活性染料染色

關(guān)于活性染料染色重點(diǎn)內(nèi)容：活性染料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類影響活性染料固色率的因素活性染料染纖維素纖維的方法及其工藝第2頁,共69頁，2024年2月25日，星期天一、概述1、定義：活性染料溶于水，染料分子上含有活性基團(tuán)，能在一定條件下與纖維素纖維中的羥基、蛋白質(zhì)纖維中的氨基發(fā)上反應(yīng)生成共價鍵結(jié)合上染。第3頁,共69頁，2024年2月25日，星期天2、活性染料的特點(diǎn)：溶于水，使用方便勻染性好皂洗牢度和濕牢度高染色鮮艷度高生產(chǎn)工藝簡單，價格便宜沾色少3、存在的不足：固色率不高，影響染料的利用率鹽的用量大日曬牢度較差第4頁,共69頁，2024年2月25日，星期天4、活性染料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)通式：W-D-B-R其中：

W表示水溶性基團(tuán)

D表示染料母體或發(fā)色體

B表示連接基

R表示活性基第5頁,共69頁，2024年2月25日，星期天5、結(jié)構(gòu)與性能（1）水溶性：在母體染料中一般有1~3個磺酸基做為水溶性基團(tuán)，有些活性基本身也具有磺酸基或硫酸酯基作為水溶性基團(tuán)。（2）母體：影響染料的顏色、親和力、日曬牢度、擴(kuò)散性等。較好的擴(kuò)散性和較低的直接性（勻染和透染性能；未染著的染料、水解染料的洗除性）一般為簡單的直接染料和酸性染料作為母體的結(jié)構(gòu)。第6頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（3）連接基B：活性基——染料母體芳環(huán)相連。有些染料沒有連接基，活性基直接連接在染料母體上。連接基對染料的反應(yīng)性和染料——纖維鍵的穩(wěn)定性也有一定的影響。（4）活性基團(tuán)R：主要影響染料的反應(yīng)性及染料——纖維鍵的穩(wěn)定性。決定類別和染色工藝。第7頁,共69頁，2024年2月25日，星期天二、活性染料的分類根據(jù)活性基團(tuán)的不同分類1、X型：二氯均三嗪型活性基團(tuán)上有兩個氯原子，活性強(qiáng)室溫下就可以與纖維素纖維反應(yīng)染液穩(wěn)定性差，易水解損失，固色率低固色用Na2CO3（弱堿）第8頁,共69頁，2024年2月25日，星期天2、K型：一氯均三嗪型活性基團(tuán)上有一個氯原子，活性低較高溫度下才能與纖維素纖維反應(yīng)染液穩(wěn)定性好，不易水解損失固色用NaOH（強(qiáng)堿）第9頁,共69頁，2024年2月25日，星期天3、F型：二氟一氯嘧啶（氯帶嘧啶活性基）該類染料品種主要是二氟一氯嘧啶型反應(yīng)活性介于K型和X型之間第10頁,共69頁，2024年2月25日，星期天4、KN型：乙烯砜型染色時在堿性條件下可以生成反應(yīng)性的乙烯砜基。D-SO2-CH2CH2-OSO3Na反應(yīng)活性介于K型和X型之間5、RN型：雙活性第11頁,共69頁，2024年2月25日，星期天三、活性染料的染色過程（一）上染染料的吸附染料的擴(kuò)散（二）固色染料與纖維發(fā)生反應(yīng)形成共價鍵結(jié)合（三）皂洗后處理洗去未反應(yīng)的染料洗去水解的染料第12頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（一）、上染

