陽(yáng)離子染料的染色

陽(yáng)離子染料的染色一、腈綸的化學(xué)組成：聚丙烯腈一般由三種單體組成P193-194第一單體：丙烯腈（主體）85%以上第二單體：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或醋酸乙烯酯，占3-12%（結(jié)構(gòu)主體）；作用：減弱聚丙烯腈大分子間作用力，改善手感和彈性，克服脆性，有利于染料分子進(jìn)入纖維內(nèi)部。第2頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天第三單體：染色單體，占1-3%，是改善纖維的染色性能。①含酸性基團(tuán)的單體：如丙烯磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉；這一類用陽(yáng)離子染料染色。②含堿性基團(tuán)的單體：如乙烯吡啶、丙烯基二甲胺；這一類用酸性染料染色。③不含第三單體的腈綸：P194第3頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、腈綸的性質(zhì)：P1941、耐熱性能：與其它合成纖維一樣，腈綸纖維有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，腈綸纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨品種而異，差距很大，大約在８５-１００℃之間。在水中，由于水的增塑作用，腈綸纖維的玻璃化溫度下降到７０-８５℃之間，鏈段開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。第4頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天①、變形性大：腈綸纖維在玻璃化溫度以上時(shí)，纖維顯現(xiàn)的熱塑性對(duì)壓力和強(qiáng)力很敏感，特別是濕熱時(shí)很容易變形。所以此時(shí)不能承受大的機(jī)械應(yīng)力。生產(chǎn)中主要用松弛設(shè)備加工，像浸染染色很少用軋染染色。膨體紗就是利用纖維的熱塑性。②、高溫泛黃：腈綸纖維在經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間的高溫處理時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而泛黃。泛黃的原因一般認(rèn)為是聚丙烯腈分子鏈段發(fā)生環(huán)化，特別氧和堿的存在，泛黃更為嚴(yán)重。第5頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、染色性能含酸性基團(tuán)越多，擴(kuò)散系數(shù)越大。因?yàn)樗嵝曰鶊F(tuán)增加，纖維的庫(kù)侖斥力增大，微隙增加，上染速率增大。另一方面，提供的染座增加。染色溫度。聚丙烯腈纖維染色時(shí)，陽(yáng)離子染料會(huì)在纖維表面發(fā)生吸附，但在纖維玻璃化溫度以下，染料是難以向纖維內(nèi)部擴(kuò)散的。一旦超過(guò)染色玻璃化溫度以后，上染速度隨著溫度的提第6頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天高而提高。大約每提高一℃，上染速率可以增加３０％左右，所以聚丙烯纖維對(duì)溫度很敏感，而且纖維的移染性能很差，易染色。3、染色飽和值：纖維上所能吸附的染料的最大值稱為纖維飽和值SfP194。Sf越大，表示對(duì)染料的吸收量越大。使用時(shí)，根據(jù)纖維的飽和值計(jì)算染料和助劑的最大用量；Sf小的(1.2-1.7)纖維宜于染淺淡色，Sf大的(2.1-2.7)纖維宜于染深濃色和黑色。第7頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二節(jié)陽(yáng)離子染料的結(jié)構(gòu)分類及性能一、染料特點(diǎn)：1.色素離子帶正電荷，ＤＸ→Ｄ+＋Ｘ-

，以季銨鹽形式存在。2.色譜齊全，顏色鮮艷，給色量高，日曬和皂洗牢度很高。3.勻染性差（尤其是染淺色），需加勻染劑。4.主要用于聚丙烯腈纖維，也可用于改性滌綸和改性錦綸的染色。第8頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.分子結(jié)構(gòu)中含有氨基或取代氨基等堿性基團(tuán)，能與陰離子成鹽，易溶于水，與纖維上陰離子形成鹽式鍵，此處還存在氫鍵、范德華力。二、陽(yáng)離子染料的發(fā)展：1855年問(wèn)世，稱鹽基染料，后改名為堿性染料，是最早出現(xiàn)的合成染料。早期用于蛋白質(zhì)纖維及纖維素纖維，得色濃艷，著色力強(qiáng)，但牢度很低，易褪色，工藝復(fù)雜。第9頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天后來(lái)用于腈綸的染色，得色濃艷，對(duì)纖維的直接性較大，牢度很高，因色素離子帶正電，又稱為陽(yáng)離子染料。注意兩者的區(qū)別。三、分類：P195-1961、共軛型陽(yáng)離子染料2、非共軛型陽(yáng)離子染料3、遷移型陽(yáng)離子染料4、分散型陽(yáng)離子染料第10頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天第三節(jié)陽(yáng)離子染料的染色性能和原理一、陽(yáng)離子染料的一般性能：1.弱酸性介質(zhì)中比較穩(wěn)定，溶解度較好，PH值過(guò)高容易發(fā)生色光變化，甚至分解沉淀。2.染色時(shí)用稀醋酸調(diào)PH=4-5。3.避免與陰離子助劑或染料同浴，或選用適當(dāng)陰離子助劑達(dá)到緩染或制備成分散型陽(yáng)離子染料。D+腈綸-SO3H→腈綸-SO3-+H+→腈綸-SO3-

