染色講稿-課時(shí) 37-39

1、第七章 分散染料染色7-1 引 言分散染料是一 分散染料的發(fā)展分散染料的發(fā)展是隨著纖維發(fā)展而發(fā)展的。分散染料的產(chǎn)生與發(fā)展是始于醋酯纖維的應(yīng)用：1 醋酯纖維用染料：分子結(jié)構(gòu)小，水溶性小的染料；2 聚酯纖維染色用染料；3 新型差別化纖維，仿真絲產(chǎn)品，超細(xì)纖維染色用染料；4 堿性浴染色的分散染料。二 分散染料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2 按應(yīng)用性能分類三 分散染料發(fā)展趨向1 多能化 染料能夠同時(shí)上染滌綸及其混紡纖維2 大分子化 適用于高溫高壓或熱熔法染色、牢度高3 雜環(huán)化 染料發(fā)色鮮艷且染色性能良好7-2 分散染料的結(jié)構(gòu)和性能一 化學(xué)結(jié)構(gòu)和顏色的關(guān)系以單偶氮結(jié)構(gòu)染料為例：R1為吸電子基，R2、R3為H或

2、吸電子基；R4、R5為H或供電子基；R6、R7為H或烷基及烷基的進(jìn)一步取代基。偶氮基的左側(cè)為含吸電子基的重氮組分，右側(cè)為含供電基的偶合組分。1 重氮組分吸電子基吸電子性效應(yīng)愈強(qiáng)，偶合組分供電子基供電子性愈強(qiáng)，深色效應(yīng)愈明顯。2 改變偶合組分氨基上取代基引起深色效應(yīng)。3 取代基的空間位阻效應(yīng)二 化學(xué)結(jié)構(gòu)和日曬牢度的關(guān)系染料的光褪色不但和染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，也和染料的聚集態(tài)、所染纖維材料的性質(zhì)以及大氣條件等因素有關(guān)。1 光褪色機(jī)理這是一個(gè)親電加成反應(yīng)，-N=N-鄰位上的電子云密度，利于反應(yīng)，而導(dǎo)致日曬牢度下降。2 染料結(jié)構(gòu)與日曬牢度關(guān)系 對(duì)偶氮結(jié)構(gòu)染料，引入吸電子基，日曬牢度； 除硝基外，吸電子基

3、的吸電性越強(qiáng)，日曬牢度；R-NO2-OCH3-CH3-H-Cl-CN日曬牢度23-4455-66 蒽醌結(jié)構(gòu)日曬牢度普遍較偶合氮類好，蒽醌位上氨基堿性越小，日曬牢度相對(duì)較高； 同樣染料對(duì)不同纖維染色，日曬牢度可能不同。三 化學(xué)結(jié)構(gòu)和升華牢度的關(guān)系升華牢度：1 對(duì)于偶氮結(jié)構(gòu)染料，極性基團(tuán)對(duì)升華牢度影響較分子量影響大。極性越強(qiáng)，分子量越大，升華牢度越好；重氮組分，偶合組分上引入極性基團(tuán)均使所升華牢度提高。2 對(duì)于蒽醌結(jié)構(gòu)而言，分子量影響大于極性基團(tuán)影響，一般隨分子量增大，極性基團(tuán)增多，升華牢度提高。3 過多的極性基團(tuán)引入，將導(dǎo)致染料對(duì)聚酯纖維親和力下降，影響上染率。4 升華牢度好，擴(kuò)散、勻染性較差。

4、7-3 分散染料染色性能和染色原理一 分散染料溶液特性和染色性能分散染料溶液中含有：染料原分子、不同晶體染料、染料顆粒、少量離子態(tài)染料，處于動(dòng)態(tài)平衡。（一）分散染料分散性1 分散劑的分散機(jī)理 染料晶面吸附分散劑，使晶面帶負(fù)電而形成雙電層； 分散劑親水基與水結(jié)合形成水合層，提高穩(wěn)定性；2 影響分散性的因素 分散劑與擴(kuò)散劑 溫度 T升高導(dǎo)致分散劑（尤其是非離子表面活性劑）穩(wěn)定性下降 鈣/鎂離子、中性電解質(zhì)及陽離子物質(zhì)會(huì)使染料的分散穩(wěn)定性降低 染液中的染料濃度過高，染液循環(huán)速度快，升溫速率快，也會(huì)使分散液的穩(wěn)定性降低。（二）分散染料溶解性分散染料分子中弱極性基團(tuán)含量較高，賦予染料一定的溶解性；溶解度

