直接染料染棉织物的工艺探讨

直接染料染棉织物的工艺探讨

1前言

当前，直接染料在染色中的运用越来越少，生产中大多数采用的是活性染料和还原染料染色，因为直接染料的色牢度不好，特别是耐洗牢度较低，因此应用受到了一定的限制，但是直接染料分子中含有羟基、氨基等能生成氢键的基团，具有较好的同平面性和线性状态，对纤维素纤维有较高的亲和力，不需要借助其他的化学药剂的作用就能够直接上染纤维素纤维。直接染料色谱齐全，价格便宜，染色十分简便，是纤维素纤维染色的常用染料之一。在拼染一些中、浅色时，直接染料比活性染料和还原染料运用起来更简单、方便，所得的色泽也很适宜。但是，要保证直接染料染色的质量，提高色牢度，那么，对于直接染料的选择、染色工艺坯布的前处理也有很高的要求[1]。

本实验采用匀染性直接染料染棉织物，这类染料的分子结构比较简单，在染液中的聚集倾向较小，对纤维的亲和力也比较低，在纤维内的扩散速率较高。匀染性好食盐的促染作用不显著，食盐的用量一般控制在4g/L～6g/L。在常规的染色时间内，它们的平衡上染百分率往往随染色温度的升高而降低，因此染色的温度不宜太高，一般在60℃～80℃染色即可。这类染料的湿处理牢度较低，一般仅适宜于染淡颜色[1]。本实验根据染色温度和食盐用量的变化来比较染色牢度。

1.1 直接性染料的定义和分类

染料分子中含有羟基，氨基等能生成氢键的基团，具有较好的同平面性和线性状态，对纤维素纤维有较高的亲和力，不需要借助其他化学药剂的作用就能够直接上染纤维素纤维的染料称为直接性染料。

（1）直接染料按颜色性能可分为三类：

甲类：直接性低、匀染性好，它的上染百分率往往随温度的升高而降低。如直接冻黄，直接嫩黄5G。

乙类：直接性较大，匀染性较差，中性电解质对它们有明显的促染效果。如直接湖兰5B，直接黄GR。

丙类：直接性大，匀染性很差，中性电解质对它的促染效果不明显，其上染百分率通常随温度的升高而上升。如直接耐酸大红4BS，直接枣红GR，直接绿B。

（2）直接染料的结构和性质：

直接染料的分子结构中都有较长的共轭双键体系，按其化学结构进行分类，绝大多数属于偶氮结构，其中单偶氮结构的比较少，而多偶氮结构的比较多。单偶氮结构的直接染料色谱主要是黄、橙、红色，双偶氮结构的直接染料色谱主要是黄、红、蓝色，三偶氮结构的直接染料色谱主要是红、绿、黑色。染料结构主要有联苯胺，二芳基脲，三聚氰胺，二苯乙烯结构，其中联苯胺结构的直接染料因中间体联苯胺有毒性而被禁用[1]。

除此之外，直接染料的结构母体上带有许多可容性的磺酸基和少量羧酸基。

1.2直接染料的染色性能

直接染料分子结构中具有多个磺酸基或羧基水溶性基团，因此直接染料都具有良好的水溶性，溶解度随温度的升高而显著增大，对于溶解性差的直接染料可以加纯碱等助溶。直接染料不耐硬水，大部分会与钙、镁等离子作用生成沉淀，降低染料的利用率，并可能造成色斑，色点等疵病，所以染料的溶解及染色用水宜用软水。染色生产用水中可加入纯碱，磷酸三钠或六偏磷酸钠，即可以帮助染料的溶解，又能够软化硬水[1]。

直接染料的相对分子质量较大，分子结构呈直线型，具有一定的对称性，同平面性好，含有羟基，氨基等能生成氢键的基团，对纤维素纤维有较高的亲和力。直接染料在染液中的聚集倾向能被纤维表面所吸附，并通过纤维的孔隙扩散进入纤维，与纤维素纤维分子之间通过范德华力和氢键作用而固着在纤维内部，染料分子的长轴方向与纤维素分子的取向基本上一致，纤维内的染料也同样可以发生一定程度的聚集[1]。

根据不同的染色加工对象，同一直接染料在不同纤维素纤维上的染色速率和上染百分率也不相同。例如，在丝光棉上的染色速率和上染百分率一般高于未丝光棉，在铜氨纤维上的染色速率一般高于黏胶纤维，只是由于纤维中无定形区所占比例不同、无定形区的孔隙大小不同、纤维表面的皮层结构不同等因素所造成的[1]。

在染液中加入中型电解质能起到促染作用。电解质对不同种类的直接染料的促染作用也不相同，染料分子中含磺酸基的数目越多，则加入电解质后的促染作用就越大。例如直接天蓝FF分子中含有四个磺酸基基团，加入食盐后促染作用非常显著，若不加电解质则很难上染[1]。

根据直接染料分子的结构特点，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，染料从纤维表面向纤维内部的扩散是缓慢的。为了提高扩散速率，染色时一般要用较高的温度。各种直接染料的上染速率相差很大，因而达到最高上染百分率的温度亦不相同[1]。

1.3直接染料与棉纤维反应的原理

直接染料染棉织物是通过染料对纤维素纤维的亲和力直接上染，即通过分子间力和染料与纤维形成氢键而结合上染在织物上。直接染料在染液中的聚集倾向能被纤维表面所吸附，并通过纤维的孔隙扩散进入纤维，与纤维素纤维分子之间通过范德华力和氢键作用而固着在纤维内部，染料分子的长轴方向与纤维素分子的取向基本上一致，纤维内的染料也同样可以发生一定程度的聚集[1]。同时，在染色时对棉织物有一定的要求，因为棉织物坯布在染色前的处理匀净与否，对整个染色效果起着关键的作用。因此在染色前要对棉织物进行退浆、煮练、漂白、增白、丝光等前处理[4]。

（1）温度对直接染料染色的影响取决于纤维结构的紧密程度以及染料分子的大小。分子量越小，磺酸基比例较高的染料，在水中溶解性能较好，在纤维中扩散速率较快，容易达到平衡，上染率往往随着温度的升高而下降。此次试验中匀染型染料属于该种类型。

同时不同的温度对棉纤维的染色牢度的影响也不同，当染色温度在60℃时总体上它的色牢度比较好。

（2）电解质对直接染料上染性能的影响取决于纤维和染料的分子结构。此次试验中直接染料含有的磺酸基较少，因此电解质对其染色性能和染色牢度影响较小。

（3）通过本次实验可以看出直接染料具有较好的同平面性和线性状态，对纤维素纤维有较高的亲和力，不需要借助其他化学药剂的作用就能够直接上染纤维素纤维。但是从而也可以看出它的色牢度也较差，因此在生活中不被常用。