還原染料染色原理

1、還原染料染色還原染料染色還原染料不溶于水，是顏料沒有水溶性基團(tuán)，很少有親水性基團(tuán)，尤其是蒽酮結(jié)構(gòu)的還原染料還原染料色澤鮮艷，色譜齊全，各種牢度一般比較高，尤其是耐日曬、耐洗色牢度為其 他染料所不及顏色以藍(lán)、紫、綠、橄欖、灰為主黃橙色較少，且多有光敏脆損現(xiàn)象濃艷紅色少，但色光不如冰染料鮮艷其染色過程特殊之處：（1）其共軛體系中的羰基，在堿性條件下還原，染料便成為可溶于水的、對(duì)纖維有親和力的隱色體鈉鹽，簡(jiǎn)稱隱色體；（2）染著在纖維素纖維上的隱色體鈉鹽，再經(jīng)過氧化，便恢復(fù)成為不溶狀態(tài)的染料色 淀而固著在纖維上其上染過程是氧化一還原過程 染色方法較復(fù)雜，流程長(zhǎng)，價(jià)格比較昂貴，所用的還原劑，如保險(xiǎn)粉價(jià)格

2、比較高采用隱色體上染，顏色無法及時(shí)控制部分染料在日曬過程中，染料起到催化作用，纖維發(fā)生光氧化脆損日益受到棉用活性染料的挑戰(zhàn) 應(yīng)用范圍適合纖維素纖維的染色，主要是棉，包括針織品、機(jī)織物、紗線滌/棉、錦/棉、維尼龍/棉等混紡織物的一浴同色染色還原染料具有優(yōu)良的耐還原性的這一特性，可用來制造活性染料地染和還原染料防拔印 花的高級(jí)紡織品、滌棉混紡色織物的先染工藝（筒子紗染色）和滌/棉混紡織物的高牢度印染如今直接染料、活性染料和還原染料激烈競(jìng)爭(zhēng)可替代分散染料染聚酯不能用于蛋白質(zhì)，還原體系為堿性環(huán)境一、還原染料的還原機(jī)理與染色還原染料不溶于水，不可能在水中上染纖維，只有在堿性條件下，用還原劑將染料中的 羰

3、基還原為可溶性的隱色體鈉鹽，隱色體對(duì)纖維有直接性，可以上染纖維。染料的還原最常用的還原劑是保險(xiǎn)粉，最常用的堿劑是燒堿染料的還原（1）還原機(jī)理在堿性條件下，保險(xiǎn)粉釋放出電子，染料接受電子被還原成隱色體：淑一 +40H-2 + 2H2O + 2e20=0 一 2GtrQ切j 力很/ yf/i迂了門泌工孫】-還原染料最常用的還原劑是保險(xiǎn)粉，即連二亞硫酸鈉NaSO2 NaSO2 ，一般商品 為白色粉末，含有兩個(gè)結(jié)晶水保險(xiǎn)粉化學(xué)性質(zhì)很活潑：易溶于水，有很強(qiáng)的還原能力，受潮會(huì)被迅速氧化分解，甚至 會(huì)燃燒起來發(fā)出火焰，遇酸劇烈分解，放出二氧化硫，所以儲(chǔ)存要避光、防潮和密封(2)還原速率還原的速率首先取決于染

4、料分子結(jié)構(gòu)還原染料的還原是一個(gè)多相反應(yīng)，染料的顆粒大小直接影響反應(yīng)時(shí)固-水界面的接觸面 積的大小，影響反應(yīng)的幾率，所以會(huì)影響還原速率溫度溫度升高，還原速率加快要考慮保險(xiǎn)粉的分解染料的水解(如有酰按結(jié)構(gòu)的染料)濃度還原染料的還原速率與反應(yīng)物的濃度有關(guān)，反應(yīng)物濃度高，反應(yīng)迅速在實(shí)際生產(chǎn)中我們要重點(diǎn)考慮的是還原速率它反映的是還原是否充分的問題重要性：不同的工藝所需還原時(shí)間不同印花10秒懸浮體軋染幾幾十秒浸染 幾十分鐘工藝上還原時(shí)間大不樣，分析還原速率非常必要實(shí)際生產(chǎn)中，采用保險(xiǎn)粉為還原劑，它的還原能力很強(qiáng)，但對(duì)不同結(jié)構(gòu)的染料還原充分所 需時(shí)間不同半還原時(shí)間：還原達(dá)到平衡濃度一半所需的時(shí)間半還原時(shí)間越