5、過大，會(huì)影響上染率。影響分散染料溶解度因素： 分散劑（關(guān)鍵） T升高，分散穩(wěn)定性下降，但溶解度升高 染料細(xì)度染料晶體顆粒小，溶解度大。 晶體結(jié)構(gòu)晶型轉(zhuǎn)變； 晶體增長(zhǎng)和晶體析出 染料難于向纖維內(nèi)部擴(kuò)散、染料的上染速率降低、產(chǎn)生染色不勻、溶解度下降。 染料的分子量與極性 染色工藝條件和染色助劑（三）分散染料的穩(wěn)定性1 染料水解 高溫堿性條件下 酯鍵、氰基、酰胺基水解為羧基；羥基離子化 酸性條件下 氨基、酰胺基質(zhì)子化染料水溶，上染率，導(dǎo)致色光變化。2 染料還原拔染、還原凈洗在高溫堿性條件下棉纖維具有還原性。顯然，高溫堿性條件下，染料結(jié)構(gòu)易遭破壞，而分散染滌必須高溫條件，因而染浴不能為堿性，一般控制染

6、浴弱酸性5-6，用HAc調(diào)節(jié)。3 染料陰離子化含羥基的分散染料4 熱穩(wěn)定性 P168染料分類升華牢度勻染性結(jié)構(gòu)特征應(yīng)用性能E差好小浸染、轉(zhuǎn)移印花SE中等中等中等高溫高壓S高差大熱 熔易升華、熔融，并發(fā)生染料的轉(zhuǎn)移和沾染。影響升華牢度的因素及其改善措施二 聚酯纖維的染色性能1 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯PET 結(jié)構(gòu)因素 屬線性大分子，分子鏈上沒有大側(cè)鏈； 缺乏極性基團(tuán) 分子中沒有強(qiáng)的極性基團(tuán)，只有極性較小的酯基。 紡絲和熱處理與染色關(guān)系 滌綸的染色性能隨紡絲條件及染色前處理?xiàng)l件而變化！173 表7-2、7-32 聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯PTT3 聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯PBT4 陽離子改性聚酯5 超細(xì)滌綸纖維

7、三 分散染料的吸附平衡和上染速率分散染料上染聚酯纖維的染色技術(shù)：1 高溫高壓染色技術(shù)2 常壓載體染色技術(shù)3 高溫?zé)崛廴旧夹g(shù)（一）上染過程 在溶液中的上染過程 染料吸附上染纖維和從纖維表面向纖維內(nèi)擴(kuò)散都是由單分子染料完成。染色中必須升高染色溫度或加入載體，增加纖維內(nèi)部的自由容積或使纖維增塑，加快染料向纖維內(nèi)部的擴(kuò)散速率。 在干熱染色法中的上染過程 浸軋-烘干-熱熔（染料升華或熔融）-向纖維內(nèi)部擴(kuò)散-清洗后處理。應(yīng)選擇適宜的染色助劑，以穩(wěn)定染液，防止染料發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變和晶體增長(zhǎng)現(xiàn)象。（二）分散染料的吸附等溫線纖維的染色飽和值就是染料在纖維無定型區(qū)的“溶解度”。1 影響分配關(guān)系的因素 纖維 根據(jù)相似

8、相溶原理，纖維結(jié)構(gòu)和性質(zhì)差異，導(dǎo)致不同纖維（滌綸錦綸腈綸）K值不同； 溫度 T（Tg）、K，染料在溶液中分配量增加，但T吸附飽和值增加，原因是可及度； 染料 極性、空間尺寸和溶解性； 其它因素影響 分散劑、勻染劑、載體、熱定型2 分散染料染色加和性分散染料加和性 幾只結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相差較大的染料拼混染色時(shí)，其吸附飽和值為其單獨(dú)染色時(shí)飽和值之和。P170原因 結(jié)構(gòu)性質(zhì)相近的染料在溶液甚至纖維中形成混晶，存在竟染，而無加和性；結(jié)構(gòu)性質(zhì)相差較大，染料在溶液甚至纖維中形成低熔混合物，其吸附飽和值具有加和性。意義 提高飽和值，對(duì)錦綸和腈綸更具有重要意義。四 分散染料與纖維的相互作用1 分散染料與纖維的相互作

