还原染料的染色过程

黄GC
绿GG 绿FFB
-860
-860 -865
金黄GK
橙RF 黄6GK 蓝GCGD
-770
-780 -790 -815
紫RR
灰BG 橄榄R —
-870
-910 -927
注：测定条件：染料浓度0.5%，NaOH 4g/L，Na2S2O4 4g/L，60℃
2、还原速率
• 还原速率表示还原的快慢，即反应速度的 大小。
• 需要解决的问题：匀染性
– 加入骨胶、平平加O等匀染剂，否则易产生色差、色 花和环染等疵病
(二) 隐色体染色方法
• 由于各还原染料隐色体具有不同的性能。
因而需采用不同的染色方法：
– 甲法 – 乙法 – 丙法 – 甲特法 – 特别法I、II
1、甲法
• 此类染料的分子结构较复杂，隐色体的聚集倾向
较大，亲和力较高，扩散性能差，要在较高的染来自百度文库色温度(60℃左右)下和较高烧碱浓度下染色，不 加促染剂。 • 这类染料的匀染性较差，染色时可用缓染剂。如 平平加O、牛皮胶等
• 反应物的浓度
– 反应物浓度高，反应比较迅速。
• 还原时的温度
– 温度高，还原速率大。
（三）还原剂
1、保险粉（连二来硫酸钠）Na2S2O4 • 商品形式
– 不含结晶水，淡黄色粉末 – 含两分子结晶水，为白色细粒状，富有流动性
• 易溶于水，很强的还原能力，在空气中很不稳定， 受潮会被迅速氧化，甚至会燃烧起来 • 遇酸发生剧烈分解，放也SO2 • PH=10稳定，避光防潮密封保存
– 分子结构简单的染料，如靛蓝和硫靛，隐色体 在染液中聚集很小，几乎成离子状态。它们对 纤维的亲和力较低，匀染性能好。 – 分子量大、结构复杂，同平面性好，共扼双键 贯通的染料隐色体在染液中显著地聚集，这类 隐色体对纤维的亲和力高，初染率高，匀染性 差。
二、染料隐色体的上染
• 染色温度
– 染色温度低，会增加染料聚集
还原染料隐色体染色方法及工艺条件
染色方法 还原温度(℃) 染色温度(℃) 染色时间(min) 甲法 55~60 55~60 乙法 45~50 45~50 丙法 20~30 25~30 45~60 特别法 70~80 50
浴比
染料(%，对织物重) 淡 色 36%(36Bé )烧碱(ml/L) 保险粉(g/L) 元明粉(g/L) 20 3~5 — 7~8 3~5 0~6
一、染料的还原溶解
• 染料变成隐色体，结构发生变化，因而颜色也发 生相应的变化。
– 蒽醌类：隐色体颜色通常比染料本身深 – 原因：共轭双键贯，吸收波向长波方向移动
一、染料的还原溶解
还原的难易
（二）还原性能 还原速率 1、隐色体电位 • 隐色体电位：指在一定条件下，用氧化剂（如赤 血盐）滴定已还原溶解的还原染料隐色体，使其 开始氧化析出时所测得的电位。
还原条件
• 在碱性中，保险粉按下式反应放出电子，染料接 受电子被还原成隐色体：
• 烧碱和保险粉用量随染色方法、染料种类、染色 浓度而异。
保险粉稳定的条件
（影响还原剂好坏的因素） • 1、保证保险粉不受外界影响，防潮、防光、防 爆、防酸 • 2、还原温度不易过高
– 保险粉消耗多。∵染色时，染液温度越高，循环速度 越快，接触空气机会越多，保险粉分解损耗越多。实 际上大部分保险粉是被空气氧化和自身分解而消耗的。 – 发生过度还原现象
• 3、保险粉在染色过程中常常需补加
2、二氧化硫脲（TD）
• 与保险粉相比：
– 稳定性好，还原能力强，贮藏安全，用量少， 无污染 – 对蓝蒽醌酮类染料容易造成过度还原以及色泽 变化剧烈，其还原速率慢，如果掌握不好，往 往造成得色较淡。
• 与保险粉拼用，可提高染液稳定性和降低 成本
（四）还原方法
• 按还原条件及操作方法的不同分为以下两
的情况下会发生水解，使色光、染色性能和染色
牢度发生变化
• 如：还原橄榄绿R、还原棕R、金橙3G等
水解现象
5、结晶现象
• 如果染料隐色体的溶解度小，而浓度又过 高，则有可能发生隐色体的结晶和沉淀现 象，因而不能进行正常染色。 • 隐色体的溶解度与分子中被还原的羰基数 目及大小，染料亲水性基团的多少、位置， 染料分子的大小及取代基的影响等因素有 关。