5、短，還原速率越快（3）還原方法“干缸”還原對(duì)還原速率低的染料，染色前將染料放在比較小的容器中，在染料、保險(xiǎn)粉及燒堿的濃度相對(duì)比較高的條件下還原，然后再將隱色體鈉鹽的溶液加入染浴中全浴還原還原速率高的染料，直接在染液中還原，染料、保險(xiǎn)粉及燒堿的濃度相對(duì) 比較低（4）還原反應(yīng)中的副反應(yīng)與空氣中的氧反應(yīng)反應(yīng)迅速，氧化過程復(fù)雜，隨溫度提高分解加快2Na2S2O4 + 3O2+2H2O 一 4NaHSO4結(jié)果：消耗保險(xiǎn)粉；導(dǎo)致染浴PH值降低在還原中，空氣的氧與保險(xiǎn)粉的反應(yīng)比較迅速，大部分保險(xiǎn)粉被空氣氧化或自身分解消 耗掉加入燒堿還可以中和還原反應(yīng)中的酸性產(chǎn)物，保持隱色體穩(wěn)定染色過程中，保險(xiǎn)粉濃度不能低于

6、一定值，否則染料就會(huì)被氧化析出克服辦法：盡量使保險(xiǎn)粉與空氣少接觸（如印花汽箱大排氣）一在還原液中加一些還原性物質(zhì)（硫化鈉、糊精）采用性質(zhì)穩(wěn)定的、還原能力較強(qiáng)的還原劑：印花用雕白粉，二氧化硫脲染料隱色體的上染上染過程與陰離子染料相似，首先通過范德華力和氫鍵等被纖維表面吸附，然后再向內(nèi) 部擴(kuò)散，屬于孔道擴(kuò)散模型特殊性：染浴的電解質(zhì)濃度高，大部分的還原染料隱色體的共平面性好，對(duì)纖維的吸引 力大，初染速度很高。還原染料隱色體浸染時(shí)，初染速率很高，但只是吸附在纖維表面呈環(huán)染狀態(tài)，隨后緩緩向內(nèi)部擴(kuò)散，呈現(xiàn)緩慢上染特性，移染性很差。初期染著（吸附）后期染著（擴(kuò)散）向內(nèi)部擴(kuò)散，呈現(xiàn)緩慢上染特性，移染性很差。初

7、期染著（吸附）后期染著（擴(kuò)散）圖5-3還原染料上染纖維模實(shí)IJ jJ J/Jj 了小=表示主要染料的擴(kuò)散，一表示次要染料的擴(kuò)散（1）上染特性還原染料隱色體出染速度很快，一般染色溫度不能超過70 r；因?yàn)槿旧俣瓤?，?huì)產(chǎn)生假平衡現(xiàn)象；由于它的滲透性、勻染性差，會(huì)產(chǎn)生白芯現(xiàn)象。對(duì)于結(jié)構(gòu)緊密織物，染料優(yōu)先上染外層 纖維，織物很難染透，造成織物“白芯”現(xiàn)象。如粘膠筒子紗染色產(chǎn)生白芯的原因：溫度較低，影響擴(kuò)散速率，電解質(zhì)的濃度較高，使染料聚集，影響染 料的擴(kuò)散。且初染速度快，使隱色體很快吸附在外層造成白芯。隱色體初染率高，一般認(rèn)為主要是染液中存在大量的電解質(zhì)所引起的初染率高低和移染性能好壞影響還原染料勻