9、用 氫鍵、偶極力、色散力和疏水力（熵驅(qū)動(dòng)）等。2 表示方法 染料與纖維之間各種作用力的總和可用內(nèi)聚能和內(nèi)聚能密度來衡量。 內(nèi)聚能 (E)為1mol物質(zhì)氣化所需的能量，標(biāo)志上述各種作用力的總和。 內(nèi)聚能密度為單位摩爾體積所需的內(nèi)聚能 溶解度參數(shù)及意義 根據(jù)相似相容原理，染色時(shí)選用與滌綸溶解度參數(shù)相近的染料，這樣能獲得好的染色效果。在分散染料載體染色時(shí)，需選擇溶解度參數(shù)與染料、纖維的溶解度參數(shù)相近的載體，這樣才有利于染料上染，載體的促染作用才明顯。五 分散染料的上染速率在整個(gè)染色過程中，染料在纖維內(nèi)的擴(kuò)散比較慢，它往往是決定上染速率的主要因素。影響上染速率的因素： 染料的溶解度 溶解度越好，纖維表

10、面吸附的染料量上升，濃度梯度就越大，上染速度提高；但是，親水性過高的分散染料。 纖維染色飽和值Sf 溫度效應(yīng) 載體 染料濃度 浴比、機(jī)械攪拌、升溫工藝7-4 分散染料滌綸染色工藝目前，主要采用的染色方法有：載體染色法、高溫高壓染色法、熱熔法、溶劑法和氣相法。一 滌綸纖維的結(jié)構(gòu)特性 分子中無大的側(cè)基，分子取向高，結(jié)構(gòu)緊密； 疏水性纖維：回潮率0.3-0.4%； 熱型纖維：Tg：67-81； 存在多級(jí)轉(zhuǎn)變點(diǎn)，120、150、180分別為冷結(jié)晶，部分結(jié)晶和最適結(jié)晶溫度； TDTg +30多度：且染料分子越大，TD越高； 紡絲造成熱性能差異。二 影響的染色主要工藝因素1 染色溫度染料上染聚酯的活化能較

11、高，達(dá)125.5kJ/mol！ 鏈段實(shí)體和自由體積示意圖 相轉(zhuǎn)變時(shí)的體積膨脹系數(shù)變化示意圖升溫不但有利于纖維結(jié)構(gòu)的松弛，還有利于染料擴(kuò)散動(dòng)能的提高。2 纖維的膨化和促染膨化后的聚酯：玻璃化溫度下降促染原理：增加染料的溶解度、改善纖維的可潤(rùn)濕性。3 染料的溶解性4 熱定型條件 定型溫度、張力、冷卻速度等5 染浴流速和浴比三 染色方法（一）高溫高壓法高溫高壓法染色工藝特點(diǎn) 基本工藝、適用對(duì)象、設(shè)備、染色效果、染色處方組成高溫高壓法染色原理 工藝流程 前處理染色皂煮皂洗或者還原清洗水洗烘干染色處方 分散染料 x %、醋酸 pH 56、表面活性劑 01g/l、浴比 適當(dāng)還原清洗處方 保險(xiǎn)粉 2g/l、

12、36o燒堿 4ml/l、溫度 70oC、時(shí)間20分鐘1、基本工藝 染料選用 分散穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性良好、染料的移染性和遮蓋性好，S染料分子大、不易滲透，遮蓋性差。 溫 度T始：40-50；在80前可快速升溫。80-120（尤其90-110），注意升溫速度，應(yīng)較慢；102-110是易產(chǎn)生聚集溫度區(qū)，染料顆粒吸著在纖維上易產(chǎn)生色點(diǎn)最不易均化；125-130，染20-60min，勻染，提高上染率；降溫工藝：！70-80，進(jìn)行還原清洗。 pH主要考慮染料和纖維的性能pH5-6 浴比考慮織物、染浴的有效循環(huán)以及上染率的需要一般為1:10-1:30 勻染劑 NNO、載體（膨化劑）、陰+非表活劑1-2%陰離

13、子分散劑：注意其耐受高溫的性能親纖維或親染料型勻染劑：可能導(dǎo)致上染率下降移染型勻染劑（載體）：注意控制初染速率和纖維損傷陰離子 + 非離子表活劑：控制濁點(diǎn)、防止染料聚集、晶體長(zhǎng)大、晶型變化、抑制纖維齊聚物溢出。2、染后還原清洗還原清洗后，發(fā)色鮮艷純正，日曬牢度可提高一級(jí)。注意防止偶氮類染料還原分解！3、染色中的幾個(gè)問題 焦油斑 齊 聚 物 50% pH 5 7 10 染料分散劑 30% 去除率 3 38 40% 纖維屑雜質(zhì) 20% 齊聚物及其控制措施低溫載體染色、高溫排液、堿性染色、高溫分散劑、清缸劑。 定型與染色（二）熱熔染色熱熔法染色工藝特點(diǎn) 基本工藝、適用對(duì)象、設(shè)備、染色效果處方組成 分

