活性染料染色原理

1、活性染料染色原理第1頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四內(nèi)容：活性染料的結(jié)構(gòu) 活性染料的染色性質(zhì)活性染料的染色機(jī)理活性染料的應(yīng)用第三節(jié) 活性染料reactive dyes染色要點(diǎn)：1. 活性染料的結(jié)構(gòu)與染色性能的關(guān)系2. 活性染料染色工藝要點(diǎn)第2頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四 第三節(jié) 活性染料reactive dyes染色活性染料： 又稱反應(yīng)性染料。分子結(jié)構(gòu)中有一個(gè)或以上的活性基團(tuán)，在適當(dāng)條件下，能夠與纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成共價(jià)鍵結(jié)合。活性染料的歷史：汽巴公司、赫斯特公司、卜內(nèi)門公司、我國(guó)在1958年也開始生產(chǎn)活性染料。一、活性染料的性質(zhì)1、水

2、溶性染料，水中電離為負(fù)離子染料。2、優(yōu)良的濕牢度和勻染性。 (活性染料在纖維上一經(jīng)染著，就有很好的染色牢度，尤其是濕牢度)第3頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四3、色澤鮮艷（色澤鮮艷度、光亮度特別好）,色譜齊全（一般不要其它類染料配套），使用方便，成本低廉。4、染料在水中會(huì)發(fā)生水解，染料-纖維鍵穩(wěn)定性較差，會(huì)發(fā)生斷裂,因此利用率低，難以染深色,需固色。5、適用范圍： 纖維素纖維，蛋白質(zhì)纖維，聚酰胺纖維，還常用于印花 。6、耐氯牢度差， 耐氣候、煙熏牢度差。第4頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四二、活性染料的類型化學(xué)結(jié)構(gòu)式: S - D - B -

3、 Re | | | | 染 連 活 水溶性基團(tuán) 料 接 性 多為磺酸基 發(fā) 基 基(母體上常有1-3個(gè)) 色 體 H2ODyeSO3Na DyeSO3+ Na+ 呈染料負(fù)離子型 離去基團(tuán)母體染料接上活性基即可制得活性染料。活性基應(yīng)用最多的是鹵代均三嗪，鹵代嘧啶，乙烯砜等幾類。第5頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四活性染料的母體結(jié)構(gòu)：1、偶氮類活性染料偶氮活性染料多以單偶氮結(jié)構(gòu)為主，尤其是紅、黃、橙等淺色系列。近年來(lái)為改善這類染料的直接性，提高固色率，滿足低鹽或無(wú)鹽染色要求，常通過(guò)增大母體結(jié)構(gòu)及分子量，提高母體結(jié)構(gòu)的共平面性，以及增加與纖維形成氫鍵的基團(tuán)數(shù)等來(lái)達(dá)到目的。

4、單偶氮結(jié)構(gòu)為主：黃、橙、紅色活性艷紅K-2BP (C.I反應(yīng)性紅 24) 第6頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四第八章 活性染料雙偶氮結(jié)構(gòu)：紫、黑、棕、灰等深色品種。金屬絡(luò)合結(jié)構(gòu)：紫、深藍(lán)、黑色活性艷紫 KN-4R (C.I.反應(yīng)性紫 5) 活性黑KN-B (C.I.反應(yīng)性黑5) 第7頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四第八章 活性染料2、蒽醌類活性染料蒽醌類活性染料主要為溴氨酸的衍生物，4位氨基上引入活性基； 其色澤艷麗，具有較好的應(yīng)用性能和各項(xiàng)牢度。主要為艷藍(lán)。活性艷藍(lán)KN-R (C.I.反應(yīng)性藍(lán)19) 第8頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日

5、，10點(diǎn)49分，星期四第八章 活性染料3、酞菁類活性染料含酞菁類母體結(jié)構(gòu)的活性染料大多為翠藍(lán)色，以及經(jīng)分子內(nèi)拼色等得到的綠色，色澤十分鮮艷，具有較高的耐光牢度。活性翠藍(lán)K-GL (C.I.反應(yīng)性藍(lán) 14) 第9頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四通常黃、橙、紅淺色色調(diào)的染料系用單偶氮及雙偶氮染料，紫、灰、黑、褐色等暗色系用金屬絡(luò)合染料，艷藍(lán)及綠色常用蒽醌衍生物或酞菁染料。染料母體主要是偶氮、蒽醌、酞菁等，以單偶氮類為多。第10頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四1、均三嗪型活性染料X1、X2可為鹵素原子，根據(jù)數(shù)目和種類的不同又可分為一氯，二氯，一氟等

