第十二讲阳离子染色详解
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配伍指数较大的染料，匀染性好，竭染率相对较低， 适合染浅淡色
一般配伍指数在3左右的阳离子染料适应性较广
对移染性好的第三代迁移型染料一般不再进行配伍性 分类
2.染色饱和浓度及饱和系数
上染发生在纤维上有限的酸性基染座上，借助于 染料的染色饱和浓度，有助于正确控制染浴中各 染料使用的最高量，以节约染化料，提高产品质 量
染料饱和系数表征该染料在对纤维染色时的饱和 特性
3.移染性
带正电荷的阳离子染料一旦与纤维上的酸性基 团结合后，移染性较差，尤其是分子结构复杂、 阳离子性和疏水性强的国产普通型阳离子染料
很难通过延长保温时间来达到匀染效果， 需严格控制染色温度、pH值、助剂、染料浓
度，实际生产往往使用缓染剂达到匀染
• Sf大，染料吸收量大，宜于染深浓色和黑色 （2.1~2.7）
• Sf小，染料吸收量小，宜于染浅淡色 （1.2~1.7）
（4）.上染速率
阳离子染料在腈纶上具有较高的直接性，染 料吸附快，初染速率高
亲和力高的阳离子染料，染色初期染料在纤 维表面吸附较快，但在纤维内相中的扩散却 比较慢，透染性差，易环染
第三节、染料染色特性
主要包括配伍性、染色饱和浓度、饱和系数以及 染料的移染性
1. 配伍性 由于腈纶上吸附上染的的染座（酸性基团）
有限，染料拼色和单色染色时性能差异较大。 不同结构的染料对纤维的亲和力不同，同时
扩散性能也不一样
亲和力高 在染色初始阶段在纤维表面吸附速率快， 但在纤维内扩散速率慢，同时容易取代已上染
阳离子染料染色
第一节 染料结构
在水溶液中可电离为带正电荷的色
素阳离子以及无色阴离子
适用于腈纶等纺织品染色
染色性能优良，各项牢度好，尤其是 耐日晒牢度高
第二节、腈纶纤维的染色特性
• 据第三单体的不同分为： – 含酸性基团的腈纶：羧基、磺酸基等 • 纤维在溶液中带负电荷 • 用阳离子染料染色 – 含碱性基团的腈纶：吡啶、氨基等 • 纤维在溶液中带正电荷 • 用阴离子染料染色，如酸性染料 – 不含第三单的腈纶
• （2）测试时选择色泽差异大的一套标准色染 料与其进行拼色，从拼色结果来判定其配伍 性
• （3）若试验染料与其参比染料配伍性一致 或相近，则参比的标准染料的配伍指数就为 试验染料的配伍指数。
配伍指数越趋近于1，染料对纤维的亲和力就越高， 上染速率越快；
配伍指数越趋近于5，染料对纤维的亲和力就越低， 上染速率越慢；
– 测试： – 用指定的标准染料（一般是相对分子质量为400、
亲和力较高的纯孔雀绿）， –在100℃，pH=4.5±0.2，浴比100:1，回流染色4
小时或平衡上染百分率达到95％时， – 100g腈纶上吸附的染料量[（染料重量/纤维重
量）×100%] 。
• 腈纶共聚组分不同，纤维品种不同，饱和值不同；
配伍指数越大，亲和力越低，移染性好
（1）pH值影响
平衡上染量随染浴pH值提高而增大，
含弱酸性基团的纤维，可增加其上染染 座；
强酸性不明显
随pH值提高，染料吸附速率增大，不易匀 染
对含羧酸基的腈纶影响更为显著，含磺酸 基的腈纶上染速率影响较小
pH值在4～6范围 内，大部分染料 和纤维性质稳定， 理想的在4.5～5.5 之间
（3）缓染剂
改善阳离子染料的匀染性能 阳离子型：争夺染座，延缓上染 阴离子型：形成不稳定染料—助剂复合物，
随温度升高，逐渐分解 无机型：弱酸、中性盐（如元明粉），H+
抑制纤维酸性基团电离，金属离子优先与 纤维上的酸性基团结合，延缓染料上染
在实际染色中， 采用缓冲体系来 保持染浴中pH值 的稳定
（2）温度的影响
在玻璃化温度以上时，上染速率会迅速增加 染色温度处于玻璃化温度以上10～15℃时，大
部分染料在此范围内完成上染，故为染料集中上 染区。 分段升温染色，越接近集中上染区，升温速率应 越慢，每个升温段应保温一定时间，以利于匀染 最高染色温度一般控制在98～105℃ 染色温度对染色饱和值没有显著影响
