還原染料染色原理

1、還原染料染色原理 復(fù)原染料染色原理 復(fù)原染料染色原理 復(fù)原染料染色 復(fù)原染料染色 復(fù)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)，尤其是蒽酮構(gòu)造的復(fù)原染料 復(fù)原染料色澤鮮艷，色譜齊全，各種牢度一般比擬高，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 其染色經(jīng)過特殊之處： 1其共軛體系中的羰基，在堿性條件下復(fù)原，染料 便成為可溶于水的、對纖維有親和力的隱色體鈉鹽，簡稱隱色體； 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 其上染經(jīng)過是氧化復(fù)原經(jīng)

2、過 染色方法較復(fù)雜，流程長，價格比擬昂貴，所用的復(fù)原劑，如保險粉價格比擬高 采用隱色體上染，顏色無法及時控制 部分染料在日曬經(jīng)過中，染料起到催化作用，纖維發(fā)生光氧化脆損 日益遭到棉用活性染料的挑戰(zhàn) 應(yīng)用范圍 合適纖維素纖維的染色，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 復(fù)原染料具有優(yōu)良的耐復(fù)原性的這一特性，可用來制造活性染料地染和復(fù)原染料防拔印 花的高級紡織品、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、活性染料和復(fù)原染料劇烈競爭 可替代分散染料染聚酯 不能用于蛋白質(zhì)，復(fù)原體系為堿性環(huán)境 一、復(fù)原染料的復(fù)原

3、機(jī)理與染色 復(fù)原染料不溶于水，不可能在水中上染纖維，只要在堿性條件下，用復(fù)原劑將染料中的 羰基復(fù)原為可溶性的隱色體鈉鹽，隱色體對纖維有直接性，能夠上染纖維。 染料的復(fù)原最常用的復(fù)原劑是保險粉，最常用的堿劑是燒堿 1. 染料的復(fù)原 (1) 復(fù)原機(jī)理 在堿性條件下，保險粉釋放出電子，染料接受電子被復(fù)原成隱色體： 復(fù)原染料染色原理 復(fù)原染料染色原理 復(fù)原染料最常用的復(fù)原劑是保險粉，即連二亞硫酸鈉NaSO2 NaSO2 ，一般商品 為白色粉末，含有兩個結(jié)晶水 保險粉化學(xué)性質(zhì)很活潑：易溶于水，有很強的復(fù)原能力，受潮會被迅速氧化分解，甚至 會燃燒起來發(fā)出火焰，遇酸劇烈分解，放出二氧化硫，所以儲存要避光、防

4、潮和密封(2) 復(fù)原速率 復(fù)原的速率首先取決于染料分子構(gòu)造 復(fù)原染料的復(fù)原是一個多相反響，染料的顆粒大小直接影響反響時固-水界面的接觸面 積的大小，影響反響的幾率，所以會影響復(fù)原速率 溫度溫度升高，復(fù)原速率加快 要考慮保險粉的分解 染料的水解如有酰按構(gòu)造的染料 濃度復(fù)原染料的復(fù)原速率與反響物的濃度有關(guān)，反響物濃度高，反響迅速 在實際生產(chǎn)中我們要重點考慮的是復(fù)原速率 它反映的是復(fù)原能否充分的問題 重要性：不同的工藝所需復(fù)原時間不同 印花10秒 懸浮體軋染幾幾十秒 浸染幾特別鐘 工藝上復(fù)原時間大不樣，分析復(fù)原速率非常必要 實際生產(chǎn)中，采用保險粉為復(fù)原劑，它的復(fù)原能力很強，但對不同構(gòu)造的染料復(fù)原充分

5、所需時間不同 半復(fù)原時間：復(fù)原到達(dá)平衡濃度一半所需的時間 半復(fù)原時間越短，復(fù)原速率越快 復(fù)原染料染色原理 復(fù)原染料染色原理 3復(fù)原方法 “干缸復(fù)原對復(fù)原速率低的染料，染色前將染料放在比擬小的容器中，在染料、 保險粉及燒堿的濃度相比照較高的條件下復(fù)原，然后再將隱色體鈉鹽的溶液參加染浴中全浴復(fù)原復(fù)原速率高的染料，直接在染液中復(fù)原，染料、保險粉及燒堿的濃度相對 比擬低 4復(fù)原反響中的副反響 與空氣中的氧反響 反響迅速，氧化經(jīng)過復(fù)雜，隨溫度提高分解加快 2Na2S2O4 + 3O2+2H2O 4NaHSO4 結(jié)果：消耗保險粉；導(dǎo)致染浴PH值降低 在復(fù)原中，空氣的氧與保險粉的反響比擬迅速，大部分保險粉被

6、空氣氧化或本身分解消 耗掉 參加燒堿還能夠中和復(fù)原反響中的酸性產(chǎn)物，保持隱色體穩(wěn)定 染色經(jīng)過中，保險粉濃度不能低于一定值，否則染料就會被氧化析出 克制辦法： 盡量使保險粉與空氣少接觸如印花汽箱大排氣在復(fù)原液中加一些復(fù)原性物質(zhì)硫化鈉、糊精采用性質(zhì)穩(wěn)定的、復(fù)原能力較強的復(fù)原劑：印花用雕白粉，二氧化硫脲 2.染料隱色體的上染 上染經(jīng)過與陰離子染料類似，首先通過范德華力和氫鍵等被纖維外表吸附，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，大部分的復(fù)原染料隱色體的共平面性好，對纖維的吸引 力大，初染速度很高。 復(fù)原染料隱色體浸染時，初染速率很高，但只是吸附在纖維外表呈環(huán)染狀態(tài)，隨后緩