6、。三、活性染料的結(jié)構(gòu)與染色性能的關(guān)系第11頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四制備氯代均三嗪活性染料的重要原料是三聚氰氯： 第12頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四第13頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四一氯均三嗪活性染料（國(guó)產(chǎn)K型活性染料）第14頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四一氯均三嗪染料反應(yīng)性較弱，穩(wěn)定性好，80以上水溶解，染料-纖維鍵較穩(wěn)定，固色率在80%以上。反應(yīng)性低的活性基，可在較高的溫度及較高的pH值下進(jìn)行染色；還適用于印花工藝（印漿穩(wěn)定），易于后處理。第15頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，

7、5月20日，10點(diǎn)49分，星期四二氯均三嗪活性染料 (X型) ，是最普遍使用的三嗪染料 反應(yīng)性活潑。30-50水中溶解；染料-纖維鍵穩(wěn)定性差，需固色，固色率低；常用于低溫染色。反應(yīng)性太強(qiáng)，活潑性太高，染料容易水解，無(wú)法保存。反應(yīng)性高的活性基，應(yīng)在較低的溫度下進(jìn)行，在堿性較弱的條件下進(jìn)行固色。第16頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四第17頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四一氯甲氧基均三嗪（Cibacron Pront）染料。其反應(yīng)性介于一氯均三嗪與二氯均三嗪之間，具有較好的印漿穩(wěn)定性，特別適用于短蒸印花工藝。第18頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20

8、日，10點(diǎn)49分，星期四一氟均三嗪活性染料（ Cibacron F ，R型）比一氯均三嗪型活性基團(tuán)更為活潑。適于中低溫染色的工藝 (4060)。 采用負(fù)電性更強(qiáng)的氟來(lái)取代氯第19頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四2、鹵代嘧啶型活性染料：活性基為鹵代嘧啶基嘧啶基是二嗪結(jié)構(gòu)，核上碳原子的正電性較弱，因而比均三嗪結(jié)構(gòu)的反應(yīng)性低。所以嘧啶型活性染料最不易水解，“染料-纖維”鍵的穩(wěn)定性高，特別適于高溫染色（滌棉染色）。第20頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四二氟一氯嘧啶的活性基(國(guó)產(chǎn)的F型活性染料)，具有中等的反應(yīng)活潑性，而有較高的固色率，適合40-80染

9、色，纖維-染料鍵穩(wěn)定性好，價(jià)格高，多用于羊毛。更重要的是它與纖維的結(jié)合鍵有很好的耐酸和耐堿的水解穩(wěn)定性。第21頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四3、乙烯砜型活性染料（雷馬素活性染料，DyStar公司生產(chǎn)） （KN型） 活性基是 硫酸酯乙烯砜，通式為D-SO2CH2CH2OSO3Na NaOHDSO2CH2CH2OSO3Na DSO2CH=CH2染色時(shí)堿性介質(zhì)中先脫去硫酸酯基，形成乙烯砜基后再和纖維反應(yīng)。DyStar textile dyes: Textile dyes, fabric dyeing, dyestuff, reactive dyes, acid dyes,

10、 sulfur dyes, direct dyes, basic dyes, vat dyes, disperse dyes etc 第22頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四反應(yīng)性介于X型（二氯均三嗪）和K型（一氯均三嗪）之間，性能較穩(wěn)定，染色溫度5070。有理想的勻染效果（即使染色條件很差），但鮮艷度差，固色率較低85%（固色過(guò)程中染料-纖維鍵水解嚴(yán)重，耐堿能力較差）DSO2CH2CHOSO3Na DSO2CH=CH2 DSO2CH2CH2O纖維素第23頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四鹵代氮雜環(huán)活性基的反應(yīng)性能和雜環(huán)的電子云密度分布有關(guān),常見(jiàn)

11、氮雜環(huán)的電子云密度分布如下:第24頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四 鍵長(zhǎng)數(shù)據(jù)第25頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四 第26頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四 常用各類活性染料相對(duì)反應(yīng)性強(qiáng)弱見(jiàn)圖。 二氯均三嗪類 二氯喹惡啉類 甲砜代嘧啶 乙烯砜類（雷瑪素） 一氯均三嗪 氯化嘧啶類 丙烯酰胺類小 反應(yīng)性 大 第27頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四4、膦酸基型活性染料（國(guó)產(chǎn)P型活性染料）染料在弱酸性條件下與纖維素纖維發(fā)生反應(yīng)，形成共價(jià)鍵結(jié)合。 (固色催化劑為氰胺或雙氰胺)卜內(nèi)門公司于1976年開發(fā)的

12、染料，商品名為Procion T適用于分散染料/活性染料一浴法（滌綸/纖維素纖維混紡織物）的染色，固色率高達(dá)90左右。因?yàn)榉稚⑷玖嫌龅綁A劑會(huì)影響給色量與鮮艷度。第28頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四5、a溴代丙烯酰胺型的活性染料 O D NH C C =CH2 Br(鹵基，如Cl)典型代表蘭納素（Lanasol），國(guó)產(chǎn)為PW型，很適合染羊毛、羊絨，其鮮艷度高，牢度好，固色率在羊毛上為90以上，在絲綢上為85左右。 Lanasol染料實(shí)質(zhì)上是一個(gè)含雙活性官能團(tuán)的染料， 專用染色助劑阿爾貝哥B（AlbegalB）。第29頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，

