第五章 活性染料染色

第五章活性染料染色一、概述1、定义结构中含活性基，能和纤维形成共价键结合的染料。2、特点（1）结构中含有水溶性基，能直接溶于水；（2）色泽鲜艳，色谱齐全；（3）使用方便，用途广泛；（4）湿牢度良好，耐晒、耐漂牢度较差；（5）价格适中。二、活性染料的化学结构及分类1、活性染料的化学结构活性染料通式：W-D-B-R（1）活性基R：决定染料的反应性及染料与纤维键合稳定性。如，卤代均三嗪、β-乙烯砜等。（2）染料母体D：决定染料的亲和力、扩散性、颜色、耐晒牢度等。如，偶氮类、蒽醌类、酞菁类等。（3）架桥基B：影响染料反应性及染料与纤维键合稳定性。亚氨基、甲亚氨基、甲酰氨基等。（4）水溶性基W：决定染料的水溶性。如，磺酸基、硫酸酯基等。二、活性染料的化学结构及分类2、活性染料的类型（1）按活性基种类分均三嗪类活性染料二氯均三嗪类一氯均三嗪类一氟均三嗪类β—乙烯砜类双活性基类一氯均三嗪和β—乙烯砜类两个一氯均三嗪类卤代嘧啶类三氯嘧啶类二氟一氯嘧啶类均三嗪类结构通式或二氯均三嗪如：X型普施安MX（ProcionMX）一氯均三嗪如：K型普施安H（ProcionH）一氟均三嗪如：CibacronFβ—乙烯砜类结构通式β—乙烯砜β—乙烯砜硫酸酯如：KN型雷玛索（Remazol）β—乙烯砜硫酸酯在碱性条件下可转变为乙烯砜双活性基类一氯均三嗪和β—乙烯砜硫酸酯两个一氯均三嗪活性基KE型KP型KD型ProcionSupraM型、B型、EF型，SumifixSupreProcionSupre卤代嘧啶类三氯嘧啶类二氟一氯嘧啶类如：Drimarne如：F型、DrimareneRLevafixE-A、Levafixp-A二、活性染料的化学结构及分类2、活性染料的类型（2）按固色条件分类型反应性稳定性固色条件常见品种热固型差高高K型、普施安H中温型较高较好较高KN型、B型冷固型好低低X型、普施安MX三、活性染料的染色过程及固色机理染色过程上染→固色→后处理1、上染（1）上染特点：亲和力低、扩散性高、匀染性好、上染率较低、趋向上染平衡时间短。（2）存在问题：染料利用率低。（3）解决措施：加入电解质促染；进行低温染色；采用小浴比染色。三、活性染料的染色过程及固色机理2、固色（1）定义在一定的碱性和温度条件下，染料的活性基团与纤维发生反应形成共价健结合（简称键合）而固着在纤维上的过程。（2）机理①亲核取代键合机理②亲核加成键合机理亲核取代键合机理均三嗪类、卤代嘧啶类活性染料均属此机理亲核加成键合机理β-乙烯砜型活性染料属于此机理（3）活性染料的水解反应①定义活性染料与水中的氢氧根离子发生亲核取代反应或亲核加成反应，生成水解活性染料，使其不能再和纤维发生键合反应的过程。②键合与水解的比较键合速率＞＞水解速率理由：染料在纤维中的浓度远大于染料在溶液中的浓度；纤维素负离子的浓度远大于水中氢氧根离子浓度；纤维素负离子的亲核反应比氢氧根亲核性强。（4）影响活性染料固色率的因素染料的性质染料的反应性染料的亲和力染料的扩散性染色的条件染色的pH值染色的温度电解质用量染色的浴比染料反应性的影响▲活性染料的反应性越高，染料的固色速率越大，水解速率也随之增大，但固色率不一定能提高。▲影响染料反应性的因素①染料结构：如，活性基、染料母体、架桥基等。凡能降低中心碳原子上电子云密度的因素，都能提高染料的反应性。②染色条件：如，pH值、固色温度、电解质浓度等凡提高pH值、固色温度、电解质浓度均能提高染料的反应性。染料结构对反应性的影响NNN0.8831.116NN0.8990.9261.026染料亲和力的影响▲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。注意：当染料的亲和力过高时会因为染料的扩散性差而影响染料的固色率，同时水解后沾附在纤维上的染料也不易洗除。染料扩散性的影响▲染料的扩散性越好，染料在纤维上的分布越均匀，染料与纤维发生健合的几率越高，固色率越高。