分散染料染色

第十五章分散染料染色

&1.前言

分散染料是一类分子较小（分子量200－500）结构比较简单的染料。它不-，羧基COOH等强亲水基。而只含有一些羧基；氨基，硝基等弱含有璜酸基so

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极性基，是属于水活性很低的非离子型染料。分散染料需经研磨形成0.5－2微米的微细颗粒并借助于分散剂悬浮于水中，以此悬浊液进行染色。

无论从染料分子的大小还是从分子结构特征来看，分散染料是最适合于涤纶纤维的染料。分散染料液能上染呢纶，淡湿牢度较低，它也能染腈纶。但难以获得深色。因此，分散染料对涤纶的染色意义就更为重要。近年来，随着涤纶纤维的发展，分散染料发展很快，结构不断更新，性能不断改善。目前，分散染料的发展趋向主要表现为（1）。多能化，即同时上染涤纶及混纺纤维如棉涤纶的染料。（2）大分子化。能适用于高温高压或热熔法染色的分子量较大，牢度较高的染料。（3）杂环化，即引入杂环结构以使染料发色鲜艳。染色性能良好并适应现代染色和印花工艺的需要。

&2 涤纶纤维的染色性能。

涤纶纤维的强力高弹性好，耐磨，干湿抗皱性好，具有很好的服用性能。但是涤纶纤维也有缺点，如易摩擦起球，不易染色等等。

一、结构紧密：涤纶纤维大分子属线性分子链，分子链上没有大的侧链或侧基酚环或芳环，以及基团与基团之间能紧密靠近。因此结构比较紧密，分子间的微隙小，一般染料很难向纤维内部扩散。

二、缺乏极性基团：涤纶分子中没有强的极性基团，没有-OH等亲水性基团，只有极性较小的酯基除端基外，吸湿中心很少，加上涤纶的结构紧密，所以吸湿性很差。在标准状态下具有强烈的疏水性，造成了染色的困难。用于纤维素纤维和蛋白质纤维的染料及其染色方法一般不能用于涤纶纤维的染色。

三、纺丝和热处理与染色关系

涤纶纤维的染色性能随着纺丝条件及染色前处理条件而变化因为纤维的微结构（结晶度、结晶大小、取向度）不但取决于纤维纺丝成型工艺条件，而且随着染整加工条件而变化。

（1）、拉伸比：在纺丝或成形中，拉伸比上升，结晶度上升，取向度上升，可及区下降，上染速率下降。

（2）、热处理纤维经热处理后由于微结构的变化，其吸附性能变化很大。随着热定型温度的提高，开始阶段上染率逐渐下降，（扩散系数也下降）。温度为170～180℃时最低，以后又重新上升。为什么180℃的时候最低呢？

这是由于180℃以下时，随着温度的升高，纤维的无定型区产生微晶，并逐渐增多，使纤维吸附染料的速度以及上染率逐渐降低。当温度升至180℃的时候，结晶速度加快，微晶在无定型区所占的体积增大，无定性区相对含量更小，势必导致染料吸附量更少，当温度继续上升超过180℃时分子链热运动剧烈，不利于结晶数目增多，但却有利于结晶合并或小结晶拆散而使结晶区扩大，这时即使结晶度提高，但无定性区中的孔隙巨增，有利于染料染色吸附扩散，上染率增加。以上是基于两相结构理论的分析。

基于折叠晶体结构的解释，根据折叠定向结构的看法乃是随着热处理温度的提高，无定型区临近分子链段靠近并集束，当温度升温到180℃时，可能出现较有规则的折叠排列时染料分子难以向纤维内部扩散。当温度超过180℃时，分子振动激烈，折叠结晶区增大而出现疏松排列部分，使染料分子易于向纤维内部扩散上染速率加快，上染率也增加。

纤维的微结构变化可通过其玻璃化温度来反映。不同的玻璃化温度的纤维上染速率各不相同。分散染料只有当温度高于玻璃化温度后，上染的速率才迅速加快。存在所谓的染色温度TD.通常TD比玻璃化温度高十几度，这是因为TD是上染转变温度，只有当分子链断运动速度增加到一定程度后，分子链断向形成的瞬间分子之间的孔隙大于染料分子，染料分子才能扩散进去所以TD要比Tg高。

综上所述,由于涤纶纤维染色的特点，它对染料的要求和使用染色方法与纤维素纤维和蛋白质纤维不同。

（1）对于染料的选择，为了使染料更容易进入纤维的微隙，要求使用分子结构简单，分子量小的染料。染料分子中不应该含有水溶性的基团，在水中的溶解度很低，即也是疏水性的，和涤纶纤维的疏水性相适应。

（2）染色工艺方面：因为涤纶纤维具有热塑性，为了有利于染料扩散进入纤维，可以采用较高的染色温度，使纤维分子链断的运动增加，温度增大，并使染料分子的动能增大。

所以常采用热熔法染色。

&3、分散染料的染色性能

溶解性：分散染料分子不含磺酸基和羧基等水溶性基团，因而难溶于水，在水中不电离是非离子型染料。但由于含有一些极性基团象－NH

, —OH、—N=N

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—或亲水性基团的存在，使其具有微量的溶解度。因此在分散染料溶液中既含有染料的原分子，又含有不同的晶体染料和染料的颗粒，处于动态平衡状态。

研究分散染料在水中微弱的溶解度对研究分散染料的上染性能非常重要。因为分散染料在水中对涤纶纤维的染色，主要靠这些微量溶解的颗粒进行的。

但水溶性要适当，过低则上染速率太慢，过大，分散染料上染百分率过低。一般分散染料的溶解度比还原染料要高，比水溶性染料要低的多。

影响溶解的因素：

（1）染料结构中极性基团的性质和数量，极性强，数量多，其溶解性好。

（2）分子量MD的大小。疏水部分不同，其溶解度不同。分子量上升，疏水部分增加，溶解度下降。

（3）温度; 温度上升，溶解度增加。

（4）电解质；电解质增加，溶解度下降。

（5）在溶液中加入一些分散剂，由于其增溶作用，上染速率增加，但此时温度增加，作用下降，溶解度降低。

（6）颗粒的大小；溶解度和颗粒的大小又近似的关系。颗粒越小，溶解度越大。

（7）晶型转化；如果一种染料存在几种结晶，则染料通过染液还会发生晶型转变。但较不稳定的晶型转变成较稳定的晶型。染料的上染速率和平衡上染量都会下降。

二、化学稳定性：分散染料在某些条件下，结构会发生变化，使染料的水溶性，色光，上染性能，染色牢度等都发生变化。产生的原因可能又以下几点：