第十讲酸性染料染色

• 染液处方
– 染料
促染 缓染
X％(对纤维重) 10％~20％(对纤维重) 2％~4％(对纤维重) 2~4 20:1~30:1
– 结晶元明粉 – 硫酸（98%） – 染色pH值 – 浴比
• 助剂的作用
– 元明粉
• 缓染，并有利于匀染 • 染浅时，用量应高些 • 也可加入阴离子或非离子表面活性剂起缓染和促染
• 硫化钠在染浴中的还原作用 • R-S-S-R' + 2[H] →R-SH + R'-SH • 染料的溶解 • R-SH + NaOH → R-SNa + H2O • 硫化钠就是还原剂有是碱基
• 浴比 • 染色时应尽可能采用较小的浴比 • 电解质 • 促染，如元明粉5~15g/L • 温度 • 较高的染色温度，以降低硫化染料隐色体的聚集， 提高上染率和匀染性。 • 高温可以提高还原速率。硫化黑：90~95℃，蓝、 绿、棕65~80℃
•在三芳甲烷结构的碱性染料基础上，经磺化而成的 以蓝、绿、紫色为多，色泽浓艳
•耐光牢度差，溶解度低
一、基本原理
二、影响因素
•
• • •
羊毛、蚕丝、聚酰胺几乎含等当量的氨基和羧基 H2N—W—COOH 在水中，氨基和羧基发生离解，形成两性离子： +H N—W—COO— 3 等电点 当溶液的pH值达到某一值时，羊毛纤维中电离 的氨基和羧基数量相等，正、负离子数目相等，处于 等电状态，这时的pH值称为该纤维的等电点。 羊毛等电点的pH值为4.2~4.8。
• B.酸用量增加 • NH3+的数量增加，所带正电荷增加，染料与 纤维分子间的库仑引力增加，染料的上染速 率和上染百分率增加 • C.染色条件 • pH值范围：2～4 • 中性盐：降低库仑力，缓染
•
结构较复杂，染料与纤维之间有较大的范德 华力和氢键力 • 若pH值在强酸性条件，染色速率过快，易造成 染色不匀 • 弱酸性染料染色饱和值，超过按纤维中氨基 含量计算的饱和值，这主要是由于染料与纤维之 间的范德化力和氢键的作用结果
（1）强酸性浴染色酸性染料（匀染性酸性染料） • • • 染料与纤维的结合主要是离子键的结合 对纤维染色，存在染色饱和值——按纤维 氨基计算所得的数值。
• A. 染浴酸性较弱
• • • • NH3+的数量较少， 纤维所带正电荷少， 染料与纤维分子间的库仑引力较小， 染料的上染速率和上染百分率较低
染色性能
强酸性染料
弱酸性染料
中性染料
湿处理牢度
染液PH值 调PH用酸 匀染性 染料溶解性 与纤维结合形式
较差
2~4 硫酸或甲酸 好 好(相对分 子质量小) 离子键
较好
4~6 醋酸 中 稍差(相对分 子质量较大) 范德华力、氢 键、离子键
好
6~7 硫酸铵或醋酸铵 较差 差(相对分子质量 大) 范德华力 氢键
• 流程
• 染色→水洗→氧化→水洗→皂洗→水洗→烘干。
• 1、酸性染料的定义 • 2、比较三种酸性染料染羊毛工艺上的异 同 • 3、弱酸性染料染锦纶卷染的工艺（包括 染色和固色） • 4、酸性染料染色常见疵病及质量控制
– 酸性基团大多数为磺酸基，少数为羧基，易溶于水，
在水中电离成为染料阴离子
– 染料分子结构比较简单，多数为单偶氮类染料，少
•
• 酸性染料在染液中电离成D-SO3-和Na+ • 羊毛等纤维带正电荷，吸引染料负离子上染
• 纤维与染料间也存在范德华力和氢键 • 强酸浴：离子键起主要作用 • 弱酸浴：范德华力和氢键起主要作用
• “染座”：NH3+
– 酸性条件下NH3+与D-SO3-形成定位吸附 – PH ↓ ， “染座” ↑。即酸性强，NH3+多 – 加酸，促染
1.43％
0.06％ 0.44％ 2％ 4％ 0.1%
• 染色升温曲线
98℃ 60min 1℃/min 40℃入染 5min 匀 染 剂 硫 酸 5min 5min 染 料 水洗
• 染液处方
– 染料 X％(对纤维重) – 醋酸（98%） 0.5％~2％(对纤维重) – 结晶元明粉 10~15% – 匀染剂 0％~0.5％(对纤维重) （如平平加O、拉开粉Bx等） – 染色pH值 4~6 – 浴比 20:1~40:1