染液pH的影响染液pH越高，染液的碱性越强，越利于纤维素的离子化，纤维素负离子的浓度增加，纤维的溶胀增大，因此健合反应速率提高，固色率一般也将提高。当pH值高于11时，随着染液中pH值的增高，染液中[OH-]比纤维中[Cell–O-]增加更快，[Cell–O-]/[OH-]的值减小，水解反应的比例将增加，因此在活性染料固色时，过高的pH值也是不利的。固色温度影响温度每升高10℃，反应速率可提高2～3倍。但由于水解反应速率提高得更快，所以染料水解比例将上升，固色率降低。温度升高，平衡上染百分率将降低，固色率将降低。宜根据染料的反应性选择合适的固色温度，使其在规定的时间内反应充分，获得较高的固色率。染色浴比的影响染色浴比越小，上染率越高，固色率也越高。染色浴比过小会影响染色的匀染性。宜根据染料匀染性的好坏选择合适的浴比。电解质浓度的影响染液中电解质浓度提高，纤维内相[OH-]随之提高，从而提高了纤维素的离子化，使[Cell–O-]提高，键合反应速度提高，从而提高固色率。电解质促使被纤维吸附的染料量升高，键合反应速度提高，从而提高固色率。电解质浓度过高，会影响染料的溶解度，从而降低染料固色率。宜根据色泽的浓度的要求选择合适的电解质浓度。（5）固色时染料的上染1、随染色进行，逐渐趋向于平衡。2、加碱破坏平衡，染料继续上染。3、上染染料不能全部固着，即有浮色。三、活性染料的染色过程及固色机理3、后处理（1）目的洗除吸附在纤维上未与纤维结合的染料（浮色），保证染色产品的染色牢度和鲜艳度。（2）工艺水洗→皂煮→水洗四、活性染料的染色方法及其工艺染色方法浸染卷染轧染轧卷堆染一浴一步法一浴两步法二浴法二浴法一浴法活性染料一浴两步法浸（卷）染工艺1、工艺流程浸染：化料→浸染→固色→水洗→皂煮→水洗卷染：化料→卷染→固色→水洗→皂煮→水洗→上卷2、工艺处方染色液浅中深活性染料＜1%1~3%＞3%食盐（g/L）10~2020~3030~505~1010~2020~30碱剂（g/L）固色液皂煮液皂粉（g/L）3~53~53~5浴比浸染：1：10~20卷染：1：3~5活性染料一浴两步法浸（卷）染工艺3、染色条件染料类型冷固型中温型热固型染色温度（℃）20~3060~8090~95时间（min）20~3030~4030~40或（道）4~66~86~8固色温度（℃）20~3060~8090~95时间（min）20~3030~4030~40或（道）4~66~86~8皂煮温度（℃）95~100时间（min）10~15活性染料一浴两步法浸（卷）染工艺4、操作注意事项（1）织物染前应用温水充分润湿，否则影响上染率、色泽匀透性和鲜艳度；（2）染色需用软水，硬水中的金属离子会影响染料的溶解度、色泽的色光和牢度；（3）为保证头尾色泽一致，卷染时染料应分二次加入，食盐应溶解后分次加入；（4）化料采用调浆稀释法，水温应根据染料的稳定性和溶解性选择；（5）宜用中性皂煮，洗碱要尽，以防“风印”。活性染料一浴法轧染工艺1、工艺流程浸轧染液→烘干→汽蒸或焙烘→冷水洗2格→75～80℃热水洗2格→95℃以上皂洗4格→80～90℃水洗2格→冷水洗1格→烘干2、染液处方及工艺条件3、工艺说明（1）尿素能助溶，并能使纤维吸湿溶胀，提高固色率；（2）防染盐S能防染料被还原而造成的色光改变；（3）防泳移剂可防染料泳移造成不匀，常用海藻酸钠糊；（4）为防头深，初开车需兑水冲淡，兑水率为5%~15%。工艺处方活性染料二浴法轧染工艺1、工艺流程及主要条件浸轧染液→烘干→浸轧固色液→汽蒸（100~103℃，1~3min）→水洗→皂洗→水洗→烘干2、工艺处方3、工艺说明（1）为了提高固色率，可在染液中加少量弱碱；（2）固色液中宜用较强碱性的碱剂，以保证较短时间内完成固色；（3）为防染料溶落，可在固色液中加入食盐和10%左右的染液；（4）为防头深，初开车需兑水冲淡，兑水率为5%~20%。