江西工业职业技术学院

江西工业职业技术学院 课程名称:染色工艺学 使用教材:沈志平《染整技术》 中国纺织出版社2005年9月第1版 任课教师: 谭 艳 系 别:轻纺系 1 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标 第一章染料的基础知识 学时 2 授课日期 要求学生掌握染料的概念、分类和命名 教学目的 和要求 多媒体课件 教学手法 讲解、举例等 染料与颜料的区别 染料的颜色及其影响因素 授 课 重 点、难点 授课要点?1-1染料的概念 0.5学时 与授课设?1-2染料的发展与分类 0.5学时 计(注明 ?1-3染料的命名 0.5学时 授课时间 安排) ?1-4染料的颜色及其影响因素0.5学时 见多媒体课件 作业 建议阅读的资料: 教学心得 1(《印染》2(《染整技术》 3(《纺织学报》4(《中国纺织文 摘》 2 第一章 染料的基础知识 第一节染料的概念 染料是指一类能溶于水或其他介质，对纤维有亲和力的有色物质。染料都为有机物。 作为染料应具备三个基本条件: (1)染料一般要求能溶于水。 (2)染料必须对纤维有亲和力,颜料对纤维没有亲和力.亲和力是指染料上染纤维的趋势。亲和力越大，染料上染纤维的趋势越大，染料的利用率越高 (3)染料必须具有颜色。 第二节染料的发展与分类 一、染料的发展 最早使用的染料是从植物、矿物中提取的。 1、蓝草:靛蓝(还原染料)马王堆出土的麻织物上使用过;北魏《齐民要术》记载了靛蓝的染色方法。 2、茜草根:茜素(媒染染料)，用Fe2O3、Al2O3处理，生成紫色、黑色、红色。 动物染料(古罗马记载)海螺的分泌物，经氧化，生成泰尔柴(结构同靛蓝，属还原染料)。 3、到19世纪中叶才出现了合成染料。第一只合成染料是由英国人珀金在1856年发现的苯胺紫，它开创了合成染料的新纪元。 后来，50年代以后，合成纤维、合成染料迅猛发展，品种繁多。 合成染料的环保问题越来越引起人们的关注。 二、染料的分类 第三节染料的命名(略) “三段命名法” 此外，在尾注中还常表示染料的力份，如100,、200,等。染料的力份并不是染料的质量分数，而是染料生产厂家以某一质量分数作为染料力份(力份视为100,)，其他与之相比而确定的相对浓度。例如，某染料生产厂家若以质量分数20,作为该厂的染料力份标准(即力份为100,)，则质量分数为40,的染料的力份将是200,。由于不同染料生产厂家的力份标准不一样，所以不同厂家生产的染料的力份无可比性。 第四节染料的颜色及其影响因素 一、物体颜色的形成 1、可见光的波长范围大致为380,780nm，它在电磁波中只占极小的一部分。 2、太阳光是白色光，是由许多单色光混合后得到的复色光(或称混色光)。 3、互补色光:当某种波长的光与另一特定波长的光以一定强度的比例混合时，即可获得白色光，人们将这两种单色光称为互补色光。 表1—4光的颜色与补色 光的波长(m) 颜 色 补 色 补色光的波长(m) 380,435 紫 黄绿 560,580 435,480 蓝 黄 580 595 480,490 绿蓝 橙 595,605 490,500 蓝绿 红 605,780 500,560 绿 红紫 560,580 黄绿 紫 380,435 580,595 黄 蓝 435,480 595,615 橙 绿蓝 480,490 605,780 红 蓝绿 490,500 4、人们对于色的感觉并不是光谱自身的色，而是光谱色的补色。例如，黄色染料呈黄色，是因为它吸收了光谱中的蓝光而反射了黄光的缘故。同理，红色染料吸收了光谱中的蓝绿光而反射了红光，从而呈现红色。如果一种物体平均地吸收各种波长的可见光波，则该物体便呈灰色;如果可见光波全部被吸收，则该物体呈黑色;如果可见光波全部被反射，则该物体呈白色。 3 5、消色:白、灰、黑色统称为非彩色，又称消色。显而易见，彩色是物体对可见光选择性吸收的结果。而消色则是物体对可见光非选择性吸收的结果。 二、颜色的基本特征 颜色的色调、纯度和亮度又称为色的三要素。 1(色调 色调又称色相，是指能够比较准确地表示某种颜色色别的名称。如红、橙、黄、绿、蓝、 ,max青、紫等。但要准确地表示某物体的色调，在物理上应该用该物体的最大吸收波长()来表示，它可区分颜色的深浅。 2(纯度 纯度又称饱和度，是指颜色中彩色成分与消色成分的比例，即颜色中光谱色的含量，它可用来区分颜色的鲜艳度。可见光谱的单色光是饱和度最高的颜色，光谱色掺人白光的成分越多，就越不饱和。物体色的饱和度取决于该物体反射光谱辐射的选择性程度，物体颜色中的灰色成分越大，则饱和度越小。中性灰、黑色、白色的饱和度为0。 3(亮度 亮度又称明度，是指有色物体表面所反射的光的强度，它可区分颜色的浓淡。凡物体吸收的光越少，反射率越高，则明度越高，该物体的颜色越淡。非彩色中白色的明度最高，黑色的明度最低;彩色中，一般黄色的明度较高，蓝色的明度较低。 ,max 如翠蓝的色调、纯度和亮度三个物理量的确切数据分别为:=500rim，纯度=30,，亮度=32,。 三、染料的发色理论 染料都是有色物，关于染料能产生颜色有多种解释，其中最典型的有两种理论，即发色团发色理论和现代发色理论。前者从现象上对染料的发色做出了解释，后者则从本质上对此进行了说明。 发色团发色理论 该理论认为，染料之所以能产生颜色是与染料的结构密切相关的。研究表明:染料分子中均含有能呈现颜色的发色基团或发色体，这些发色基团或发色体通常为一些含有双键的基团 [如偶氮基(一N=N--)、亚乙烯基(一CH=CH--)、芳环等]相互联结所构成的不饱和共轭体 2系。同时，在染料分子结构中还含有助色团，助色团通常为一些极性基团，如氨基(一NH)、硝基(一N0)、羟基(一OH)、羧基(一COOH)等。助色团与发色团相连，可增加染料颜色的深2 度和浓度。 四、影响染料颜色的因素 (一)染料的结构 1(共轭双键的数目 2(共轭体系上的极性基团 3(染料的离子化 4(染料生成内络合物 在染料分子结构中，若含有可络合基团(氨基、羟基、羧基、偶氮基等)，通常能与铁、铬、铜等金属离子络合，形成五元或六元环。染料与金属络合后颜色一般会变深、变暗。例如: (二)外界条件 1(溶剂或介质的影响 2(染料浓度的影响 3(温度的影响 4(光的影响 思考题: 1(什么是染料，它与颜料有何区别? 2(何谓染料的力份?为什么说不同厂家生产的染料，其力份无可比性? 4 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 第二章染色的基本理论?2-1 ?2-2 学时 2 授课日期 要求学生掌握染色的定义、染色制品的质量要求、了解染料在染液教学目 中的状态，尤其是纤维在溶液中的带电情况。 的和要 求 多媒体课件 教学手讲解、举例等方法 法 染色的定义授 课 染色制品的质量要求 重点、难 点 授课要?2-1染色的概念 1学时 点与授?2-2染料在染液中存在的基本形式1学时 课 (注明 授课时 间安排) 见多媒体课件 作业 建议阅读的资料: 教学心 1(《印染》2(《染整技术》 3(《纺织学报》4(《中国纺织文得 摘》 5 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 第二章染色的基本理论?2-3 ?2-4 学时 2 授课日期 要求学生掌握纤维的吸湿膨胀、纤维在染液中的电现象及其对 染色的影响、掌握上染过程的分析，上染速率曲线和半染时间的实 际意义。 教学目 的和要理解亲和力、染色热、染色熵的实际意义及三者之间关系。 求 了解染料在纤维内的扩散规律，掌握两种扩散模型及其影响因 素。 掌握促染和缓染、匀染和透染的概念。 多媒体课件 教学手讲解、举例等方法 法 上染过程 授 课 纤维与染料分子之间的作用力 重点、难 点 授课要?2-3纤维在染液中的状态 1学时 点与授?2-4染色的基本过程1学时 课设计 (注明 授课时 间安排) 见多媒体课件 作业 建议阅读的资料: 教学心 1(《印染》2(《染整技术》 3(《纺织学报》4(《中国纺织文得 摘》 6 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 第二章染色的基本理论?2-4 ?2-5 学时 2 授课日期 要求学生掌握染色过程、染色牢度的定义及其测定 教学目 的和要 求 多媒体课件 教学手讲解、举例等方法 法 染色牢度的定义 授 课 重点、难 点 授课要?2-4染色的基本过程1学时 点与授?2-5染色牢度及其测定 1学时 课设计 (注明 授课时 间安排) 见多媒体课件 作业 建议阅读的资料: 教学心 1(《印染》2(《染整技术》 3(《纺织学报》4(《中国纺织文得 摘》 7 第二章 染色基本理论 第一节染色的概念 一、染色的概念: 染色是指染料从染液中自动地转移到纤维上，并在纤维上形成均匀、坚牢、鲜艳色泽的过程。(简单的定义) 指染料与纤维之间发生物理化学、化学结合，或用适当的化学处理方法，让染料在织物上形成色淀，以使整个纺织品获得指定色泽且色泽均匀而坚牢的加工过程。(具体的定义) 二、染色制品的质量要求: 染色色泽的均匀性、坚牢度、鲜艳度等通常是衡量染品质量优劣的主要指标。 第二节染料在染液中存在的基本形式 一、染料的电离:按染料在水中的状态来分类:阳离子型染料、阴离子型染料、非离子型染料。 离子型染料在水溶液中均会发生电离，从而使染料母体带上电荷。其中，阴离子型染料电离后使染料母体带上负电荷: 直接染料、活性染料、酸性染料、可溶性还原染料等均属于此类。其中染料母体上的阴离子3-3--性基团通常为磺酸基(一S0)、硫酸酯基(一OS0)、羧基(一COO)等。 阳离子型染料电离后使染料母体带上正电荷: +阳离子染料等属于此类。其中染料母体上的阳离子性基团通常为季铵离子(一NHRR)，离解l2下来的阴离子性基团一般为氯离子(Cl-)。 二、染料的溶解 当染料投人水中，染料晶体结构因受水分子的极性作用而遭到破坏，染料能以单分子态占水化合而均匀地分布在水中，称为染料的溶解，该体系称为染料溶液，它一般是澄清、透明分体系。 染料的溶解性能:用1升染液中可溶解染料的克数表示，g/l;影响因素有: ?与染料结构有关:离子型染料因含有可电离的水溶倒基团，一般溶解度较高，如直接染料、活性染料、酸性染料等;分子型染料因只含有极性较小的暑水性基团(如羟基、氨基等)，一般溶解度较低，如分散染料等。 ?含水溶性基团(,SO3Na、,OSO3Na、,SSO3Na硫代硫酸钠基、,COOH/,COON)的染料比含亲水性基团(,OH)溶解度好。P32 含,SO3H、,OSO3H的染料比含,COOH的溶解度高。 ?含氨基或取代氨基的染料在酸性条件下能成铵盐而电离，生成染料阳离子。 D,NH+H+?D,NH+ 23 ?与相对分子质量大小有关，相对分子质量大的染料，因染料分子间作用力较大，溶解度一般较低;相反，相对分子质量小的染料，因染料分子间作用力较小，溶解度一般较高。 ?与PH值有关:一般而言:改变染液的pH值，若有利于染料的电离或离子化，则有利于染料酗溶解;提高染液的温度有利于染料的溶解; ?与助剂、温度有关:在染液中加入助溶剂有利于染料的溶解，加入中性电解质不利于染料的溶解。如助溶剂尿素、表面活性剂，可与染料分子形成氢键，溶解度?;温度?，溶解度?，注意染料的性质，高温会破坏染液的稳定性。 三、染料的分散 当染料投入水中，染料晶体结构不能受水分子的极性作用而遭到破坏，染料只能以晶体态的形式均匀地分布在水中，则称为染料的分散，该体系称为染料分散液或染料悬浮液，它一般是混浊、不透明的体系。 染料的分散必须在分散剂的作用下才能进行，否则会因染料的重力而产生染料的沉降，使体系分层。 不溶性染料(分散、还原染料)?悬浮液(借助于表面活性剂) 8 影响染料分散液的稳定性的主要因素: ?颗粒大小，直径<2μm;一般而言，染料颗粒越小，染料分散液越稳定; ?温度?，碰撞?，容易沉淀。染料分散液的温度越低，染料分散液越稳定。 ?分散剂的性质、用量，分散剂的分散能力越强，用量越大，染料分散液越稳定; 配还原染料悬浮体轧染液、分散染液时，温度不可太高，可加入保护胶体(防泳移剂)来提高分散液的稳定性。 加中性电解质，使稳定性?。 悬浮液放置一段时间后，要搅拌，但不可太剧烈。 四、染料的聚集 电离后的单离子染料或溶解后的单分子染料又可能聚集在一起，形成染料的聚集态，这个过程称为染料的聚集。染料的聚集是染料溶解的逆过程: 分子型染料: 阴离子型染料: 阳离子型染料: 由于染料的聚集是染料溶解的逆过程，所以凡是不利于染料溶解的因素均有利于染料的聚集。 