影响活性染料固色率的因素与对策

影响活性染料固色率的因素与对策
摘要:活性染料因其色泽鲜艳、色谱齐全、应用简便、价格低廉、适应性强等优点而得到了广泛地应用,文章首先介绍了活性染料的种类、性质特点和常用的染色方法,然后重点阐述了影响活性染料固色率的因素以及实际操作过程中的对策。

关键词:活性染料;固色率;因素;对策
活性染料的染色方法,最常用的是浸染法,浸染法按照操作工艺流程又可分一浴一步法、一浴两步法和两浴法三种染色方法。

一浴一步法,是在碱性浴中进行染色,即在染色的同时进行固色,这种方法工艺简单,染色时间短,操作方便,但由于吸附和固色同时进行,固色后染料不能再进行扩散,因此匀染和透染性差;一浴二步法,先在中性浴中染色,当染料上染接近平衡时,在染浴中加入碱剂,调整PH值至固色规定PH值(一般为11),这时染料与纤维达到共价结合,达到固色目的,一浴二步法是活性染料染色中比较合理的染色方法,它不仅可经获得比较高的上染率和固色率,而且有良好的匀染效果,因此棉针织物染色常用这种方法。

两浴法,先在中性浴中染色,当染料上染接近平衡时,不在中性浴里加入碱剂,而是取出织物,放在没有染料的单独的碱性浴中进行固色,这种方法染料的利用率高,但固色时染料容易落下来,色光难控制。

还有另外一种意义上的两浴法,即对于棉/毛混纺织物,由于棉和毛两种纤维的染色性能差异,先用活性染料染棉,再用酸性染料染羊毛,也称为两浴法。

目前国内开发和生产的活性染料类型繁多,主要有X型、K型、M型和KN 型,它们各自的性质和特点不同。

固色率是表示除去浮色后纤维上染料量的一个特性指标,即以染色所用染料总量为基准,在纤维上固着的染料量与投入染浴中的染料总量之比即为固色率。

活性染料是因为染料分了中含有与纤维发生反应的活性基团而得名,所以又称为反应性的染料,由于活性染料在染色过程中,与纤维发生共价键结合的同时,还会与介质,特别是水溶液发生水解等反应,生成水解染料等不能发生共价键结合的染料,从而固色率比较低,一般仅在50%~80%左右,不仅造成了资源浪费,而且降低了纺织品的色牢度,还严重污染了环境,目前己成为活性染料染色的一个首要问题。

因此分析研究影响活性染料固色率的因素,从而找出提高固色率的对策,就成为了当前染整业的热点之一。

1碱剂用量对固色率的影响
碱主要是作为染料与染物应对的催化作用,它使染料分子和纤维素分子发生结合。

因此,重要的是不在于碱的种类而是添加碱后染液PH的平均值。

一般情况下染液的PH值应11.5为最佳,通常添加20g/L纯碱后的PH值就能达到11.5左右。

但是也有的染整企业使用烧碱(NaOH),由于其是强碱,PH值调整至11.5有一
定难度,也就是说不易控制,设置在相同实验条件下,分别采用添加不同剂量烧碱的染液,得出织物不同的K/S值(织物表观颜色深度),如表1所示。

从表1可以看出,烧碱用量过低,固色率稍低,得色稍浅。

但烧碱用量过大,得色也稍浅,这是因为烧碱用量过大时,染料的水解快,固色与剥色同时进行,得色肯定也浅。

从表一中发现,烧碱的用量有一个最佳的用量,当烧碱用量在6 g/L时,固色率最高,制作出曲线就可以看出,当烧碱用量控制在5~10 g/L时,相对得色量较为平坦,碱剂用量的微量波动,不会造成多大的色差。

2盐用量对固色率的影响
在活性染料染色过程中加入中性盐是起到促染的作用。

染料带负电荷,纤维(棉)也是带的负电,当染液中加入钠离子后,钠离子就会向纤维的表面形成电解层,暂时中和了纤维的负电,这就大大降低了染料与纤维的斥力,从而起到了促染的作用,但是染料的离子远远大于钠离子(分子大小),因此上染的过程中染料会慢慢的取代钠离子。