(1)親和力低活性染料的分子結(jié)構(gòu)比較簡單，染料與纖維素間的范德華力和氫鍵力較?。?）鹽效應(yīng)A、促染纖維素纖維帶負(fù)電，Na+受纖維電荷吸引力；染料陰離子接近纖維表面所受斥力大為減弱——促染作用。-SO3越多，鹽效應(yīng)越明顯。促染既能提高染料的上染百分率，也能提高固色率。第13頁,共69頁，2024年2月25日，星期天B、注意鹽的用量不能過高，也不能加入過快。鹽量過多：染料容易聚集沉淀，不利于上染。加入過快：隨著鹽量的增加，上染速率也增加，容易出現(xiàn)染色不勻的現(xiàn)象，最好采用分批加鹽。第14頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（二）固色固色效果：固色率——染料與纖維發(fā)生共價鍵結(jié)合的染料量占投入染料總量的百分率。反應(yīng)歷程：（1）親核取代反應(yīng)（2）親核加成反應(yīng)反應(yīng)條件：堿劑第15頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（1）親核取代反應(yīng)Cell-OH+OH-Cell-O-+H2O第16頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（2）親核加成反應(yīng)第17頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（3）活性染料的水解反應(yīng)水分子在堿的作用下逐步離解成OH-，OH-作為親核試劑與活性基反應(yīng)，生成一種羥基化合物而失去染料的活性，該反應(yīng)稱為染料的水解。其反應(yīng)如下：第18頁,共69頁，2024年2月25日，星期天染色時，隨著堿劑的加入，水中OH-的濃度提高，染料的水解作用加劇，水解染料增多。（染料的利用率將會降低，難得染得深色。）被水解的染料不僅部分或徹底的失去了與纖維固著的活性，但是具有與活性染料相近的親和力，可被纖維吸附成為浮色的一部分。控制條件，使反應(yīng)朝著有利于固著的方向發(fā)展，避免染料的水解，是制定活性染料染色工藝的關(guān)鍵。第19頁,共69頁，2024年2月25日，星期天影響活性染料固色率的因素1、染料性質(zhì)的影響（1）染料反應(yīng)性的影響（2）染料親和力的影響（3）染料擴(kuò)散性的影響2、染色工藝條件的影響（1）PH值（2）固色溫度（3）時間（4）浴比（5）中性電解質(zhì)第20頁,共69頁，2024年2月25日，星期天1、染料性質(zhì)的影響（1）染料反應(yīng)性的影響反應(yīng)性不同，其固色率也不同活性染料的反應(yīng)性越高，染色的固色率越大，但水解速率也隨之增大∴提高活性染料的反應(yīng)性不一定能提高固色率，有時甚至?xí)档凸躺实?1頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（2）染料親和力的影響染料的上染是固色的前提染料的親和力越大，染料的上染率越高，染料的固色率也越高染料的親和力過大，染料的擴(kuò)散性差，影響染料的固色率，同時水解后粘附在纖維上的染料也不易除去。第22頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（3）染料擴(kuò)散性的影響染料擴(kuò)散性好，染料在纖維上的分布越均勻，染料與纖維發(fā)生鍵合的概率越高，固色率越高。第23頁,共69頁，2024年2月25日，星期天2、染色工藝條件的影響（1）染液的PH值當(dāng)染料的pH值提高，堿性增強(qiáng)，染料的反應(yīng)性增加，固色率和水解速率同時增加，并且水解的速率比固色速率的增加更加明顯，固色率反而降低。因此染色時，為保證染料正常固色，對反應(yīng)性強(qiáng)的染料，宜弱堿固色，反之，強(qiáng)堿固色。第24頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（2）固色溫度溫度升高，反應(yīng)速度提高，但水解速度也提高，固色率降低溫度升高，平衡上染百分率將降低，也影響固色率因此要選擇合適的溫度達(dá)到要求的上染率水解不嚴(yán)重第25頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（3）時間對反應(yīng)性較弱的染料，適當(dāng)延長固色時間，可以提高固色率。（4）浴比在保證上染率的基礎(chǔ)上，盡量減小浴比，有利于染色、固色一般1:15~1:20但染色浴比過小會影響染色的勻染性第26頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（5）中性電解質(zhì)的影響促染提高染料的直接性提高固色率第27頁,共69頁，2024年2月25日，星期天固色時染料的上染1、活性染料浸染或卷染，常先在中性浴中染色一段時間后，加堿劑進(jìn)行固色

2、加堿后，上染的染料量增大

3、固色率低于上染率第28頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（三）皂洗后處理目的：去除浮色（水解染料、未反應(yīng)的染料、無活性基團(tuán)的染料），提高染色牢度。方法：用肥皂等洗滌劑把吸附在纖維上未與纖維結(jié)合的染料洗滌去掉。第29頁,共69頁，2024年2月25日，星期天四、活性染料竭染的染色特征值上染率或固色率%加堿時間/minS

R2

1E

F

活性染料竭染染色曲線1—上染速率曲線2—固色速率曲線1、S值：是活性染料在未加堿只加鹽的染色條件下的上染百分率。即第一次的上染量。反應(yīng)了染料對纖維的直接性和親和力的大小。