综上所述，当染料投入水中后，由于染料的结构不同，染料或是电离，或是溶解，或是分散，或是部分溶解部分分散。电离或溶解后的染料又有可能聚集。所以，染液体系是一个极为复杂的体系。但在该体系中只有单离子态或单分子态的染料具有上染能力。因此，提高染料的溶解，控制染料的聚集对染料的上染尤为重要。 第三节纤维在染液中的状态 当纤维投入染液中后，纤维的形态、性质将会发生某些变化，其中对染色影响较大的是纤维在染液中的吸湿膨胀和纤维在染液中的电现象。 一、纤维的吸湿膨胀 纤维在结构中通常有晶区和非晶区两部分，当将纤维投入到染液中时，纤维的非晶区将会吸湿发生膨胀，从而使纤维分子链间的微隙增大，这将大大有利于染料的上染。 不同的纤维，由于其结构不同，其吸湿能力也不同，纺织纤维的吸湿能力可用其在一定湿度下的回潮率来衡量。常见纺织纤维的回潮率如表2—1所示。 表2一l常用纺织纤维的回潮率 回潮率(,) 纤 维 20?(65,RH 20?(95,RH 棉 7.5 24,27 麻 7,lO 23,31(100,RH) 羊毛 16 22 蚕丝 9,10 36,39(100,RH) 粘胶纤维 12,14 25,30 涤纶 O(4,0.5 O(6,O(7 腈纶 1.2,2(O 1.5,3.0 锦纶 3.5,5 8,9 维纶 4.5,5 10,12 纤维的吸湿能力不同，其吸湿膨胀的程度也不一样。一般而言，亲水性纤维(棉、粘胶纤维、丝、毛等)易吸湿膨胀，疏水性纤维(如涤纶、腈纶等)不易吸湿膨胀。 表2—2常用纤维在水中的吸湿膨胀率 9 纤 维 横向溶胀(,) 纵向溶胀(,) 直径 面积 棉 20,23 40,42 1.1 麻 20,~21 40 O(37 粘胶纤维 35 65,67 2.7,7 羊毛 14.8 25,26 1.2,2 蚕丝 16.3,18.7 19 1.3,1.6 锦纶 1.9,2.6 1.6,3.2 2.7,6.9 由于纤维的吸湿膨胀有利于染料的上染，因此，在染色前通常先对纤维进行温水浸渍或汽蒸处理，使纤维充分吸湿膨胀，这不仅能提高染料的上染量，而且也有利于提高染品色泽的匀染性和鲜艳度。 二、纤维在染液中的电现象及其对染色的影响 (一)纤维在染液中带电的原因 纤维与染液接触时，在纤维的表面通常会带上一定量的电荷。在中性或碱性条件下，纤维表面一般带负电荷。纤维表面带电有三个原因:其一是纤维分子中原有的羧基、磺酸基等基团在染液中发生了电离(如腈纶)，或纤维分子中因氧化(如在漂白过程中)而产生的羧基在染一+液中发生了电离(Cell—COOH?Cell--COO+H)，使纤维表面带有负电荷;其二是纤维在染一液中吸附了带负电的粒子，如氢氧根离子((OH)等，使纤维表面带有负电荷;其三是由于纤维的介电常数小于染液的介电常数，由经验规则可知，在接触的两相之间，介电常数小的物质带负电，介电常数大的物质带正电，因此，在染液中纤维表面带有负电。 值得注意的是，对于既带酸性基(羧基)，又带碱性基(氨基)的两性纤维，其所带电荷的电性与染液的pH值有关。当染液的pH值高于等电点时，纤维上的羧基电离，纤维带负电;当染液的pH值低于等电点时，纤维上的氨基离子化，纤维带正电;当染液的pH值等于等电点时，纤维的正、负电性相等，这时纤维呈电中性。 (二)界面动电现象和动电层电位 纤维在染液中，由于其表面带有电荷，因此染液中带电离子通常会受到两个方面作用力的作用，其一是受到纤维表面电荷的静电力作用，当染液中的带电离子所带电荷与纤维所带电荷电性相反时，其静电力为引力，带电离子有靠近纤维表面的趋势;当染液中的带电离子所带电荷与纤维所带电荷电性相同时，其静电力为斥力，带电离子有远离纤维表面的趋势。其二是由于带电离子自身的热运动和染色时的搅拌作用，有使带电离子分布均匀的趋势。两种作用力综合作用的结果，使得带有与纤维表面电荷电性相反的离子，其浓度随着与纤维表面距离的增加而逐渐降低，直到和染液深处一样(如图2—1曲线a所示)。相反，带有与纤维表面电荷电性相同的离子，其浓度随着与纤维表面距离的增加而逐渐提高，直到和染液深 处一样(如图2—1曲线h所示)。 进一步的研究表明，纤维表面能强烈地吸附部分 带有与纤维表面电荷电性相反的离子，形成所谓的吸 附层或固定层。当在外力的作用下，纤维和染液发生 相对运动时，吸附层一般与纤维表面不发生相对位移。 吸附层以外的部分称为扩散层，当纤维与染液发生相 对运动时，扩散层与纤维(或吸附层)能发生相对位移。 总之，纤维对外部相反离子的吸附形成了两层，这就 是界面双电层。 在外力作用下，吸附层和扩散层之间相对运动的现象称为界面动电现象。由于吸附层随纤维运动，所以在外力作用下纤维和染液相对运动的滑动面不是纤维与染液的界面，而是吸附层和扩散层间的界面，吸附层和扩散层之间形成的双电层又称为动电层。吸附层表面与染液深处间的电位差称为动电层电位，或称e电位，如图2—2所示。常见纤维的动电层电位如表2—3所示。 10 表2—3常见纤维的动电层电位 纤维 动电层电位(mV) 纤维 动电层电位(mV) 棉 一40一50 涤纶 一95 羊毛 一40 腈纶 一81 蚕丝 一20 维纶 一114一125 锦纶6 —59一66 丙纶 一140—150 (三)纤维的电现象对染料上染的影响 纺织纤维在溶液中都带有负电荷，在使用阳离子染料时，由于染料阳离子和纤维表面电荷相反，则静电引力和分子间引力(氢键、范德华力)作用方向相同，染料容易发生吸附。如果染料离子电荷与纤维相同(如直接染料染纤维素纤维)，则静电斥力和分子间作用力具有相互抵消的作用，只有在分子靠近时，分子间的引力才发挥较大的作用，因此当染料从溶液中向纤维表面移动到一定距离的时候，斥力将大于引力，为了继续靠近纤维，染料分子必须克服这种斥力(电位壁垒)，因此染料分子必须具有一定的能量(相当于斥力最大值)，称为染色活化能。也就是说，当纤维表面和染料分子持有同号电荷时，纤维表面动电层电位较高，电位壁垒高，为了吸附所需的染色活化能就能较高，染色困难。当染料分子克服斥力而更靠近纤维时，分子间引力起主要作用，而使染料被纤维表面所吸附。所以为帮助上染必须降低纤维的ξ 电位。 总之，由于纤维在染液中的带电现象 将影响染料的上染，具体体现为:当染料 与纤维带有同号电荷时，不利于染料的上 染;当染料与纤维带有异号电荷时有利于 染料的上染。 (四)染色体系中的盐效应 1(盐效应作用原理 所谓盐效应是指在染色过程中加人中 性电解质后对染料上染(如上染速率、上染 百分率等) 的影响。染色体系中的盐效应 一般有两种: 一种称为促染效应，即在染色过程中 加入中性电解质能加速染料的上染;当染 料与纤维带有同号电荷时，在该染色体系 中加人中性电解质，通常能加速染料的上 染，即盐效应为促染效应。中性盐在该染色体 系中具有促染效果，是因为在染液中加人中性 电解质 (通常为氯化钠或硫酸钠)后，染液中 钠离子和氯离子(或硫酸根离子)的浓度提高， 由于静电力的作用，使得带有与纤维异号电荷 的离子(钠离子)在纤维表面附近的溶液内的 浓度比距离纤维表面较远的溶液内的浓度高， 带有与纤维同号电荷的离子(氯离子或硫酸根 离子)在纤维表面附近的溶液内的浓度比距离 纤维表面较远的溶液内的浓度低。纤维对带有 异号电荷的钠离子的吸引，中和了纤维所带的 部分电量，从而降低了动电层电位的绝对值， 减小了染料离子与纤维表面间的静电斥力，即 降低了染色活化能。同时纤维表面所带电量的下降，减弱了纤维表面的吸附力，使纤维表面的吸附层变薄，从而缩短了染料在纤维表面吸附层内的扩散时间。 另一种称为缓染效应，即在染色过程中加人中性电解质能延缓染料的上染。当染料与纤维带有异号电荷时，在该染色体系中加入中性电解质，通常能延缓染料的上染，即盐效应为 11 缓染效应。其原因是纤维对带有异号电荷的钠离子的吸引，中和了纤维所带的部分电量，降低了动电层电位的绝对值，从而减小了染料离子与纤维表面间的静电引力，即降低了染色时纤维与染料间的吸引力。 2(盐效应的影响因素 在染色体系中，当纤维相同时，影响盐效应的因素主要有染料结构和盐的种类两个方面。其中，染料结构对染色盐效应的影响主要取决于染料相对分子质量的大小和染料结构中所含电性基团的数目。一般而言，染料所带电荷与质量之比(简称荷质比)越大，盐效应越明显。 盐对染色盐效应的影响主要取决于盐中金属离子的化 合价和离子半径的大小。实验表明，常见金属离子的促 染效果的顺序为: 第四节染色的基本过程 就染色过程而言，一般均可分为三个阶段，即染料 的吸附、染料的扩散和染料的固着。通常又把前两个阶 段合称为染料的上染阶段。 一、染料的吸附 染 料的 吸附是指染料由染液中转移到纤维表面的 过程。当纤维投入染液中后，由于染料与纤 维间存在着亲和力，所以染料便很快地被吸 附到纤维的表面。从而使纤维表面的染料浓 度提高，并通过解吸与染液中的染料浓度达 到平衡。吸附与解吸速率变化见图2—5。 染料的吸附阶段是染色过程中的重要 阶段，它对染料染色平衡时的上染百分率， 即平衡上染百分率的大小起着十分重要的 作用。染色平衡确切地讲应该是染色过程中的三个阶段同时达到平衡，但在同一染色体系_中，任何一个阶段平衡的破坏均会影响到其他两个阶段的平衡。因此，染色过程中任何一个阶段达到平衡，则其他两个阶段也必处于平衡，即吸附与解吸达到平衡时，染色便处于平衡。 (一)平衡上染百分率和上染百分率 , 平衡上染百分率(A)是指染色达到平衡时，纤维上的染料量占投入染浴中染料总量的百分数。平衡上染百分率是染色限度的指标，在专业上也常用俗语直接性来定性地描述某一染料在某一纤维上的染色平衡上染百分率的高低，即直接性越大，表示上染百分率越高。当纤维和染料一定时，平衡上染百分率仅与染色温度有关。由于染色是放热反应，因此，提高染色温度，平衡上染百分率将下降。 t 在实际染色中很少能达到染色平衡，故通常用上染百分率(A)来表示染料利用率的高低上染百分率是指染色结束时，上染到纤维上的染料量占投入到染液中的染料总量的百分数。 上染百分率除了取决于染料与纤维的性能外，还与染色的温度、浴比、染料浓度、染液中的助剂种类和用量等因素有关。一般而言，染料相对分子质量小，染色速率大，在规定的染色时间内能达到染色平衡，提高染色温度会降低染料的上染百分率;相反，染料相对分子质量大，染色速度小，在规定的染色时间内不能达到染色平衡，提高染色温度能提高染料的上染百分率。染色浴比越大，染色结束时遗留在染色残液中的染料量越大，染料的上染百分率越低。当染液浓度达到一定值时，染料的上染百分率一般会随着染料浓度的提高而下降。在染液中加入促染剂一般将提高上染百分率(加入缓染剂将降低上染百分率。 12 (二)吸附等温线 当染色达到平衡时，纤维对染料的吸附性质一般用 吸附等温线来表示。吸附等温线是指在恒定条件下，染 色达到平衡时，纤维上的染料浓度与染料在染液中浓度 的分配关系曲线。吸附等温线主要有三种形式，如图2 —6所示。 1(分配型吸附等温威 分配型吸附等温线又称能斯忒(Nemst)型或亨利 (Henry)型吸附等温线。 非离子型染料以范德华力、氢键被纤维吸附固着符 合这种等温线。如分散染料染涤纶、腈纶、锦纶等，合 成纤维对染料的吸附基本上属于这种吸附。 2(弗莱因德利胥(Freundlich)吸附等温线 离子型染料以范德华力和氢键被纤维吸附固着，且染 液中有其他电解质存在时符合这种等温线。如直接染料、还原染料隐色体染纤维素纤维等基本属于这种机理。 3(朗格缪尔(Langmuir)吸附等温线 离子型染料以离子键被纤维定位吸附固着时符合这种等温线。如强酸性染料染羊毛、阳离子染料染腈纶等基本符合这种吸附。 上述几种吸附等温线是理想状态，实际情况更为复杂。 二、染料的扩散:染料的扩散是指染料由纤维表面向纤维内部转移的过程。 染料在纤维上的扩散对染色速率及染色的匀染性起着决定性的作用。 (一)染色速率 在染色过程中，通常用上染速率或染色速率来表示上染或染色的快慢。染色速率通常用 1半染时间(t/2)衡量。半染时间是指染色过程中，染料的上染量达到平衡上染量一半时所需的时间。显然，半染时间越小，则染色速率越大，染色越快。 在恒定温度条件下染色，通过测定不同染色时间下染料的上染百分率，以上染百分率为纵坐标，染色时间为横坐标作图，所得到的曲线称为上染速率曲线，它反映了染色趋向平衡的速率和染色平衡上染百分率。 如图2—8所示，虽然A、B两染料的平 衡上 染百分率相差较大，但它们的半染时 1间(t/2)相同，即上染速率相同。 影响染色速率的因素主要有染料的结 构、纤维的性态、染色温度、染料浓度、 染液与纤维间的相对运动和助剂的性质 等。