8、染性的重要指標(biāo)一一控制或降低上染速率 及增進(jìn)移染（2）勻染控制A.上染速率控制控制上染溫度（低溫）加入緩染劑抑制瞬染性如平平加類與其形成不穩(wěn)定結(jié)合體，慢慢分解；陽離子型表面活性劑（會(huì)降低上染百分 率）；牛皮膠，形成膠體B,移染方法a.加入助溶劑，提高隱色體的分散性能，降低聚集，提高其擴(kuò)散性和移染性 采用移 染的方法一般是加入助溶劑（如乙醇、三乙醇胺等），提高隱色體的分散性能，降低聚 集，提高其擴(kuò)散性和移染性。b,可以適當(dāng)提高染色溫度和延長(zhǎng)染色時(shí)間染料隱色體比較穩(wěn)定的，可以適當(dāng)提高染色溫度和延長(zhǎng)染色時(shí)間增進(jìn)移染，但以80C左 右為限，否則會(huì)降低染料的吸盡率及保險(xiǎn)粉的分解隱色體分類一甲類藍(lán)蒽酮、紫

9、蒽酮等結(jié)構(gòu)復(fù)雜，隱色體聚集傾向大，親和力較高，擴(kuò)散性能差，需高溫染色 丙類 酰氨基蒽醍等結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，親和力低聚集傾向小，擴(kuò)散性好，在低溫就能達(dá)到高的上染百分率，染色要加鹽作為促染劑 乙類介于甲丙之間 上染百分率，染色要加鹽作為促染劑 乙類介于甲丙之間 盡管如此，粘膠纖維（尤其是纖度細(xì)的纖維）筒子紗隱色體染色要獲得勻染還是很困難的?？梢圆捎脩腋◇w升溫法，對(duì)于較難獲得均勻染色效果的紡織品，如粘膠纖維筒子紗。3,染料隱色體的氧化經(jīng)過氧化形成色淀固著在纖維上隱色體鈉鹽比隱色酸氧化速率快如靛藍(lán)隱色體鈉鹽空氣中不到10min，隱色酸要若干小時(shí)氧化速率一般較快，在空氣 或水淋洗就能達(dá)到氧化，氧化速率較慢的要用

10、氧化劑（過硼酸鈉、雙氧水。重格酸鹽等）常用的氧化劑：水中的氧，空氣中的氧；雙氧水和過硼酸鈉水溶液在堿中氧化速度太快，容易發(fā)生過氧化現(xiàn)象，所以一般在中性或酸性條件下進(jìn)行。氧化方法：水洗氧化、水洗透風(fēng)氧化、水洗加氧化劑氧化。4.皂煮后處理（1）除去纖維表面浮色浮色主要是由于染色殘液未充分去除即被氧化而附著在纖維表面的，呈高度分散狀態(tài)。（2）改變纖維內(nèi)染料微粒的聚集、結(jié)晶等物理狀態(tài)，使染料狀態(tài)更穩(wěn)定，獲得穩(wěn)定的 色光，賦予染品更好的耐日曬及耐水洗色牢度（3）皂煮可以使染料分子發(fā)生結(jié)晶變化以及某些染料分子發(fā)生立體異構(gòu)化，使色澤穩(wěn) 定，耐日曬牢度提高（4）皂煮后不但染物的染色牢度得到提高，而且色澤也會(huì)有

11、所變化。皂煮對(duì)染料結(jié)構(gòu)影響染料隱色體轉(zhuǎn)變成不溶性的染料，它們和纖維之間的吸引力較小，處于高度分散的狀態(tài)， 皂煮過程中在熱和濕的作用下，染料分子發(fā)生移動(dòng)，形成聚集，甚至形成微晶體染料分子的取向從原來與纖維鏈的平行狀態(tài)趨向與纖維分子鏈垂直狀態(tài)，引起染料吸收 光譜或顏色的改變。在皂煮過程中，染料分子的異構(gòu)化，如順式、反式異構(gòu)，可能也是造成色光變化的原因。下圖所示：氧化前、皂煮后纖維中還原染料分子的狀態(tài)示意A氧化前B皂煮后二、還原染料的染色方法分為：隱色體染色、懸浮體染色和隱色酸染色，主要方法為隱色體浸染（含卷染）和懸 浮體軋染1.隱色體浸染根據(jù)染色條件不同，一般有甲、乙、丙三種染色方法還械染料隱色悚

