活性染料染色.

第三节活性染料染色主要内容：活性染料的结构特点及分类活性染料的染色过程及固色原理活性染料染纤维素纤维的方法及工艺活性染料对其他纤维的染色重点内容：活性染料的结构特点及分类影响活性染料固色率的因素活性染料染纤维素纤维的方法及其工艺一、概述1、定义：活性染料溶于水，染料分子上含有活性基团，能在一定条件下与纤维素纤维中的羟基、蛋白质纤维中的氨基发上反应生成共价键结合上染。2、活性染料的特点：溶于水，使用方便匀染性好皂洗牢度和湿牢度高染色鲜艳度高生产工艺简单，价格便宜沾色少3、存在的不足：固色率不高，影响染料的利用率盐的用量大日晒牢度较差4、活性染料的结构特点通式：W-D-B-R其中：W表示水溶性基团D表示染料母体或发色体B表示连接基R表示活性基5、结构与性能（1）水溶性：在母体染料中一般有1~3个磺酸基做为水溶性基团，有些活性基本身也具有磺酸基或硫酸酯基作为水溶性基团。（2）母体：影响染料的颜色、亲和力、日晒牢度、扩散性等。较好的扩散性和较低的直接性（匀染和透染性能；未染着的染料、水解染料的洗除性）一般为简单的直接染料和酸性染料作为母体的结构。（3）连接基B：活性基——染料母体芳环相连。有些染料没有连接基，活性基直接连接在染料母体上。连接基对染料的反应性和染料——纤维键的稳定性也有一定的影响。（4）活性基团R：主要影响染料的反应性及染料——纤维键的稳定性。决定类别和染色工艺。二、活性染料的分类根据活性基团的不同分类1、X型：二氯均三嗪型活性基团上有两个氯原子，活性强室温下就可以与纤维素纤维反应染液稳定性差，易水解损失，固色率低固色用Na2CO3（弱碱）2、K型：一氯均三嗪型活性基团上有一个氯原子，活性低较高温度下才能与纤维素纤维反应染液稳定性好，不易水解损失固色用NaOH（强碱）3、F型：二氟一氯嘧啶（氯带嘧啶活性基）该类染料品种主要是二氟一氯嘧啶型反应活性介于K型和X型之间4、KN型：乙烯砜型染色时在碱性条件下可以生成反应性的乙烯砜基。D-SO2-CH2CH2-OSO3Na反应活性介于K型和X型之间5、RN型：双活性三、活性染料的染色过程（一）上染染料的吸附染料的扩散（二）固色染料与纤维发生反应形成共价键结合（三）皂洗后处理洗去未反应的染料洗去水解的染料（一）、上染(1)亲和力低活性染料的分子结构比较简单，染料与纤维素间的范德华力和氢键力较小（2）盐效应A、促染纤维素纤维带负电，Na+受纤维电荷吸引力；染料阴离子接近纤维表面所受斥力大为减弱——促染作用。-SO3越多，盐效应越明显。促染既能提高染料的上染百分率，也能提高固色率。B、注意盐的用量不能过高，也不能加入过快。盐量过多：染料容易聚集沉淀，不利于上染。加入过快：随着盐量的增加，上染速率也增加，容易出现染色不匀的现象，最好采用分批加盐。（二）固色固色效果：固色率——染料与纤维发生共价键结合的染料量占投入染料总量的百分率。反应历程：（1）亲核取代反应（2）亲核加成反应反应条件：碱剂（1）亲核取代反应Cell-OH+OH-Cell-O-+H2O（2）亲核加成反应（3）活性染料的水解反应水分子在碱的作用下逐步离解成OH-，OH-作为亲核试剂与活性基反应，生成一种羟基化合物而失去染料的活性，该反应称为染料的水解。其反应如下：染色时，随着碱剂的加入，水中OH-的浓度提高，染料的水解作用加剧，水解染料增多。（染料的利用率将会降低，难得染得深色。）被水解的染料不仅部分或彻底的失去了与纤维固着的活性，但是具有与活性染料相近的亲和力，可被纤维吸附成为浮色的一部分。控制条件，使反应朝着有利于固着的方向发展，避免染料的水解，是制定活性染料染色工艺的关键。