这就是中性盐促染的原理。

与上面实验一样,在相同实验条件下,分别采用添加不同剂量中性盐的染液,得出织物不同的K/S值,如表2所示。

从表2可以看出,分别设置添加100 g/L、150 g/L、200 g/L和250 g/L四种食盐剂量的染液,测试结果得出,三种颜色的染料都随食盐用量的提高而提高得色量和K/S值,而当食盐用量从200 g/L增加至250 g/L时,得色量提高不明显,若继续提高食盐用量,则对提高固色率没有多少含义,因为纤维表面吸附钠离子的量已经基本达到饱和,再增加食盐用量得色量也不会很大的提高。

因此,固色液中加入200 g/L食盐已经足够了。

3汽蒸时间对固色率的影响
活性染料染色工艺流程中,还有一道汽蒸过程,织物经过染液浸染或轧染后,需利用水蒸汽使织物温度提高,纤维溶胀,染料或染料与化学品作用后,扩散进入纤维内部与纤维固着,通过一定的汽蒸使其上染达到平衡。

因此,汽蒸的温度、压力和时间这三个参数是达到染色深度、均匀的先决条件。

同样,在相同实验条件下,分别采用60 s、90 vs和120 s不同的汽蒸时间,测出织物的K/S值如表3所示。

从表3可以看出,M型染料在不同汽蒸时间下的得色量基本没有差异,说明工艺条件适应范围较宽,汽蒸时间略微变化不会引起多大波动,染料的宽容度较大。

4汽蒸温度对固色率的影响
同样,在相同实验条件下,分别采用95 ℃、100 ℃和105 ℃不同的汽蒸温度,测出织物的K/S值如表4所示。

从表4可以看出,汽蒸温度对染料的固色率有很大的影响,汽蒸温度过低,导致固色不充分,从而使得固色率很低;汽蒸温度过高,容易加速染料的水解,也会导致固色率偏低。

因此在生产时,要特别注意对汽蒸温度的控制,尽量使汽蒸温度恒定,
以保证工艺的稳定性。

而不同系列的活性染料可能需要不同的汽蒸温度,批量生产前需做好试验确定准确汽蒸温度。

5染料性质的影响
染料性质的影响,主要是活性染料的反应性不同,其固色率也不同。

活性染料的反应性越高,染色的固色率就越大,但水解速率也越大。

因此,提高染料的反应性并不一定能提高染料的固色率,有时甚至会降低染料的固色率。

而影响活性染料反应性的因素主要包括染料的结构和外界条件三个方面:
①在活性染料反应中,凡能降低中心碳原子上电子云密度的因素,都能提高染料的反应性,反之降低染料的反应性。

②染料亲和力的影响:一般而言,染料的亲和力越大,染料的上染率就越高,染料的固色率也越高。

③染料扩散性的影响:染料扩散性越好,染料在纤维上的分布越均匀,染料与纤维发生键和的概率就越高,固色率越高。

基于以上染料分子结构和性质的影响因素,世界各国不断研究出新型的活性染料,固色率得到不断提高。

归纳起来,新型活性染料主要有如下几种:
①新的双活性基活性染料:在这些染料分子中含有乙烯砜+一氯均三嗪、乙烯砜+一氟均三嗪、双一氯均三嗪等双活性基,由于含两个活性基,增加了染料与纤维的反应机会,提高了上色率,两个活性基之间具有互补性,使染色宽容度增加,提高了染色重现性。

②溶解度活性染料:染料溶解度在200 g/L以上,小浴比染色时染料不易析出。

③低盐染色用染料:通过分子结构设计,提高了染料与纤维之间的亲和力,在染色时无机盐用量为普通活性染料的1/3~1/2,减少了三废量,增强了环保。

④特深色活性染料:利用分子内拼色原理,开发了几只特深色活性染料,这些染料具有较高的摩尔消光系数,用较少的染料即可染得深浓色泽。

⑤冷轧堆染色用染料:通过结构筛选和特殊加工,开发了一些适合冷轧堆染色的活性染料,这些染料具有优异的耐碱稳定性。

⑥连续染色专用活性染料:利用拼混增效原理,开发出直接性适中、固色率高、浮色易洗涤的连续染色专用染料。

6浴比的影响
在其他条件相同时,染色浴比越小,上染率越高,固色率也就越高。

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