硫化染料染色

第八章硫化染料染色第一节概述第二节硫化染料的结构和性质第三节硫化染料的染色原理和染色性能第四节硫化染料的染色工艺第五节硫化染料的固色及防脆处理第一节概述一、硫化染料的定义硫化染料是以芳烃的胺类或酚类化合物为原料，经多硫化钠或硫磺共熔而得的一类含硫染料。二、特点1、硫化染料不溶于水，染色时，需经硫化碱还原生成隐色体而溶解。硫化染料隐色体对纤维素纤维有亲和力，上染纤维后，经氧化在织物上重新生成不溶性的染料而固着。2、制造简便，价格低廉，水洗牢度较高，日晒牢度随品种而异，常用的硫化黑日晒牢度可达6～7级，硫化蓝达5～6级，棕、橙、黄色一般为3～4级。3、色谱不全，色泽不够鲜艳，大多数染料不耐氯漂，部分品种有贮存脆损现象。其中以硫化元染物的贮存脆损现象较严重。三、分类硫化染料按应用方法可分为3类：（1）用硫化钠作还原剂的硫化染料；（2）用保险粉作还原剂的硫化还原染料（又称海昌染料）；（3）液体硫化染料是为了方便加工而研制生产的一种新型硫化染料。此类染料的使用类似于可溶性还原染料，配置时可以直接按比例加水稀释，不需再加还原剂，仅部分色泽染浅色时应补加一些硫化钠。此类染料色谱比较宽广，有大红，紫棕，胡绿，银灰等比较鲜艳的色泽。四、应用硫化染料在纤维素纤维的染色中应用比较多，主要用于纱线，沙皮布等工业用布以及厚重织物。最长用的品种是硫化元、硫化蓝，其次是硫化绿、硫化棕。第二节硫化染料的结构和性质一、硫化染料的结构（一）硫元素在分子中的存在形式：1、开链形式主要以—S—S—、—SH、S=O（亚砜基）、—Sx—等，其中，—Sx—结构不稳定，易析出游离硫，故有储存脆损现象，染料的含硫量影响染料的上染性能，含量低上染性能差。2、闭环形式含硫杂环，是染料发色体的基本环节。包括：（1）苯并噻唑：NSCH（2）吩噻嗪酮：（3）噻蒽：NSOSS（二）硫化染料按色谱可分为以下几种类型：1、硫化元日晒牢度可达6～7级，皂洗牢度达4级，但易脆损。可加入HCHO或氯乙酸，使染料中硫元素稳定下来，不能游离出去，可防止脆损。2、硫化蓝日晒牢度可达5～6级，皂洗牢度达3～4级，如硫化蓝BRN。3、黄、橙、棕色分子结构中含有噻唑结构，耐晒牢度低，各项牢度不如硫化黑和蓝。二、硫化染料的性质1、与直接染料相似（1）可用食盐促染（2）阳离子固色剂及金属盐固色剂来提高牢度2、与还原染料相似（1）染料需用还原剂还原成隐色体后才能上染纤维，并在纤维上进行氧化。只是不用强的还原剂保险粉，而是弱的还原剂硫化钠。但还原后隐色体对纤维的直接性比还原染料低，染料聚集倾向大。（2）与酸作用，可生成H2S气体，与醋酸铝作用，可产生黑色的硫化铝沉淀（用来检验硫化染料的存在）。3、可采用较高的温度，提高染料的扩散速率，改进透染程度。第三节硫化染料的染色原理和染色性能一、染料的还原溶解（一）还原剂的性能1、Na2S的性质•（1）又称硫化碱，俗名臭碱，工业用硫化碱的有效成分一般为50％左右，外观为黄褐色固体。它是一种还原剂，又是一种较强的碱剂，性质稳定。硫化钠的还原能力比保险粉低，碱性低于烧碱大于纯碱，对皮肤有较强的腐蚀性。•（2）硫化钠在水中发生水解，反应如下：Na2SH2ONaHSNaOH++硫化钠水解生成NaHS，NaHS对染料发生还原作用，可见，硫化钠的还原能力与其水解有关。（3）硫化钠遇酸生成H2S气体，所以应注意防止与酸放在一起。（4）硫化钠曝露在空气中会吸收水、C02、02等，使有效成分下降而逐渐失效。所以贮存时要加盖密封，长期不用重新使用时，要分析其成分（5）硫化钠溶液不宜久置，否则会被空气氧化而降低效力。（二）还原工艺条件的控制硫化钠水解后生成还原性物质NaHS，它首先使硫化染料还原成硫醇基，然后在碱性介质中生成硫醇钠盐而溶解，反应如下：R—S--S—R+2NaHS+3H204R—SH十4HS—R’十Na2S203R—SH十HS--R’十2NaOHR—SNa+NaS---R’+2H201、硫化钠用量：硫化钠用量随染料品种和用量而定，一般为染料量的50％～250％。