一般而言，染料结构简单，相对分子 质量小，染料扩散性好，染色速率大;纤 维结构疏松，无定形区大，吸湿膨化性好， 利于染料扩散，染色速率大;染色温度高， 染料动能大，纤维膨化度大，利于染料扩 散，染色速率大;染料浓度大，纤维表里染料浓度差大，利于染料扩散，染色速率大;染液与纤维间的相对运动剧烈，纤维表面吸附层薄，利于染料扩散，染色速率大;染液中加入促染剂时，染色速率大，染液中加入缓染剂时，染色速率小。 (二)匀染和移染 匀染是指染料在纤维上均匀分布的过程。它包括染料在纤维表面的均匀分布和染料在纤维里表的均匀分布，习惯上又把前者称为匀染，后者称为透染。染料在纤维表面分布不匀，会产生色差或色花;染料在纤维里表分布不匀，会产生“环染”或白芯，它将影响染品的耐摩擦牢度和耐洗牢度。 13 染料的匀染性与染料的扩散性有着密切的关系，染料扩散越好，染料的匀染性越好。因此，有利于提高染料扩散性的因素均将有利于染料的匀染。 移染是指染料从纤维上某处解吸下来到纤维另一处重新上染的过程。移染一般需要较长的时间，故经济性较差，只能作为匀染的辅助手段，且当染料相对分子质量较大、染料与纤维间结合力较大时，移染效果将大大降低。 三、染料的固着 染料的固着是指扩散后均匀分布在纤维上的染料通过染料一纤维间的作用力而固着在纤维上的过程。染料一纤维间的作用力一般可分为两类:一类是化学力，它包括共价键、配价键、和离子键;另一类是物理力，它包括范德华力、氢键和聚集性。染料一纤维间固着力的类型和大小对染色的色牢度起着决定性的作用。 以上三个阶段在染色过程中并没有严格的界线，特别是吸附和扩散阶段往往是同时或交替进行的。 第五节染色牢度及其测定 一、染色牢度:染色牢度是指染品在染后加工或在服用过程中，染料(或颜料)在各种外界因素的影响下，能否保持原来色泽状态的能力。它是衡量染品质量的一个重要指标。 染色牢度主要包括耐洗牢度、耐摩擦牢度、耐日晒牢度、耐汗渍牢度、耐熨烫牢度等。不同用途的纺织品，对染色牢度的要求也不相同，例如，衬里布与日光接触机会少，而摩擦机会较多，因此对耐摩擦牢度要求较高，而对耐晒牢度要求较低;室内窗帘由于洗涤次数较少，所以耐洗牢度要求较低，但长时间在阳光中暴晒，因此，耐晒牢度要求较高;夏季服装用布则应具有较高的耐晒、耐洗和耐汗渍牢度。 影响染色牢度的主要因素有染料的结构、纤维的性质、染料在纤维上的物理状态(如分散与聚集、结晶等)、染料与纤维的结合情况、染料的浓度、染色方法和染色工艺条件等。为了对产品进行质量检验，国际标准化组织(Intematbnal organization for Standardization，缩写为I(S(O()参照纺织品的服用情况，制定了一套染色牢度的测试方法和染色牢度标准。我国也有相应的国家标准。由于纺织品的实际服用情况比较复杂，所以这些试验方法只能是一种近似的模拟。 二、常见染色牢度及其测定 (一)耐洗牢度及其测定 耐洗牢度是指染品在皂洗过程中保持不褪色、不变色的能力。耐洗牢度一般需测原样褪色和白布沾色两项指标。原样褪色是指染品在皂洗前后色泽的变化。白布沾色是指与染品同时皂洗的白布因染品的褪色而沾染的情况。耐洗牢度是按《纺织品耐洗牢度试验方法》进行测试的。测试时将准备好的试样(5cm×10cm染品的正面附相同面积的标准白布)，放入耐洗牢度试验仪的试验液中，在规定的洗涤温度下洗涤30min，取出挤干、干燥(小于40?)后用部颁标准灰色样卡(耐洗褪色牢度标准样卡和耐洗沾色牢度标准样卡)进行对比评级。耐洗牢度共分五级九档，其中五级最好，一级最差。详细的测验方法参照GB 3921—1997。 耐洗牢度与所用的染料有密切的关系，如同样的棉纤维，用还原染料染色比活性染料耐洗牢度好;另外与染色工艺及染后处理也有很大关系，染料染着不良、浮色多、染色后水洗及皂煮不充分，均会导致耐洗牢度下降。水溶性染料如直接染料、酸性染料等，若染色后未经固色处理，则耐洗牢度一般较差，经固色处理后的染物，耐洗牢度可以提高。水溶性较差或不溶性的染料，耐洗牢度一般均较高。若染料与纤维发生共价键结合，则耐洗牢度较好。 (二)耐摩擦牢度及其测定 (三)耐日晒牢度及其测定 思考题 1(何谓染色?衡量染品质量的优劣通常有哪些指标? 2(染料在染液中一般有哪几种存在形式?影响聚集的因素有哪些? 3(纤维在染液中发生了哪些变化，它们对染色有何影响? 4(何谓染色盐效应?说明盐效应的种类及其原理。 5(纤维的染色过程通常分为哪几个阶段?它们分别对染色起何作用? 6(何谓染色吸附等温线?染色吸附等温线有哪几种?举例说明各种吸附等温线所表示的染色机理及其特点。 7(何谓上染百分率?它在染色中有何实际意义?影响上染百分率的因素有哪些? 14 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题常用染色设备及染色方法?3-1 ?3-2?3-3学时 2 授课日期 要求了解各类染色设备的分类及轧染机、卷染机的工作原理。 教学目的 和要求 多媒体课件 教学手法 视频、动画、等方法 授 课 重 点、难点 授课要点?3-1散纤维染色机0.5学时 与授课设?3-2纱线染色机0.5学时 计(注明 授课时间?3-3织物染色机1学时 安排) 见多媒体课件 作业 丰富的多媒体课件内容，加上视频、动画演示，有助于学生感性认教学心得 识的提高。 15 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 常用染色设备及染色方法?3-4 学时 2 授课日期 。 要求掌握轧染和浸染等染色方法的特点及影响因素教学目的 和要求 多媒体课件 教学手法 讲解、举例等方法 染色方法 授 课 重 点、难点 授课要点?3-4染色方法和染色设备的选择 2学时 与授课设 计(注明 授课时间 安排) 见多媒体课件 作业 教学心得 16 第三章 常用染色设备及染色方 法 纺织品的染色通常可分为散纤维染色、纱线染 色、机织物染色、针织物染色等。 第一节散纤维染色机 一、吊筐式散纤维染色机 吊筐式散纤维染色机如图3—1所示，主要由染 槽、吊筐、循环泵等组成。染色前将散纤维装入吊筐， 用盖压紧，染液在循环泵的作用下，不断由内向外循 环进行染色。染色结束后，将残液放掉或输送至贮液 槽，加清水进行循环洗涤，最后将吊筐置于特殊的离 心机中离心脱水。 二、旋桨式散纤维染色机 旋桨式散纤维染色机在旋桨的旋转作用下，染液获 得循环的动力。主要由圆形染槽、旋桨组成，如图3 —2所示。散纤维均匀装在假底上，盖上假盖并旋紧。 染色时，由于旋桨转动的作用，染液自多孔管喷出， 通过假盖、散纤维层、假底进行循环。染液的循环方 向也可随旋桨转向的改变而变化。 三、毛条染色机 毛条染色机由染槽、毛球筒、循环泵等组成，图3 —3所示。将毛条球装入毛球筒内，并放在染槽的假 底上，盖上有孔盖板并拧紧，染液在循环泵的作用下， 经假底下的蛇形蒸汽管加热后，通过调节阀，可使染 液顺、反向循环。 散纤维染色机对羊毛的染色效果最好。涤纶要用高温高压散纤维染色机。散纤维染色机 所适用的染料一般是染色条件容易控制、染色浴比大的染料。散纤维的练漂处理一般也是在 散纤维染色机上进行。 第二节纱线染色机 一、绞纱染色机 (一)往复式绞纱染色机 往复式绞纱染色机也称为摇摆式染纱机，是从手工染色 演变而来的，如图3—4所示。染色时将纱线挂在三角棒上，纱线随三角棒做左、右摆动，或上、下升降，也可倒、顺旋转。使纱线与染液做相对运动，从而获得均匀染色。往复式绞纱染色机结构简单，适应性广，染色时浴比较大。但由于是间歇操作，且劳动强度较大，已很少采用。 (二)喷射式绞纱染色机 17 (三)旋桨液流式绞纱染色机 液流式染纱机结构简单，浴比较大。大液流染纱机一般用于染大批量的硫化元色纱，双箱液流染纱机常用于腈纶膨体纱的染色。 (四)高温高压绞纱染色机 高温高压绞纱染色机如图3—8所示。染色时将绞纱堆放在纱笼中，将压板盖好拧紧，然后将纱笼架吊入染槽内，加入染液，依靠泵的作用，使染液由纱笼中间的喷管喷出，经过绞纱，再从四周回流，经一定时间后再换向循环。该机具有浴比小，自动化程度较高，适应性广的特点，主要用于涤纶及其混纺纱线的染色，效果良好，是目前使用较广泛的绞纱染色设备。 二、筒子纱染色机 染色时将筒子纱放人载纱支架上，染液在循环泵的作用下通过假底、支架内的小孔透过纱线，通过正反向循环达到匀染目的。该机自动化程度高、生产率高。筒子纱染色机一般有 18 配套的真空脱水 机和筒子纱干燥 机。 三、经轴染纱机 经轴染纱机如 图3—10所示。经 纱卷绕在中空且 表面布满小孔的 卷轴上，放在圆筒 形机体的中央，染液由泵自内向外或自外 向内循环，经轴染纱机有立式和卧式两种， 大都属于高温高压染纱机。但也有开口的 常压经轴染纱机，染液仅能自内向外循环， 卷轴可以以一定的速度转动。 染后的经轴纱可直接或再经过一定处理后用于织造，比绞纱染色的工序要简化得多。 四、连续染纱机 第三节织物染色机 一、常温绳状染色机: 该机具有结构简单，操作方便，故障少，易修理，染后织物手感好等特点。但染色时间长，效率低，织物进出染色机需手工操作。 另一种D型染色机也属常温绳状染色机(也有高温高压染色机)，染色时，坯布在D型箱中靠液流及坯布自身的重量移动，坯布所受的张力很小。此外，染色时批量大，浴比小，易 染得匀透而坚牢的色泽，不会产生皱痕。该机染色操作简便， 是一种很好的常温绳状染色设备。D型染色机的结构如图3—12 所示。 二、转鼓式染色机和旋桨式染色机 针织成衣或袜子等产品，常采用转鼓式染色机和旋桨式染色 机进行染色。图3—13是转鼓式染色机示意图，其主要组成是 一个多孔的转鼓，染物装在鼓中，转鼓的下部浸在染液中， 并以一定方向转动，隔一定时间再反向转动，反复进行， 直至染色完成。转鼓式染色机主要用于袜子、成衣或针织 毛圈织物的染色，也可以利用转鼓式染色机通过喷嘴进行 喷雾染色。 旋桨式成衣染色机的机体呈椭圆形(图3—14)，在染 槽的一边装了一个桨翼，染色时桨翼旋转，使染液和染物 搅动循环。 三、高温高压绳状染色机 (一)高温高压绳状染色机 高温高压绳状染色机如图3—15所示。基本结构 与绳状染色机相似，但能密封和耐压，机体一般为圆筒形，主要用于纯涤纶织物的染色，染色时间较短，且染色均匀，没有擦伤，但不易控制和操作，易产生折痕，生产效率低。 (二)高温高压溢流染色机 高温高压溢流染色机是从高温高压绳状染色机 发展而来的，主要用于合纤织物的染色。如图3—16 所示。染液从染槽底部由主泵抽出，送至热交换器加 热 (在降温时冷却)，再进入染槽前端溢流槽中。溢 流槽内平行装有两根下倾溢流管。织物由主动导辊及 染液溢流带动进行循环，在染色过程中，织物呈松弛 19 状态，不易擦伤变形，染色均匀，得色鲜艳，产品手感柔软，特别适于轻薄和毛圈结构合纤针织物、弹力织物的高温高压染色。但该机浴比大，占地面积大。 (三)高温高压喷射染色机 (四)高温高压溢喷染色机 高温高压溢喷染色机有管道式和高压釜式两种，如图3—20所示。该机由贮布管和导布管 组成，贮布管可以全充满，也可半充满，按工艺要求调节。机内织物以溢流加喷射方式进行染色。由于喷嘴全部浸渍在染液中，不易产生泡沫。织物所受张力较小，染色浴比小，染液及染物的循环速度快，匀染性较好。适用于针织物、机织物、毛圈织物及丝绒织物的染色。 (五)气流喷射染色机 气流喷射染色机是用气流代替液流的喷射式染色机，该机具有高速、高温及小浴比特点。特别适合于轻薄超细纤维织物及磨毛织物的染色。图3,21所示为Thies Luft—roto气加液混合型喷射染色机。 四、平幅染色机 (一)经轴染色机 20 (二)星形架染色机 星形架染色机如图3—23所示。在星形 架的上下支架上装有许多铜钩，织物圈绕挂 在铜钩上，浸在染液中染色，染液由下而上 进行循环，星形架微微转动。星形架染色适 用于不耐轧压的织物(如丝绒织物)及易擦 伤的织物(如真丝织物)的染色，与星形架染 色机类似的还有方形架染色机、压力棒轮染布机、挂染槽染色机等。 (三)卷染机 卷染机是间歇式的染色机。按传动方式分为普通型、周转轮系、电差动式、滚轮摩擦盘式、直流电机式、水动重力传动式及电脑变频式等形式。适合于小批量、多品种的生产，当然也可用于织物的前处理。 (四)高温高压卷染机:这种设备占地面积大，但生产 利用率高。 (五)连续轧染机 连续轧染机适用于大规模的染色加工，劳动生产率高， 棉织物及涤棉混纺织物大都采用连续轧染工艺。连续轧染机 一般由单元机组成，主妻由浸轧(均匀轧车)、红外线预烘、 固色、平洗、烘燥等单元装置组成。各种染料由于染色工艺 过程及条件不同，因而有各种轧染机，如还原染料悬浮体轧 染机，热熔染色机等。 连续轧染机的设备费用较高，占地面积较大。 (六)轧卷染色机:轧卷染色机由浸轧装置、预热装置、 打卷装置和平洗装置等组成。织物在轧车上浸轧染液 后，经加热(或不经加热)后打卷，然后保温(或室温)堆置，使染料充分扩散及固着，再在平洗装置上进行水洗、皂煮等后处理，完成染色加工。