腈纶中的酸性基团，在不同pH值染浴中电离 程度不同；不同的酸性基团的电离程度不同； 上染速率有差别
（5）上染机理
以离子键作用上染，同时纤维上的基团（氰基） 以及与染料分子结构中的多种极性取代基等存在 极性作用力，使染料对纤维具有较高的亲和力， 从而被吸附上染纤维。
扩散模型为自由体积模型
阳离子染料从一个染座上解吸下来，再吸附到 另一个染座上，并逐渐向纤维内部扩散，在各染 座间呈跳跃时的传递，最后主要以离子键在纤维 的染座上固着
• 国产腈纶 – 第二单体：丙烯酸甲酯，5~10% – 第三单体：衣康wenku.baidu.com或丙烯磺酸钠，1~3%
3、腈纶的性质
（1）、力学性质 • 断裂强度：较小，22~44cN/tex • 湿强度为干强度的80%~100% • 断裂延伸度：较小，25%~55% • 硬挺度：介于涤纶与锦纶之间 • 回弹性：低负荷时与羊毛接近，高负荷，特别是
在热的影响下，卷曲度基本消失
（2）、热性质 • 热塑性纤维 • 玻璃化温度决定染色的工艺条件
Tg：85~95℃ • 腈纶耐热性较好,但在受长时间高温处理时，特
别是有氧和碱存在时，结构会发生变化而变黄 ∴染色时避免高温 • 腈纶的弹性模量随着温度的升高而降低
（3）、染色饱合值
• 纤维饱合值Sf：纤维上所能吸附的染料最大值
配伍指数不仅可作为拼色时选择染料的依据，同 时根据K值大小，可用于指导和控制工艺条件，调 节染色速率的快慢，有助于提高产品的匀染性
传统型的配伍指数通常划分为5类
配伍指数相近的染料，在上染过程中，染料色泽始终 保持一致；差异大的，难以保证前后色泽一致
配伍指数较小的染料，对纤维亲和力高，不易匀染， 但竭染率高，适合染深浓色
的亲和力低的染料，产生“竞染”现象。
“竞染”导致产品色泽不一，难以达到理想拼色 效果
阳离子染料的配伍性通常用配伍指数或配伍值 表示
配伍指数是反映染料亲和力和扩散速率高低的 综合指标，是拼色时选择染料的依据
（1）选择上染性能不同而具代表性的染料作为参比 标准；
通常采用黄、蓝两色标准染料各一套；
每套由5只染料组成，每只标准染料都有相应的 配伍指数（K），上染最快的为1，最慢的设为5
一般配伍指数在3左右的阳离子染料适应性较广
对移染性好的第三代迁移型染料一般不再进行配伍性 分类
2.染色饱和浓度及饱和系数
上染发生在纤维上有限的酸性基染座上，借助于 染料的染色饱和浓度，有助于正确控制染浴中各 染料使用的最高量，以节约染化料，提高产品质 量
染料饱和系数表征该染料在对纤维染色时的饱和 特性
3.移染性
带正电荷的阳离子染料一旦与纤维上的酸性基 团结合后，移染性较差，尤其是分子结构复杂、 阳离子性和疏水性强的国产普通型阳离子染料
很难通过延长保温时间来达到匀染效果， 需严格控制染色温度、pH值、助剂、染料浓
度，实际生产往往使用缓染剂达到匀染
• Sf大，染料吸收量大，宜于染深浓色和黑色 （2.1~2.7）
• Sf小，染料吸收量小，宜于染浅淡色 （1.2~1.7）
（4）.上染速率
阳离子染料在腈纶上具有较高的直接性，染 料吸附快，初染速率高
亲和力高的阳离子染料，染色初期染料在纤 维表面吸附较快，但在纤维内相中的扩散却 比较慢，透染性差，易环染
第三节、染料染色特性
主要包括配伍性、染色饱和浓度、饱和系数以及 染料的移染性
1. 配伍性 由于腈纶上吸附上染的的染座（酸性基团）
有限，染料拼色和单色染色时性能差异较大。 不同结构的染料对纤维的亲和力不同，同时
扩散性能也不一样
亲和力高 在染色初始阶段在纤维表面吸附速率快， 但在纤维内扩散速率慢，同时容易取代已上染
阳离子染料染色
第一节 染料结构
在水溶液中可电离为带正电荷的色
素阳离子以及无色阴离子
适用于腈纶等纺织品染色
染色性能优良，各项牢度好，尤其是 耐日晒牢度高
第二节、腈纶纤维的染色特性
• 据第三单体的不同分为： – 含酸性基团的腈纶：羧基、磺酸基等 • 纤维在溶液中带负电荷 • 用阳离子染料染色 – 含碱性基团的腈纶：吡啶、氨基等 • 纤维在溶液中带正电荷 • 用阴离子染料染色，如酸性染料 – 不含第三单的腈纶
