腈綸的染色原理課件(PPT 43頁)

1、陽離子染料一類色澤濃艷且可電離為帶正電荷的色素陽離子和無色陰離子的水溶性染料。陽離子染料的發(fā)展史第一節(jié) 引 言第1頁，共43頁。60年代前60年代70年代7080年代堿性染料：色艷、著色強(qiáng)，主要用于蛋白質(zhì)纖維，水洗牢度差，日曬牢度極差。普通型陽離子染料：染色牢度好，對(duì)腈綸親和力高，勻染性差。X型陽離子染料：勻染性較好。M型（第三代遷移性）：勻染性優(yōu)異，適合快速染色。90年代E型：色光鮮艷，耐光、耐熱等各項(xiàng)牢度優(yōu)良。溶解性、配伍性好。第2頁，共43頁。分散型陽離子染料活性陽離子染料功能型陽離子染料用陰離子基團(tuán)（如萘磺酸基等）暫時(shí)將染料陽離子封閉，加入分散劑研磨至一定細(xì)度。染色時(shí)釋放出陽離子染料。

2、陽離子染料中引入活性基團(tuán)，使染料既具有活性染料的反應(yīng)特性，又具有陽離子染料的特征，從而增加了對(duì)棉織物的上染，可以少用鹽。集染色和功能整理于一體的新型染料，是通過連接基接入功能性整理基，獲得如抗菌、防水等效果。第3頁，共43頁。陽離子染料的應(yīng)用范圍腈綸的專用染料，主要用于腈綸紡織品及其混紡、交織物的染色和印花。陰離子改性滌綸、陽離子染料可染丙綸。錦綸、蛋白纖維、腈綸基牛奶蛋白纖維。第4頁，共43頁。一、結(jié)構(gòu)類型共軛型所帶正電荷分布在染料發(fā)色體的整個(gè)體系中，而并不固定在染料結(jié)構(gòu)中的某個(gè)原子上。隔離型所帶正電荷的 陽離子基團(tuán)，通過隔離基（如次乙基CH2 CH2 等）與染料母體相連， 故其所帶電荷不參

3、與染料的共軛體系，而固定在染料分子中的某一個(gè)原子上，其陽離子基團(tuán)通常為季銨離子。第二節(jié) 陽離子染料的結(jié)構(gòu)類型、特點(diǎn)第5頁，共43頁。共軛型陽離子染料特點(diǎn)色澤濃艷，得色量高。從化學(xué)結(jié)構(gòu)分主要包括三芳甲烷類、噁嗪類、菁 和半菁類、氮雜菁和氮雜半菁類、萘內(nèi)酰胺類等。共軛型陽離子染料結(jié)構(gòu)中，引入氮原子后，其日曬牢度也大為提高， 如氮雜菁、氮雜半菁類結(jié)構(gòu)具有較好的耐光牢度。第6頁，共43頁。第7頁，共43頁。第8頁，共43頁。第9頁，共43頁。第10頁，共43頁。第11頁，共43頁。第12頁，共43頁。第13頁，共43頁。第14頁，共43頁。第15頁，共43頁。第16頁，共43頁。第17頁，共43頁。第

4、18頁，共43頁。隔離型陽離子染料的特點(diǎn)色澤則不及共軛型鮮艷，得色量也相對(duì)較低。由于隔離型陽離子染 料中陽離子基團(tuán)與發(fā)色體系隔離，染料母體對(duì)光、熱、酸堿穩(wěn)定性提高，故其耐曬牢度、耐熱性、耐酸堿性較一般共軛型陽離子染料為好。按染料母體的化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為偶氮和蒽醌隔離型陽離子染料。第19頁，共43頁。第20頁，共43頁。蒽醌類隔離型陽離子染料日曬牢度很高，無煙氣褪色現(xiàn)象，但發(fā) 色強(qiáng)度不及其他結(jié)構(gòu)染料。如陽離子藍(lán)FGL。第21頁，共43頁。一、腈綸纖維特性腈綸纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)第三節(jié) 陽離子染料的染色機(jī)理及染色特性第22頁，共43頁。纖維的微結(jié)構(gòu)（超分子結(jié)構(gòu)）纖維中存在著與纖維軸平行的晶面，而不存在垂直纖維

5、軸的晶面，即纖維大分子排列橫向有序，縱向無序，沒有真正的晶體存在，存在許多蘊(yùn) 晶（橫向有序的結(jié)構(gòu)）。第23頁，共43頁。二、腈綸的染色原理離子交換過程，以庫侖力相結(jié)合；纖維上的極性基團(tuán)（如氰基）以及染料分子結(jié)構(gòu)中的多種極性取代基等，以偶極力或誘導(dǎo)力相結(jié)合。第24頁，共43頁。三、纖維與染料的染色特性染料的染色飽和值SD能使給定纖維達(dá)到飽和吸附所需商品染料的量，以相對(duì)于纖維或織物的質(zhì)量（omf）來表示。纖維的飽和值Sf以相對(duì)分子質(zhì)量為400（純孔雀綠）、親和力較高的陽離子染料，在pH值為4.5、100、浴比為100：1的條件下，染浴中用足量染料使平衡上染百分率達(dá)到95%時(shí)，每100g纖維上的染料