打卷要求布边整齐、布面平整且无气泡。堆置时外加塑料薄膜，以防止布卷表面水分蒸发，同时要使布卷缓缓转动，避免染液受重力作用而集于布卷下部，造成内外色差和上下色差。轧卷染色是半连续染色，劳动生产率较高，染料利用率也较高，织物所受的张力较小，染物的匀染性较好，用冷堆工艺可降低能耗，特别适用于小批量、多品种的生产。 第四节染色方法和染色设备的选择 一、浸染 浸染就是将被染织物浸渍于染液中，通过染液循环及与被染物的相对运动，借助于染料对纤维的直接性而使染料上染，并在纤维上扩散、固着的染色方法。 浸染设备简单，操作容易，适应性广，特别适合于散纤维、纱线、针织物、真丝织物、丝绒织物、毛织物、稀薄织物、网状织物等不能经受张力或轧压的染物的染色。浸染是间歇式生产，劳动生产率较低，适合于小批量、多品种生产。 浸染时浴比较大，所谓浴比是指加工物质量与加工液质量之比，若将加工液密度视为1kg,L，则浴比可理解为加工物质量(kg)与加工液体积(L)之比。浸染时的染料浓度一般用 21 对纤维重量的百分数表示。例如:被染物50kg，浴比1:20，染色浓度为2,，则染液体积为1000L，所用染料量为50×2,=1kg。在纱线染色中，染料用量习惯上用每包纱所用的染料量表示。 影响染色均匀性的因素有染料、助剂、温度、浓度、浴比等，在染色中保持染液与织物的相对运动，有利于提高染色均匀性。当然，浴比大有利于匀染，但染料的利用率低、能耗大、废水多;浴比过小易造成染色不匀。浸染法染色中通过分次加入染料，使染色更均匀，并通过加促染剂来提高染料的利用率。 二、轧染 轧染是将平幅织物在染液中经过短暂的浸渍后，随即通过轧辊轧压，将染液挤入纤维内部及织物组织空隙中，并除去多余的染液，使染料均匀分布在织物上。浸轧染料后的织物通过汽蒸或焙烘等处理完成染料在纤维上的扩散及固着。 轧后织物重,原来织物重 原来织物重轧余率=×100, 轧余率随织物种类及要求不同而改变。一般合成纤维织物的轧余率在30,左右，棉织物轧余率在70,左右，粘胶纤维织物的轧余率约为90,。 浸轧次数一般有一浸一轧、一浸二轧、二浸二轧或多浸一轧等几种形式，视织物、设备、染料等情况而定。织物厚、渗透性差、染料用量高的，一般不宜用一浸一轧。浸轧时织物带液量必须均匀，否则由于织物带液不匀而形成色花，在以后加工中无法纠正。为了防止染色时的阴阳面，要求两支轧辊的辊面硬度相近，且用卧式轧车(两支轧辊水平放置)。 烘燥时要防止染料泳移。所谓泳移是指织物在浸轧染液后的烘干过程中，染料随水分的移动而移动的现象。由于烘燥速率的不同，染料分子随水分从含水高的地方向含水低的地方移动，当织物上含湿量降低到一定数值以下时(例如棉织物大约在30,以下，涤棉混纺织物大约在25,以下)，泳移现象就不显著。因此，织物在浸轧染液后的预烘过程相当重要(预烘时应使织物均匀加热)。 浸轧后织物的烘燥主要有红外线烘燥、热风烘燥、烘筒烘燥三种。在实际生产中，上述三种烘燥方式往往组合使用，既可提高烘燥效率，又可使烘干均匀。例如用红外线+烘筒，红外线+热风，红外线+热风+烘筒，热风+烘筒等。 思考题 1(染色设备可分为哪几类? 2(纱线染色机有哪几种形式，各自适合哪类纤维染色? 3(高温高压溢流染色机与高温高压喷射式染色机有何异同点? 4(选择染色设备的主要依据是什么7 5(织物浸轧染液后，如何选择合理的烘燥方式? 22 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题?4直接染料染色 学时 2 授课日期 要求掌握直接染料染色工艺、直接染料染色的特点 教学目的 和要求 多媒体课件讲解 教学手法 实验1个 直接染料的浸染工艺 直接染料的卷染工艺 授 课 重 直接染料染色的特点 点、难点 授课要点?4直接染料染色 2学时 与授课设?4-1概述 计(注明 ?4-2直接染料的应用分类 授课时间 安排) ?4-3直接染料的染色性能 ?4-4直接染料对纤维素纤维的染色工艺 ?4-5直接染料对其他纤维的染色 ?4-6直接染料的固色处理 作业 见多媒体课件 教学心得 23 第四章 直接染料染色 第一节概述 1、定义:能在没有媒染剂的情况下进行染色的染料称为直接染料;多为偶氮结构。直接染料是1884年保地格(Bottiger)发现了刚果红以后发展起来的,在这以前,棉纤维靛蓝和其他天然染料染色手续很麻烦,它们不能对棉纤维直接染色,要将棉纤维用媒染剂处理后才能上染,而且染色牢度很低,所以被直接染料所取代. 2.特点: ?分子呈线性结构，染料分子占同一平面结构的部分大(同平面性)。 ?染料分子中含有较多能生成氢键的基团(-OH、-NH2)，对纤维素纤维的亲和力较高。 ?含有水溶性基团磺酸基SONa,羧基COONa ，易溶于水。 3 ?在中性或微碱性染浴中，在NaCl或Na2SO4 存在下直接煮沸即可染色。 ?主要用于纤维素纤维，也可用于丝绸、皮革的染色。 ?染料分子以氢键、范德华力与纤维结合;染色牢度较低，特别是湿处理牢度，需要通过固色后处理来提高牢度。 ?优点:色谱齐全,价格低廉,染色方法简单,所以广泛应用,特别是家庭用(直接商品染料) 缺点:最大的缺点湿处理牢度,日晒牢度差,易退色,所以我们家庭洗涤时特别注意. 为了改善直接染料的染色牢度，在染色后可通过适当的固色后处理来提高其染色牢度。近年来也出现了一些新的直接染料品种，如D型直接染料和直接交联染料，染色牢度有了一定程度的提高。 第二节直接染料的应用分类 一、匀染性直接染料 二、盐效应直接染料 属于这类染料的还有直接耐晒翠蓝GL、直接耐晒青莲RLL、直接耐晒大红4B等。 三、温度效应直接染料 属于这类染料的还有直接耐晒橙F3G、直接耐晒红酱2BL等。 四、直接混纺染料:也称为直接D型染料。 五、直接交联染料: 第三节直接染料的染色性能 在染液中加入中性电解质能起到促染作用。电解质对不同种类的直接染料的促染作用亦3不相同，染料分子中含一S0H数目越多，则加入电解 质后的促染作用就越大。例如，直接天蓝FF分子中含3有四个一S0H基团，加入食盐后促染作用非常显著， 若不加电解质则很难上染。而直接红紫4B分子中只含3有两个一S0H基团，不加电解质也能上染。此外，染3料分子中一S0H的位置不同，食盐的促染作用也不同。 第四节 直接染料对纤维素纤维的染色工艺 一、浸染工艺: 1.染料先用温软水调成浆状(或先用纯碱等软水剂配 成软水)，稀释至规定体积，必要时加入软水剂、润 24 湿剂、匀染剂(如平平加O)、雷米邦A。加入纯碱溶液使PH值提高，PH的提高使得ξ电位提高,染料与纤维的库仑力增大,上染速率比较缓慢,起到了缓染作用. 2.中等浓度的色泽，染料用量为0.5-2% o.w.f。 3.始染温度50-60?，升温到所需温度95 ?以上，染10min后加入NaCl(作用:促染)，续染30-60min后进行后处理。 4.可在染浴中加入10-30g/l元明粉或5-15g/l食盐，用量由染色浓度和染料性质决定。 5.固色后处理。 二、卷染工艺实倒:19 tex*19tex翠蓝色棉平布 48.5kg/卷 1.工艺流程和工艺条件:染色(95-100?，8道，食盐在第3、4道末分2次加入) ?冷水洗2道 ?固色(50 ?，4道)?冷水洗2道 ?上轴。 2.工艺处方:直接耐晒翠蓝GL 350g 350/48.5*1000=0.722% o.w.f 直接耐晒蓝2RL 7g 7/48.5*1000=0.0144% o.w.f 扩散剂N 100g 固色液处方:固色剂Y 600g 4g/l Na3PO4 100g 冰醋酸 20ml NaCl 750*2 g 液量 150l 液量 150L 第五节直接染料对其他纤维的染色 直接染料除可用于纤维素纤维的染色外，还可用于蚕丝、锦纶、羊毛等纤维的染色。 第五节直接染料的固色处理 一、金属盐后处理 当直接染料分子中具有能与金属离子络合的结构，染色织物用金属盐处理后，纤维上的染料可与金属离子生成水溶性较低的稳定的络合物，从而提高染色物的湿处理牢度。常用的金属盐有铜盐和铬盐，其中常用的为铜盐，例如硫酸铜、醋酸铜以及专门用于固色处理的铜盐B。因此，将这类染料称为直接铜盐染料。铜盐处理后，颜色一般较未处理时略深而暗，所以一般适用于深浓色品种。 二、阳离子固色剂后处理 直接染料是阴离子染料，阳离子固色剂的共同特点是分子结构中都含有阳离子基，能与染料阴离子结合，封闭直接染料的水溶性基团而生成沉淀，从而可提高染色物的湿处理牢度。 1(普通阳离子型固色剂 固色效果却不及树脂型固色剂和反应型固色剂，因此应用较少。 2(树脂型固色剂 树脂型固色剂是相对分子质量较高的聚合物或树脂初缩体，分子结构中含有多个阳离子基，与直接染料的水溶性基团作用，降低了染料的溶解度，并能在烘燥时在织物表面生成树脂蒲膜，从而提高了染色产品的湿处理牢度。固色剂Y和固色剂M即属此类。 3(反应型固色剂 反应型固色剂也称为阳离子交联固色剂，多为无甲醛囤色剂，是目前应用较多的新型固色剂。 思考题:P48 1(直接染料除可用于棉纤维的染色外～还可用于哪些纤维的染色? 2(直接染料分子结构有什么特点?染色时与纤维之间通过什么方式结合? 3(直接染料染色时为什么要加入食盐和纯碱? 4(直接染料染色后可采取哪些固色措施? 25 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 活性染料染色?5-1?5-2 学时 2 授课日期 掌握活性染料的主要色谱，应用范围及染品特点，了解活性染料的教学目的化学结构和分类。 和要求 掌握活性染料染色三个阶段:上染、固色、后处理的工艺 掌握固色过程的亲核取代反应、加成反应及影响因素。 丰富的多媒体课件内容 教学手法 活性染料染色三个阶段: 亲核取代反应、加成反应 授 课 重 点、难点 授课要点?5-1活性染料的化学结构及分类 0.5学时 与授课设?5-2活性染料的染色过程及固色机理 1.5学时 计(注明 授课时间 安排) 作业 丰富的多媒体课件内容，加上动手实验，有助于学生理性认识和感教学心得 性认识的提高。 教 案 备 课 纸 26 (章节首页) 授课标题 活性染料染色?5-3 学时 2 授课日期 要求掌握活性染料对纤维素纤维的染色工艺和染色牢度。 教学目的 了解活性染料和纤维间共价键的稳定性。 和要求 丰富的多媒体课件内容 教学手法 安排2个工艺实验 活性染料的对纤维素纤维的染色工艺 授 课 重 点、难点 授课要点?5-3活性染料对纤维素纤维染色的方法及其工艺 2学时 与授课设 计(注明 授课时间 安排) 作业 丰富的多媒体课件内容，加上动手实验，有助于学生理性认识和感教学心得 性认识的提高。 27 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 活性染料染色?5-4 学时 2 授课日期 要求掌握新型纤维素纤维(Tencel、Modal、大豆蛋白纤维)的性质教学目的和染色工艺 和要求 丰富的多媒体课件内容 教学手法 安排2个工艺实验 Tencel、Modal、大豆蛋白纤维的性质 授 课 重 点、难点 授课要点?5-4活性染料对新型纤维素纤维的染色 2学时 与授课设 计(注明 授课时间 安排) 作业 丰富的多媒体课件内容，加上动手实验，有助于学生理性认识和感教学心得 性认识的提高。 28 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 活性染料染色?5-5?5-6 学时 2 授课日期 要求了解活性染料对其他纤维的染色工艺 教学目的理解活性染料的染色牢度 和要求 丰富的多媒体课件内容 教学手法 活性染料的染色牢度 授 课 重 点、难点 授课要点?5-5活性染料对其他纤维的染色 1.5学时 与授课设?5-6活性染料的染色牢度 0.5学时 计(注明 授课时间 安排) 作业 丰富的多媒体课件内容，加上动手实验，有助于学生理性认识和感教学心得 性认识的提高。 29 第五章 活性染料染色 我国于1958年开始生产活性染料。(反应性染料)Reactive Dyes 优点:色泽鲜艳，匀染性好，染色牢度优良，使用方法简单 缺点:固色率低，容易造成浪费和污染。再有活性染料的气候牢度不行，耐氯牢度低，贮存稳定性差。 应用地位:大量用于印花织物，特别是一些夏季的花布。正品率极高。在染色上主要是棉和T/C染色，也可用于针织品。 活性染料的特点: 1.分子结构上带有反应性基团(活性基团)，通过染色能够与纤维反应形成共价键，耐洗和耐摩擦牢度较好，但耐氯漂牢度不够理想。 2.染料母体结构简单,含有水溶性基团-SOH，可溶于水。 3 3.主要用于纤维素纤维，也可用于羊毛、蚕丝和锦纶。 