13、星期四6、 羧基砒啶均三嗪型活性染料（國(guó)內(nèi)的R型）對(duì)纖維素纖維染色時(shí)，直接性大，反應(yīng)性強(qiáng)，能在高溫和中性條件下與纖維素纖維反應(yīng)，可用于滌綸纖維/纖維混紡織物的一浴一步法染色。芳香環(huán)第30頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四7、雙活性基活性染料：具有雙活性基 一氯均三嗪基+ 硫酸酯乙烯砜 （M型）固色率高，一個(gè)活性基水解，另一個(gè)活性基仍在同纖維發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)性高，穩(wěn)定性好。兩個(gè)一氯均三嗪 （KE型，KP型） 可提高固色率至8090的水平，而且由于染料分子的增大，提高對(duì)纖維的親合力，在高溫染色條件下有利于染料的滲透與勻染。第31頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49

14、分，星期四雙側(cè)型。呈線狀結(jié)構(gòu)，直接性較高，更適用于吸盡染色法，國(guó)產(chǎn)KD、KE型大多屬于此類。單側(cè)型。單側(cè)型由于大多數(shù)不呈線狀結(jié)構(gòu)，染料與纖維的共平面性較差，直接性低，主要適用于印花這種染料固色率很高架橋型。第32頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四四、新型活性染科1低鹽染色活性染料 該染料分子結(jié)構(gòu)較大，磺酸基含量較少，染料分子同平面性較強(qiáng)，含有可形成氫鍵的基團(tuán)，染料對(duì)纖維的親和力較大。鹽的用量可降至普通活性染料染色的50-65。第33頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四2活性分散染料是含有活性基的難溶性染料，不含磺酸基、羧基，在水中以懸浮狀態(tài)存在?；?/p>

15、性分散染料可對(duì)纖維素纖維、錦綸、滌綸等纖維進(jìn)行染色，特別適用于纖維素纖維與合成纖維混紡織物的一浴法染色，第34頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四五活性染料的反應(yīng)性能（上染原理） 1.親核取代反應(yīng)纖維上的負(fù)離子取代染料活潑基團(tuán)上的氯原子，發(fā)生親核取代反應(yīng)取代基：纖維素-O，蛋白質(zhì)-NH，聚酰胺纖維-NH，水中OH。含取代基的物質(zhì)稱為親核試劑。纖維負(fù)離子的親核性 OH第35頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四2、親核加成反應(yīng)具有碳碳雙鍵活性基的染料可與親核試劑發(fā)生親核加成反應(yīng)。第36頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四典型代表：

16、硫酸酯乙烯砜第37頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四含膦酸基的活性染料在氰胺或雙氰胺的催化作用下，在高溫和弱酸性條件下可形成磷酸酐，再與纖維素纖維反應(yīng)，以酯鍵的形式結(jié)合。 其反應(yīng)過(guò)程如下；第38頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四溴代丙烯酰胺基的活性染料與羊毛纖維反應(yīng)時(shí)，可發(fā)生親核取代和親核加成反應(yīng)其反應(yīng)過(guò)程如下；第39頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四六. 活性染料的染色過(guò)程： 上染（吸附，擴(kuò)散） 固色 皂洗（一）和纖維素纖維的反應(yīng)：1、 活性染料的共平面性不如直接染料強(qiáng)。第40頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)

17、49分，星期四直接性太高，溶液中染料量減少，不利于擴(kuò)散和透染。染料的擴(kuò)散性好，纖維與染料的接觸多，利于透染和勻染。第41頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四2、堿性條件下固色：加堿（純堿，磷酸三鈉，小蘇打）反應(yīng)性強(qiáng)的染料，應(yīng)在弱堿條件下固色。第42頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四3. pH值太高，雖然纖維-染料鍵形成加快， 但染料的水解也在加速，影響更大。第43頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四4.溫度提高溫度，使纖維-染料與染料水解都增加，但對(duì)水解的影響更大。此外溫度太高，還會(huì)降低平衡上染百分率（對(duì)X型明顯） 。 堿性強(qiáng)

18、時(shí)，固色溫度應(yīng) ？第44頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四5.鹽促染：提高庫(kù)侖力；此外由于纖維內(nèi)的OH比溶液低，因此加入較多的電解質(zhì)，才可以使纖維內(nèi)的OH濃度提高。但是鹽過(guò)多會(huì)使染料發(fā)生聚積或沉淀。 第45頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四6. 常見(jiàn)染色工藝：浸染：采用直接性較高的染料。卷染：選反應(yīng)性強(qiáng)的X型（30），M型（60）軋染：浸染、汽蒸、烘焙，選直接性低的染料。 冷軋堆法染色：浸染打卷堆置后處理（洗，皂洗，洗，烘干），選反應(yīng)性和擴(kuò)散性好的染料。第46頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四（二）活性染料竭染的染色特征值