6、量來表征（g染料/100g纖維）。染料的飽和系數(shù)f纖維的染色飽和值與染料的染色飽和值之比。第25頁，共43頁。染料的飽和系數(shù)f陽離子染料的特征系數(shù)，與染料的純度和摩爾質(zhì)量有關(guān)，而與纖維特性或纖維種類無關(guān)。第26頁，共43頁。腈綸品種不同，其纖維染色飽和值差異較大。酸性基團(tuán)含量多的纖維，染色飽和值高，適合于染濃色和黑色，而染色飽和值低的纖維，適合于染淺淡色。同一纖維，用不同的陽離子染料染色，獲得相同色澤深度時(shí)，所用染料量也有差異。第27頁，共43頁。當(dāng)染料用量超過染料的染色飽和值時(shí)，可能引起較重的浮色，降低產(chǎn)品色牢度，同時(shí)也降低染料的利用率。拼色以及使用陽離子緩染劑時(shí)，各染料及陽離子緩染劑的用量

7、與其各自的飽和系數(shù)的乘積之和不應(yīng)大于所染纖維的染色飽和值：R為陽離子緩染劑用量，單位為%（omf）；fR為陽離子緩染劑飽和系數(shù)；SDi為相應(yīng)陽離子染料的染色飽和值；fi為相應(yīng)陽離子染料的飽和系數(shù)。第28頁，共43頁。四、陽離子染料在腈綸纖維上的吸附定位的化學(xué)吸附，符合Langmuir型吸附。第29頁，共43頁。如染浴中pH值維持恒定，則：斜率為1/Sf，從而可求得纖維的染色飽和值。第30頁，共43頁。五、陽離子染料的上染速率普遍性能陽離子染料在腈綸上具有較高的直接性，染料吸附快，初染率高，而常規(guī)陽離子染料移染性差，故容易引起勻染性差等問題。影響上染速率的因素染料親和力越大，染色初期染料在纖維表

8、面吸附較快，但在纖維內(nèi)相中的擴(kuò)散較慢，其透染性差，易環(huán)染。纖維中酸性基團(tuán)越多，陽離子染料在纖維中的表觀擴(kuò)散系數(shù)越大。第31頁，共43頁。酸性基團(tuán)種類含強(qiáng)酸性基團(tuán)的纖維，染色速率較快，上染率高；含弱酸性基團(tuán)的纖維，相對(duì)較慢，上染率低。腈綸加工的影響熱處理溫度、拉伸比等。染料濃度存在臨界值。低于臨界值，隨染料濃度增加而增加；高于臨界值后，幾乎與染料濃度無關(guān)。溫度高于玻璃化溫度后，染色速率提高很快，每提高1，上染速率可增加30%左右。第32頁，共43頁。六、陽離子染料的配伍性競(jìng)?cè)粳F(xiàn)象由于各種染料親和力與擴(kuò)散性能不同，導(dǎo)致相互競(jìng)爭(zhēng)上染的現(xiàn)象。結(jié)果在上染過程中染浴和纖維上各拼色染料的比例時(shí)刻發(fā)生變化，產(chǎn)

9、品色澤不一，難以達(dá)到理想的拼色效果。陽離子染料的配伍指數(shù)（K）（compatibility index or compatibility value)反映染料親和力大小和擴(kuò)散速率高低的綜合指標(biāo)。第33頁，共43頁。配伍值與染色性能之間的關(guān)系拼色時(shí)應(yīng)選用配伍值相近的染料。配伍性較小的染料，對(duì)纖維親和力高，不易勻染，但竭染率高，故適合染濃色。一般配伍值在3左右的染料適應(yīng)性較廣。移染性好的第三代遷移性（M）型陽離子染料，一般不進(jìn)行上述的配伍性分類。第34頁，共43頁。第35頁，共43頁。一、浸染染色工藝處方 傳統(tǒng)陽離子染料 x%(owf) HAc(98%) 2-3%(owf) NaAc 1 %(ow

10、f) 緩染劑1227 0-2 %(owf) 元明粉 0-10 %(owf) 浴比 20：1-30：1第四節(jié) 腈綸陽離子染料的染色工藝第36頁，共43頁。二、工藝曲線升溫控制染色法第37頁，共43頁。恒溫快速染色法第38頁，共43頁。三、工藝分析pH值的影響對(duì)于含強(qiáng)酸性基團(tuán)的纖維，影響不大；而對(duì)于含弱酸性基團(tuán)的纖維，則影響較大，pH值越大，上染速率及上染率越高。理想控制在4-6。新型陽離子染料，則可以控制在3-6甚至2-7。溫度的影響存在溫度危險(xiǎn)區(qū)（85-95）。最高染色溫度一般為98-105。第39頁，共43頁。緩染劑種類陽離子緩染劑常規(guī)陽離子緩染劑分子量較低（300-500），一般為季銨鹽型。應(yīng)根據(jù)陽離子染料種類選擇合適的陽離子緩染劑，用量不宜太大，否則會(huì)引起染料上染率降低及色澤變化；聚合型陽離子緩染劑不影響染料得色量，用量少，適合于各種配伍性指數(shù)的陽離子染料，在高溫階段仍具有緩染作用。第40頁，共43頁。陰離子型緩染劑脂肪醇或芳烴的磺酸鹽。需要進(jìn)行篩選，并配合使用非離子型表面活性基，否則容易產(chǎn)生沉淀。拼色時(shí)，染料配伍性差異減小。無機(jī)緩染劑硫酸鈉對(duì)配伍指數(shù)為1-1.5的陽離子染料緩染作用不明顯，而對(duì)3-5的染料緩染效果較好。近年來，采用稀土離子緩染劑。第41頁