影响活性染料固色率的因素1、染料性质的影响（1）染料反应性的影响（2）染料亲和力的影响（3）染料扩散性的影响2、染色工艺条件的影响（1）PH值（2）固色温度（3）时间（4）浴比（5）中性电解质1、染料性质的影响（1）染料反应性的影响反应性不同，其固色率也不同活性染料的反应性越高，染色的固色率越大，但水解速率也随之增大∴提高活性染料的反应性不一定能提高固色率，有时甚至会降低固色率（2）染料亲和力的影响染料的上染是固色的前提染料的亲和力越大，染料的上染率越高，染料的固色率也越高染料的亲和力过大，染料的扩散性差，影响染料的固色率，同时水解后粘附在纤维上的染料也不易除去。（3）染料扩散性的影响染料扩散性好，染料在纤维上的分布越均匀，染料与纤维发生键合的概率越高，固色率越高。2、染色工艺条件的影响（1）染液的PH值当染料的pH值提高，碱性增强，染料的反应性增加，固色率和水解速率同时增加，并且水解的速率比固色速率的增加更加明显，固色率反而降低。因此染色时，为保证染料正常固色，对反应性强的染料，宜弱碱固色，反之，强碱固色。（2）固色温度温度升高，反应速度提高，但水解速度也提高，固色率降低温度升高，平衡上染百分率将降低，也影响固色率因此要选择合适的温度达到要求的上染率水解不严重（3）时间对反应性较弱的染料，适当延长固色时间，可以提高固色率。（4）浴比在保证上染率的基础上，尽量减小浴比，有利于染色、固色一般1:15~1:20但染色浴比过小会影响染色的匀染性（5）中性电解质的影响促染提高染料的直接性提高固色率固色时染料的上染1、活性染料浸染或卷染，常先在中性浴中染色一段时间后，加碱剂进行固色2、加碱后，上染的染料量增大3、固色率低于上染率（三）皂洗后处理目的：去除浮色（水解染料、未反应的染料、无活性基团的染料），提高染色牢度。方法：用肥皂等洗涤剂把吸附在纤维上未与纤维结合的染料洗涤去掉。四、活性染料竭染的染色特征值上染率或固色率%加碱时间/minSR21EF活性染料竭染染色曲线1—上染速率曲线2—固色速率曲线1、S值：是活性染料在未加碱只加盐的染色条件下的上染百分率。即第一次的上染量。反应了染料对纤维的直接性和亲和力的大小。S值过高、过低，均会使匀染性、透染性变差。若S值过高，可以通过分次加盐，控制染料温度、时间来增加移染。2、E值：加碱固色后纤维的上染百分率。反应了染料对纤维的竭染性。（E-S）值称为染料的第二次上染量。若S值过小，E值过大，要分次加碱，获得匀染。3、R值：加碱5min后时的固色率，反应了活性染料对纤维的反应性能及固色率的大小。4、F值：染色结束时的固色率，反应了染料的利用率。五、活性染料染纤维素纤维的方法及其工艺（一）浸染1、染色方法（1）一浴一步法（全料法）：染色、碱固色一次加入；染料易染不匀，易水解，一般不采用一浴法。（2）一浴两步法：先染再加碱固色，充分移染，匀染性好，残液不能再用，常用方法。（3）两浴法：在两个染浴中分别进行。水解少，固色率高。但在碱浴中固色时，染料易溶落。一浴一步法：工艺流程：染色—水洗—皂煮—水洗—脱水—烘干。一浴两步法：工艺流程：织物练漂—水洗—染色（吸附）—固色—水洗—皂煮—水洗—脱水—烘干2、染浴的组成染料、中性电解质、碱、水、匀染剂等。（1）染料的选择：a.双活性基（固色率）b.拼色时选同一类型（相同商品类型的）（2）中性电解质：NaCl、Na2SO4(高温时NaCl对设备有腐蚀)（3）碱：Na2CO3、Na3PO4、NaOH（4）水：软水3、活性染料一浴两步法染色工艺：染色活性染料%食盐5~50g/L浴比1：20温度60℃时间20~40min皂洗净洗剂0.5g/L浴比1：15温度90~95℃时间15~20min固色纯碱5~50g/L浴比1：20温度60℃时间20~40min•染料用量根据颜色深浅决定。盐的用量深色较浅色多，为提高匀染效果盐可以分批加入。•染色浴比不宜过大，否则染料水解增多，染料的上染率和固色率会下降。4、工艺曲线吸附上染30~40min加碱固色30~40min皂洗15min5、加盐加碱的方式：低亲和力（X、K、KN），快速加盐。