S值過高、過低，均會使勻染性、透染性變差。若S值過高，可以通過分次加鹽，控制染料溫度、時間來增加移染。第30頁,共69頁，2024年2月25日，星期天2、E值：加堿固色后纖維的上染百分率。反應(yīng)了染料對纖維的竭染性。（E-S）值稱為染料的第二次上染量。若S值過小，E值過大，要分次加堿，獲得勻染。3、R值：加堿5min后時的固色率，反應(yīng)了活性染料對纖維的反應(yīng)性能及固色率的大小。4、F值：染色結(jié)束時的固色率，反應(yīng)了染料的利用率。第31頁,共69頁，2024年2月25日，星期天五、活性染料染纖維素纖維的方法及其工藝（一）浸染1、染色方法（1）一浴一步法（全料法）：染色、堿固色一次加入；染料易染不勻，易水解，一般不采用一浴法。（2）一浴兩步法：先染再加堿固色，充分移染，勻染性好，殘液不能再用，常用方法。（3）兩浴法：在兩個染浴中分別進(jìn)行。水解少，固色率高。但在堿浴中固色時，染料易溶落。第32頁,共69頁，2024年2月25日，星期天一浴一步法：工藝流程：染色—水洗—皂煮—水洗—脫水—烘干。一浴兩步法：工藝流程：織物練漂—水洗—染色（吸附）—固色—水洗—皂煮—水洗—脫水—烘干第33頁,共69頁，2024年2月25日，星期天2、染浴的組成染料、中性電解質(zhì)、堿、水、勻染劑等。（1）染料的選擇：

a.雙活性基（固色率）

b.拼色時選同一類型（相同商品類型的）（2）中性電解質(zhì)：NaCl、Na2SO4

(高溫時NaCl對設(shè)備有腐蝕)（3）堿：Na2CO3、Na3PO4、NaOH（4）水：軟水

第34頁,共69頁，2024年2月25日，星期天3、活性染料一浴兩步法染色工藝：

染色活性染料%食鹽5~50g/L浴比1：20溫度60℃時間20~40min

皂洗凈洗劑0.5g/L浴比1：15溫度90~95℃時間15~20min

固色純堿5~50g/L浴比1：20溫度60℃時間20~40min

染料用量根據(jù)顏色深淺決定。鹽的用量深色較淺色多，為提高勻染效果鹽可以分批加入。染色浴比不宜過大，否則染料水解增多，染料的上染率和固色率會下降。第35頁,共69頁，2024年2月25日，星期天4、工藝曲線

吸附上染30~40min

加堿固色30~40min

皂洗15min第36頁,共69頁，2024年2月25日，星期天5、加鹽加堿的方式：低親和力（X、K、KN），快速加鹽。開始上染少，加堿時上染快，不易勻染—堿控染料；中親和力（ME、B、BF），加鹽、加堿速度都要控制，但不嚴(yán)格；高親和力（KE、H-E），控制加鹽。染料易聚集—溫控型染料。受控染色工藝：控制溫度、控制加鹽、加堿量和加入方式。第37頁,共69頁，2024年2月25日，星期天6、影響上染因素親和力、直接性：直接性高—染料吸附增加；固色率增加；擴(kuò)散性降低（勻染性降低）；浮色不易洗除。

