还原染料染色

还原染料染色 实验九 还原染料染色 一、目的: 1.掌握还原染料隐色体染色的基本方法及工艺过程。 2.加深对还原染料性能的认识。 3.了解还原染料的还原溶解过程。 二、原理: 1.还原染料的结构与分类 还原染料从结构上可分为靛族染料和蒽醌类染料两大类。靛族染料中的靛蓝是应用历史最久的一类染料，属于靛族染料的还有靛蓝的卤素等衍生物、异构物以及硫茚骨架的硫靛衍生物等;靛族染料的发色体系是一对具有给电子-受电子体通过同一个乙烯基相连而成的，这种交叉共轭的发色体系，称作H-型发色团。蒽醌类还原染料的品种较多，其中最简单的是酰氨基蒽醌衍生物。蒽醌本身为淡黄色，引入氨基后构成给电子-受电子发色系，产生深色效应，例如还原红5GK。蒽醌类还原染料中的多环酮类染料的结构比较复杂，大致有两种类型——基于蒽醌的稠环染料(两个或两个以上蒽醌环通过氮杂环稠合，例如产量最大的还原蓝RSN)和蒽酮的稠合物(例如芘蒽酮结构的还原金橙G，蒽醌酮结构的还原黄G，具有紫蒽酮骨架的还原艳绿FFB，异紫蒽酮骨架的还原艳紫3B等)。还原多环酮染料属环多烯发色体，羰基被还原生成隐色体对很多染料来说，并不影响其发色体的共轭键长度，某些染料反而因羟基的供电效应产生深色效应，例如还原黄G的隐色体溶液为蓝色，还原金橙G的隐色体溶液为蓝光红色，还原蓝RSN染料呈蓝光红色而隐色体碱性溶液则为蓝色。 2.染色特点及机理 还原染料分子中不含水溶性基团，故不溶于水;染料分子结构大，芳环共平面性好，对纤维素纤维的亲和力较大，因此初染率较高，移染性较差，易产生染色不匀的现象;主要用于棉、粘胶等纤维的染色，染色方法主要有隐色体染色法(浸染法)和悬浮体染色法(轧染法);染色织物的湿处理牢度很好，多数染料具有较高的耐日晒牢度，是目前各类商品染料中应用很广的高档染料。还原染料分子中至少含有两个处于共轭体系中的羰基，在还原剂的作用下被还原成具有烯醇结构的隐色酸，隐色酸可溶于碱性溶液中而被纤维吸附;吸附在纤维上的隐色体(染料的可溶性钠盐)在酸和氧化剂的作用下又恢复到原来不溶于水的羰基(醌体或酮体)状态，固着在纤维内部。还原染料隐色体上染纤维素纤维以阴离子形式通过与纤维之间的范德华力和氢键等力被吸附在纤维面，然后再向纤维内部扩散。 3.还原条件 还原染料在还原剂的作用下被还原，溶液是碱性时生成隐色体;溶液是酸性时生成隐色酸。隐色酸在水中的溶解度很低，因而生成隐色酸是不利于染色的，所以还原必须在碱性条件下进行。还原染料染色时常用的还原剂是保险粉，保险粉在苛性碱(NaOH)条件下具有较强的还原能力，几乎所有还原染料都可以用保险粉进行还原。烧碱使染料还原后生成隐色体，并中和保险粉在还原过程中生成的酸性物质。 在碱性条件下，保险粉按下式反应放出电子，染料接受电子被还原成隐色体: 2-— 2— SO + 4OH? 2SO+ 2HO + 2e 2432 ,C,O ， 2e2C,O2 不正常的还原现象: A.过度还原现象:还原染料分子结构中的羰基再正常情况下并不全部被还原，如果还原液的温度过高或烧碱—保险粉的浓度过高，就会引起过度还原。过度还原会使染料隐色体的直接性降低、色光发生变化，当碱不足并继续过度还原，会导致染料丧失亲和力。 B.脱卤现象:分子中含有卤素基的染料，在高温下还原，容易发生脱卤现象。从而改变色光，降低耐氯牢度。 C.分子重排现象:染料被还原后，若烧碱量不足，有些染料会发生重排。分子重排后，即使再添加烧碱也难以恢复成正常的隐色体。 D.水解现象:酰胺结构的还原染料在温度升高和碱浓度较高的情况下发生水解，使色光、染色性能和染色牢度发生变化。 E.结晶现象:如果染料隐色体的溶解度小，而浓度又过高，则有可能发生隐色体的结晶和沉淀现象，因而不能进行正常染色。 注:若溶解不良，可增加水量或适当提高温度，使沉淀或结晶重新溶解，隐色体遇钙、镁离子会生成难溶的钙、镁盐，故还原和染色时均应用软水。 3.还原染料隐色体的方法 还原染料隐色体染色时，根据染料缔合程度、亲和力、扩散性能以及染色过程中隐色体的稳定性等方面的因素(染色温度、NaOH和保险粉的用量不同)，染色方法可分为甲法、乙法、丙法三种。 甲法:又叫热染法、IN法。适用于结构较复杂的染料，隐色体的聚集倾向较大，亲和力较高，0扩散性能差，要在较高的染色温度(60C左右)和较高烧碱浓度下染色，不加促染剂，可用缓染剂。 0乙法:又叫温热法、IW法。这类染料的性能介于甲法和丙法染料之间，在较低温度(45—50C)和较低的烧碱浓度下染色。在染中、深色时适量加点促染剂。 丙法:又叫冷染法、IK法。