19、SERF值活性染料采用竭染方法(浸染)染色時(shí)，染料的染色性能特征值：第47頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四 1S值S值是活性染料在未加堿只加鹽的染色條件下，染料對(duì)纖維的上染百分率，它反映了染料對(duì)纖維的直接性和親和力的大小。 2E值E值是活性染料在加堿固色后，染料對(duì)纖維的上染百分率。3.R值R值是活性染料在加堿固色5min (有的資料為10 min)時(shí)的固色率，它反映了染料對(duì)纖維的反應(yīng)性能及固色速率的大小。4.F值F值是活性染料在染色結(jié)束時(shí)的固色率，它反映了染料的利用率。第48頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四七、活性染料的染色方法(一)活性染料

20、染纖維素纖維一浴一步法也稱全浴法：將染料、促染劑、堿劑等全部加入染液中，染料的上染和固色同時(shí)進(jìn)行。一般用于中、淺色澤的染色，一些新型活性染料的染深性較好，可用于較深色澤的染色（染料用量8-11%）。一浴二步法：先在中性浴中染色，染色一定時(shí)間，染料充分吸附和擴(kuò)散后，加入堿劑固色。二浴法：先在中性浴染色，染色一定時(shí)間后，再在堿性浴中固色。由于上染和固色是在兩個(gè)浴中分別進(jìn)行，染料水解較少，可續(xù)缸染色，染料利用率高。第49頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四一浴二步法： 其工藝流程為：染色固色水洗皂煮水洗烘干。1、染料的用量根據(jù)染色的深淺決定；2、鹽的用量20-60 g/L（10

21、-20%），為了勻染，鹽可分批加入；3、染色浴比不宜過(guò)大，否則染料上染率低，而浴比過(guò)小對(duì)勻染不 利，一般采用1：20-1：30。4、染色溫度根據(jù)染料的性能而定，X型為30-35，K型為40- 70，KN型為40-60，M型為60-90。5、染色時(shí)間一般為10-30min.第50頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四6、固色常用純堿和磷酸三鈉，用量應(yīng)根據(jù)染料的反應(yīng)性和染料用量選擇，反應(yīng)性強(qiáng)的染料或染料用量低時(shí)，可用較少量的堿。一般純堿的用量為10-20g/L，磷酸三鈉為5-10 g/L。固色溫度根據(jù)染料的性能而定，X型為40左右，K型為85-95，KN型為60-70，M型為6

22、0-95固色時(shí)間一般為30-60min。7、固色處理后應(yīng)進(jìn)行水洗和皂煮。第51頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四例：活性染料染色處方：（純棉織物）活性染料 2g/L-9g/L ，食 鹽 或元明粉 40g/L ， 純 堿 10g/L-20g/L ，染色處方溶比1：50401/2食鹽30分鐘沖洗純堿1/2鹽纖維染料9040凈洗劑8015分鐘吸附固色皂洗沖洗第52頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四(二)活性染料染蛋白質(zhì)纖維染羊毛：用毛用活性染料，溴代丙烯酰胺型、 二氟一氯嘧啶型等。毛用活性染料的優(yōu)點(diǎn)：鮮艷度高，固色率高，水解少，耐曬牢度和耐濕處理牢度高

23、。但這類染料的移染性較差，不易勻染，價(jià)格貴。WNH2, WOH, WSH( 巰基),都可與染料形成共價(jià)鍵.反應(yīng)性強(qiáng)弱： WSHWNH2WOH， 最穩(wěn)定的是WNH2成的鍵第53頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四Lanasol染料，它含有溴丙烯酰胺的活性基團(tuán)，反應(yīng)機(jī)理如下：第54頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四 例： 蘭納素：纖維：羊毛, 纖維； 紗線 染色處方: 蘭納素 X% （勻染）阿白格FFA 0.3-0.8% （勻染）阿白格B 1.0-2.0% 元明粉 0-10% 硫酸銨 4.0% 醋酸30% 0.5-4.0% PH=74.5固色處方: 氨水 Y% 純堿 Z% (艷麗格B 1g/l) 染料用量用量超過(guò)1.5，要做堿處理弱酸性介質(zhì)；有鱗片,所以溫度應(yīng)高些；可加少量尿素. 第55頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四30-40染料助劑醋酸60-709830-90分鐘80-85固色處方20-30放水沖洗第56頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)49分，星期四蠶絲的反應(yīng)性基團(tuán)比羊毛少