料扩散性好，染料在纤维上的分布越均匀，染料与纤维发生键合的概率越高， 固色率越高。 （2）染色工艺条件的影响 染液pH值和固色温度的影响:一般来讲，温度升高、ph值提高，染料的反应性增强 （包括与纤维的键合及水解反应），但过高的ph及温度更有利于水解反应而降低固色 率，所以应根据染料自身的反应性，合理确定固色温度和ph值 染液的PH值—— PH高，碱性强，利于纤维素离子化，纤维素负离子的浓度增加，纤维溶胀大，键 合反应速率提高，固色率一般也将提高。 在PH值较低时，[Cell-O-]随着PH值升高而增加，超过某一PH值，[OH-]比[Cell-O-] 增加的快，水解比例增加，PH值太低，反应速度很慢，因此，要选择合适的PH值，7~11 固色温度—— 温度升高，反应速度提高，但水解速度也提高，固色率降低，平衡上染百分率将 降低，也影响固色率，因此要选择合适的温度，使其达到要求的上染率而水解不严重。 中性电解质的影响—— 因为染料与纤维带相同的电荷，加入中性电解质可提高染料直接性，从而提高上 染百分率和固色率，所以染色过程中需加入一定量的中性电解质进行促染。
在碱性条件下，染液中及吸附在纤维上的活性染料也能与水中的氢氧根离子发生 亲核取代反应或亲核加成反应，生成水解活性染料，使其不能再与纤维发生键合反应。 水解反应与键合反应相随相伴：反应机理相同、反应条件相同
水解染料越多，固色率越低，一方面导致染料浪费，另一方面导致染色牢度降低。 但是在适当控制工艺条件的情况下，键合反应总比水解反应快。键合反应总比水 解反应快原因：
课题 项目二 任务 2 活性染料染色（2）
课次:13
授课日期
授课周/星期/节次
授课班级
授课地点 教 学 目 的
教
学
1. 能力目标：能根据活性染料的染色过程、固色机理，去分析、控制、设 计活性染料染色的工艺。
2. 知识目标：掌握活性染料的染色过程及固色机理。
知识点
重难
教学目标
点点识 理 应 分 综
记解用析合
（2）亲核加成键合机理：以乙烯砜类活性基与纤维素纤维的反应为例，活性基——β -乙烯砜硫酸酯
碱性条件下，砜基具有较强的吸电子性，使得α-C上的H比较活泼而容易离解；硫
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酸酯的吸电子性使C—H键具有极性，容易断裂，发生消去反应，生成乙烯砜基，砜基 电负性较高，Β-C电子云密度较低，所以乙烯砜型活性染料易爱亲核试剂的进攻，发 生亲核加成反应。 3.2.2活性染料与纤维键合的证明 （1）用中性的活性染料溶液浸轧纤维素纤维制品，然后烘干、水洗，会发现纤维上的 染料几乎全部脱落，说明染料与纤维没有键合，但染后若经碱处理，则大部分洗不掉， 说明染料已牢固结合在纤维上。 （2）使用对染料溶解能力很强的溶剂对活性染料染制品进行剥色，发现不能剥落，说 明染料与纤维已发生共价键结合。 （3）活性染料染色后的纤维素纤维比未经染色的难氧化，说明纤维上的部分羟基已与 染料发生了反应而减少。 3.2.3 活性染料的水解反应
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的碳原子电子云密度低（∵N的Cl电负性的影响），能形成易接受纤维素负离子进攻的 反应中心，从而发生亲核取代反应。
第一步：纤维素负离子的亲核加成反应，生成不稳定的中间产物 第二步：C-Cl键的离解，氯以氯离子形式进入溶液。
一个氯被取代后，与另一个氯相连的C原子电子云密度提高（∵纤维素负离子具 有供电性），取代反应不易进行。
（1）染料对纤维有亲和力，加之纤维的有效容积小，使染料在纤维中浓度 » 溶液中
浓度，使反应速率 » 水解速率。
（2）Cell-O-浓度 » OH-浓度 （3）Cell-O-亲核性 » OH-，优先
例：普施安艳红2B，在PH=11 室温时，染料与纤维迅速发生结合，20min仅水解50% 3.2.4 影响活性染料固色率的因素
活性染料固色是在一定的碱性和温度条件下，染料的活性基团与纤维发生反应 形成共价键结合(简称键合，机理见键合机理)而固着在纤维上的过程。 3.2.1活性染料的键合机理 活性染料的键合机理随染料活性基的不同而异，一般有亲核取代和亲核加成两种。 （1）亲核取代键合机理：均三嗪类活性基与纤维素纤维的作用 (2)亲核加成键合机理：乙烯砜类活性基与纤维素纤维的作用 3.2.1活性染料的键合机理 （1）亲核取代键合机理：以二氯均三嗪类活性基与纤维素纤维的反应为例，与氯相连
与其它染料一样在上染过程中，也存在着吸附、扩散和固着的过程，并且靠纤维 内外的浓度差扩散，染透是指纤维和溶液间的染料浓度达到平衡。
染料的扩散是在固态相介质中进行的，比在溶液中扩散慢，是决定上染速率的主 要阶段。
染料在纤维中的状态——纤维中染料分子分布在纤维内孔道的溶液中、分布在无 定形区；有的呈单分子状态吸附在纤维的分子链上、少量的染料分子也可能成多分子 层吸附在纤维的分子链上。