第一节活性染料的化学结构及分类 一、单活性基团活性染料: 1.二氯均三嗪型:P60 D-NH?CL X型 普施安MX型(BASF染料) Cl 低温型、泠染型或普通型活性染料，室温染色和固色，稳定性差。 2.一氯均三嗪型:P62 D-NH?CL K型 普施安H型(BASF染料)汽巴克隆(Cibacron) R 高温型或热固型活性染料，40-60?染色，80-90 ?固色，稳定性较好。 3.乙烯砜型:P62 KN型、Remazol雷玛索，介于X型与K型之间，40?上染，60-70 ?固色。 二、双活性基团活性染料: 1.一氯均三嗪基与β-乙烯砜硫酸酯基的混合染料:P63 反应性比K型染料高，固色率、牢度较高，如M型、ME型、B型。 2.双一氯均三嗪型染料:P107 KD型、KE型、KP型，反应性与K型相似。 第二节活性染料的染色过程及固色机理 活性染料的染色过程包括上染、固色和皂洗后处理三个阶段。 一、活性染料的上染: 氢键、范德华力较小(亲和力较小) 浸染工艺中加中性电解质促染，选亲和力较高的活性染料;低温染色;采用小浴比染色。 轧染工艺中选亲和力较低的活性染料 二、活性染料的固色 活性染料固色是在一定的碱性和温度条件下，染料的活性基团与纤维发生反应形成共价键结合(简称键合，机理见键合机理)而固着在纤维上的过程。 (一)活性染料的键合机理 1(亲核取代键合机理(以二氯均三嗪类活性基与纤维素纤维反应为例) 二氯均三嗪型染料中的均三嗪环中，与氯原子相连的碳原子由于氮原子和氯原子电负性的影响，电子云密度较低，形成较易接受纤维负离子进攻的反应中心，从而发生亲核取代反应。 30 上述的亲核取代反应是分步进行的。第一步为纤维素负离子的亲核加成反应，生成不稳定的中间产物;第二步是碳一氯键的离解反应，氯以氯离子的形式进入溶液，即进行消除反应。 2(亲核加成键合机理(以乙烯砜类活性基与纤维素纤维反应为例) 乙烯砜型活性染料的活性基是β-乙烯砜硫酸酯。在碱性条件下，砜基具有较强的吸电子性，使得a-碳原子上的氢比较活泼而容易离解。同时由于硫酸酯的吸电子性，使碳一氢键具有极性，容易断裂，所以会发生消去反应，生成乙烯砜基。反应过程可表示如下: 乙烯砜型活性染料由于砜基的电负性较高，卢一碳原子的电子云密度较低，容易受到亲核试剂的进攻，发生亲核加成反应。 (二)活性染料的水解反应 染料和纤维素的反应之所以优于染料与水的反应，主要是因为以下的原因。 (1)染料对纤维有亲和力，加之纤维的有效容积又小，因此染料在纤维中的浓度远大于染料在溶液中的浓度。反应速度与反应物的浓度成正比，因而染料与纤维的反应速率远大于染料与水的反应速率。 -14 (2)虽然纤维素和水的电离常数很接近，都为10数量级，但在染色条件下由于加入了大量中性电解质后，随着纤维内相溶液中OH-浓度的提高，Cell—O-浓度不断提高，当染液pH=7,11时，纤维素负离子的浓度与水中OH-的浓度比例约为30:1，pH值升高，这一比值下降，但Cell—O-的浓度仍大于OH-的浓度，所以活性染料与纤维素负离子的反应速率大于与氢氧根离子的反应速率。 (3)纤维素负离子的亲核反应比氢氧根亲核性强，因此在与活性染料反应时，纤维素负离子将优先反应。 基于上述原因，在浸染中，虽然水的数量比纤维多得多，但染料与纤维的键合反应总是远远大于染料的水解。 (三)影响活性染料固色率的因素 活性染料只有在纤维上与纤维发生键合反应(即固色)才算真正地被利用，通常将发生键合的染料量占投入染液中染料总量的百分率称为固色率，因此提高活性染料的固着率是活性染料染色的关键。影响活性染料固色率的因素主要有两个方面:其一是染料的性质，如染料的反应性、亲和力、扩散性等;其二是染色的工艺条件，如染色的pH值、温度、电解质用量、浴比等。 1(染料性质的影响 (1)染料反应性的影响:能降低反应中心C原子上电子云密度的因素，染料的反应性提高。P72 ?.染料母体:染料母体不同也影响同一类活性染料的反应性。一般的把染料母体也视为一个取代基，母体染料中的取代基通过共轭体系均会对活性基有明显的影响。 ?.活性基 :由于环上的氮原子存在， 改变了F上电子云分布状态。使环上某些炭原子的密度降低，因此容易遭到亲核试剂的攻击，发生亲核取代反应，杂环中氮原子越多，炭原子电子云密度就越低，反应性就越高。 ?.连接基:如果连接基是吸电子基，通过共轭效应可降低杂环上炭原子的电子云密度，若 31 连接基是供电子基，则降低其反应性。 ?.取代基的性质:吸电子基使反应中心的电子云密度降低，反应性增大。供电子基随取代基供电子性的增加而降低。 (2)染料亲和力的影响:染料的上染是染料固色的前提，一般而言，染料的亲和力越大，染料的上染率越高，染料的固色率也越高。但当染料的亲和力过高时会因为染料的扩散性差而影响染料的固色率，同时水解后粘附在纤维上的染料也不易洗除。 (3)染料扩散性的影响:染料的扩散性越好，染料在纤维上的分布越均匀，染料与纤维发生键合的概率越高，固色率越高。 2(染色工艺条件的影响 ?染液的PH值:PH<10.5，固色率保持较高;PH>11，水解速率增加的比固色速率快得多。 ?温度:温度升高，水解反应速率提高，固色反应速率也提高，对水解反应的影响更显著。 对反应性高的活性染料，固色温度应低些;对反应性低的活性染料，固色温度可高点。 ?中性电解质: 加入元明粉可提高染料的直接性。 ?时间:分上染和固色2个阶段。延长上染时间，使染料充分扩散渗透，有利于匀染; 若已固色，延长固色时间，匀染作用不大。 对反应性较弱的染料，延长固色时间，可使固色更充分，有利于提高固色率。 对纤维-染料间的键，耐碱性较差的染料，延长固色时间，会使已固色的染料水解下来。 要正确选择固色时间。 ?浴比:直接性小的活性染料，浸染工艺中，小浴比有利于上染，减少水解反应，提高固色率。 在活性染料的染色过程中，染料的上染和固色两 阶段无明确的界限，往往交错进行。如活性染料用于 浸染和卷染时，常常先在中性染液中染色一段时间， 然后加人碱剂进行固色。如果在中性染液中染色已达 到平衡，加入碱剂后染料与纤维发生键合反应，染液 中的染料会继续上染纤维。这可从图5—2的上染速 率曲线看出，在中性染浴染色时，开始上染较快，以 后逐渐减慢，最后达到平衡。而加入碱剂后上染的染 料量又有很大的提高。上染量提高的原因是染料与纤 维发生共价结合，破坏了原来的染色平衡，使平衡向 染料上染纤维的方向移动。上染率增高 的程度随染料亲和力的不同而不同，亲和力高的染料 提高不多，亲和力低的染料则提高很多。 从图5—2还可以看出固色率比上染率低，这说 明上染纤维的染料并不能全部固着在纤维上，未键合 的染料将在后处理过程中被洗除。 三、染色后处理:皂洗后处理是用洗涤剂或肥皂等将吸附在纤维上未与纤维结合的染料洗涤去除，以保证染色产品的染色牢度和鲜艳度。 第三节活性染料对纤维素纤维染色的方法及其工艺 一、浸染工艺 纤维素纤维的浸染染色采用的方法大致有以下三种: (1)一浴一步法，亦称全浴法。是将染料、促染剂、碱剂等在开始染色时全部加入染浴的简便染色方法。优点:上染和固色同时进行，操作简便，易控制，染色时间短(20min)，产量较高; 缺点:匀染性差，水解染料较多，固色率低，透染性较差，染色牢度往往不够，应用较少。一般用在棉绞纱、毛巾等一些疏松产品的染色中。 (2)一浴二步法。这种染色方法是先在中性浴中进行染色，让染料上染纤维，并加电解质进行促染，再加入碱剂固色。这种方法，主要适用于小批量多品种的染色。 优点:染浴吸尽率较高，不再续缸使用，移染充分，匀染性较好，易控制，其染物牢度亦较好。 缺点:繁琐。 32 (3)二浴二步法。这种染色方法也是先在中性浴中进行染色，再在另一不含染料的碱性浴中固色。优点 :染浴稳定，水解率较低，染料利用率高，能续缸使用。 缺点:色光难控制，用少。 (一)一浴二步法浸染工艺 大多数纤维素纤维的纺织品(针织物、纱线等)主要采用这一工艺。针织物一般采用绳状染色机，如溢流染色机和喷射染色机进行染色。此法是将染料先配制成染液，让纤维制品浸染吸附染料，并用电解质促染，再加入碱剂，同时升温进行固色，最后再进行皂洗后处理。这种工艺质量较易控制，色差较少，但不能续缸生产。 1(工艺流程 练漂半制品一(水洗润湿)一染色一-固色一水洗一皂煮一热水洗一冷水洗—一脱水—一烘干 2(工艺处方及条件:P75 化料温度 染色温度 固色温度 X型 30-40? 20-30? 20-30? K型 70-80? 40-70? 85-95? KN型 60-70? 40-60? 60-70? M型 60-70? 60-90? 60-95? B型 <80? 30-40? 60-70? 操作:先用适当温度少量的水将染料调成浆状，使之溶解，再加入规定体积的水，加热到规定温度开始染色，一般控制在20-40min，中性电解质一般在染色后10min开始加入，可一次也可分批加入，浴比控制在 1:(10-12)，至规定时间后，加入溶解好的碱剂固色，一般常用纯碱，固色时间20-40min左右，染毕，用冷水、热水洗涤，再用中性皂洗(合成洗涤剂2-3g/l，95?，5-10min)，最后热水、冷水充分洗净即可。 3.工艺条件分析: ?中性电解质:NaCl、Na2SO4?促染; 亲和力较高的活性染料，不加或少加中性电解质;亲和力较低的活性染料，应多加中性电解质促染。 视被染物色泽深浅决定中性电解质用量，浅色应少加或不加，深色应多加。是一次加入还是分批加入取决于染料的匀染性，匀染性差的染料应分批加入，逐步促染的作用。 ?温度:染色温度和固色温度，取决于染料的性质。 亲和力较小，反应性较强的活性染料，染色温度不能太高(如X型)，固色温度尽可能低以避免水解。 ?碱剂:纯碱Na2CO3 、小苏打NaHCO3、磷酸三钠Na3PO4，一般用量10-20g/l。 低反应性活性染料需要碱性较强的碱剂，分批加碱提高固色率，保证匀染。 碱剂的作用:使纤维素纤维上的羟基离子化?Cell-O-;中和固色反应产生的酸;促染作用。 ?浴比:1:(10-12);亲和力较大的活性染料宜采用大浴比染浴;亲和力较小的活性染料宜采用小浴比染浴。 ?后处理:水洗、皂煮水洗，以去除浮色，提高染物的鲜艳度和牢度。一般不采用碱性皂洗，防止水解色变牢度下降。水洗要充分去碱，以防贮存中色变(风印)尤其是KN型，一般烘干前轧HAC保证布面中性。 二、卷染工艺 33 卷染染色也属于浸染。染色时通过不断的交替卷染，织物从染浴中带上染液，在卷轴上不断转动，织物所带染液中的染料不断对纤维发生上染，加入碱剂后与纤维发生共价键结合，故染色过程和通常的浸染基本相同，只是染色时的浴比较小而已。 卷染在卷染机上进行，特别适于小批量、多品种的生产，灵活性很强。卷染工艺条件随染料性能和织物组织结构的不同而不同。一般选用反应性较强的染料，在较低温度下染色，这样不仅可节约能源，还可以减少因温度不匀而引起的色差。如果温度较高，需要选用封闭式卷染机。卷染时织物由一卷轴卷到另一卷轴上的时间不能太长，一般应不超过15min，否则时间过长，交卷次数少，头尾色差严重，特别是染一些亲和力较高的染料。 卷染与浸染基本相似，但卷染通常采用一浴二步法染色。 三、轧染:宜选用亲和力较低的染料，有利于减少前后色差。 一浴法:适用于反应性较强的活性染料，用较弱的碱剂NaHCO3 二浴法:适用于反应性较弱的活性染料，用较强的碱剂Na2CO3 +Na3PO4 (一)一浴法轧染工艺P83 染浴组成:染料、碱剂、尿素、海藻酸钠、防染盐S、渗透剂。 尿素的作用:吸湿、助溶、溶胀纤维的作用; 渗透剂的作用:增加染液的渗透性，使织物均匀地吸附染料，有利于染料在较短时间内渗入纤维内部，得到均匀色泽; 5%海藻酸钠糊:减少烘干织物时染料的泳移; 防染盐S的作用:防止活性染料在汽蒸过程中受还原性物质的影响而色变。 (二)二浴法轧染工艺 1(工艺流程 浸轧染液—一烘干—一浸轧固色液—一汽蒸(100,103?，1,3min)—一水洗—一皂洗—一水洗—一烘干 2(染液、固色液处方 轧染液 活性B型染料 Xg/l 5%海藻酸钠湖 20,30 g/l 固色液处方 氢氧化钠 5 g/l 碳酸钠 20 g/l 食盐 200 g/l 防染盐S 2 g/l 在二浴法轧染的轧染液中一般不加碱剂，这样染液稳定性较好。但轧染液中也可加入一定量的弱的碱剂，以提高固色率。在固色液中一般用较强的碱，使染料能在较短时间内完成固色。固色液中加食盐是为了浸轧固色液时减少织物上染料的溶落。 四、冷轧堆染色法 1.冷轧堆染色:指织物在低温下通过浸轧染液和碱液，利用轧辊压轧使染液吸附在纯棉枳物表面，然后进行打卷堆置，在室温下堆置一定时间并缓慢转动，使之完成染料的吸附、扩散和固着过程，最后水洗完成上染的染色方式。 2.