14、散染料、分散劑、潤(rùn)濕劑、滲透劑、海藻酸鈉工藝：室溫浸軋（二浸二軋、軋余率60%） 紅外預(yù)烘 熱熔（190-195，1-2min） 套染棉 后處理1、浸軋懸浮液注意控制浸軋的均勻性和軋余率、色差和泳移現(xiàn)象。軋染溫度一般為室溫，否則染液的穩(wěn)定性較差。2、烘干、預(yù)烘帶液率臨界+3040%時(shí)，泳移可得到抑制?？椢锼軓埩?yīng)有效控制！紅外烘至30%，再熱風(fēng)烘干P181 表7-6。防泳移劑： 線型大分子，結(jié)合水； 烘干，此態(tài)介質(zhì)粘度，形成凝膠體。防泳移劑使用不當(dāng)，會(huì)影響染料的擴(kuò)散，且粘輥筒易造成條花。3、焙烘發(fā)色（熱熔）的溫度與時(shí)間 焙烘溫度取決于染料E 180-190 SE 190-200 t：1-2m

15、in S 200-210 焙烘溫度取決于纖維，一般為180220230，T軟，且染料升華太大，影響固著率、沾污設(shè)備；240 棉織物將降解，脫水碳化；260 T熔點(diǎn)。 焙烘時(shí)間包括： 焙烘時(shí)間取決于： 注意溫度和張力的均勻性4、后處理、降溫、防靜電（三）載體法染色1 常用的載體及其作用常用載體 鄰苯基苯酚、水楊酸、水楊酸甲酯、甲基萘、聯(lián)苯、苯酚、苯甲酸、聯(lián)苯酚、苯甲酸酯、氯苯等，或?yàn)槠鋸?fù)配混合物；對(duì)羥基苯甲酸、苯甲酸丁酯、對(duì)苯二甲酸二甲酯等也可以作為載體，但使用較少。 鄰苯基苯酚：價(jià)格低、得色量和勻染性較好、毒性小；染色操作復(fù)雜、對(duì)羊毛有損傷、對(duì)染色產(chǎn)品的耐曬牢度影響較大、染色后要用堿液或干熱處

16、理除去纖維中的載體。鄰苯基苯酚不溶于水，一般先使它轉(zhuǎn)變成鈉鹽而溶解于水（商品是其鈉鹽，可直接用熱水溶解）。染色過程中再加酸，使其恢復(fù)為鄰苯基苯酚，發(fā)揮載體的作用。 對(duì)苯基苯酚：與鄰苯基苯酚相似，但在從織物上去除比較困難，所以對(duì)耐曬牢度的影響比較大。 聯(lián)苯：價(jià)格低、得色好、刺激強(qiáng)、有毒、對(duì)耐曬牢度的影響較小，使用時(shí)用表面活性劑將其分散在染液中。 氯苯類（二氯苯及三氮苯）：價(jià)格便宜、得色量高、對(duì)耐曬牢度的影響小、揮發(fā)性大；二氯苯有毒性，三氯苯的毒性較小，容易從織物上去除。 水楊酸甲酯：又稱冬青油，得色量、勻染性較好，對(duì)織物耐曬牢度的影響小、毒性小，有難聞的氣味；因其不溶于水，去除較難；先制成乳液后

17、再使用。載體的作用 增塑纖維：降低滌綸的玻璃化溫度（Tg 8560），有利于染料向纖維內(nèi)部擴(kuò)散； 增溶染料：使更多的染料溶解在載體中，并隨載體擴(kuò)散到纖維表面，在纖維表面形成一層濃度很高的染液層，提高了染料在纖維內(nèi)外的濃度梯度。 改善移染：高溫高壓染色中，載體會(huì)加快纖維上染料的解吸，增加染料的移染，商品勻染劑中常加入少量載體。2 載體染色工藝 選擇適量的載體 用量過多，會(huì)使上染百分率下降，甚至出現(xiàn)剝色作用。理想的載體用量應(yīng)該是在染浴中剛好形成飽和溶液而不形成第三相，一般染中淺色時(shí)，用量為23g/L；染深濃色時(shí)，用量為46 g/L。 不同載體的染色工藝有所不同 鄰苯基苯酚（膨化劑OP）、水楊酸甲酯