• （2）测试时选择色泽差异大的一套标准色染 料与其进行拼色，从拼色结果来判定其配伍 性
• （3）若试验染料与其参比染料配伍性一致 或相近，则参比的标准染料的配伍指数就为 试验染料的配伍指数。
配伍指数越趋近于1，染料对纤维的亲和力就越高， 上染速率越快；
配伍指数越趋近于5，染料对纤维的亲和力就越低， 上染速率越慢；
– 测试： – 用指定的标准染料（一般是相对分子质量为400、
亲和力较高的纯孔雀绿）， –在100℃，pH=4.5±0.2，浴比100:1，回流染色4
小时或平衡上染百分率达到95％时， – 100g腈纶上吸附的染料量[（染料重量/纤维重
量）×100%] 。
• 腈纶共聚组分不同，纤维品种不同，饱和值不同；
配伍指数越大，亲和力越低，移染性好
（1）pH值影响
平衡上染量随染浴pH值提高而增大，
含弱酸性基团的纤维，可增加其上染染 座；
强酸性不明显
随pH值提高，染料吸附速率增大，不易匀 染
对含羧酸基的腈纶影响更为显著，含磺酸 基的腈纶上染速率影响较小
pH值在4～6范围 内，大部分染料 和纤维性质稳定， 理想的在4.5～5.5 之间
（3）缓染剂
改善阳离子染料的匀染性能 阳离子型：争夺染座，延缓上染 阴离子型：形成不稳定染料—助剂复合物，
随温度升高，逐渐分解 无机型：弱酸、中性盐（如元明粉），H+
抑制纤维酸性基团电离，金属离子优先与 纤维上的酸性基团结合，延缓染料上染
在实际染色中， 采用缓冲体系来 保持染浴中pH值 的稳定
（2）温度的影响
在玻璃化温度以上时，上染速率会迅速增加 染色温度处于玻璃化温度以上10～15℃时，大
部分染料在此范围内完成上染，故为染料集中上 染区。 分段升温染色，越接近集中上染区，升温速率应 越慢，每个升温段应保温一定时间，以利于匀染 最高染色温度一般控制在98～105℃ 染色温度对染色饱和值没有显著影响
腈纶中的酸性基团，在不同pH值染浴中电离 程度不同；不同的酸性基团的电离程度不同； 上染速率有差别
（5）上染机理
以离子键作用上染，同时纤维上的基团（氰基） 以及与染料分子结构中的多种极性取代基等存在 极性作用力，使染料对纤维具有较高的亲和力， 从而被吸附上染纤维。
扩散模型为自由体积模型
阳离子染料从一个染座上解吸下来，再吸附到 另一个染座上，并逐渐向纤维内部扩散，在各染 座间呈跳跃时的传递，最后主要以离子键在纤维 的染座上固着
• 国产腈纶 – 第二单体：丙烯酸甲酯，5~10% – 第三单体：衣康wenku.baidu.com或丙烯磺酸钠，1~3%
3、腈纶的性质
（1）、力学性质 • 断裂强度：较小，22~44cN/tex • 湿强度为干强度的80%~100% • 断裂延伸度：较小，25%~55% • 硬挺度：介于涤纶与锦纶之间 • 回弹性：低负荷时与羊毛接近，高负荷，特别是
在热的影响下，卷曲度基本消失
（2）、热性质 • 热塑性纤维 • 玻璃化温度决定染色的工艺条件
Tg：85~95℃ • 腈纶耐热性较好,但在受长时间高温处理时，特
别是有氧和碱存在时，结构会发生变化而变黄 ∴染色时避免高温 • 腈纶的弹性模量随着温度的升高而降低
（3）、染色饱合值
• 纤维饱合值Sf：纤维上所能吸附的染料最大值
配伍指数不仅可作为拼色时选择染料的依据，同 时根据K值大小，可用于指导和控制工艺条件，调 节染色速率的快慢，有助于提高产品的匀染性
传统型的配伍指数通常划分为5类
配伍指数相近的染料，在上染过程中，染料色泽始终 保持一致；差异大的，难以保证前后色泽一致
配伍指数较小的染料，对纤维亲和力高，不易匀染， 但竭染率高，适合染深浓色
的亲和力低的染料，产生“竞染”现象。
“竞染”导致产品色泽不一，难以达到理想拼色 效果
阳离子染料的配伍性通常用配伍指数或配伍值 表示
配伍指数是反映染料亲和力和扩散速率高低的 综合指标，是拼色时选择染料的依据
（1）选择上染性能不同而具代表性的染料作为参比 标准；
通常采用黄、蓝两色标准染料各一套；
每套由5只染料组成，每只标准染料都有相应的 配伍指数（K），上染最快的为1，最慢的设为5