12、浸染蹶的染色條件I一I 郵種美染色溫度/宅擦險(xiǎn)物糧度在疏徵鑰淀度 130-4010-1612.40-505-93*10,8-12120-304誠(chéng)2. A 9 m1(1-15 甲法：燒堿濃度較高，不加鹽促染，染色溫度5560度。該法適用于染色體聚集傾向較大而擴(kuò)散速率較低的染料乙法：燒堿用量中等，染色溫度4550度，染中、深色時(shí)，可加鹽促染，元明粉用量 1015g/L丙法：燒堿用量較少，需加較多的鹽促染，元明粉。一般聚集傾向較小而擴(kuò)散速率較大 的染料適于用此染料還原有干缸法及全浴法（養(yǎng)缸還原法）在浸染中，由于染液量大，為操作方便，除適宜采用全浴法還原的染料外，一般都采用 干缸法還原染料還原后即可開

13、始染色，在染色過程中保險(xiǎn)粉會(huì)分解消耗，應(yīng)適當(dāng)追加，同時(shí)染浴應(yīng) 保持一定的堿性條件2.懸浮體軋染隱色體染色法操作比較麻煩，初染率高，對(duì)于結(jié)構(gòu)緊密的機(jī)織物，易產(chǎn)生“白芯”現(xiàn)象。為提高染料的適應(yīng)性，獲得較好的勻染性及透染性，機(jī)織物染色時(shí)常采用懸浮體軋染。懸浮體軋染法就是將還原染料的超細(xì)粉配成懸浮體溶液直接浸軋?jiān)诳椢锷?，然后軋還原 液，在汽蒸條件下使染料還原成隱色體，從而吸附、上染纖維的染色方法工藝流程：浸軋染料懸浮液（一烘干）一浸軋還原液一汽蒸一水洗一氧化一皂煮一水 洗一烘干該方法可以克服隱色體染色初染率高和移染性能差的缺點(diǎn)，不會(huì)有“白芯”懸浮體對(duì)纖維無親和力，均勻分布在織物毛細(xì)管內(nèi)部纖維與紗線表面

14、，還原后隱色體被 纖維吸附，并擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部，具有較好的勻染性和透染性對(duì)染料適應(yīng)性強(qiáng)，不受上染率限制，易拼色產(chǎn)量高，質(zhì)量好要求染料顆粒的直徑小于2p m，并至少有80%以上在川m以下。顆粒越小，懸浮液穩(wěn)定度越高，對(duì)織物透染性好，還原速率快顆粒太大，影響得色量，甚至造成色點(diǎn)等疵病懸浮體法烘燥時(shí)染料顆粒易發(fā)生泳移。若出現(xiàn)不規(guī)則泳移，會(huì)出現(xiàn)染斑，并形成陰陽面。3.靛藍(lán)染色（靛青染料）國(guó)際上稱為印地科（Indigo）染料是傳統(tǒng)牛仔布經(jīng)紗染色最常用染料。靛藍(lán)隱色體對(duì)纖維的親和力較低，不易染得深濃色澤，同時(shí)移染性差，紗線大多呈環(huán)染 狀，濕摩擦牢度較差，僅能達(dá)到1級(jí)經(jīng)石磨洗和其他助劑處理，獲得均勻和局部剝

15、色效果，形成“石磨藍(lán)”“雪洗”等特殊 外觀經(jīng)紗染色兩種方式：片狀經(jīng)紗染色機(jī)（漿染聯(lián)合機(jī)）繩狀染色機(jī)（球經(jīng)染色機(jī)），勻染程度高、染色牢度好，生產(chǎn)效率是前種的23倍一般采用低濃、常溫（和低溫）、多次浸軋氧化的連續(xù)染色方法。每浸軋染液一次，氧 化后再第二次浸軋染色。需經(jīng)過68次達(dá)到所需色澤一般采用空氣氧化法，不需皂煮。4.可溶性還原染料可溶性染料由還原染料隱色酸制得的可溶性硫酸酯鈉鹽和鉀鹽，在弱堿性染浴中對(duì)纖維 素纖維直接上染，然后用在酸性浴中用氧化劑處理，便可恢復(fù)成原來的還原染料。可溶性染料分為溶靛素和溶蒽素，兩者統(tǒng)稱為印地科素（Indigosol）。可溶性還原染料上染后轉(zhuǎn)變成原來的還原染料母體的過程稱為顯色與對(duì)應(yīng)的還原性染料隱色體相比，具有較低的親和