.D+第11頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.色澤鮮艷，上染百分率高，給色量好，濕處理牢度和耐曬牢度較高，但勻染性較差，尤其是在染淡色。二、染色機(jī)理：在染浴中，腈綸纖維表面帶有陽(yáng)離子電荷，陽(yáng)離子染料生成陽(yáng)離子染料，陽(yáng)離子在染液中擴(kuò)散，纖維陽(yáng)離子對(duì)染料陽(yáng)離子的靜電引力使染料被纖維表面吸附，成鹽式鍵結(jié)合。此處還有氫鍵和范德華力。第12頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天H2O腈綸-COOH→腈綸-COO-+D+→腈綸-COO-.D+

定位吸附/鹽式鍵

H2O腈綸-SO3H→腈綸-SO3-+D+→腈綸-SO3-.D+

定位吸附/鹽式鍵三、飽和值：1.纖維的飽和值：通常是指苯－腈綸纖維，用標(biāo)準(zhǔn)染料在１００℃，回流４小時(shí)，PH４．５，浴比１：１００用足量的染料使平衡上染百分率達(dá)到９５％時(shí)的百分率。第13頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天纖維飽和值對(duì)某一特定纖維來(lái)說(shuō)是一個(gè)常數(shù)，但對(duì)不同廠家不同的排號(hào)，因COOH,-SO3H含量不同，纖維的飽和值是不同的。腈綸纖維的染色飽和值Sf大致與纖維上酸性基團(tuán)的含量相當(dāng)；Sf越大，表示可染深色，Sf越小，表示可染淺色。2.染料的飽和值SD：P199指染料在規(guī)定條件下，在某一纖維上的染色飽和值。第14頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.陽(yáng)離子纖維的飽和系數(shù)f:將纖維飽和值除以染料在纖維上的飽和值，所得的商成為飽和系數(shù)。f=Sf/SD。根據(jù)染料的飽和系數(shù)和纖維的飽和值，即可計(jì)算出染料飽和值。f越小，表示染料上染量越高，易染濃色。拼色時(shí)要求各染料用量（包括助劑）*fi<=纖維的飽和值Sf第15頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天例：染料用量f值陽(yáng)離子嫩黃7GL50%1.0*0.45=0.45陽(yáng)離子紅2GL250%1.2*0.61=0.732陽(yáng)離子艷藍(lán)RL500%0.21*0.38=0.080勻染劑0.8*0.58=0.464

合計(jì)1.726<國(guó)產(chǎn)腈綸的飽和值2.3第16頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天實(shí)際應(yīng)用意義：纖維的飽和值，染料的飽和值，是衡量腈綸纖維的染色性能，鑒定合理染色工藝的重要指數(shù)之一。飽和值低的腈綸纖維染濃色就比較困難。染色時(shí)，所用的染料量不能超過(guò)此染料在該纖維上的飽和值，否則會(huì)造成染料的浪費(fèi)并會(huì)影響染色牢度。第17頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、勻染性：1.造成勻染性差的原因：Ⅰ親和力大：陽(yáng)離子染料對(duì)腈綸纖維的親和力一般較高，親和力大造成上染百分率高，上染速率快。Ⅱ擴(kuò)散活化能高，擴(kuò)散活化能為７２千卡／克分子。造成對(duì)溫度特別敏感。Ⅲ存在玻璃化溫度：在腈綸纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)，染料的上染速率很慢，當(dāng)達(dá)到玻璃化溫度時(shí)，腈綸纖維的結(jié)構(gòu)逐漸松弛，染色速率顯著增加。大第18頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天量的染料在較短的時(shí)間內(nèi)迅速上染纖維。Ⅳ腈綸纖維的擴(kuò)散性，移染性差。由于以上的原因，造成陽(yáng)離子染料在腈綸上的勻染性較差，特別是在染淡色時(shí)，容易發(fā)生染色不勻。2.克服染色不勻的措施：①控制溫度：Ⅰ溫度>Tg(75-85℃)，嚴(yán)格控制升溫速率。第19頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天Ⅱ恒溫染色法：在85-90℃，選擇一個(gè)點(diǎn)用于腈綸染色處理一段時(shí)間，最后升溫沸染短時(shí)間。目的是減少和消除由于染浴溫度不勻而引起的上染不勻現(xiàn)象，縮短染色時(shí)間。實(shí)踐要求：最適宜染色溫度97-100℃；高溫下延續(xù)時(shí)間45-90min；染淺色，溫度可低些，時(shí)間可短些；染深色，溫度要高點(diǎn)，時(shí)間要長(zhǎng)些。注意溫度過(guò)高，導(dǎo)致收縮影響手感，織物變形。降溫不可太快，影響手感。第20頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天②控制PH值：加酸起溶解染料和緩染作用。通常染淺色時(shí)酸的用量大一些，PH=3-4.5；染濃色時(shí)可以少加酸或不加酸，PH=4-5，常用HAC-NaAC緩沖液。③中性電解質(zhì)的應(yīng)用：在染浴中加入中性電解質(zhì)，它們的金屬離子Na+，能與染料陽(yáng)離子相互競(jìng)爭(zhēng)染色位置，由于金屬離子體積小，流動(dòng)性大于染料陽(yáng)離子，就先被纖維吸附，奪占染色位置，然后被對(duì)纖維具有較大親和力的染料陽(yáng)離子置換，所以起到緩染作用。緩染作用不第21頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天及陽(yáng)離子緩染劑，對(duì)含弱酸性基團(tuán)的腈綸緩染作用大于含強(qiáng)酸性基團(tuán)的腈綸，注意元明粉用量不可過(guò)多，否則染料聚集沉淀，得色淺，有色斑。④選用緩染劑：Ⅰ陽(yáng)離子緩染劑：大多數(shù)是具有長(zhǎng)鏈烷烴的季按鹽。我們把它稱為無(wú)色陽(yáng)離子染料，它對(duì)纖維有直接性，因此染色時(shí)能和陽(yáng)離子染料爭(zhēng)奪纖維表面的有限的染座位置，從而降低染料的上染速度，起到緩染作用。第22頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天緩染劑1227十二烷基二甲基芐基氯化銨；緩染劑會(huì)影響染料的上染百分率。一般染淺色時(shí)，緩染劑可稍加多一些，染深色時(shí)可以不加。