7、緩 向內(nèi)部擴(kuò)散，呈現(xiàn)緩慢上染特性，移染性很差。 1上染特性 復(fù)原染料隱色體出染速度很快，一般染色溫度不能超過70； 由于染色速度快，會產(chǎn)生假平衡現(xiàn)象； 復(fù)原染料染色原理 復(fù)原染料染色原理 由于它的浸透性、勻染性差，會產(chǎn)生白芯現(xiàn)象。對于構(gòu)造嚴(yán)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，一般以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復(fù)原染料勻染性的重要指標(biāo)控制或降低上染速率 及增進(jìn)

8、移染 2勻染控制 A.上染速率控制 控制上染溫度低溫 參加緩染劑抑制瞬染性 如平平加類與其構(gòu)成不穩(wěn)定結(jié)合體，漸漸分解；陽離子型外表活性劑會降低上染百分率；牛皮膠，構(gòu)成膠體 B. 移染方法 a.參加助溶劑，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 染的方法一般是參加助溶劑如乙醇、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. 能夠適當(dāng)提高染色溫度和延長染色時間 染料隱色體比擬穩(wěn)定的，能夠適當(dāng)提高染色溫度和延長染色時間增進(jìn)移染，但以80左右為限，否則會降低染料的吸盡率及保險粉的分解 隱色體分類 甲類藍(lán)蒽酮、紫蒽酮等構(gòu)造復(fù)雜，隱色體聚集傾向大，親和力較高，

9、擴(kuò)散性能差， 需高溫染色 丙類酰氨基蒽醌等構(gòu)造簡單，親和力低聚集傾向小，擴(kuò)散性好，在低溫就能到達(dá)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 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。 能夠采用懸浮體升溫法，對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)過氧化構(gòu)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，隱色酸要若干小時氧化速率一般較快，在空氣 或水淋洗就能到達(dá)氧化，氧化速率較慢的要用氧化劑過硼酸鈉、雙氧水。重鉻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

10、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。 復(fù)原染料染色原理 復(fù)原染料染色原理 4.皂煮后處理 (1) 除去纖維外表浮色 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外表的，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皂煮能夠使染料分子發(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，而且色澤也會有所變化。 皂煮對染料構(gòu)造影響 染料隱色體轉(zhuǎn)變成不溶

11、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)， 皂煮經(jīng)過中在熱和濕的作用下，染料分子發(fā)生移動，構(gòu)成聚集，甚至構(gòu)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。 在皂煮經(jīng)過中，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。 下列圖所示：氧化前、皂煮后纖維中復(fù)原染料分子的狀態(tài)示意A氧化前B皂煮后 二、復(fù)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 復(fù)原染料染色原理 復(fù)原染料染色原理 甲法：燒堿

12、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，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 染料復(fù)原有干缸法及全浴法養(yǎng)缸復(fù)原法 在浸染中，由于染液量大，為操作方便，除適宜采用全浴法復(fù)原的染料外，一般都采用 干缸法復(fù)原 染料復(fù)原后即可開場染色，在染色經(jīng)過中保險粉會分解消耗，應(yīng)適當(dāng)追加，同時染浴應(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擬費事，初染率高，對于構(gòu)造嚴(yán)密的機(jī)織物，易產(chǎn)生“白芯現(xiàn)象。

13、為提高染料的適應(yīng)性，獲得較好的勻染性及透染性，機(jī)織物染色時常采用懸浮體軋染。 懸浮體軋染法就是將復(fù)原染料的超細(xì)粉配成懸浮體溶液直接浸軋在織物上，然后軋復(fù)原 液，在汽蒸條件下使染料復(fù)原成隱色體，進(jìn)而吸附、上染纖維的染色方法 工藝流程：浸軋染料懸浮液烘干浸軋復(fù)原液汽蒸水洗氧化皂煮水 洗烘干 該方法能夠克制隱色體染色初染率高和移染性能差的缺點，不會有“白芯 懸浮體對纖維無親和力，均勻分布在織物毛細(xì)管內(nèi)部纖維與紗線外表，復(fù)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 對染料適應(yīng)性強，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2m，并至少有80以上在1m下面。

14、 顆粒越小，懸浮液穩(wěn)定度越高，對織物透染性好，復(fù)原速率快 顆粒太大，影響得色量，甚至造成色點等疵病 懸浮體法烘燥時染料顆粒易發(fā)生泳移。若出現(xiàn)不規(guī)則泳移，會出現(xiàn)染斑，并構(gòu)成陰陽面。 復(fù)原染料染色原理 復(fù)原染料染色原理 3.靛藍(lán)染色靛青染料 國際上稱為印地科Indigo染料 是傳統(tǒng)牛仔布經(jīng)紗染色最常用染料。 靛藍(lán)隱色體對纖維的親和力較低，不易染得深濃色澤，同時移染性差，紗線大多呈環(huán)染 狀，濕摩擦牢度較差，僅能到達(dá)1級 經(jīng)石磨洗和其他助劑處理，獲得均勻和局部剝色效果，構(gòu)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、屢次浸軋氧化的連續(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次到達(dá)所需色澤 一般采用空氣氧化法，不需皂煮。 4. 可溶性復(fù)原染料 可溶性染料由復(fù)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)成原來的復(fù)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。 可溶性復(fù)原染料上染后轉(zhuǎn)變成原來的復(fù)原染料母體的經(jīng)過稱為顯色 與對應(yīng)的復(fù)原性染料隱色體相比，具有較低的親和力，但擴(kuò)散性較好，容