特点:工艺流程短，设备简单，对环境污染小，节约能源，具有浴比小，上色率高(固色率比常规轧蒸法提高15-25%)，不存在染料泳移等特点，特别适用于对张力敏感及染不透等多品种小批量的生产。 3.工艺流程:浸轧?打卷包薄膜?转动堆置?水洗?皂洗?水洗?烘干 。 4.染液组成: ?染料要求:直接性低，反应性适中，耐碱水解稳定性要好。 如K型?嫩黄K-4G、艳橙K-GN、紫K-3R、艳红K-2G; KN型?黑KN-B、金黄KN-G、艳蓝KN-R、紫KN-2R; M型?红M-8B、红M-3BE、深蓝M-R。 ?.碱剂:加入的方式分 A预先与染料混合，配成染液浸轧织物?适用于反应性较弱的染料，采用碱性较弱的碱剂，堆置时间较长; B浸轧时由计量泵按比例加入到混合器中?适用于反应性较强的染料，采用碱性较强的碱 34 剂，堆置时间较短。 堆置时间>拼色时最大固色时间(<=48h)，固色率达90%。 5.打小样:微波炉法(要求能提供精确无级变化加热方式的微波炉，必须校准特定功率)。 校准方式:在烧杯中加入1L水，放入微波炉中，调试功率大小，直到规定时间内达到以下温度并将符合要求的刻度固定下来。 5min 10min 20min 30min 20? ?31-32 ? ?41-42 ? ? 58-59 ? ? 72 ? 调节原则:尽量使小样色光与大车冷堆后的色光相近。 微波作用时间根据大多数颜色的小样、大样相近原则确定。 6.半制品要求: ?均匀良好的吸水性，毛效 >10cm/30min; ?烘干均匀，含水率控制在4-6%，充分冷却后再浸轧; ?前处理要净(布面不含Cl、H2O2、PH=7-7.5，不含浆料、蜡质等); ?棉质要求偏高，因为冷染的遮盖性不好。 例:棉/氨纶弹力布的冷染工艺。 工艺处方: 染料 X 碱剂 X型染料?纯碱10-30g/l KN型染料?烧碱380Bē 5-20ml/l，纯碱10-30g/l K型染料?烧碱380Bē 10-30ml/l 食盐 12g/l(或不用) 注意染液与碱剂分开配制。 车速 50m/min 轧槽液量 98L 堆置时间 X型?4h KN型?5-10h K型?10-20h 第四节活性染料对新型纤维素纤维的染色 一、Tencel纤维活性染料染色 特点:Tencel纤维是一种新型的高科技溶剂纺纤维素纤维，该纤维结合了天然纤维与人造纤维的优点，强力近似于涤纶，弹性适中，触感柔和，悬垂性好，有抖动飘逸感及丝绸般优雅的光泽，穿着舒适，易于洗涤。原纤化是Tenecl纤维的一个主要特征。 Tencel纤维纵向的高结晶比、高定向性，使无定形区的自连接少，产生沿纤维轴向规则排列的空穴，这种性质使Tencel纤维在水中的溶胀性质与普通粘胶纤维有明显的区别。因此，Tencel纤维织物在染整加工中由于纤维的溶胀度高，且存在原纤化倾向，用常规的方法加工Tencel纤维织物，存在下水后织物变硬、有擦痕、容易起皱等问题，必须采取适当的方法加以克服，才能生产出合格的Tencel纤维面料，特别是由于其特有的原纤化特性，可以通过机械处理、酶处理及各种助剂的协同作用，创造出各种在手感和外观上独特的、时髦的效果，以满足不同客户的要求。 Tencel纤维织物的染整加工一般可以分成两大类型:即表面光洁织物的加工和表面需要产生绒毛的桃皮绒织物的加工。以下为普通型Tencel纤维织物的染整加工工艺。 (一)工艺流程 烧毛——前处理一初级原纤化——酶处理——染色——次级原纤化——脱水——(抛松处理) (二)工艺说明 1(烧毛 烧毛主要是去除织物表面的短纤维，有助于提高后道工序中去除原纤的效率。烧毛采用气体烧毛机，一正一反或二正二反，烧毛要求应达3,4级。 2(前处理 前处理是染整加工的基础，良好的前处理可使织物退浆彻底，白度、吸湿性提高。这样才能使织物得色量、匀染性、重现性提高，是加工高质量产品的保证。退浆处理最好在平幅 35 状态下进行，并添加适量的润滑剂。退浆剂可以根据织物上的浆料类型(如淀粉浆、PVA、CMC浆等)，分别选用淀粉酶退浆，氧化剂退浆或碱加净洗剂退浆。 3(初级原纤化 织物表面的短纤维，虽然在烧毛工序中被去除了一部分，余下的裸露于织物表面，接触摩擦后产生原纤，它们一般都较长，易相互缠绕起球，必须加以去除。初级原纤化的设备选择很重要，为了达到搓揉的目的，必须采用绳状加工，最好在气流喷射染色机内进行。这样一方面织物能经受充分的摩擦使其原纤化;另一方面织物在气流染色机中能不断频繁地交换接触面，可有效地防止折痕的形成，使原纤化作用比较均匀，并有良好的重现性。为了获得最佳效果，应同时使用润滑抗皱剂来降低织物所受的机械张力和摩擦力。 4(酶处理 经初级原纤化后织物表面的纤维由于溶胀并受机械作用力作用，单根原纤沿纤维表面裂开，这种绒毛较长，贴在织物表面或相互纠缠，影响织物外观，必须通过纤维素酶处理加以去除。需选用专用的纤维素酶并在严格的工艺条件下操作。在酸性酶、中性酶和碱性酶中，以酸性酶对纤维素的作用激烈，且价格较低。适用于Tencel织物加工的纤维素酶制剂有丹麦Novo Nordisk的Cellusoft Plus L，美国Genencor的Primafast T100和Indiage RFW等。酶处理使用的设备与初级原纤化设备相同。酶处理后，通过加入碱并加温的方法使酶失活。另外，酶的品种、用量、处理时间也应注意合理选择，并避免织物强力的较大损失，同时还要保证去原纤化的效果。 5(染色 Tencel纤维属再生纤维素纤维，一般棉用活性染料都可用来染色。在染色设备上可选用平幅设备或绳状设备，在加工光洁织物时应首选平幅设备，如卷染、冷轧堆、轧染等，织物不易产生原纤化和皱印，但织物回流少，手感较差。而采用绳状染色设备，如气流染色机、溢流喷射染色机等，在染色时易产生纤维原纤化，并且若操作不当，工艺参数控制不合理，或未加染浴润滑剂等，则易产生折痕。对要求产生桃皮绒风格的织物，采用绳状染色可促使纤维原纤化，尤其是在用高温型单官能活性基团的染料加碱固色的情况下更是如此。这样可减少次级原纤化所需时间，甚至可在染色的同时完成次级原纤化。 在染料的选用方面，应选用高温型活性染料进行染色。 对于先染色再经酶处理或染色与酶处理同浴进行的，则要考虑染料对酶的抑制作用。根据资料介绍，同一类型的染料中相对分子质量越大，对酶的抑制作用也越大;双活性基团的活性染料对酶的抑制作用大于单活性基团的活性染料;活性染料对酶的抑制作用大于直接染料;织物上的染料浓度越大，对酶的抑制作用越大。所以在染料的选用、酶处理的工序安排等方面应综合加以考虑。 另外，对于要求获得桃皮绒风格的织物，在染色后需加上一道次级原纤化。如果在染色时选用了某些可以在纤维素分子链间形成交联的双或三活性基团的活性染料，那么这种交联对纤维原纤化有抑制作用(防原纤化作用)，严重时将影响次级原纤化过程中织物表面的绒效应，并使织物的柔软性有一定程度的降低，尤其是染深色时更为突出。 对于要求光洁的织物，应选用多活性基团的活性染料，再结合树脂整理，将有效地减轻织物在服用及洗涤过程中的原纤化和起毛起球现象，减轻服装在穿着洗涤后的陈旧感。 (1)染色工艺流程: 前处理半制品—一染色—一固色—一皂煮—一脱水—一烘干 (2)染液处方及工艺条件: 活性染料 x(对织物重) 浴中宝C 0(1,0(2g,L 无水硫酸钠 20,80g,L 浴比 1:5,1:12 染色温度 视染料类别而定 染色时间 10,25min 固色纯碱 5,30g,L 固色温度 视染料类别而定 固色时间 10,25min 皂煮净洗剂 0(5,1(5mL,L 36 皂煮温度 85,95? 皂煮时间 10,15min 6(次级原纤化 若加工的成品要求有绒面效果，染色后应进行次级原纤化，也称二次原纤化。与初级原纤化不同，此时次级原纤化主要发生在纱线交叉点处，原纤较短，分散在交叉点四周，不会起球。由于原纤很细，虽然得色量相同，但反射率高，视觉上颜色浅，使织物产生砂洗或桃皮绒的“霜花”感觉。 二、Modal纤维活性染料染色 Modal纤维是由奥地利Lenzing公司生产的一种环保型纤维素纤维。该纤维柔软、顺滑，具有真丝一般的光泽和质感，染色性能好，吸湿率比棉纤维高50,，吸湿速率快，可使皮肤保持干爽、舒适的感觉，是高质量针织内衣的理想纤维原料。以Modal针织汗布为例其染整生产工艺如下。 (一)工艺流程 坯布—一配缸—一前处理—一染色—一脱水—一烘干 (二)染液处方及工艺条件 活性染料 x(对织物重) 非离子表面活性剂 0(2g,L 浴中宝C 0(1,0(2g,L 无水硫酸钠 20,80g,L 浴比 1:10,1:12 染色温度 视染料类别而定 染色时间 10,25min 固色纯碱 5,30g,L 固色温度 视染料类别而定 固色时间 10,25min 皂煮净洗剂 0(5,1(5mL,L 皂煮温度 85,95? 皂煮时间 10,15min 三、活性染料对大豆蛋白纤维的染色 大豆蛋白纤维是一种由聚乙烯和大豆分离蛋白组成、在纺丝过程中经过交联处理形成的化学纤维。大豆蛋白纤维的染色性能比棉、羊毛和蚕丝差，这是因为一方面大豆蛋白纤维在制造过程中，原来无定形区中的大量羟基经缩醛化处理，与甲醛生成了亚甲醚键，降低了对染料的吸附量;另一方面大豆蛋白纤维的结晶度、取向度较高，使得纤维对染料的吸附能力进一步降低。 可用于大豆蛋白纤维针织物染色的染料主要有酸性染料、中性染料和活性染料一氯均三嗪和乙烯砜型双活性基活性染料对大豆蛋白纤维具有较高的直接性和较好的反应性，较适于大豆蛋白纤维针织物的染色，这类染料包括B型染料和M型染料。 活性染料应用于大豆蛋白纤维针织物染色的工艺流程为: 染色—一固色—一水洗—一皂洗—一水洗 以Megafix B活性染料为例，染色处方和工艺举例如下: 染色: Megafix B活性染料 x(对织物重) 元明粉 20,50g,L 平平加O 0(5g,L 温度 65,70? 浴比 1:40 时间 20,40min 固色: 纯碱 2,5g,L 时间 20,40min 皂煮: 37 净洗剂 0(5g,L 温度 90? 浴比 1:40 时间 0,20min 自3012缓慢升温至规定温度进行染色，染色至规定时间后加碱固色，最后进行皂煮和 水洗。 第五节活性染料对其他纤维的染色 一、活性染料对蛋白质纤维的染色 (一)对羊毛的染色P92 1.染色机理: ?取代反应:生成共价键 P93 X型 ,Cl D-NH?Cl+W-NH2? D-NH-?NH-W ? Cl Cl D-NH-?NH-W +HCl Cl ?加成反应:生成共价键 KN型 80? 乙烯砜 W-NH2 D-SO2CH2CH2OSO3H ? D-SO2CH〒CH2 ? D-SO2CH2CH2NH-W ?取代加成双重反应:P94 CIBA-嘉基公司的Lanasol染料 例: Lanasol染料染羊毛工艺 工艺处方: 浅色 中色 深色 <1% 1.5-2% >3% Lanasol染料 (NH2)SO 4% 4% 4% 24 0.5-0.8% 1-1.5% 2-2.4% 醋酸80% 1% 1% 1.5% 匀染剂阿贝加B 10g/l 5g/l ------ 元明粉 6-7 5.3-6 4.5-5.3 PH值 后处理处方:25%氨水 2-6% PH值 8.5 温度 60-80? 升温曲线: 100 ? 30-90min 氨水 1 ? /min ? 80?15-20min水洗出机 助剂 染料 70 ?15-20min 50? ? ? 1 ? /min 5min 5min 5min (二)对蚕丝的染色 1.染色机理:蚕丝耐碱性较差，故活性染料染蚕丝，一般采用酸浴或中性浴中染色，碱 浴固色，不用碱浴染色。 ?酸浴染色:固色率不高，湿牢度较差，同酸性染料染蚕丝， D-SO3-+S-N+H3? D-SO3-+NH3-S 生成离子键; 38 在中性或弱碱性浴中产生共价键。 ?中性浴染色，碱浴固色:同弱酸性染料染蚕丝，生成共价键结合，固色率较高，色牢度较好。 例:中性浴染色碱浴固色卷染工艺(绢绸玫红色卷染工艺) 工艺流程:上卷?前处理? 染色(中性浴染色碱浴固色)?水洗 ?皂煮?水洗?上轴。 工艺处方: 活性艳红X-7B 2.0% o.w.f 活性青莲X-2R 1.4% o.w.f 元明粉 60g/l 纯碱 2g/l 液量 150 l 操作说明: ?前处理:染前织物先经稀HAC 2ml/l处理2道，以除去织物上残留的丝胶及可能的碱剂，避免产生染色不匀，然后冷水洗1道。 ?染色:先用少量冷水将染料调成浆状，用温水溶解，在染缸中放入100L清水，加入溶解好的染液和元明粉，室温下开始染色，先染6道，在第七 道、8道时加入纯碱液，最后染5道。 ?皂煮:雷米邦A 3g/l于90-100?皂煮4道，充分去除浮色，以提高牢度。 ?水洗:100?水洗2道，80?