适用于分子结构较单(如酰氨基蒽醌类，在较高温度和强碱介质0中易水解)，亲和力较低，扩散性较好的染料，可在较低温度(25—30C)和碱浓度的条件下染色，染色时要加促染剂。 4.悬浮体染色法 悬浮体染色法是把超细粉状态的还原染料均匀地浸轧到纤维表面上，再经浸轧碱性还原剂，使附着在纤维表面的染料还原溶解而扩散入纤维内部，固色在纤维内部。悬浮体染色法可使染料渗透较深、匀染性较好，不受染料上染率不同的影响，可改善环染现象，对原织物染色尤为适宜，但要求还原染料磨得很细——达到超细粉状态(基本上没有超过2μm粒径的大颗粒，绝大部分在0.5,1μm间)，否则易产生色斑。 5.还原染料的还原方法 A(干缸法。是指事先用小容器把还原染料用渗透剂和保险粉、烧碱在50,60?时制成浓溶液，染色时滤入染缸应用，适用于还原速率较慢，溶解度较大的染料。 B(全浴法。是指染料在染浴中现还原现用的还原法，适用于在浓碱性还原液中不稳定、溶解度较小的还原染料。 三、主要实验仪器及染化料 染杯、量筒、温度计、刻度吸量管、恒温水浴锅、电炉、烘箱或热定形机、电子天平、灰色样卡、小轧车、聚氯乙烯薄膜 还原蓝RSN、还原桃红R、还原金黄RK、还原艳绿FFB、太古油、NaOH、保险粉、氯化钠、扩散剂NNO 操作步骤: (一)还原染料隐色体浸染 1.实验处方和工艺条件 染色方法 甲 乙 丙 染料名称 还原蓝RSN 还原桃红R 还原金黄RK 染料(对织物重)2 2 2 /% 红油(太古油) 4—5滴 4—5滴 4—5滴 - NaOH/g?L15 9 7.5 -85%保险粉/g?L 15 12 10 -NaCl/g?L 10 20 0还原温度/C 全浴50—60 干缸80 干缸45 0染色温度/C 60?2 50?2 30?2 染色时间/min 45 45 45 浴比 1:50 1:50 1:50 2.染液配制: 干缸法:称取染料?加入烧杯中?加太古油?调匀?加少量水?调匀?加入2/3的NaoH和保险粉?加入1/3的水?在温度下干缸还原10—15min?加入剩下的1/3NaoH和保险及2/3的水?即配成染浴。 全浴法:称取染料?加入烧杯中?加太古油?调匀?加少量水?调匀?加保险粉、NaoH? 加规定的水?在规定温度下，全浴还原10—15min?即为染浴 3.染色步骤: 将染液调到染色温度?投入织物?染色10—15min?加入1/2NacL?再染10,15min?加入剩于的1/2 NacL?续染10—15min?取出织物?均匀挤干?摊开放在空气中氧化15min?水洗?皂煮,,(肥皂2 g.L、纯碱2 g.L、浴比1:30，95?，10min)?水洗?晾干?贴样。 备注:还原染料染色后都要皂煮处理，皂煮目的有二，其一是为了去除聚集在纤维表面的浮色，以增加耐摩和耐洗色牢度;其二是为了获得所需的色光。在隐色体被氧化后，染料只是以其单个分子与纤维素分子相作用而零乱地排列在纤维内部，经皂煮后，染料分子间互成结晶态，而使色光稳定。 (二)还原染料悬浮体轧染 1(实验处方和工艺条件 悬浮液: , 还原艳绿FFB 20 g.L , 扩散剂NNO 1.5 g.L 还原液: ,30,烧碱 50mL.L ,85,保险粉 24 g.L 2.工艺流程 干布?浸轧还原液(二浸二轧，轧液率70,)?烘干(90?，3min)?浸还原液?还原汽蒸(浸后立即取出并迅速放入两片塑料薄膜之间，移入烘箱汽蒸，130?，2min)?空气氧化15min?冷水洗?皂煮?热水洗?冷水洗?烘干 备注:汽蒸的目的是提供一定的温度和湿度，使染料在较短的时间内还原渗入纤维内部。 (三)注意事项: 1.隐色体染色前试样必须充分润湿后挤干，方能染色;染色时需注意翻动，但翻动不宜过剧，防止保险粉大量分解。 2.染色时织物不应露出液面，以防止氧化。 3.染色时如发现染浴有氧化趋势，可适量追加少量保险粉。 4.悬浮体轧染时，必须干布浸轧 五、实验结果及分析讨论 (一)贴样 (二)分析讨论 1.布面的匀染性,透染程度, 2.还原染料还原时，保险粉和烧碱的实际用量为何都要大于理论用量, 还原染料隐色体为何一般适宜在碱性条件下氧化, 3. 4.分析隐色体的上染特点，由此易产生的疵病及解决的措施, 5.试述影响还原染料换原速率的因素及提高还原染料还原速率可采用的措施。 6.还原染料还原方式有几种,如何选用, 7.还原染料还原后的隐色体色泽和染料色泽是否一致，为什么, 8.从染色结果来分析隐色体染色和悬浮体染色的特点。 9.从还原染料染色性能的试验结果分析染料结构与初染、匀染和移染的关系。 10.染浴中保险粉浓度过高会造成什么后果,