第五章活性染料染色

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0.5~1.5 1:(10~12) 视染料类别而定,85~95
10~25,10~25,10~15 9~11
工艺要点:
(1)染料的溶解 X型染料 冷水调成薄浆
其它染料 40~50 ℃调浆
溶解宜用软水
加冷水或30~35℃ 温水至规定量。
K型用70~80 ℃ 热水
KN、M型用60~ 70 ℃热水
难溶染料,可用 90 ℃热水
练漂半制品→(水洗润湿)→染色→固色→水洗 →皂煮→热水洗→冷水洗→脱水→烘干
一浴两步法工艺处方及条件:
染化料及工艺条件
染色 固色
活性染料(%) Na2SO4(g/L) Na2CO3 (g/L)
皂煮 工艺条件
净洗剂(mL/L) 浴比
染色、固色、皂煮温度 染色、固色、皂煮时间
固色pH值
用量
0.2~8.0 20~80 5~30
商品染料存在形式
β—乙烯砜硫酸酯基 (一S02一CH2-CH2—OSO3Na)
加 碱
乙烯砜基(一S02一CH=CH2)
具有活泼性,可与纤维发生加成 反应,形成共价键结合
特点:
★ 反应性介于X型和K型之间 ★ 耐碱性较差,易产生风印 ★ 60℃左右固色,又称中温型染料
(三)双活性基团活性染料
含两个活性基团,可提高固色率 (一般可 达90%左右)。
第二步:碳—氯键的离解反应,氯以氯离子的 形式进入溶液,即进行消除反应。
反应方程式:
N
Cl
D NH C C
N
+ Cell N
O
C
Cl
N D NH C C
NN C Cl
Cl OCell
N D NH C C OCell + Cl
NN C
Cl
(2)反应的可行性
氯原子的吸电子性 N原子的电负性大于碳
碳上电子云密度降低 易于接受纤维负离子进攻
反应性弱的染料,可使固 色更充分,提高固色率
耐碱性较差的染料, 降低固色率
(4)电解质
促染,提高固色率
(5)浴比
浴比越小,上染率越高,固色率越高
三、染色后处理
水解染料 未与纤维键合的染料
否则影响色牢 度和鲜艳度
需要洗除
洗涤剂或中性皂洗液
作业:
1、常用的国产染料有哪几种类型?各有什么 特点?
2、温度对活性染料的染色及固色有什么影响? 为什么?
第四节 活性染料对纤维素纤维的染色
★ 染色方法
浸染 卷染 轧染 冷轧堆
★ 染色方法的选择
注意:以下选择不是绝 对的,只是质量要好些
根据织物的组织结构、紧密度及厚薄而定。
紧密、厚重织物
不宜用绳状浸染、而 用卷染、冷轧堆染色
高支高密的织物 稀薄及弹力织物
不能采用轧染,易产 生皱条、擦伤疵病。
采用浸染法
特点: 反应性、稳定性与K型相似,但固色率较高。 国产KE型、KD型、KP型,国外Procion Supra等。
结构复杂
适用于粘胶 纤维及蚕丝
(四)卤代嘧啶型
卤代嘧啶基型活性基又称二嗪型活性基
★三氯嘧啶型
Cl
D NH N
Cl N
Cl
反应性较低,共价键耐酸、碱稳定性较好。
★二氟一氯嘧啶型
Cl
D NH N
子 云密度越低,固色反应越容易进行。
(二)染料与纤维共价键结合的证明
★ 中性条件上染,大部分染料可洗除。经碱处 理后,不能洗除。
★ 活性染料固色后的纤维不能剥色。即使用吡啶 也不行。
★ 染色的纤维难以 氧化
部分—OH与纤维反应而 封闭,减少了氧化概率
(三) 染料的水解反应
1、水解反应的过程
均三嗪型:
特点
反应性较低,稳定性较好 需在碱性较强和温度较高的条件下固色
又称热固型染料
3、一氟均三嗪型
结构通式:
D NH
F N
N N
R
简称 D NH
F
R
汽巴 Cibacron F型染料
反应性较K型高,稳定性与K型类同。
(二)乙烯砜型活性染料
结构通式:
O D S CH2 CH2 OSO3Na
O
国产KN型 进口雷玛唑 (Remazol)
特点: 固色时染料可继续上染,染料吸尽率高。 染浴稳定性好,色光易控制,色牢度较好。
最常用的染色方法。
3、二浴二步法:
先在中性浴中进行染色,再在另一不含染料的碱 性浴中固色
优点:
染料的水解率低,可以续缸染色,利用率高。
缺点:
固色时织物上染料会溶落下来,色光较难控制。
(一)一浴二步法浸染工艺
工艺流程 :
结构通式:
D NH
Cl N
N N
Cl
简称
D NH
Cl
Cl
国产 X 型 国外普施安(Procion )MX等