–60℃时，二个羰基被还原，得到的隐色体亲合 力高，染物色光较好 –70℃以上，四个羰基被还原，染物得色萎淡 –更激烈的条件，失去亲合力，氧化后不能回复 到原染料
过度还原现象
2、脱卤现象
• 含卤素的染料在高温、还原剂浓度高及还 原时间长的情况下还原，容易发生脱卤现 象，使染料的色光及染色性能降低。
1:3~1:6
0.3以下 7~8 3~5 0~6 6~20 3~5 —
还原染料隐色体染色方法及工艺条件
染色方法 染料(%，对织物重) 中 色 36%(36Bé )烧碱(ml/L) 25 8~12 甲法 乙法 0.3~2 8~12 10~25 丙法 特别法
保险粉(g/L)
元明粉(g/L) 染料(%，对织物重)
• 还原速率一般用半还原时间t1/2来表示。 • 半还原时间t1/2是还原达到平衡浓度半量时 所需的时间。半还原时间越短，表示还原 越快，反之则越慢。
影响还原速率的因素：
• 染料分子结构
– 一般来说，靛系还原染料，特别是硫靛类还原 染料的半还原时间较长，还原速率远比稠环蒽 酮、氨基蒽醌类低，比黄蒽酮更低，还原速率 较慢。
二、还原染料隐色体的上染
• (一) 隐色体上染的特点 • 还原染料隐色体上染纤维素纤维类似于直接染料 （阴离子染料）染棉。通过范德华力和氢键被吸 附在纤维表面，然后向内部扩散。 • “两高一低”
– 初染率高、平衡上染百分率高
• 隐色体的亲和力高，染液中电解质浓度过高
– 匀染性低
• 隐色体的亲和力高，染色温度低，染料扩散能力差
1、全浴法（养缸还原法）
• 特点
– 浴比大 – 烧碱、保险粉浓度相对较低 – 还原条件温和
• 应用
– 适用于还原速率快，隐色体溶解度低或在高浓 度保险粉和烧碱作用下易水解、过还原、脱卤 等副反应的染料 – 如：还原大红R、蓝RSN、蓝BC等
2、干缸法（小浴比还原法）
• 还原时，染料及助剂不直接加入染缸，而先在另 一较小的容器中进行还原然后将还原好的染料隐 色体滤入加有规定液量的染缸中再进行染色 干缸时染料与水 量之比 • 操作过程
– 提高温度聚集度降低
• 电解质
– 染液中电解质的存在，会增加染料聚集
• 烧碱用量增加聚集度亦降低
二、染料隐色体的上染
• 还原染料隐色体浸染时初染速率高，有些 染料需加缓染剂 • 平平加类的非离子表面活性剂会和染料隐 色体形成不稳定的结合而降低隐色体的上 染速率，缓染。 • 在低温染色时，易产生染色不均匀和“白 芯”现象，可加入JFC或适当皂煮来提高 分散性能。
种：
• 1、全浴还原法
• 2、干缸还原法
1、全浴法（养缸还原法）
• 直接在染浴中使染料还原后，即开始染色 • 操作过程：
– 还原染料用分散剂和少量温水调成薄浆，再加 适量温水稀释、搅匀 – 染缸中按浴比加足水量，加入规定量的烧碱 – 滤入调好的染液，并加热至规定温度 – 搅拌后加入规定量的保险粉，进行还原 10~15min后即可染色
30℃)和碱浓度低的条件下染色可达到较
高的上染百分率。
• 染色时要加促染剂，以提高上染百分率。
4、特别法
• 这类染料一般还原速率慢，不易发生副反 应。 • 如硫靛结构的还原染料，通常需在较高的 温度(70℃左右)、较高的保险粉和烧碱浓度 下进行还原、上染。 • 一般不加促染剂，以提高上染百分率。
4、特别法
– 若环上含供电子基，则难还原 – 若环上含吸电子基，则易还原
一些还原染料的隐色体电位
还原染料名称 黄G 蓝2B 紫RH 隐色体电位(mV) -640 -690 -720 还原染料名称 深蓝BO 绿3B 蓝RSN 隐色体电位(mV) -830 -830 -850
桃红R
灰M 棕RRD
-730
-760 -770
• 分类
– 甲特法：烧碱用量为甲法的150%，保险粉用量及染色 温度与甲法相同，适用于隐色体聚集倾向大、初染速 度高的染料。 – 特别I法：主要用于硫靛结构的、还原速率特慢的染料， 除还原桃红外，还有红青莲RH、RRN等。还原温度较 高（70~80℃），用干缸还原，染色温度接近乙法。 – 特别II法：又称黑色法，适用于黑色还原染料品种，还 原温度60℃，还原时间20~30min。染灰色时可按甲法 染色，染黑色时按特别法II。染色过程是60℃染15min， 在15min内升温至80℃，续染45min。