、70?热水各洗2道，最后冷水上轴。 二、活性染料对锦纶的染色:P95 1.特点:色泽鲜艳，耐洗和摩擦牢度好，升华牢度高，染色方法简便，由于锦纶中含-NH2少，得色量较低，匀染性较差，只用于中、浅色品种。 2.染色机理: 酸性条件下，锦纶分子链末端已电离的-NH2可与染料阴离子生成离子键结合， -NH2亲核性比 Cell-OH强，X型、K型染料也可与锦纶生成部分共价键结合。KN型在酸浴中不能生成乙烯砜基，故在酸性条件下不能与锦纶生成共价键结合。 所以酸性条件下染锦纶的活性染料上染率高，得色深，但匀染性差。 匀染性差的活性染料宜采用中性浴上染锦纶?只限染浅色品种。 染色工艺有酸性染色法、中性染色法、先酸性后碱性染色法(固色率、湿牢度较好)。P95 例:先酸性后碱性染色工艺 工艺处方: 活性染料 X% o.w.f 醋酸PH=4.5 2% o.w.f 匀染剂 1-2% 碱性固色:加纯碱调节染浴PH=10-10.5 后处理:染毕，以醋酸调PH=5左右处理20min 。 第六节活性染料的染色牢度 一、耐晒牢度 二、耐洗牢度:与染料-纤维间共价键稳定性有关，在一定条件下能发生断键反应(即水解反应) 1.水解褪色机理:碱水解、酸水解 慢 D-NH?O-Cell+OH-? D-NH-?O-Cell NHR ? NHR ? D-NH-?OH +Cell-O- NHR 39 慢 OH- D-SOCHCHO-Cell+OH-? D-SOCH-CHOCell ? D-SOCH〒CH ?D-SOCHCHOH 2222222222 HO 2 思考题 1(常用的国产活性染料有哪些类型?它们的分子结构有什么特征? 2(叙述活性染料的固色机理。活性染料染色有什么特点? 3(叙述活性染料的染色过程及电解质和碱剂的作用。 4(温度对活性染料的染色及固色有什么影响?为什么? 5(活性染料与纤维固色后～染浴的pH值会降低吗? 6(活性染料浸染染色为什么一般采用一浴两步法染色工艺? 7(为防止活性染料轧染汽蒸时织物受到还原性气体的影响而使颜色变得萎暗～可采取什么措施? 40 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 还原染料染色?6-1 ?6-2 学时 2 授课日期 要求掌握还原染料染色特点、还原理论、隐色体上染特点、氧化机教学目的理及其染色工艺。 和要求 多媒体课件 教学手法 还原电位和还原速率 授 课 重 点、难点 授课要点?6-1还原染料的分类及主要性能 0.5学时 与授课设?6-2还原染料的染色过程 1.5学时 计(注明 授课时间 安排) 作业 见多媒体课件 丰富的多媒体课件内容，加上动手实验，有助于学生理性认识和感教学心得 性认识的提高。 41 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 还原染料染色?6-3 学时 2 授课日期 要求掌握还原染料的染色工艺，隐色体染色工艺和悬浮体轧染工教学目的艺。 和要求 多媒体课件 教学手法 2个工艺实验 染色工艺 授 课 重 点、难点 授课要点?6-3还原染料的染色方法及其工艺 2学时 与授课设 计(注明 授课时间 安排) 作业 见多媒体课件 丰富的多媒体课件内容，加上动手实验，有助于学生理性认识和感教学心得 性认识的提高。 42 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 还原染料染色?6-4?6-5 学时 2 授课日期 要求掌握可溶性还原染料的染色特点、染色工艺，了解还原染料染教学目的色中常见疵病及染色质量控制。 和要求 多媒体课件 教学手法 可溶性还原染料染色特点 授 课 重 点、难点 授课要点?6-4可溶性还原染料染色1.5学时 与授课设?6-5还原染料染色中常见疵病及染色质量控制0.5学时 计(注明 授课时间 安排) 作业 见多媒体课件 教学心得 丰富的多媒体课件内容，有助于学生理性认识和感性认识的提高。 43 第六章 还原染料染色 第一节还原染料的分类及主要性能 一、 还原染料的特点: 1.分子结构比较大，对纤维素纤维无亲和力，含有2个或2个以上羰基; 2.不含水溶性基团，还原染料不溶于水; 3.主要用于棉或涤/棉混纺织物的染色，也可用于维纶染色，不可用于蛋白质纤维的染色; 4.以氯键、范德华力与纤维结合，牢度较高，尤其耐晒、耐洗牢度，色谱较全， 但缺乏鲜艳的大红色，价格较贵。 5.使用时必须在碱性条件下，用烧碱、保险粉还原处理。 + NaSO H 224 〒C〒O ? 〒C-O- ? 〒C-OH ? ? ? - 隐色体 OH 隐色酸 优点:色谱齐全、色泽鲜艳、具有比较好的染色牢度，尤其是皂洗，日晒牢度都比较优良。大都为兰、绿、棕、灰等。 缺点:价格较贵，染色也比较麻烦，容易出现色差、色花。某些黄、橙等色泽，有光敏脆损现象。 二、还原染料的发展: 最早 靛蓝(植物还原染料)马王堆出土的麻织物上作用过;北魏《齐民要术》上记载了靛蓝的染色方法。 近代 1901年合成了蓝色蒽醌的还原染料?蓝蒽酮 Indanthrene 阴丹士林，商业上将耐晒牢度高的还原染料称为士林染料，将耐晒牢度低的还原染料称为亚士林染料。 第二节还原染料的染色过程 染色过程:还原染料的染色一般都包括下列四个基本步骤:还原?上染?氧化?皂煮。 染料的还原:使不溶性的还原染料转变为可溶性的隐色体。 隐色体的上染:染料的隐色体被纤维吸附。 隐色体的氧化:被吸附的隐色体，经氧化转变为原来的不溶性的还原染料。 皂洗后处理:进行皂煮处理，以便得到稳定的色光和良好的染色牢度。 一、还原染料的还原溶解 (一)还原反应 以蒽醌类还原染料为例，当受到氢氧化钠和保险粉的作用时，所生成的隐色体在碱性介质中就可能完全成为电离的钠盐状态: 染料变成隐色体后，结构发生了变化，因此颜色也发生相应的变化。靛系还原染料的隐色体颜色通常比染料本身的颜色浅，一般是黄绿色或黄色。蒽醌还原染料隐色体的颜色一般较染料深。 靛蓝处于内盐形式时，处于高度的极化状态。整个分子共轭双键贯通，但当它还原成隐色体钠盐时，共轭双键减少，并失去了吸电子基团，因此吸收波长向短波长方向移动，颜色变浅。蒽醌本身两个苯环之间共轭双键不贯通，经还原成隐色体后，整个分子共轭双键贯通，因此吸收波长向长波方向移动，颜色变深。蒽醌隐色体的深色效应，可以代表所有蒽醌还原染料在还原浴中的深色现象，因为绝大多数蒽醌类还原染料成为隐色体后，都能增加共轭双键。 (二)还原性能 1(隐色体电位 隐色体电位是指在一定条件下，用氧化剂(赤血盐)滴定已还原溶解的还原染料隐色体，使其开始氧化析出时所测得的电位。隐色体电位表示还原染料还原的难易程度。还原染料隐色体电位为负值，它的绝对值越小，表示染料越容易被还原，还原时可采用较弱的还原剂，且还原状态比较稳定;如果染料的隐色体电位绝对值大，表示该染料较难被还原。只有当还 44 原剂的还原电位绝对值大于该染料隐色体电位时，才能使染料还原溶解。由于保险粉的还原能力强(例如0(055mol,L NaS0和0.5mol,L NaOH溶液，60?时的还原电位是一1137mV)，224 足以还原所有的还原染料，所以保险粉是最常用的还原剂。 一般来说，靛系还原染料的隐色体电位绝对值较低，易还原。蒽醌类还原染料中的大多数隐色体电位绝对值较高，难还原。同一母体结构的染料，若环上含供电子基，则难还原;若环上含吸电子基，则易还原。 2(还原速率 还原速率是表示还原染料被还原时的快慢，即反应速度的大小。还原速率一般用半还原 1 2时间(t)来表示，即染料还原达到平衡浓度一半量时所需要的时间。半还原时间越长，表示染料还原的速率越慢;反之，半还原时间越短，表示染料还原的速率越快。 还原速率与染料隐色体电位都是用来表示染料还原性能的。 (三)还原剂 保险粉(连二亚硫酸钠)分子式为NaS0，结构式为: 224 ?保险粉的性质: A晶体形式呈淡黄色粉末，含结晶水形式为白色细粒状; B碱性条件下具有较强的还原能力; O OH ONa ? ? ? 2-C- +[H] ?2-C- +2NaOH? 2-C- +2HO 2 ? ? C空气中不稳定，必须避光防潮密封贮存，遇酸发生剧烈分解，放出SO2，要求PH=10稳定; D保险粉和烧碱用量: 实际生产中保险粉的用量都是大于理论用量。 实际用量=理论用量+空气消耗量+染浴消耗量+自身分解量 在染色过程中相当大一部分的保险粉是由空气中氧化和自身分解而消耗掉的。 生产中为了检查染浴中将保险粉的用量是否足够，染料是否充分还原，往往采用还原黄G试纸，方法是将还原黄G试纸浸入染浴，如果试纸变兰缓慢，或不变兰，表示保险粉含量不足，要及时添加。 保险粉 烧碱 浸染 3-12g/l 2-15g/l 轧染 15-40g/l 15-25g/l 30g/l 25g/l 二氧化硫脲(简称TDO)也是一种优良的还原剂，它与保险粉相比具有稳定性好、还原能力强、贮藏安全、用量少和无污染性等优点。但对蓝蒽酮类染料容易造成过度还原以及色泽变化剧烈，其还原速度较慢，如果掌握不好，往往造成得色较淡。所以在生产中应用受到一定的限制。 (四)还原方法 1(全浴还原法:一般适用于还原速率较快，隐色体溶解度低或在高浓度保险粉和烧碱下容易碱性水解、过还原、脱卤等副反应的染料，如还原大红R、蓝RSN、蓝BC、蓝GCDN、湖蓝3GK等。 2(干缸还原法:干缸还原法又称小浴比还原法。一般适用于还原速率较慢、隐色体溶解度高的染料。 (五)不正常的还原现象 1(过度还原 2(脱卤 3(分子重排 4(水解 5(结晶 在采用隐色体浸染法染色时，只要根据染料隐色体电位、还原速率和染料的其他特性，选择合适的还原条件，不正常还原现象是可以防止的。但采用悬浮体轧染法染色时，由于还 45 原条件难以控制，有一些染料就难免产生不正常的还原现象，特别容易发生的是过度还原、脱卤和水解。 二、还原染料隐色体上染 (一)隐色体上染特点:两高一低 “两高”是指初染率高，平衡上染百分率高;“一低”是指匀染性低。造成“两高”的主要原因是还原染料隐色体的亲和力高，染液中电解质浓度过高。造成“一低”的原因是还原染料隐色体的亲和力高，染色温度低，染料扩散性能差。因此，还原染料隐色体上染过程需要解决的首要问题是匀染问题，一般需在染液中加入骨胶、平平加O等匀染剂，否则易产生色差、色花和环染等疵病。处理办法: ?低温染色，避免不正常反应; ?比较稳定的隐色体，可采用适当提高染色温度和延长染色时间，加入助溶剂如乙醇、三乙醇胺来提高扩散和移染性。 (二)隐色体染色方法 甲法:此类染料的分于结构较复杂，隐色体的聚集倾向较大，亲和力较高，扩散性能差，要在较高的染色温度(60?左右)下和较高烧碱浓度下染色，不加促染剂。这类染料的匀染性较差，染色时可用缓染剂。 乙法:这类染料的性能介于甲法和丙法染料之间，在较低温度(45,50?)和较低的烧碱浓度下染色。在染中、浓色时，要加适量促染剂，以提高上染百分率。在染淡色或再生纤维素纤维时，可以不加促染剂。 丙法:这类染料的分子结构较简单，亲和力较低，扩散性较好，匀染性较好，在低温(25,30?)和碱浓度低的条件下染色。染色时要加促染剂，以提高上染百分率。 特别法:此类染料一般还原速率特别慢，不易发生副反应。如硫靛结构的还原染料。通常需在较高的温度(70?左右)、较高的保险粉和烧碱浓度下进行还原、上染，一般不加促染剂。 三、还原染料隐色体的氧化 还原染料隐色体的氧化可以通过冷水淋洗(即水中氧气氧化)、透风(即空气氧化)或浸轧氧化液氧化，选用何种方式氧化主要取决于染料隐色体的氧化速率。常用的氧化剂有过硼酸钠、双氧水等。 有些染料在剧烈的氧化条件下会发生过度氧化现象，使颜色发生改变。例如还原蓝RSN 在剧烈的氧化条件下，会生成吖嗪结构的化合物，颜色变暗并带绿光。靛类染料过度氧化能生成靛红。 四、染色后处理 皂煮的目的是除去附在纤维表面的浮色，提高染色物的洗涤和摩擦牢度，同时还能改变纤维内染料微粒的聚集、结晶等物理状态，获得稳定的色光，并提高某些染料的日晒牢度。 “浮色”主要是由于染物表面的残液未充分去除即被氧化而形成的。它们在纤维表面呈高度的分散状态，皂煮前最好用温水冲洗，去除部分浮色。若氧化后立即进行高温皂煮，纤维表面高度分散的染料会凝聚粘附在纤维上，反而不容易去除。 第三节 还原染料的染色方法及其工艺 一、还原染料隐色体染色工艺:是将染料预先还原成隐色体钠盐溶液，在染浴中被纤维吸附然后进行氧化，皂洗的染色方法。广泛应用于纱线，针织品的染色。 特点:操作复杂，匀染性、透染性较差，易产生白芯现象。适宜于匀染性较好的还原染料。可用于浸染和卷染，也可用于轧染(得色浅，应用少)。 (一)一般工艺流程 染料预还原—一浸染或卷染—一水洗—一氧化—一皂洗—一水洗 (二)工艺说明 1.