pH值：pH增加，Cell-o-增加，有利于上染；但pH太高，水解液增加（oH-增多），影響上染；直接性降低（染料—纖維素負(fù)斥力增加）溫度：溫度增加—固色速率增加；直接性降低平衡吸附量降低；固色率降低。第38頁,共69頁，2024年2月25日，星期天電解質(zhì)：使Cell-o-/oH-比值增加，促染；但要防止染料聚集。添加劑的影響：如果尿素作用—吸濕纖維溶脹；增溶染料。（尿素與乙烯砜型染料有反應(yīng)，不宜加入）浴比：浴比小—直接性提高纖維結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：纖維溶脹增加，比表面積增加。擴(kuò)散性增加，固色率增加。第39頁,共69頁，2024年2月25日，星期天溫度和時間電解質(zhì)：無水元明粉、食鹽(20~80g/L)第40頁,共69頁，2024年2月25日，星期天7、水洗后處理：冷洗—熱洗—皂洗—熱洗—冷洗水洗—熱水洗：去除鹽、堿和纖維表面未固著的染料洗去堿可以防止染料在皂洗過程中水解。含堿烘干后影響色光；含電解質(zhì)不易洗除纖維上水解的染料（增加親和力）。皂洗：使纖維內(nèi)部未固著的水解染料向纖維表面擴(kuò)散并解吸。親和力高的提高皂洗溫度。熱洗—冷洗：去除粘在纖維表面未固著的染料。第41頁,共69頁，2024年2月25日，星期天8、注意事項(xiàng)：水解的染料吸附在纖維上，但不能與纖維反應(yīng)固著固色率降低，牢度降低。（中性上染，減少水解幾率，還能得到勻染和透染）提高染料利用率、固色率和染料牢度的方法：殘液中染料有：水解的、未上染的—延長染色時間只剩水解的。纖維上染料有：水解的、固著的染料—充分皂洗，只剩下固著的染料。第42頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（二）卷染工藝與浸染基本相似，通常用一浴二步法設(shè)備：卷染機(jī)適于小批量、多品種的生產(chǎn)，靈活性強(qiáng)工藝隨染料性能和織物組織結(jié)構(gòu)不同而不同一般選反應(yīng)性強(qiáng)的染料，低溫染色注意：頭尾色差第43頁,共69頁，2024年2月25日，星期天1、卷染工藝流程卷染（4~6道）→固色（4~6道）→冷水洗（2道）→70~90℃熱水洗（2~3道）→皂煮（4~6道95℃以上）→80~90℃熱水洗（2道）→冷水洗（1~2道）→上卷第44頁,共69頁，2024年2月25日，星期天2、卷染工藝處方及條件染料類型處方工藝條件X型K型KN型M型染料用量視色澤要求而定食鹽（g/L）20~3025~4025~4025~40堿劑（g/L）Na2CO3或Na3PO410~204~615~3010~2015~2510~1515~2510~15浴比1:2~1:3染色溫度（℃）時間（道）室溫或304~6906~860~656~860~656~8固色溫度（℃）時間（道）室溫或304~6906~860~656~860~656~8皂煮肥皂（g/L）液量（L）溫度（℃）時間（道）5（或用合成洗滌劑）12095以上4~6第45頁,共69頁，2024年2月25日，星期天3、注意事項(xiàng)染料分二次加入開始60%第一道末40%染色固色溫度相同，利于控制電解質(zhì)一般在染色一定時間后加入可分次加入預(yù)先用水溶解后加入染液，并攪拌均勻第46頁,共69頁，2024年2月25日，星期天棉、粘膠纖維織物卷染1、工藝流程染色→固色→水洗→皂煮→水洗→上卷2、工藝處方及條件（見下表）第47頁,共69頁，2024年2月25日，星期天常用各類活性染料卷染工藝染料及工藝條件色澤濃度淡色中色濃色染色液染料(%)食鹽(g/L)液量(L)0.3以下10~20120~1500.3~220~30120~1502以上30~80120~150固色液堿劑(g/L)液量(L)5~15120~15010~20120~15015~35120~150皂洗液肥皂(g)液量(L)500120500120500120第48頁,共69頁，2024年2月25日，星期天常用各類活性染料卷染工藝染料及工藝條件色澤濃度淡色中色濃色工藝條件染色溫度染色道數(shù)固色溫度固色道數(shù)冷洗熱洗皂洗熱水洗冷水洗上卷視染料類別而定4~8視染料類別而定4~8室溫，2道（冷流水）80~85℃，2~4道95℃以上，4~6道80~90℃，2道室溫，1~2道（冷流水）—第49頁,共69頁，2024年2月25日，星期天注意事宜溶解時注意部分染料難溶時，可加適量尿素幫助溶解。某些染料，如乙烯砜染料易與尿素發(fā)生反應(yīng)，所以不能使用。其它染料加尿素后不能煮沸，以防尿素和染料發(fā)生反應(yīng)儲存時注意防潮，現(xiàn)用現(xiàn)配拼色時選用染色性能相近的染料第50頁,共69頁，2024年2月25日，星期天（三）軋染作用時間短，靠汽蒸固色方法一浴法：染料+堿劑固著二浴法：染液固色液固著采用親和力較低的染料對勻染、透染、前后色澤一致及染后水洗均有利親和力較低的染料在烘干時更易發(fā)生泳移，需加入抗泳移劑第51頁,共69頁，2024年2月25日，星期天一浴法軋染1、概念將染料和堿劑放在同一染液中，織物浸軋染液后，通過汽蒸或焙烘使染料固著于纖維。2、工藝流程：浸軋染液→烘干→汽蒸或焙烘→冷水洗2格→75~80℃熱水洗2格→95℃以上皂洗4格→80~90℃熱水洗2格→冷水洗1格→烘干第52頁,共69頁，2024年2月25日，星期天3、工藝處方及條件染料類型處方工藝條件X型K型KN型M型染料用量視色澤要求而定食鹽（g/L）20~3025~4025~4025~40堿劑（g/L）NaHCO3

