01 碱性阳离子染料

阳离子染料

一、定义。

阳离子染料，是纺织染料的一种，又称碱性染料或盐基染料。

阳离子染料可溶于水，在弱酸性水溶液（染浴）中电离，生成带正电荷的有色离子（有机碱类），该离子与织物中第三单体的酸性基团（阴性基团，如磺酸基、羧酸基等）结合而生成盐，牢固地附着于纤维上，从而使纤维染色。

阳离子染料对聚丙烯腈纤维有很高的亲和力，是腈纶纤维的专用染料，具有强度高、色光鲜艳、耐光牢度好等优点。

二、发展历程。

碱性染料只是阳离子染料的一种，酸性染料是阴离子染料的一种。

一般的阳离子染料，是含有胺基的盐类，其阴离子为酸根离子，电离后带正电荷，加入中性盐会起缓染的作用，防止染色不均匀产生色斑色条。

老的碱性染料，主要用于染纸张和蛋白质纤维。20世纪50年代随着腈纶的问世（德国拜耳公司），出现了一批专门用于腈纶染色的碱性染料，并称之为阳离子染料。

由于碱性染料上染纤维后耐光色牢度和耐洗色牢度较差，现在已很少用于织物的染色，主要用于文教用品、纸张的着色及制造色淀（可溶性染料在无机碱中沉淀而生的颜料，不溶于水）。

世界上生产染料的发达国家，其生产的阳离子染料和碱性染料产量的总和，只占染料总产量的10%以下，我国只占1%左右。

阳离子染料中，以X型三原色和阳离子桃红FG及艳红5GN为产量较大的品种。

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三、类型和特点。

按应用性能，阳离子染料分普通型、X型和M型。

按化学结构，可分为隔离型和共轭型两个系统。

隔离型：染料分子中的正电荷通过隔离基和染料的发色团的共轭体系相连接，正电荷是固定在季铵盐的氮原子上。

共轭型：染料分子中的正电荷是染料发色团共轭体系的组成部分，正电荷不是固定在某个原子上，而是可以移域的。

按发色基团，可分为偶氮染料、三芳甲烷染料、蒽醌染料以及杂环化合物等多种类型。

四、染色方法和机理。

阳离子染料是丙烯腈纤维（腈纶/人造羊毛）的专用染料，此外也可用于改性涤纶和锦纶的染色和印花。

染色方法是在弱酸性（pH值在4.5左右）的浴缸中，以醋酸和醋酸钠为缓冲剂，在电介质和适量助剂存在下，接近沸腾染色。染色机理可分三步：

（1）染浴中的染料阳离子被吸附于纤维表面。

（2）染料阳离子由纤维表面向内部扩散。

（3）染料阳离子与纤维所含阴离子基团成盐键结合。

在正常染色条件下，最后一步的成盐为不可逆反应，可导致牢度高而染色不匀。首尾两步反应快，第二步扩散慢，它决定整个染色速度。由于染料与纤维间亲合力大，为求得匀染效果，须严格控制染浴温度、pH值、电解质、缓染剂等。

腈纶纤维的化学结构：

对于某些混纺（如聚酯纤维与羊毛纤维），可采用阳离子染料与酸性染料、直接染料和活性染料等组合进行染色。但这种情况下，易产生沉淀及焦油化现象，需要加入防沉淀剂（即悬浮剂）。

最近开发的分散型阳离子染料，可对混纺直接进行一浴染色，适用范围广泛，可在印染、色织、针织、毛纺各行业应用，无需加防沉淀剂。染色时，先用阴离子基团暂时将染料阳离子封闭（即由阳离子染料与磷钼酸、特定的络合物，或萘磺酸与甲醛溶液的缩合物及木素磺酸等的盐共同制成），加入分散剂研磨至一定细度。这种染料在染色过程中，隋温度不断的升高，阳离子缓慢离解并释放，从而与混纺纤维染色。