（1）用量不足，染料还原溶解不完全，染液出现混浊，得色浅且不匀，摩擦牢度下降，还容易形成颗粒沉积在织物表面造成染斑。硫化钠的存在能减少游离硫的析出，并能使游离硫溶解而生成多硫化钠。（2）用量太多，会影响染料上染，降低得色量，甚至使染料再剥落到染浴中。（3）对于含多硫键结构的硫化染料，如硫化元，硫化碱用量不宜多，否则，染后水洗不净，会加速染色织物的贮存脆损，贮存后易泛黄。2、还原温度：虽然硫化染料比较容易还原，但还原速率较慢。提高温度，硫化钠的分解速率加快，还原能力增强。而硫化染料隐色体在高温下比较稳定，所以硫化染料的还原溶解通常在较高的温度条件下进行。二、隐色体上染（一）隐色体的性质1、一般呈黄色、黄绿色或暗绿色，对纤维素纤维的亲和力比还原染料隐色体低得多，上染百分率较低。所以，染色时应采用较小浴比并进行续染；同时还可以加入中性电解质促染，食盐的用量为5％～40％。2、染色时一般采用较高的染色温度，以降低硫化染料隐色体的聚集，提高吸附和扩散速率，使其在常规的染色时间内，提高上染率和匀染性。此外较高的温度可以加速硫化钠的水解，增强还原能力，提高还原速率。3、染料隐色体易与水中的钙、镁离子生成沉淀，使染料损耗并造成深色染斑。所以，为提高染液稳定性和溶解度，染液中常需加入小苏打、纯碱等助剂。（二）隐色体上染工艺条件控制1、温度：硫化染料染色时，一般采用较高的染色温度,这是因为：（1）可以降低硫化染料隐色体的聚集，提高染料的吸附和扩散速率，获得良好的匀染性。（2）可以加速硫化钠的水解，增强还原能力，提高还原速率。2、助剂：（1）NaHC03增强硫化钠的还原能力，防止隐色体过早氧化，在染液中可加入适量小苏打，以促进硫化钠的水解。反应如下：Na2SH2ONaHSNaOH++NaOHNaHCO3Na2CO3H2O++小苏打也可与硫化钠直接反应生成硫氢化钠，从而提高硫化钠的还原能力，提高还原液的稳定性。如：但用量不宜过多，否则会引起隐色体的聚集，影响染料的扩散，出现白芯现象，且浮色多，降低摩擦牢度。（2）硫酸胺可提高染浴的还原稳定性。它的作用是中和氢氧化钠，促使硫化钠水解。（3）纯碱为使硫化染料隐色体更好地溶解，并防止硬水中的钙、镁离子与隐色体生成沉淀，需加入1～3g／L的纯碱。Na2SNaHS++NaHCO3Na2CO3（4）少量葡萄糖它在碱性条件下的还原能力高于硫化钠，所以可以提高染浴还原稳定性。防止染料隐色体过早氧化。（5）中性电解质为促进硫化染料隐色体的上染，提高给色量，可加入5％～40％(o．w．f．)的中性电解质促染。但用量不宜过多，以防在织物上产生染斑、浮色等疵病。3、浴比硫化染料隐色体亲和力小，染料吸尽率低，应尽可能采用较小的浴比，并进行续缸染色。三、隐色体氧化硫化染料上染纤维后，必须经过氧化使它转变成不溶性的染料而固着在纤维上。硫化染料隐色体的氧化过程比较复杂，一般认为是硫醇基被氧化变成二硫键。反应如下：R—SH+HS—R‘R—S--S—R’+H201、氧化方法（1）水洗、透风一般氧化速度快的只需经过水洗、透风即可，如硫化元等。这些染料在染色时，若染物暴露在空气中或硫化钠用量不足，很容易因过早的局部氧化而产生花斑及深边现象。（2）氧化剂氧化对于氧化速度慢的隐色体，要用氧化剂处理才能充分氧化，如硫化蓝、硫化红棕B3R等。2、常用的氧化剂常用的氧化剂有过硼酸钠、双氧水、酸性红矾(包括红矾——醋酸和红矾——硫酸)等。使用哪种氧化剂，应视染料品种不同而定。（1）过硼酸钠、双氧水氧化：作用比较温和，不会损伤纤维，氧化后颜色较鲜艳，但染物湿处理牢度较差，适用于较浅及较鲜艳的色泽。宝蓝CV、新蓝BBF、艳绿GB、深棕GD等应使用过硼酸钠氧化，（2）酸性红矾氧化：湿处理牢度较高，但颜色较萎暗。硫化红棕B3R和深蓝-3R要求用酸性红矾氧化,这样才能获得要求的色光。硫化元不能用酸性红矾氧化，否则将加速染料分离出游离硫，使染物贮存脆损更严重。