数为双偶氮类染料，分子中缺乏较长的共轭双键系 统，分子芳环共平面性或线型特征不强，因此对纤 维素纤维缺乏亲和力。
• 应用特点
– 色谱齐全 – 色泽鲜艳 – 湿牢度和日晒牢度随品种不同而有很大差异。其中结构较
简单，含磺酸基较多的湿牢度就较差。
• 应用对象
– 酸性染料品种很多，主要用于羊毛、蚕丝等蛋白质纤维和
（染料染液浓度0.1%， 浴比50:1，温度50℃）
• T↑
– 聚集程度↓ – 膨化程度↑
– 吸附、扩散速率↑
∴根据染料聚集倾向大小、扩散性、移染性能 高低来控制始染温度、升温速率和染色时间， 达到匀染、透染的目的。
• 按染色工艺条件
– 强酸性染料：匀染性酸性染料或典型的酸性
染料，染羊毛、皮革。
作用
– 硫酸
• 促染，染深色时量大些 • 可分次加入或初染时改用醋酸，以避免染色不匀
• 染色工艺过程
– 染物于30~40℃入染，以1℃/1~1.5min的速率升温
至沸，再沸染45~75min，然后水洗烘干。
• 染色实例：强酸性染料染纯毛绒线，军绿色
– 染色处方（对纤维重）
• 酸性黄2G
• 酸性红G • 酸性蓝BGA • 硫酸（98%） • 元明粉 • 平平加O
•
染液中加入中性电解质（食盐或元明粉），无机阴 离子Cl－ 或SO42－以及染料阴离子都能与纤维阳离子的 “染座”产生静电引力
无机阴离子Cl－ 或SO42－体积小、扩散速度快，先 被吸附
•
•
染料阴离子靠近纤维时，由于静电力、范德华力和 氢键作用，取代无机阴离子与纤维结合。
• Cl-——快↓，逐渐↑ • 延迟染料离子的交换， 起缓染作用，并能促进 染料的移染，有利于获 得匀染。 • 氯离子对纤维的亲和力 很低(常看作为零)，硫酸 根离子的亲和力比氯离 子大一些，所以元明粉 的缓染作用要比食盐强。
• 3.轧染 • 硫化染料颗粒较大，杂质含量较多，还原速度慢，一般
• • • • • • 采用隐色体轧染。 染料： 用量根据颜色深浅而定， 52%硫化钠： 为染料重量的100%~250% 纯碱： 1~3g/L 温度： 70~80℃ 气蒸： 101~105℃ 45~60S 双氧水 1.2~6g/L
如多硫化合物，葡萄糖等。 • 其用量随液体染料用量的增加而减少，当染料用量增 加到一定程度时，染液中还原剂浓度较高，可不加防氧化 剂。 • 用量过少，染液中染料会发生氧化，在织物上产生色 斑； • 用量过多，在氧化前水洗时，染料从织物上脱落较多， 颜色变浅，另外在氧化时也会耗用较多的氧化剂。
•
浸轧染液→气蒸→水洗(40~60℃)→氧化→水洗→皂洗→ 水洗→烘干。 轧液温度：一般染料40~60℃；硫化黑，70~80℃ 轧液率：70%~80% 气蒸： 102~105℃ 60~90S 双氧水：1~2g/L 40~50℃
• • • •
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液体硫化染料：液体硫化染料，视染色深度而定 防氧化剂：1~5g/L 盐: 10~30g/L 浴比： 1:15-1:20 绳状染色机 1:8~1:12 溢流染色机 温度：50℃液体硫化蓝 90~95℃液体硫化黑 氧化剂：过硼酸钠1.5~2g/L 60~70℃ 5~10min
• 小苏打 • 增强硫化钠的还原作用，防止隐色体过早氧化 • 纯碱 • 硫化钠染料隐色体不耐硬水
• 葡萄糖 • 有利于硫化染料的还原溶解，提高染液的稳定性，
防止染料隐色体过早氧化。
• 1.空气氧化法 • 适用于易氧化的硫化染料隐色体。 • 充分水洗、轧干或离心脱水 • 在空气中透风20~30min。 • 2.氧化剂氧化法： • 重铬酸钠:效果好，手感粗糙，重金属污染 • 双氧水：目前多被采用 • 溴酸钠、过硼酸钠、碘酸钠等也可作为氧化剂。
• 通过控制PH控制上染速率和得色量 • 匀染：酸分几次加入，并选用不同的酸
– 强酸浴染色——硫酸 – 弱酸浴染色——醋酸 – 中性浴染色——醋酸铵或硫酸铵
• PH<等电点
– 离子键结合，加中性电解质——缓染
