纤维素染色

四、还原染料的染色
1、还原染料的定义
不含水溶性基团，本身不能直接溶解于水，染 色时需经强还原剂（如保险粉）在碱性溶液中还 原处理后才能上染纤维的染料，称为还原染料。
2、还原染料的还原性能
主要包括还原难易、还原速率、还原剂和隐色体的稳定 性。还原难易可用隐色体电位来衡量。
（1）隐色体电位的定义：将一定浓度的染料用保险粉、 烧碱溶液还原成隐色体，在一定条件下，用氧化剂赤血盐 滴定，染料被氧化开始析出沉淀时所测得铂电极与饱和甘 汞参比电极间的电动势就是还原染料隐色体电位。
硫化染料染色存在的问题：
1. 脆损 2. 环保问题
发展：
1. 还原剂的选择：生态还原剂（葡萄糖类） 2. 染料改进：环保型染料的生产； 3. 无化学还原剂染色：电化学阴极还原法
六、总 结
纤维素纤维染色的共性：
1. 染料与纤维间作用力（氢键力、范德华力） 2. 盐效应 3. 温度效应 4. 吸附等温线（弗莱因德利胥型） 5. 扩散模型（孔道扩散） 6. 提高染色速率措施，匀染性措施
1.直接染料的结构特点和染色原理
直接染料的分子结构特点：线性、芳环共平面 性及含有可和纤维素纤维上的羟基形成氢键的基 团，使直接染料分子之间、直接染料和纤维素分 子之间的范德华力和氢键作用力较大，对纤维素 纤维有较高的亲和力以及在染液中有较大的聚集 倾向。
直接染料的染色原理：
直接染料在纤维内的扩散遵循孔道模型，扩散过程中存 在扩散吸附层，符合弗莱因德利胥型吸附等温线。
为改进直接染料的湿处理牢度，通常用固色剂对直接 染料染色进行固色后处理，降低染料的水溶性。
三、不溶性偶氮染料的染色
不溶性偶氮染料（冰染料）； 由色酚与色基两个染料中间体在纤维上合成染料； 即色酚：酚类化合物，又称打底剂、偶合剂，俗称纳夫妥； 色基：芳胺类化合物，又称显色剂，俗称培司。 由于色基重氮化及显色过程要用到冰，所以又称冰染料。 染色工艺过程：
1. F晶区、非晶区比例，孔道数量，亲水性； 2. D分子结构大，F-D作用力大，D自聚能力大，扩散↓ 3. F-D作用力↑，扩散↓ 4. F表面与内部的D浓度差↑，扩散↑ 5. 染色T↑，溶胀↑，D分子自聚能力↓，扩散↑ 6. 加入助溶剂，使染料分子解聚，溶胀F，扩散↑ 7. 加入促染剂，利于D在F内部扩散充分，染色牢度好。
纤维首先吸附染液中的水分子发生由表及里的溶胀，形 成足以容纳染料分子扩散所需的孔道，同时染料分子被纤 维表面的分子吸附，并由外向内的扩散到纤维的无定形区 。直接染料的分子结构较大，在纤维内部扩散会受到较大 的机械阻力，以及染料分子与纤维之间的范德华力和氢键 力的作用，在孔道内壁不断发生吸附和解吸，随着时间的 推移，吸附和解吸最终达到动态平衡。
（2）电化学染色工艺
用电化学染色的织物与保险粉还原染色相比， 在染色温度60℃、还原电位值在-900mV或更低时 会更好。
五、硫化染料的染色
硫化染料是用有机芳香族化合物的胺类或酚类 与硫或多硫化物进行反应而生成的染料，因为分子 中含有硫键（单硫键，双硫键，或多硫键），故称 硫化染料。
硫化染料不溶于水和有机溶剂，染色时需要用 硫化钠（俗称硫化碱）还原成可溶性隐色体钠盐， 此隐色体钠盐对纤维素纤维和蛋白质纤维具有亲和 力，能上染纤维，纤维染色后再经过氧化处理，又 恢复成为不溶状的染料而固着在纤维上。
（2）染料与纤维之间的作用力
1）范德华力 2）氢键力 3）库伦斥力 4）盐效应
（3）染料在纤维中的扩散
1）扩散模型
染料在纤维中的扩散模型为孔道扩散模型
2）染料在纤维中的扩散性能及影响因素
染料在纤维中的扩散性能用扩散系数来表示。 扩散系数除了与染料本身有关外，外界环境对其影 响也较大。
影响染料扩散性能的因素：
图3—2 染色温度对上染百分率的影响 染料浓度2％，浴比20:1，食盐2％， 染色时间1h
（2）盐效应
Na+ ↑
• F-D电荷斥力↓
• ∆E ↓
扩散速率↑， 上染百分率↑
• 浓度差产生的能阻↓
• 染液中染料活度↑，平衡吸附量↑，上染百分率↑
• 染料胶粒动电层电位绝对值↓，D溶解度↓，D吸附 密度↑，平衡上染百分率↑