要求緩染劑與陽(yáng)離子染料配伍。Ⅱ陰離子緩染劑：大多數(shù)是芳烴的磺酸鹽，它們可與陽(yáng)離子染料結(jié)合成溶解度較低的膠態(tài)絡(luò)合物，因此降低了游離陽(yáng)離子濃度，這種絡(luò)合物對(duì)纖維沒(méi)有直接性失去了上染能力。它們之間存在一個(gè)第23頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天動(dòng)態(tài)平衡，隨著染色溫度的不斷提高，游離的染料陽(yáng)離子不斷上染纖維，打破了動(dòng)態(tài)平衡，使反應(yīng)向右移動(dòng)，釋放出染料陽(yáng)離子起到緩染作用。注意使用陽(yáng)離子緩染劑對(duì)纖維上的染料有剝色作用，染浴小時(shí)，絡(luò)合物易沉淀析出，使用不方便。第24頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天五、配伍性（相容性）：對(duì)拼色很重要。什么叫配伍：標(biāo)志著上染速率的快慢，趨近平衡的快慢。如果染色時(shí)，染料的上染速率相等，隨著染色的進(jìn)行，被染物的濃度增加，但色調(diào)在染色的整個(gè)過(guò)程中自始致終保持不變，那么這些染料在此應(yīng)用條件下被稱為可配伍的。K值測(cè)試方法P198K值越大，染色速度愈慢，勻染性好，適合染淺色；K值越小，染色速度愈快，第25頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天勻染性差，適合染中、深色。所以單一染料染色選K值較大的染料易勻染。第26頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天第四節(jié)陽(yáng)離子染料的染色方法及其工藝工藝特點(diǎn)：通用性；工藝簡(jiǎn)單，重現(xiàn)性好；對(duì)染料和設(shè)備要求低；給色量高，質(zhì)量?jī)?yōu)，效率高，能耗低。一、浸染：純紡腈綸多用浸染。1、染色處方：染料x(chóng)%(對(duì)織物重)陽(yáng)離子緩染劑陽(yáng)離子緩染劑和硫酸鈉用硫酸鈉來(lái)改善染料的勻染性能。醋酸：醋酸和醋酸鈉組成緩沖溶液，醋酸鈉：使染液保持在一定的PH范圍內(nèi)第27頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、工藝流程：60℃保持５分鐘，然后快速升溫至70℃。然后以一分鐘一度的速度升溫至沸騰，保持沸騰30分鐘，然后以一分鐘1℃的速度降溫到50℃，最后進(jìn)行水洗和后處理。3、染色工藝條件：Ⅰ染料：應(yīng)選染色速度較低，親和力較小，勻染性好，K值較大的染料。Ⅱ溫度：60-70℃始染，嚴(yán)格控制升溫過(guò)程。第28頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天ⅢPH值：用HAC-NaAC調(diào)PH=4.5。Ⅳ時(shí)間：大于30min，淺色沸染30min，中深色沸染60-90min。Ⅴ浴比：1：（20-60）。注意烘干時(shí)間不可過(guò)長(zhǎng)，溫度不可過(guò)高，以防色變。第29頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、軋染主要用于腈綸絲束，毛條及腈綸混紡織物。軋染工藝有汽蒸法和熱熔法兩種。1、汽蒸法染色處方組成：染料、助劑、促染劑、酸或強(qiáng)酸性染料、糊料工藝流程：浸軋→汽蒸（100-103℃，10-45min）→水洗。2、熱熔法：第30頁(yè),共32頁(yè)，2024年2月25日