五、染色时影响因素。

1.温度。温度是控制匀染的重要因素。腈纶用阳离子染料染色时，在75℃以下上染很少，当染色温度达

到纤维的玻璃化温度（75-85℃）时，染料的上染速率迅速增加。因此，当染色温度达到纤维的玻璃化温度时，应缓慢升温，一般每2～4 min升温l℃。也可在85～90℃时保温染色一段时间后，再继续升

温至沸。

2.染浴pH值。染浴中加酸，可抑制腈纶中酸性基团的离解，降低纤维上的阴离子基团的数量，使染料与

纤维间的库仑引力减小，染色速率降低。pH值对上染速率的影响以含羧酸基的腈纶更为显著，含磺酸基的腈纶的上染速率受染浴pH值的影响较小。染色时应合理控制染浴的pH值。阳离子染料一般不耐碱，染色的最佳pH值一般为4-4.5，染深色时染浴的pH值可高些，染浅色时应在较低的pH值下进行。

染浴的pH值一般用醋酸调节，醋酸既可降低染浴pH值，又能提高染料的溶解度。在染浴中同时加入醋酸钠，可稳定染浴的pH值在要求的范围内。

3.电解质。在染浴中加入电解质，如元明粉、食盐等，可降低阳离子染料的上染速率，具有缓染作用。

电解质对K值1~1.5的染料无明显的缓染作用，对K值3~5的染料有缓染作用。电解质的缓染作用随染色温度的提高而降低。染浅色时，电解质的用量可高些，约5%～10%(o.w.f.)，染深色时可不加。

4.缓染剂。在阳离子染料染色中常加缓染剂以降低上染速率，得到均匀的染色效果。阳离子染料的缓染

剂有阳离子缓染剂和阴离子缓染剂两类。

阳离子缓染剂是阳离子染料染色最常用的缓染剂，大部分是阳离子表面活性剂，如1227表面活性剂(匀染剂TAN)、1631表面活性剂(匀染剂Ⅳ州)。阳离子缓染剂对腈纶具有亲和力。对于分子较小、与纤维亲和力较小的阳离子缓染剂，由于扩散速率快，染色时首先占据纤维上的染座，等染料阳离子进入纤维后，由于缓染剂与纤维的亲和力小于染料与纤维的亲和力，会逐步被染料所取代，从而使上染速率降低。

阴离子缓染剂大多是带负电荷的芳烃磺酸盐，可与阳离子染料结合成溶解度较低的复合物，并借助非离子助剂的分散作用悬浮于染浴中，所形成的复合物对纤维的亲和力较小。染浴中加入阴离子缓染荆后，由于降低了游离的染料阳离子浓度，使染料的上染速率减缓。随着染色温度的提高，复合物逐渐分解，释放出游离的染料阳离子，使上染速率逐渐提高，从而达到匀染的目的。由于复合物的溶解度较低，为避免产生沉淀，在加入阴离子缓染剂的同时，需要加入非离子型表面活性剂。使用阴离子缓染剂，染料上染百分率的降低较用阳离子缓染荆明显。

使用阴离子缓染剂后，阳离子染料和阴离子染料可以同浴染色，为腈纶混纺织物用阳离子染料/酸性染料、阳离子染料/活性染料一浴法染色创造了条件。

六、染色时主要助剂的作用。

1.醋酸。调节染浴的pH；提高染料的溶解度。

2.醋酸钠。稳定染浴的pH；降低染料的上染速率，具有缓染作用。

3.元明粉（食盐）。作为电解质加入染浴，降低染料的上染速率，具有缓染作用。

4.缓染剂（匀染剂）。降低染料的上染速率，得到均匀的染色效果。分阳离子型和阴离子型。

阳离子型：主要先与纤维上酸性基团结合，再被染料阳离子取代。

阴离子型：主要先与染料阳离子结合，再随着染浴温度的升高而释放。

无机型：弱酸、中性盐（如元明粉），抑制纤维酸性基团电离，金属离子优先于纤维上的酸性基团结合，延缓染料上染。

七、专业术语。