18、（又稱冬青油）。 工藝特點(diǎn) 染色在常壓下進(jìn)行、工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗低；載體大多有一定毒性或者味道，存在環(huán)境污染問題，并且殘留載體不易洗凈，影響染色牢度和手感。（四）分散染料溶劑染色 溶劑的作用減弱滌綸大分子間的作用溶脹纖維降低纖維的Tg提高染料的可及度染色加快提高染料溶解性和分散性 應(yīng)用添加有機(jī)溶劑；全溶劑染色；對(duì)織物進(jìn)行溶劑預(yù)處理。（五）分散染料堿性染色1、分散染料堿性染色的優(yōu)點(diǎn) 縮短加工時(shí)間、提高生產(chǎn)效率、降低染色成本、提高染色產(chǎn)品質(zhì)量不會(huì)引起染浴pH值的波動(dòng)；堿性浴染色本身兼有精練作用，可彌補(bǔ)由于退漿和精練不足引起的弊??；可省去織物堿性前處理后的徹底清洗工序；有些滌綸產(chǎn)品退漿、精練和染色一

19、浴法工藝。 避免低聚物的問題堿性染浴中低聚物被皂化，溶解度增大，使低聚物不易在織物表面沉積，減少低聚物的產(chǎn)生，從而改進(jìn)染色產(chǎn)品的質(zhì)量，獲得手感柔軟、光澤悅目、重現(xiàn)性好的染色產(chǎn)品。 堿性介質(zhì)中分散劑和勻染劑的作用也更有效。 堿性染色法可使復(fù)合細(xì)旦及超細(xì)纖維的開纖情況進(jìn)一步完善，有利于提高產(chǎn)品的柔軟性。2、分散染料堿性染色要注意對(duì)染料的選擇染料中不應(yīng)含有酯基、氰基、羥基、偶氮基和酰胺基宜選用蒽醌型分散染料3、分散染料堿性染色工藝 溫和堿性染色選用耐堿的分散染料，選用溫和堿性染色助劑。起始pH8.5-8.6/結(jié)束pH7.5-7.6，在高溫高壓噴射染色機(jī)中進(jìn)行。 強(qiáng)堿性染色對(duì)于紗線和經(jīng)軸染色，纖維上低

20、聚物產(chǎn)生量較多，應(yīng)采用強(qiáng)堿性染色工藝。染料應(yīng)為耐強(qiáng)堿的分散染料，同時(shí)需選用強(qiáng)堿性染色助劑。調(diào)節(jié)起始pH9.2-9.5/結(jié)束pH8.5-8.6，并加硼砂2g/L，在高溫高壓經(jīng)軸染色機(jī)中進(jìn)行。四 細(xì)旦滌綸織物染色（一）超細(xì)滌綸纖維特性1、難染深濃色具有很大表面反射光的細(xì)旦或超細(xì)旦纖維，當(dāng)與普通滌綸上染的染料數(shù)量相同時(shí)，其色澤卻要淺得多，即表明細(xì)旦纖維難染深濃色澤。2、勻染性差染料的吸附速率快，容易造成染色不勻。在染色時(shí)始染溫度應(yīng)較普通滌綸低1015，以降低初染速率；升溫速率應(yīng)降低，以便染料均勻吸附到纖維表面。3、染色牢度較差細(xì)旦滌綸比表面積大，從而增加了纖維與光的接觸面積，致使染料受光的影響較大；

21、細(xì)旦纖維表面積大，浮色難以洗凈，濕處理牢度低；細(xì)旦滌綸受熱時(shí)（熱定形）纖維內(nèi)的染料易于向纖維表面擴(kuò)散，導(dǎo)致耐摩擦牢度降低；細(xì)旦滌綸染深濃色，染料用量高，加之表面積大，染料升華機(jī)會(huì)大，耐升華牢度比常規(guī)滌綸差。（二）細(xì)旦滌綸織物分散染料染色工藝1、染料選擇對(duì)于復(fù)合超細(xì)旦滌綸染色，存在的主要問題是難染同色和染色牢度不佳。針對(duì)上述問題，應(yīng)選擇下列染料： 遮蓋性好的染料； 耐光、耐升華、耐濕處理牢度均良好的染料； 上染量較大，提升力高，發(fā)色效果好的染料； 使異旦滌綸之間染料分配均勻的染料； 勻染性、相容性和重現(xiàn)性好的染料。2、染色助劑的應(yīng)用能提高染色深度的增深劑 氟類、硅類、聚氨酯、二氧化硅、乙烯化合物等。能降低初染速率，提高染料移染和滲透的勻染劑；能改善耐日曬牢度的紫外光吸收劑；適于細(xì)旦滌綸堿性染色的堿性染色助劑等。3、染色工藝 選擇配伍性好的染料拼色。 升溫工藝 始染溫度應(yīng)較低（3035），升溫速率應(yīng)較慢（0.51/min），最好在909