四、后处理硫化染料隐色体经氧化后，一般通过水洗、皂洗、水洗便完成整个染色过程。1、硫化元在50℃以上皂洗容易产生染斑，通常不经皂洗。2、对硫化蓝、硫化棕，尤其是硫化黑，其染色制品在贮存过程中会发生脆损现象，使强度严重下降，失去服用性能，在湿热条件下，这种脆损现象更严重。所以染后需经防脆处理。3、对牢度要求较高的染色制品，染后可选择合适的固色剂进行固色处理。(1)固色剂Y或M法：固色剂Y或M0.8%～1.2%(对染物重)醋酸3％～6％（对染物重）(2)硫酸铜——红矾——醋酸法：硫酸铜0.5%～1%;重铬酸钠0％～1.5％;30％醋酸3％～6％;浴比1∶2;温度60～80℃，t20～30min。用硫酸铜法固色后，应充分水洗。固色后的色光有一定变化，应加以注意。硫酸铜对硫化元脆损纤维有催化作用，因此用硫化元或硫化还原黑染色的染物不能用硫酸铜法固色。第四节硫化染料的染色工艺一、浸染（一）染料还原1、染色浴比其浴比的大小与采用的机械设备有关，也与染色的深度有关，浅色浴比可大些，深色浴比可小些。2、染色温度深色品种，除鲜艳色外，大都采用沸染或近沸染色。某些硫化染料隐色体（如硫化蓝）易过早氧化，造成红筋、色斑、色暗等疵病。染液温度控制在50～60℃较好，硫化什色一般为65～80℃，但染色温度过低，染料隐色体的扩散和透染差，影响染物的染色牢度。3、染色时间染色时间长，有利于染料隐色体的上染和扩散，染深色时间应长些，如40～45min，染黑色则应更长些。染中、浅色时时间可适当短些，如20～30min。（二）氧化隐色体染色以后，一般先经水洗，使染物上的还原剂和碱的含量降低后，再透风氧化。这种氧化方法容易掌握，质量较稳定，应用最广（这种方法有时称为脱碱氧化）。1、隐色体氧化较慢的染料，水洗后要用氧化剂氧化，过硼酸纳是最常用的氧化剂，处理条件为：50～70℃，10～15min，氧化后充分水洗。2、染色后也可经水洗再透风氧化（称为带碱氧化），这种氧化方法的色较深，但对操作的要求高，染物带液程度不同，就会产生颜色深浅不一，造成色块或色花等疵病。3、某些深色品种，如藏青、蟹青、黑等，染色后若立即水洗，由于隐色体对纤维的亲和力低，会洗除部分隐色体造成色浅，但如果染色后立即氧化，因氧化速率较快，纤维表面隐色体容易氧化成色淀吸附在纤维表面，造成红筋、色斑等疵病，染色牢度也降低。4、染色特点硫化染料隐色体对纤维亲和力低，上染百分率低，为了提高染料的利用率，染色残液常连续使用，也称为续缸染色。续缸染料补充量与头缸染料用量之间的比例有两种表示方法：一种是续缸补充量与头缸用量之比的百分数；另一种方法是以续缸染料量为基准，与头缸用量之间的比例，称为头缸加料倍数或头缸加成数。二、卷染（一）卷染工艺流程卷染——水洗——氧化——水洗——皂洗——水洗——烘干（二）染色注意事项1、采用小浴比染色：为了提高染料的利用率。2、采用高温染色。甚至沸染。为了提高上染百分率及匀染效果。3、硫化钠的用量：随染料而定，一般为染料用量的100％～200％。4、染色机械和器皿应避免使用Cu制的，以免受硫化钠的腐蚀。（三）染色实例1、硫化元染色（30tex×30tex黑色丝光平布75Kg/卷）（1）工艺流程及主要工艺条件卷染（90～95℃，10道）——冷水洗（3道）——热水洗（80℃，4道）——冷水（3道）——透风（2道）——冷水洗（1道）——防脆（3道）——上轴（2）染液处方：硫化元11%～12%（对染物重）52%硫化钠80%～85%（对染物重）纯碱2～3g/L浴比1∶（2～3），95℃以上染10道，充分水洗，再防脆处理。（3）防脆处理太古油（g）800(可使织物乌黑，且具有柔软作用)CH3COOONa800液量150L2、硫化什色（1）染液处方:染料视颜色要求而定52%硫化钠70%～250%（对染料重）纯碱（或磷酸三钠）1～3g/L小苏打4～10g/L（5，6道末加）食盐（若续染可不加）4～10g/L（3，4道末加）浴比：1∶2～3，染色温度视染料而定，染10～1