工艺处方活性染料轧卷堆染染色工艺1、工艺流程浸轧染液→打卷后转动堆置→后处理（水洗、皂煮、水洗）→烘干2、染液处方及工艺条件3、工艺说明（1）为减少染料水解，染液和固色液分开化料，染色时通过混合器计量混合加入；（2）轧槽溶积宜，以保证染液新鲜；（3）轧液率宜小，以防产生规律性深浅横档；（4）打卷要平整，布间无气泡，堆置时布卷要包塑料薄膜密封，并缓缓转动。五、活性染料对新型纤维素纤维的染色1、Tencel纤维活性染料染色（1）Tencel纤维的特点＊Tencel纤维具有近似涤纶的强力，黏胶纤维的柔和、吸湿，丝绸的悬垂、光泽；＊Tencel纤维受外力作用会分裂成更细小的微纤维，即原纤化，易在织物表面形成桃皮绒效果；＊Tencel纤维织物遇水易变硬，易擦伤、起皱。五、活性染料对新型纤维素纤维的染色1、Tencel纤维活性染料染色（2）Tencel纤维的染整加工工艺＊工艺流程烧毛→退浆→初级原纤化→酶处理→染色→（次级原纤化）→脱水→（抛松处理）＊工艺说明①退浆、染色宜在平幅机上进行；②初级原纤化后酶处理可提高织物光洁度；③次级原纤化可使织物产生桃皮绒效果；④染色一般采用活性染料。五、活性染料对新型纤维素纤维的染色2、Modal纤维活性染料染色纤维特点：Modal纤维是一种环保型纤维素纤维。该纤维柔软、顺滑，具有丝般的光泽和质感，吸湿率高，染色性好。加工工序：坯布→配缸→前处理→染色→脱水→烘干加工说明：宜采用松式设备加工，以防折印。六、活性染料染其他纤维1、对羊毛的染色（1）染色机理活性基与蛋白质–SH、–NH2、–OH形成共价键结合；染料纤维的结合方式，随溶液pH值不同而不同，酸性条件下离子键结合。近中性时，染料与纤维间通过共价键结合。（2）羊毛的染色性能羊毛鳞片层结构，使染料在纤维中扩散较慢。容易造成染色不匀。宜选用反应性较低，扩散性能好的染料，或用羊毛纤维专用染料沸染。（3）染色工艺40~50℃开始染色（溶解度低时可在70~80℃开始染色），然后逐步升温（1~1.5℃/min）至沸，沸染30~90min，染后水洗和用合成洗涤剂中性洗涤。（4）工艺说明①一般用HAc调染液pH为4~5（浅色6~6.5），促进染料上染；②染色后期用氨水调pH值6.5~7，加速与纤维的的反应，提高色牢度；③染浅中色时加缓染剂、匀染剂及控制升温等手段提高匀染性。六、活性染料染其他纤维2、对蚕丝的染色（1）蚕丝特点蚕丝的反应性基团比羊毛少，没有鳞片层，耐碱性好于羊毛，不可能染成浓色。可在碱性（pH=8～9）条件下染色。染色选用反应性稍强的X型活性染料。（2）染色方法与特点弱酸性染色：色泽浓艳，湿牢度低；碱性染色：上染率、固色率低，湿牢度好；中性染色：得色率低，湿牢度差。六、活性染料染其他纤维六、活性染料染其他纤维2、对蚕丝的染色（3）弱酸性染色工艺在30℃的中性染液中开始染色，染20～30min，逐渐升温至98～100℃，分两次加入所需醋酸（总量为冰醋酸4～5mL/L），再染30～40min，然后水洗、合成洗涤剂洗、水洗。3、对锦纶的染色（1）特点上染率低，色泽鲜艳，牢度高，匀染性差。（2）染色方法及工艺中性染色：染液由染料、匀染剂组成。60℃始染，20min至沸，沸染60min。酸性染色：染液由染料、匀染剂、HAc（调PH为4）组成。染色工艺同中性染色。先酸后碱染色：在酸性染色液中沸染10min后，加Na2CO3调pH值10~10.5，续染60min。六、活性染料染其他纤维1、日晒牢度＊活性染料的耐晒牢度总体不高；＊影响活性染料耐晒牢度的主要因素：（1）染料母体结构：蒽醌、酞菁、金属络合类较高；（2）染色浓度：染色浓度大较高；（3）染料染色的匀染性：染色匀染性好较高；（4）染料的固色率：染料固色率高较高。七、活性染料的染色牢度七、活性染料的染色牢度2、耐洗牢度＊活性染料耐洗牢度总体较高；＊活性染料在中性浴中较在酸、碱浴中耐洗性高。（1）染料-纤维结合键水解机理D–OCell+HO–H→D–OH+H–OCellD–SO2CH2CH2–OCell+OH-→D–SO2CH2=CH2D–SO2CH2=CH2+HO–H→