其意义：
一是：表示染料还原的难易程度，其绝对值越小，染料 越易被还原，反之，则越难被还原。
二是：作为选择还原剂的重要依据，只有当还原剂的还 原电位大于该染料隐色体电位时，才能使染料还原溶解。
（2）还原速率 表示方法：半还原时间
影响因素：
染料方面：
1）染料的分子结构(主要因素) 2）染料晶型（影响较大） 3）颗粒大小及其分布： 还原条件：
盐的促染作用
图示 食盐浓度对直接天蓝FF在纤维素纤维上平衡上染百分率的影响 90℃, 染料0.05g/L
4、直接染料染色存在的问题
直接染料分子上的磺酸基具有较强的水溶性，上染纤 维后，仅仅依靠范德华力和氢键力固着在纤维上，键能较 低，当与水接触时，染料发生解吸而重新溶解在水中，因 而直接染料染色物的湿处理牢度较低，易造成褪色或染色 现象。
C类染料温度效应染料：分子结构也比较复杂，对纤维亲 和力较高，扩散速率较差，移染和匀染性较差，染料分子中 含有水溶性基团较少。
3、直接染料对纤维素纤维上染的温度效应和盐效应
（1）温度效应 图为三个上染速率不同的直接
染料在60min内对粘胶丝的上染百 分率随温度而变化的情况。
n↓（聚集数） T↑
-△Ƴ↓（亲和力）
纤
维
素源自文库
纤
维
教学
染 色
师生 ：： 王刘
雪 燕
荣
目录
• 一、纤维素纤维的结构性能 • 二、直接染料的染色 • 三、冰染料的染色 • 四、还原染料的染色 • 五、硫化染料的染色 • 六、总结
一、纤维素纤维的结构性能
• 纤维素纤维的种类 • 化学结构、物理结构 • 性能 • 所用染料 • 染色原理
二、直接染料的染色
由于还原染料的特性和低水溶性，对阴极表面的接触概 率很低，因而电子从阴极转移到染料分子上需要由所谓的 “介体”———一种在染浴中具有优良溶解性并对纤维亲 和力低的铁盐络合物来做媒介物（电子载体）。
这种铁络合物从阴极表面获得一个电子变成一个Fe2+络 合物，接着在与染料分子接触时，它将这个获得的电子移 交给染料分子，还原染料分子于是被还原成稳色体，成为 可溶于水从而能向纤维移动。介体在向染料分子移交电子 以后回复成氧化的Fe3+络合物并准备从阴极接收下一个电 子。在这种循环过程中介体不会丧失而溶于废水中，而起 到像催化剂运载电子那样的作用。此外，还原的介体在染 液中合适的浓度可以防止隐色体染料分子被空气中的氧再 氧化。
色酚打底 脱水 偶合显色 后处理
蜡染实际上应该叫“蜡防染色”，它是用蜡把花纹点绘 在麻、丝、棉、毛等天然纤维织物上，然后放入适宜在低 温条件下染色的靛蓝染料缸中浸染，有蜡的地方染不上颜 色，除去蜡即现出因蜡保护而产生的美丽的白花。
活性染料虽然具有色泽鲜艳、色谱齐全、工艺简单等 优点，但是在色泽浓艳、给色量方面与不溶性偶氮染料相 比还有不足。因此常用活性染料和不溶性偶氮染料共同印 花用于仿蜡防花布中。
4、染色方法及染色存在问题
染色方法按染料不同分为甲、乙、丙三种。 染色存在问题：白芯现象，匀染性问题，环保 问题。
5、还原染料电化学染色工艺
电化学还原是一种可选择替代保险粉的新型还 原技术。电化学还原染色还包括直接电化学还原染 色和间接电化学还原染色。一般采用间接电化学还 原。
（1）电化学染色原理
特性：
染料不同，染色性能不同，染色工艺及染色条件不同
谢 谢！
2、直接染料的染色性能
根据直接染料对温度、上染率及盐效应的不同，大致可分 为以下三类：
A类染料匀染性染料：分子结构简单，在染液中聚集程度 小，对纤维的亲和力低，在纤维内扩散速率较高，移染性好 ，容易染得均匀性的色泽。
B类染料盐效应染料：分子结构复杂，对纤维亲和力高， 分子中含有较多水溶性基团，染料在纤维内的扩散速率较低 ，移染性较差，如果上染不匀，难以通过移染加以纠正。
1）还原温度（主要因素） 2）还原剂（主要因素）碱的性质及浓度 3）还原时间 4）还原方式：干缸还原、全浴还原
（3）还原中存在的问题：不正常还原现象
1）、过度还原现象 2）、脱卤现象 3）、分子重排现象 4）、水解现象
3、还原染料的染色热力学
（1）吸附等温线
还原染料隐色体上染棉符合弗莱因德利胥型吸附等温 线。