特点:
普通型或冷固型染料
反应性较高
在较低的温度和碱性较弱的条件下 可与纤维素纤维反应
稳定性较差
易水解 导致固色率降低
染料的稳定性与pH值的关系
pH值
等于6~8 染料最稳定 大于9或小于5 水解速率提高
缺点
日晒牢度、耐氯漂牢度较差,染物容易发生断键褪色现 象。染料易水解,利用率不高。
三、适用的纤维
纤维素纤维 蛋白质纤维 锦纶
发展了专用染料
第二节 活性染料的结构和分类
一、活性染料的化学结构通式
S—D—B—Re
D― 染料母体 B― 连接基 Re― 活性基 S― 水溶性基团
决定了染料的色泽、鲜艳度、直接性、 扩散性、日晒牢度等 决定了染料的反应性及染料-纤维结 合键的稳定性
影响染料的反应性能和染料-纤维共价结 合键的稳定性 决定了染料水溶性能
磺酸基(-SO3Na)或硫酸酯基(-OSO3Na)
二、活性染料的分类及其反应性
按活性基团分类
决定染料的反应性能
按化学结构分类
(一)均三嗪型
N D NH
N
架桥基
X1 N
X2
离去基
简称
D NH
X1
X2
离去基
1、二氯均三嗪型活性染料
一、浸染
1、一浴一步法(全浴法)
将染料、促染剂、碱剂等在开始染色时全部加入染 浴的简便染色方法。
优点:
操作简便,色光易控制
缺点:
染浴稳定性差,易水解,染料利用率低
透染性、匀染性较差,浮色多
2、一浴二步法:
先在中性浴中进行染色,让染料上染纤维,并加 电解质进行促染,再加入碱剂固色
可充分移染,匀染性好。
碱剂的促染会使染料迅速上染,加上固色后 染料不能移染,因而会造成匀染差的结果。
(3)纤维素的解离常数大于水的解离常数。
(四)影响固色率的因素
固色率 发生键合的染料量占投入染液中染料总量的百分率
wenku.baidu.com
影响因素
染料的性质 染色的工艺条件
1、染料性质的影响
(1)染料反应性:
染料结构
活性基、母体、架桥基
外界条件
pH、固色T、电解质浓度
注:提高反应性并不一定能提高固色率。
结构影响反应性:
F N
F
国产F型属此类,其反应性较高,耐酸、碱稳 定性较好,但价格较高。
(五)其它活性基类
★含膦酸基的活性染料
国产P型染料,其结构:
D
染料
纤维素纤维
OH P OH O
高温 双氰胺 pH=6
适用于分散/活性染料 一浴法染涤棉织物
形成共价键结合
★а—卤代丙烯酰胺型
结构通式:
D NH CO CH CH2 X
反应性弱 的染料
作用:
▪ 促使纤维素离子化,[Cell—O—]增高,使 V反应 增加。
▪ 中和反应生成的酸,有利于固色反应的进行。
▪ 打破原来的吸附平衡,促使染料继续上染,起促染剂的作用。 ▪ 促进染料水解,使一部分染料不能固色。
碱剂的加入方式
分批加碱
低温上染时少加 固色温度达到后,多加
原因
一次加碱会造成大量染料水解
2、亲核加成反应
发生在乙烯砜染料与纤维素纤维之间。
(1)反应历程
O
O
OH
δ
δ
D S CH2 CH2 OSO3Na
D S CH CH2
O
β
O
O
δ
δ
D S CH CH2 + Cell O + H2O
O
D SO2 CH2CH2O Cell + OH
(2)反应性比较 由反应机理得知:乙烯砜基β—碳原子上电
商品染料常加入NH4H2PO4、 (NH4)2HPO4 及尿素等缓冲剂。
染料反应性与温度和pH的关系
低温较弱碱性条件 一个Cl参加反应 高温较强碱性条件 两个Cl参加反应
同时染料水解产 物的比例上升
2、一氯均三嗪型活性染料
结构通式:
D NH
Cl N
N N
R
简称
D NH
Cl
R
国产K型 普施安H(Procion) 瑞士汽巴克隆(Cibacron)
1、一氯均三嗪与β—乙烯砜硫酸酯
结构通式:
D NH
NH
Cl SO2CH2CH2OSO3Na
国产M型、B型、EF型、 国外的Sumifix Supra和部分Procion Supra等
特点:
乙烯砜基 均三嗪基
耐酸稳定性好 耐碱稳定性好
固色率高 、竭染的重演性好 两种活性基扩大了染色的温度范围。
2、双一氯均三嗪型染料
除,影响牢度
图5-1 KN型染料直接性与固色率的关系
活性染料的直接性一般较小,导致固色率较低。
提 高 方 法
采用低温、中性条件上染
(3)染料扩散性的影响
扩散性越好,透染性越好,固色率越高。
染料与纤维结合 的概率高
2、工艺条件对固色的影响:
(1)染液的pH值
pH值升高
利于纤维素离子化和溶胀 染料反应性增强 直接性下降
二、 染料的固色
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健结合而固着在纤维上的过 程。 (一)活性染料的键合机理
亲和取代反应
亲和加成反应
1、亲核取代反应
发生在均三嗪型染料与纤维素纤维之间。
(1)反应历程表示如下:
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;
键合速率提高
pH升高时,纤维素负电性增强,对染料排 斥大,使吸附量下降。
pH值与直接性和反应性的关系如图5-2所示。
图5-2 pH值与直接性和反应性的关系 1-直接性 2-反应性
★ pH值大于11后, [CellO-]/[OH-]水解速率增加 比固色速率快,所以固色速率降低。
★ pH值过高会加速染料的水解,降低染料的固色率。 应在适当的碱性条件下进行固色反应。
1、偶氮结构
亲和力低,易 洗除水解染料
单偶氮结构为主。 2、蒽醌结构
主要为蓝色。日晒牢度较好,烟褪牢度较差。
3、金属络合结构
亲和力高,扩散性较差
颜色较暗,耐酸差,易色变。
4、酞菁染料
翠蓝属此类。色泽鲜艳,扩散性较差,反应性比
同活性基染料要低。
四、活性染料的架桥基
1、亚氨基(—NH—) 碱性较强时发生电离,影响染料的反应性。
乙烯砜型:
转化
水解
D SO2 CH2CH2 OSO3Na
D SO2 CH CH2
D SO2CH2CH2OH
2、固色反应优先于水解反应的原因
(1)染料对纤维有直接性,且纤维的有效容积 小,使C染料(纤维)远大C染料(溶液)。
(2) Cell—0-比OH-的亲核性强,在同等条件 下, Cell—0-将优先反应。
第五章 活性染料染色
★ 概述 ★ 结构和分类 ★ 染色过程及固色机理 ★ 染色方法及工艺 ★ 对新型纤维素纤维的染色 ★ 对其它纤维的染色 ★ 染色牢度
第一节
一、染料结构特征
概述
能与纤维上的羟基、氨基反应
母体结构 + 活性基 团 赋予染料反应性
又称反应 性染料
二、活性染料的优缺点:
优点
色谱全,色泽艳,匀染性好,使用方便,耐洗牢度优良。
(2)中性电解质
促染作用
一般选用元明粉,其用量取决于染料亲和 力的高低、色泽的深浅、和染料溶解度的大小。
亲和力高 溶解度小
不加或少加
利于匀染
色泽浅
反之应多加以提高上染率
(3)碱剂:
碱剂在活性染料染色中又称为固色剂。
一般调节pH=9~11较合适。
常用碱剂有纯碱、磷酸三钠、烧碱等,常用
的是纯碱。
适用反应性 较强的染料
X
或 D NH CO C CH2
X
国产PW型、国外Lanasol染料
特点:
(1)水解速率低,染色牢度好。
(2)反应性强
活性基由C=C双键和卤素 两个活性基组成
(3)主要用于羊毛、蚕丝的染色。
三、活性染料的母体类型
要求:
色泽鲜艳、牢度优良、扩散性好,亲和力低
染料母体分子不能太大
通常有:偶氮类,蒽醌类,金属可络合类和酞菁类
2、甲亚氨基 — NCH3— 反应性比—NH—作桥基的高。
3、甲酰胺基(—CONH—)
染料的反应性高。
第三节 染色过程及固色机理
活性染料的染色过程
上染 + 固色 + 皂洗后处理
范德华力和氢键 共价键合
洗去表面浮色
一、上染特性:
亲和力低、上染率低、匀染性好。
提 高 措 施
进行低温染色 电解质促染 小浴比染色
★ 活性基团的影响:
活性基的氮杂环中氮原子越多,反应性越高。
★ 取代基 架桥基 离基
吸电子基,反应性增大。
★ 染料母体: 分子结构复杂的染料,反应性低。
外界条件影响:
染液pH值越高 固色温度越高
反应性越大
电解质浓度越大
(2)染料亲和力的影响
▪ 亲和力大的,上染率和固色率越高。
亲和力过高,扩散 性差,影响固色, 且水解染料不易洗
(2)温度的影响:
温度升高,反应性增加,直接性降低,固色率降低。
图5-3 温度与直接性和反应性的关系 1-直接性 2-反应性
温度升高
V反应 增加 ;但V水解 增加更快
平衡上染百分率
染料直接性下降
固色率
反应性高的,温度低些;反应性低的,温度高些
(3)染色时间
上染时间 +
延 长
利于匀染
固色时间
延 长
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