• 如：还原蓝BC，高温还原会使分子中两个 氯原子脱落，变成卤化的蓝蒽酮，氧化后 色光变红，产品耐氯牢度下降。
脱卤现象
3、分子重排现象（异构化）
• 染料还原后，烧碱不足，有些染料会发生分子重排 • 如：还原蓝RSN，正常隐色体为暗蓝色，若烧碱 浓度太低就生成难溶的紫色蒽酚酮化合物
4、水解现象
• 酰胺结构的还原染料在温度升高和烧碱浓度较高
5~8
—
5~8
6~12 2~4
5~8
6~18
5~8
—
浓 色
36%(36Bé )烧碱(ml/L)
保险粉(g/L) 元明粉(g/L)
30
8~12 —
10~20
8~12 12~20
12~18
8~12 18~25
20~30
8~12 —
二、染料隐色体的上染
集聚解聚 • 影响还原染料隐色体在染液中的聚集状态 的因素 • 染料结构
K3Fe(CN)
6
• 用来表示还原的难易程度
隐色体电位
• 隐色体电位为负值
– 绝对值越小，表示染料越容易被还原
– 绝对值越大，表示该染解较难被还原
• 染料的隐色体电位是选择适当还原剂的重要
依据，只有当还原剂的还原电位绝对值大于
该染料隐色体电位时，才能使染料被还原。
常用还原剂
• 保险粉Na2S2O4
0.1~0.5g/L 1~4g/L
2、乙法
• 这类染料的性能介于甲法和丙法染料之间，
在较低温度(45—50℃)和较低的烧碱浓
度下染色。
• 在染中、深色时，要加适量促染剂，以提
高上染百分率。
• 在染浅色或再生纤维素纤维时，可以不加
促染剂。
3、丙法
• 这类染料的分子结构较简单，亲和力较低，
扩散性较好，匀染性较好，在低温(25—
第二节
还原染料的染色过程
一、还原染料的还原溶解 二、还原染料隐色体的上染 三、还原染料隐色体的氧化 四、染色后处理
一、还原染料的还原溶解
• （一）还原反应 • 还原染料不溶于水，在碱性溶液中可在还 原剂的作用下，将染料分子中的羰基还原 成可溶性的隐色体钠盐，才能上染纤维素。 • 常用还原剂 • 常用碱剂
– 烧碱 – 保险粉：连二亚硫酸钠Na2S2O4
一、染料的还原溶解
• 以蒽醌还原染料为例
• 当受到氢氧化钠和保险粉作用时，所生成的隐色 体在碱性介质中就可能完全成为电离的钠盐状态。
一、染料的还原溶解
• 染料变成隐色体，结构发生变化，因而颜色也发 生相应的变化。
– 靛类：隐色体颜色通常比染料本身浅 – 原因：共轭双键减少，失去了失电子基，吸收波向短 波方向移动
– 还原能力强
• 0.055mol/L保险粉和0.5mol/L NaOH溶液，
在60℃时的还原电位是-1137mV，足以还原所 有的还原染料
– 价格较低
隐色体电位与还原性关系
一般来说
• 靛系还原染料的隐色体电位绝对值较低， 易还原 • 蒽醌类还原染料的大多数隐色体电位绝对 值较低，难还原 • 同一母体结构的染料
• 特点
– 浴比小 – 烧碱、保险粉浓度相对较高 – 还原条件相对剧烈
• 应用
– 还原速率慢、隐色体溶解度高的染料 – 除适合于全浴法的染料外，一般都用此法
（五）不正常的还原现象
1、过度还原现象：正常情况分子结构中羰基 不全部还原，温度、浓度过高，则得色萎 而淡，甚至丧失亲和力。 • 如：还原蓝RSN
– 将染料用少量助剂及水调匀，干缸浴比为1:50，加入 2~3L 30%烧碱，搅匀 – 升温至还原温度，缓缓加入0.5~0.75kg保险粉，保 温还原10~15min – 染槽内加入规定量的水，升温至染色温度，加入余下 的烧碱、保险粉，将已还原好的隐色体溶液滤入染槽， 搅匀后，开始染色
2、干缸法（小浴比还原法）
• 染料颗粒大小
– 染料颗粒小，单位重量染料的接触面积大，反 应速率应当随之而增高。 – 染料颗粒越大，单位重量染料的表面积越小， 即与溶液的接触面(反应面积)越小，还原速率 越低。
影响还原速率的因素（续上页）
• 染料的结晶性质
– 若染料形成结晶，则还原速率降低，故染色时 以采用超细粉还原染料为佳。