• PH>等电点
– 范德华力和氢键结合，加中性电解质——促
染（减少染料与纤维间的静电阻力）
– 弱酸性染料
缩绒性酸性染料
– 中性染料
•
强酸性染料由于分子结构简单，相对分 子质量低，含磺酸基比例高，溶解度高，匀 染性好。 • 离子键结合。 • 湿处理牢度很差，难以染深色，不耐缩 绒，且染后羊毛强度有损伤，手感不好。
•
染料分子结构复杂，磺酸基在分子中占的比 例较低， • 对羊毛的亲和力较高，与羊毛纤维的结合， 离子键已不处于主要地位，纤维和染料之间有 较大的范德华力和氢键，所以除了离子键以外， 染料主要以范德华力和氢键固着在纤维中。 • 染色牢度比强酸性染料好。
染色pH值 （1）一般在4-6，弱酸性 （2）等于等电点时（羊毛4.2~4.8） ——纤维不带电荷，染料靠范德华力和氢键力上
染，上染后染料阴离子再与纤维中的NH3+成离子 键结合 （3）在等电点以上染色， 羊毛带负电荷，染料与纤维之间存在库仑斥力， 染料依靠范德华力和氢键力上染纤维。 然后，染料与纤维通过离子键、范德华力和氢键 力结合在一起，结合较牢固，湿处理牢度较好
• •
相对分子质量更大，染料与纤维之间有较大的 范德华力和氢键力，有超饱和染色现象。
在中性条件下，存在较大的电荷斥力，通过范 德华力和氢键力上染。 • 中性盐：促染，提高上染速率和上染百分率 • 结合：范德华力和氢键力，结合较牢固，湿处 理牢度较好
1.羊毛染色 • 由于羊毛的鳞片结构，升高温度有助于上 染; • 高温保温可提高移染性和染料扩散速率，有 助于匀染，需要长时间沸染 • 可使用元明粉等中性盐作缓染剂
脆损
黄、橙色对纤维有光敏脆损作用， 硫化黑染色织物在储存过程中，脆损严重。 • 其主要原因是多硫链氧化呈硫酸而使纤维水 解所致。 • 解决办法，染色后浸轧弱碱，如尿素或小苏 打等，有一定的防脆效果。
• 染料还原溶解
• 隐色体上染 • 隐色体的氧化 • 后处理
染料还原溶解
硫化钠在染浴中：
•
硫化染料用硫化钠还原溶解，染料分子中的二硫键 或多硫键还原成硫醇基，在碱性溶液中生成隐色体钠 盐而溶解。
聚酰胺纤维的染色和印花，也可用于皮革、墨水、造纸和 化妆品的着色及食用色素。
一、偶氮类酸性染料
二、蒽醌类酸性染料
三、三芳甲烷类酸性染料
• •
大多数为单偶氮和双偶氮结构的染料，以黄、橙、
红等浅色品种为主
三偶氮结构的染料虽然湿处理牢度好，但色泽比
较灰暗，匀染性差
• 在色谱上弥补 了偶氮类酸性 染料 • 以深色为主， 大多为紫、蓝、 绿及黑色 • 原成可溶性的 隐色体,硫化染料的隐色体对纤维素纤维具有亲和 力。
上染纤维后再经氧化,在纤维上形成原来不溶 于水的染料而固着在纤维上.
用保险粉作还原剂进行染色的称为硫化还原 染料. 性能及染色牢度介于硫化染料和还原染料之 间.
染色特点
• 成本低廉，染色简便， • 耐洗牢度较好， • 耐晒牢度按染料而异，硫化黑6~7级，硫化蓝 5~6级，棕橙、黄色一般为3~4级。
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皂洗后处理 上油 防脆处理：碱性物质如尿素、磷酸三钠、醋酸钠等。 固色处理 金属盐后处理和阳离子固色剂处理 硫酸铜-红矾处理后能显著提高耐晒皂洗牢度， 固色剂Y可提高皂洗牢度。
成本低廉，用于中、低档产品，方法有浸染、卷染、轧染。 以硫化黑为例： 1.浸染： 染料 11%~13%（o.w.f） 纯碱用量为2-3g/L 沸染 60~80min 52%硫化钠：为染料重量的80%~100% 浴比：1:20~30 水洗后再防脆处理 2.卷染： 浸轧染液→湿蒸（→还原气蒸）→水洗→（酸洗）→氧 化→水洗→皂洗→水洗（→固色或防脆处理）→烘干
• 助剂的作用
– 匀染剂
• 利于纤维的润湿、膨化及扩散 • 缓染、匀染
– 醋酸
• 调节PH值 • 浅色或匀染性差的，PH值高些，并分二次加入或
用部分硫酸铵代替醋酸
– 中性电解质：视具体情况
• 如PH=5以上染深色，在染色一段时间后可加 10~15%元明粉，促染