5~20Na2CO3或Na3PO4

10~30NaHCO3

5~20Na2CO310~30尿素（g/L）0~3030~600~3030~60防染鹽S（g/L）0~5潤濕劑（g/L）1~3抗泳移劑酌量汽蒸溫度（℃）100~103汽蒸時間（min）0.25~13~61~21~2或焙烘溫度（℃）120~160焙烘時間（min）2~4第53頁,共69頁，2024年2月25日，星期天4、一浴法軋染相關(guān)事宜堿劑的種類及用量：依染料反應(yīng)性和用量而定反應(yīng)性低的染料——強(qiáng)堿劑，如K型，用純堿，量多些反應(yīng)性高的染料——弱堿劑，如X型，用小蘇達(dá)，PH在8左右，染液水解少，加熱，小蘇達(dá)分解出純堿，提高PH，促進(jìn)固色反應(yīng)乙烯砜型，染料及染料-纖維鍵耐堿性水解能力差，也選用較弱的堿劑，如小蘇達(dá)或三氯醋酸鈉M型可根據(jù)具體情況選碳酸鈉或碳酸鈉+碳酸氫鈉混合堿劑。染料用量高，堿劑用量也應(yīng)高。注意：由于染液中含堿，易水解，制備時堿劑在用前加入，制備后不宜久置。第54頁,共69頁，2024年2月25日，星期天4、一浴法軋染相關(guān)事宜尿素助溶，使纖維吸濕和膨化，利于擴(kuò)散，提高固色率乙烯砜型，焙烘法固色，不能用尿素，否則固色率下降?！邏A性高溫，尿素與乙烯砜型反應(yīng)，使染料失去活性，and尿素促使染料-纖維鍵斷裂。第55頁,共69頁，2024年2月25日，星期天4、一浴法軋染相關(guān)事宜防染鹽S間硝基苯磺酸鈉，弱氧化劑，與還原劑作用時分子中的硝基被還原成氨基作用：防止在汽蒸過程中，因受還原性物質(zhì)或還原性氣體的影響，使顏色萎暗第56頁,共69頁，2024年2月25日，星期天4、一浴法軋染相關(guān)事宜海藻酸鈉抗泳移劑，可減少在烘干時織物上的染料發(fā)生泳移。軋槽初染液沖淡5%~20%軋液溫度一般為室溫一浸一軋或二浸二軋，軋余率不宜太高第57頁,共69頁，2024年2月25日，星期天4、一浴法軋染相關(guān)事宜汽蒸或焙烘溫度和時間依據(jù)染料的反應(yīng)性、擴(kuò)散性而定。X型：反應(yīng)性高，溫度應(yīng)低些，時間較短K型：反應(yīng)性低，溫度應(yīng)高些，時間較長第58頁,共69頁，2024年2月25日，星期天二浴法軋染1、概念將織物先浸軋染液，再浸軋含有堿劑的固公液，然后汽蒸使染料固著。2、工藝流程：浸軋染液→烘干→浸軋固色液→汽蒸（100~103℃，1~3min）→水洗→皂洗→水洗→烘干第59頁,共69頁，2024年2月25日，星期天3、二浴法軋染工藝處方及條件染料類型處方工藝條件X型K型KN型M型軋染液染料用量視色澤要求而定尿素（g/L）0~3030~600~3030~60堿劑（g/L）NaHCO3

0~15Na2CO3或Na3PO4

10~30NaHCO3

0~15Na2CO3或Na3PO4

10~30潤濕劑（g/L）1~3抗泳移劑酌量固色液堿劑（g/L）Na2CO3

10~20Na2OH15~25Na2CO3

10~20Na2OH15~25食鹽（g/L）20~3050~6020~3050~60第60頁,共69頁，2024年2月25日，星期天4、二浴法軋染相關(guān)事宜堿劑軋染液中一般不加堿，穩(wěn)定性好加弱堿，提高固色率固色：強(qiáng)堿，短時間食鹽固色液中加鹽減少織物上染料的溶落第61頁,共69頁，2024年2月25日，星期天四、冷軋堆染色法適于反應(yīng)性較強(qiáng)、親和力低、擴(kuò)散速率快的染料特點(diǎn)設(shè)備簡單能耗低染料利用率高勻染性好適用于小批量、多品種第62頁,共69頁，2024年2月25日，星期天四、冷軋堆染色法工藝流程浸軋染液→打卷后轉(zhuǎn)動堆置→后處理（水洗、皂洗、烘干）染液處方及工藝條件染液中含有染料、堿劑、助溶劑、促染劑、滲透劑等低溫、強(qiáng)堿第