第三节活性染料染色

第三节活性染料染色

⏹活性染料是其离子或分子中含有一个或一个以上的反应性基团（俗称活性基团），在适

当条件下，能与纤维素纤维上的羟基、蛋白质及聚酰胺纤维上的氨基等发生键合反应，在染料和纤维之间生成共价键结合的一类染料。

⏹按照染料索引分类，该类染料称为反应性染料，我国称为活性染料

⏹活性染料的分子结构简单，色泽鲜艳，色谱齐全，使用方便，成本较低，含有磺酸基水

溶性基团，在水中电离成染料阴离子，对硬水有较高的稳定性，扩散性和匀染性较好⏹活性染料还会与水发生水解反应，降低染料利用率，残液中染料含量高达30％～40％⏹活性染料染色时间较长，染料和化学品的耗用量大，需加大量中性盐促染，对环保不利⏹活性染料的皂洗牢度和摩擦牢度较好，日晒牢度与染料母体结构有关，随染色浓度提高

而改善

⏹活性染料耐氯漂牢度较低，蒽醌结构的蓝色品种染料有烟气褪色现象

⏹可用于纤维素纤维、蛋白质纤维、聚酰胺纤维，特殊活性基团的活性染料还可用于涤纶

等纤维的染色

一、活性染料的结构和类型

⏹活性染料结构通式W—D—B—Re

⏹Re为反应性基团（活性基），可与纤维反应生成共价结合，影响染料的反应性以及染料

和纤维间的共价键的稳定性

⏹B为活性基与母体的连接基或桥基，部分染料无，影响染料的稳定性及染料和纤维间共

价键的稳定性

⏹D为染料发色体或母体，影响染料的亲和力、扩散性、颜色和耐晒牢度

⏹W为水溶性基团，一般为磺酸基

二、活性染料和纤维素纤维的反应性

⏹ 1.纤维素纤维的化学结构和反应性

⏹纤维素是多糖化合物，其分子链主要由β-D-葡萄糖剩基彼此以1,4苷键联结而成

⏹反应性主要取决于分子链中的葡萄糖剩基上的三个羟基的性质

⏹只有无定形区的葡萄糖剩基上的羟基才可能与染料发生反应

⏹染料可及区约占纤维总体积的5％～14％，随前处理和染色时的溶胀状态而不同

⏹不同大小结构的染料分子，可及区有差别

⏹实际参加反应的羟基仅是可及羟基很少一部分，与各羟基的反应性和空间阻碍等因素有

关

⏹第2位的反应性最强，但空间阻碍比第6位的大，对体积较大的分子（如染料）反应几

率较低

⏹第6位的伯羟基的反应性较强，受空间阻碍影响较小，发生亲核反应的几率较高

⏹第3位的仲羟基受空间影响较大，且易与相邻的葡萄糖剩基形成内氢键，反应性最低⏹在正常反应条件下，第2位空间阻碍较第6位的大，所以染料主要和第6位的羟基反应⏹ 2.活性染料的反应

⏹纤维素和水都可作为亲核试剂与染料发生反应

⏹染料与水反应就失去与纤维的反应能力，反应越快，损伤染料越多，固色率较低

⏹染料与水反应是均相反应，与纤维素反应是非均相反应

⏹水解反应可以发生在溶液中，也可以发生在纤维内孔道中

⏹一般使用水溶性多元醇代替纤维素纤维进行研究

⏹在醇的碱性溶液可发生如下反应

⏹AOH →AO- + H+ 醇的离解

⏹AO- + D →AOD 染料的醇解

⏹OH- + D →HOD 水解产物

⏹醇解相当于和纤维素的反应

三、活性染料的染色过程

⏹与其它染料一样在上染过程中，也存在着吸附、扩散和固着的过程。

在纤维中扩散的同时，还存在着染料与纤维的键合反应和染料与水的水解反应。

四、影响固色反应速率及效率的因素

⏹ 1.染料的反应性及反应性比

⏹活性染料的反应性包括与纤维素纤维的反应，也包括水解反应

⏹应该提高染料与纤维的反应速率，降低其水解速率

⏹要保证染料具有一定的反应性，又要有高的固色效率

⏹ 2. 染料的亲和力或直接性

⏹活性染料母体一般是简单的酸性或直接染料，故具有较低的直接性和良好的扩散性

⏹活性基越大，直接性有一定提高，扩散性能则有所降低

⏹活性染料的亲和力或直接性越高，越有利于染料和纤维的反应，固色效率和固色速率都

可提高

⏹竭染常数

⏹直接性过高，没有必要

⏹并且会使染料的扩散性及匀染性降低，水解染料难以去除

⏹ 3.染料的扩散性

⏹与上染速率、匀染性、透染性、固色效率有关

⏹对于皮芯结构和低温染色的粘胶尤其重要

⏹比一般直接染料高

⏹ 4.pH值

⏹pH值升高，纤维素电离程度增加，纤维带负电荷也多，对染料阴离子的斥力增大，使

其亲和力（或直接性）降低

⏹pH值升高，可提高染料和纤维的反应速率，水解反应速度也迅速增加，固色效率越低⏹活性染料应在碱性溶液中进行，但碱性不要太强

⏹ 5.温度

⏹提高温度，染料水解和染料和纤维的反应速率都增高，对水解影响更显著

⏹温度越高，染料的亲和力或直接性越低，染料平衡吸附量降低，竭染常数或固色率越低⏹ 6. 电解质

⏹与直接染料促染机理相同

⏹加入元明粉等中性电解质可提高染料的吸附速率、平衡吸附量及纤维上的吸附密度

⏹电解质浓度过高，将增加染料在溶液中发生聚集而生成沉淀的程度，影响固色速率和效

率、染色匀染性

⏹7.助剂或添加剂的影响

⏹在轧染或印花时，溶解度较低的染料或染料浓度高时，需加尿素助溶

⏹尿素可加速纤维溶胀，其水溶液比纯水对纤维的溶胀能力强

⏹8.浴比

⏹降低浴比可降低活性染料的直接性，增加纤维上的染料浓度，因而可提高固色速率及固

色效率

⏹9.纤维的结构和性质

⏹遵循孔道模型

⏹纤维充分溶胀，空隙尺寸增加，染料扩散速率快，提高染料的固色效率

⏹纤维越细，纤维比表面积越大，固色速率及固色效率越高

五、纤维素纤维纺织品的浸染工艺

⏹活性染料的上染特殊之处：在吸附和扩散的同时发生与纤维的键合反应（固色）及水解

反应

⏹染料反应性越强，直接性越高，扩散性越低，匀染和透染性就越差

⏹因此纤维素染色时，应在近中性上染，待达到或接近吸附平衡后再加碱剂（固色剂），

提高染液的pH值，加快固色反应

⏹减少染料的水解几率，提高固色率，而且还会获得良好的匀染及透染效果

⏹固色率：染料与纤维发生共价结合的染料量占投入染料总量的百分率

⏹ 1.染色特征值

⏹S值过高或过低都会使匀染性及透染性变差

⏹S值高的染料，可通过分批加盐、控制染色温度和时间来增加移染