开始上染少，加碱时上染快，不易匀染—碱控染料；中亲和力（ME、B、BF），加盐、加碱速度都要控制，但不严格；高亲和力（KE、H-E），控制加盐。染料易聚集—温控型染料。受控染色工艺：控制温度、控制加盐、加碱量和加入方式。6、影响上染因素亲和力、直接性：直接性高—染料吸附增加；固色率增加；扩散性降低（匀染性降低）；浮色不易洗除。pH值：pH增加，Cell-o-增加，有利于上染；但pH太高，水解液增加（oH-增多），影响上染；直接性降低（染料—纤维素负斥力增加）温度：温度增加—固色速率增加；直接性降低平衡吸附量降低；固色率降低。电解质：使Cell-o-/oH-比值增加，促染；但要防止染料聚集。添加剂的影响：如果尿素作用—吸湿纤维溶胀；增溶染料。（尿素与乙烯砜型染料有反应，不宜加入）浴比：浴比小—直接性提高纤维结构和性质：纤维溶胀增加，比表面积增加。扩散性增加，固色率增加。温度和时间电解质：无水元明粉、食盐(20~80g/L)7、水洗后处理：冷洗—热洗—皂洗—热洗—冷洗水洗—热水洗：去除盐、碱和纤维表面未固着的染料洗去碱可以防止染料在皂洗过程中水解。含碱烘干后影响色光；含电解质不易洗除纤维上水解的染料（增加亲和力）。皂洗：使纤维内部未固着的水解染料向纤维表面扩散并解吸。亲和力高的提高皂洗温度。热洗—冷洗：去除粘在纤维表面未固着的染料。8、注意事项：水解的染料吸附在纤维上，但不能与纤维反应固着固色率降低，牢度降低。（中性上染，减少水解几率，还能得到匀染和透染）提高染料利用率、固色率和染料牢度的方法：残液中染料有：水解的、未上染的—延长染色时间只剩水解的。纤维上染料有：水解的、固着的染料—充分皂洗，只剩下固着的染料。（二）卷染工艺与浸染基本相似，通常用一浴二步法设备：卷染机适于小批量、多品种的生产，灵活性强工艺随染料性能和织物组织结构不同而不同一般选反应性强的染料，低温染色注意：头尾色差1、卷染工艺流程卷染（4~6道）→固色（4~6道）→冷水洗（2道）→70~90℃热水洗（2~3道）→皂煮（4~6道95℃以上）→80~90℃热水洗（2道）→冷水洗（1~2道）→上卷2、卷染工艺处方及条件染料类型处方工艺条件X型K型KN型M型染料用量视色泽要求而定食盐（g/L）20~3025~4025~4025~40碱剂（g/L）Na2CO3或Na3PO410~204~615~3010~2015~2510~1515~2510~15浴比1:2~1:3染色温度（℃）时间（道）室温或304~6906~860~656~860~656~8固色温度（℃）时间（道）室温或304~6906~860~656~860~656~8皂煮肥皂（g/L）液量（L）温度（℃）时间（道）5（或用合成洗涤剂）12095以上4~63、注意事项染料分二次加入开始60%第一道末40%染色固色温度相同，利于控制电解质一般在染色一定时间后加入可分次加入预先用水溶解后加入染液，并搅拌均匀棉、粘胶纤维织物卷染1、工艺流程染色→固色→水洗→皂煮→水洗→上卷2、工艺处方及条件（见下表）常用各类活性染料卷染工艺染料及工艺条件色泽浓度淡色中色浓色染色液染料(%)食盐(g/L)液量(L)0.3以下10~20120~1500.3~220~30120~1502以上30~80120~150固色液碱剂(g/L)液量(L)5~15120~15010~20120~15015~35120~150皂洗液肥皂(g)液量(L)500120500120500120常用各类活性染料卷染工艺染料及工艺条件色泽浓度淡色中色浓色工艺条件染色温度染色道数固色温度固色道数冷洗热洗皂洗热水洗冷水洗上卷视染料类别而定4~8视染料类别而定4~8室温，2道（冷流水）80~85℃，2~4道95℃以上，4~6道80~90℃，2道室温，1~2道（冷流水）—注意事宜溶解时注意部分染料难溶时，可加适量尿素帮助溶解。某些染料，如乙烯砜染料易与尿素发生反应，所以不能使用。其