还原方法的选择:依据染料的还原速率，隐色体的溶解性能及其稳定性，分干缸还原和全浴还原。P111。 2.染色方法的选择:依据隐色体溶液性质，对纤维亲和力大小及染料的扩散性能，分甲法、乙法、丙法、特别法。P112 3.氧化方法的选择:依据隐色体氧化速率不同，有水洗透风氧化和氧化剂氧化。 注意:软水配制染液; 46 保险粉、烧碱用量应过量，浸染和卷染过程中需追加。 常见氧化液氧化的工艺是:过硼酸钠2,4g,L，30,50?，10,15min;或双氧水0(6,1g,L，30,50?，10,15min。 4(皂煮工艺 皂煮是在3,5g,L肥皂和3g,L纯碱配制的皂煮液中进行的，一般需在95?以上处理5,10min。 (三)还原染料隐色体卷染法的工艺实例 26tex*28tex平布 60kg/卷 工艺流程及主要工艺条件:染料全浴还原(55-60?，8-10min)?卷 染(62?+-5?，9道;第2、5、8道末补充保险粉) ?过缸冷水洗4道 ?氧化(40?，5道) ?冷水洗2道 ?皂洗(95?，6道)?热水洗 (80?以上，4道) ?冷水洗2道?上卷。 染液处方: 头缸 续缸 还原蓝RSN 800g 710g 还原紫2R 50g 50g 30%烧碱 6l 3.3l 保险粉(染浴)800g 800g (补充)3*150g 3*150g 纯碱 300g 300g 液量 250L 250L 氧化液处方:头缸 续缸 过硼酸钠 2*400g 2*400g 液量 130l 130l 皂洗液处方: 肥皂 800g 纯碱 400g 液量 150l 二、还原染料悬浮体轧染工艺 1、工艺流程 浸轧染料悬浮液一烘干一浸轧还原液一汽蒸一水洗一氧化一皂煮一水洗一烘干 工艺特点:(1).染料适应性强，要求染料颗料直径<2μm(至少80%以上在2μm 以下，且无10 μm以上的大颗粒 )。颗粒越小，悬浮液稳定性越好，透染性好，颗粒太大会影响得色量，甚至会造成色点疵病。 (2).克服隐色体染色法“白芯”现象。 (3).拼色染料要求具有相近隐色体上染速率。 2、染液配制: 悬浮液组成:染料、分散剂(扩散剂NNO，平平加O)、渗透剂JFC、防泳移剂。 染料颗粒的测量方法:显微镜测微法、滤纸渗圈法P193 3、工艺参数分析: (1).浸轧:室温浸轧，温度<40?。轧压压力均匀，轧余率控制在65-75%，不超过80%。 (2).烘干:红外线或热风预烘，再烘筒烘干。 (3).浸轧还原液:保证烧碱和保险粉足量。初开车时还原液轧槽内加少量悬浮液和食盐防止前后色差。 还原液放在还原蒸箱的前封口内，采用一浸不轧。 (4).还原汽蒸:还原蒸箱内空气含量 <0.3%，以保证充分还原。进出布口要液封，102-105?，50s。 (5).氧化:H2O2 1.5g/l 过硼酸钠 3-5g/l 充分透风。 (6).皂煮:皂蒸箱/平洗槽 第四节可溶性还原染料染色 一、可溶性还原染料概述 47 由于还原染料不溶于水，必须经碱性还原剂还原成隐色体而染色，使用不便，且不适于蛋白质纤维的染色，匀染性也较差。若将还原染料还原，并酯化而生成隐色体的硫酸酯钠盐或钾盐，就具有水溶性和一定程度的稳定性，即成为可溶性还原染料，又称印地科索染料，暂溶性还原染料。 二、染料特点: 1.还原染料隐色体的硫酸酯钠盐或钾盐(隐色酯)。 2.可溶于水，并能上染纤维素纤维，经酸和氧化剂作用，水解氧化显色，在织物上形成不溶性还原染料。 3.价贵，使用方便，容易染得匀透，主要用于纤维素纤维淡色产品和染色和印花。 三、分类:溶蒽素、溶靛素。 四、可溶性还原染料的染色性能 1(溶解度:和染料本身所带的水溶性集团的多少及水溶性基团-OSOH所占分子的比例大小3 有关。水溶性基团越多，所占的比例越大，溶解度就越大。 2(直接性:可溶性还原染料的亲和力要比相应的还原染料隐色体低得多。 由于还原染料隐色体上增加了水溶性基团，增加了染料的水溶性。隐色体结构中的羟基环烷硫酸脂后，使其共厄效应和生成氢键的能力减弱。 可溶性染料对棉纤维的直接性大小主要取决于分子结构的同平面性。共轭双键的多少以及取代基的性质，硫酸脂基的数目以及在整个分子中所占的比例。分子量大，同平面性好，共轭系统长的染料直接性高。硫酸脂基的数目越多，整个分子中所占的比例越大，则染料的直接性越低。 染色时要加中性电解质促染。 直接性大小分类:P118 拼色叶选用同类或相邻近染料。 3(稳定性:P118 (1).热稳定性:在很大程度上取决于酸及氧化剂的存在与否。 一般隔绝空气热稳定性较高，少数染料较差，低温溶解，并加入1g/L纯碱维持稳定。 (2).对酸及酸性盐的稳定性:可溶性还原染料分子中的硫酸脂键对无机酸非常不稳定。容易发生水解而生成还原染料隐色体，再经氧化就生成沉淀，所以可溶性还原染料的储存及显色之前的使用过程中，应避免和酸接触。 H+/H2O NaO3SO-D-OSO3Na ? HO-D-OSO3Na(部分水解产物)或HO-D-OH(全部水解产物) (3).对碱和碱式盐的稳定性:可溶性还原染料中的硫酸脂键对碱有很高的稳定性，相反碱的存在可以提高染料的水解稳定性，碱的浓度低时，还可以帮助染料溶解，但碱的浓度过高，则容易发生盐析。 商品染料，染液配制时常加入纯碱。 (4).对还原剂的稳定性:还原剂对可溶性还原染料不发生任何影响，能与保险粉、雕白粉、硫化钠共存。 (5).对光和大气的稳定性:空气中氧和二氧化碳的存在，使染料水解氧化，所以染料储存时要密封。在光的作用下，染料对空气的稳定性更差，会使原来无色或很淡的颜色转变成为相应的母体还原染料的颜色。所以保存上要密封避光。 (6).对氧化剂的稳定性: 随条件而异。碱性条件下，稳定;酸性条件下，不稳定，水解、氧化转变成相应的还原染料。 五(染色原理:可溶性还原染料的染色属于二步反应。第一步是染料对纤维的上染，第二步是染料在纤维上水解一氧化。然后与还原染料一样进行皂煮处理。染料在纤维上的水解一氧化，通常称为显色。 当织物与染液接触时，由于染料对纤维具有亲和力而使染料被吸附，并扩散到纤维内部。可溶性还原染料在纤维上的扩散速率较高。由于水溶性基团的存在和染料对纤维亲和力的降低，染色时一般要加入食盐或元明粉进行促染。 第二步在酸性介质中氧化是染色的关键。 48 显色性能分类P204-205 显色剂 NaNO2+H2SO4 三、可溶性还原染料的染色方法及其工艺 (一)可溶性还原染料的卷染工艺 1(卷染工艺 棉织物采用可溶性还原染料卷染，一般是淡色轻薄品种。卷染液组成: ?染料 ?纯碱:抵消空气中酸性气体的影响，有利于染液稳定。0.5-2g/l. ?分散剂:增进透染和匀染，扩散剂NN 0.5-1.5g/l。 ?食盐:促染作用,10-25g/l。 ?NaNO:氧化显色剂。P206 2 染色温度:宜低温，20-30?;若是直接性大、溶解度较差的染料，则要在较高温度60-80?，有利于匀染和透染; 显色温度:冷显色20-30?/30-40 ?;热显色60-70?。 显色液:H2SO4液20-40g/l，浓度视染料用量和显色性能而定;显色后用纯碱2-4g/l中和织物上的酸，保证皂煮效果，避免织物带酸烘干。 2(生产实例P121 (二)可溶性还原染料的轧染工艺 1(轧染工艺 P121 工艺特点:适合亲和力较小的可溶性还原染料;大批量生产，染浅色产品效果较好;轧染液同上(卷染液)，需要适当加入防泳移剂，注意用量，过多会影响透染性和摩擦牢度。 显色方法:干显色法?适合于亲和力低的染料，对烘干要求高。 湿显色法?染料有损耗，得色偏浅。 2(生产实例 22tex*22tex,26.35根/cm*28.3根/cm，浅绿色细布。 轧染液处方: 溶蒽素黄V 1.1g/l 溶蒽素绿IB 3.1g/l 纯碱 1.0g/l 匀染剂O 0.1g/l NaNO 6.0g/l 2 显色液处方:98% H2SO4液 38g/l 匀染剂O 0.25g/l 工艺流程及工艺条件:浸轧染液(二浸二轧，轧余率70-80%，室温)?透风?浸轧显色液 (一浸一轧，轧余率100%，室温) ?透风(10-20s)?水洗(2格冷水)?中和(60 ?1格，纯碱2-5g/l)?冷水洗(1格)?皂洗(95 ?以上，2格，净洗剂LS 3-5g/l，纯碱2-3g/l ) ?热水洗(60-80 ?2格) ?冷水洗2格?烘干。 思考题 1(还原染料有哪些类型?它们各有什么特点? 2(简述还原染料的染色机理。 3(还原染料染色有哪些常用的方法?其各有哪些特点? 4(还原染料染色常见疵病有哪些?如何控制? 5(可溶性还原染料染色与还原染料结构上有什么不同?其染色性能如何? 49 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 硫化染料染色?8-1?8-2?8-3?8-4学时 2 授课日期 掌握硫化染料染色特点及染色中所注意的事项 教学目的 和要求 多媒体课件 教学手法 安排工艺实验1个 硫化染料的主要性能 授 课 重 点、难点 授课要点?8-1硫化染料的结构特点及分型类 0.5学时 与授课设?8-2硫化染料的染色过程 0.5学时 计(注明 ?8-3硫化染料的染色工艺 0.5学时 授课时间 安排) ?8-4化染料染色织物的贮存脆损0.5学时 作业 见多媒体课件 教学心得 50 第七章 硫化染料染色 第一节硫化染料的结构特点及类型 一、染料特点: 1.硫化染料是含有硝基和氨基的有机化合物，大部分在高温中与硫和硫化钠反应而成。许多硫化染料无一定的化学分子式。 分子结构中含有较多的硫元素，染料结构复杂，没有单一很纯的结构，色泽不够鲜艳，不含水溶性基团。 2.使用时要用硫化碱还原，然后氧化，在纤维上重新生成不溶性的染料固着，以分子间作用力结合。 3.主要用于染纤维素纤维、粘胶纤维、维纶。硫化染料在纤维素纤维的染色中应用比较多，主要用于纱线，沙皮布等工业用布以及厚重织物。最常用的品种是硫化元，硫化蓝，其次是硫化绿，硫化棕。水洗牢度高。耐晒牢度按染料而异，如硫化黑可达6~7级，硫化蓝达5~6级，棕，澄，黄色一般为3~4级。 但硫化染料的颜色不够鲜艳，色谱中没有好的红色，绝大部分不耐氯漂。硫化染料染色的纺织物再贮存过程中纤维会逐渐脆损，其中以硫化元染物的贮存脆损现象较严重。 4.牢度可以，价格便宜，有脆布现象(贮存中会产生硫酸引起的)。 优点:硫化染料，特别是不含有偶氮基、重金属和可吸附有机卤化物，即使有些硫化染料是用致癌芳香胺作原料制成，但这些芳香胺经过硫化、缩合、闭环和氧化等化学反应以及后处理后，一般不会以游离的状态存在于染料品种中，另外硫化染料也不是过敏性染料和致癌性染料，加上应用耗盐量很少，水和能量也比活性染料少，因此硫化染料也是禁用染料替代品之一。 缺点:硫化染料使用时需要添加硫化钠和碱使其还原，废水中含有15%,20%的硫化物以及硫化染料在制造和使用时所产生的硫化氢臭气所带来的严重的环境和生态污染问题，这些问题在一定程度上影响了其用途。 二、硫化染料的分类: 硫化染料发展至今大致可分为四大类: (1)粉状硫化染料，染料结构通式为D—S—S—D，一般需用硫化钠沸煮，溶解后应用。 (2)水溶性硫化染料，染料结构通式为D—SSO3Na，这类染料是用亚硫酸钠或亚硫酸氢钠处理传统的硫化染料而成。染料中含水溶性基团，故呈水溶性。但染料中不含还原剂，对纤维无亲和性，一般采取悬浮体轧染方式施加在纺织品上。 (3)液体硫化染料，染料结构通式为D—SNa，含一定量的硫化钠还原剂，将染料预还原成水溶性隐色体。该类商品染料，现有瑞士Clariant(科莱恩)公司的Sodyesul (速得高)和英国鲁滨逊公司的Sulphol。 (4)环保型硫化染料，在生产过程中精制成染料隐色体，但含硫量和多硫化物量远低于普通硫化染料。该染料纯度高，还原度稳定，渗透性好，同时在染浴中采用葡萄糖和保险粉的二元还原剂，既可还原硫化染料，又能起到环保作用。该类商品染料，现有Clariant公司的Diresul(特丽素)RDT，共有l0个色谱品种。Diresul RDT 染料是用葡萄糖和碱作还原剂制成的一种含有20%量的预还原硫化染料溶液，硫的含量为0.7%--4.0%，使用时几乎无硫化氢臭气。由于新染料革除了用硫化钠来还原，大大的减少了废水中的硫化物含量，消耗的水量也少，废水处理比较简单，而且氧化时使用双氧水、溴酸盐或过二硫酸盐作氧化剂，氧化废水也易治理，再加上改进了染色牢度，因此它们作为环保型硫化染料获得了广泛的使用。 第二节硫化染料的染色过程 1.染料的还原溶解:硫化染料在硫化碱作用下还原生成隐色体而溶解。 2.隐色体的上染:隐色体对纤维素纤维有亲和力，能直接上染纤维。 3.隐色体的氧化:被吸附的隐色体，经氧化转变为原来的不溶性的染料显出应有的色泽而固着于纤维上(聚合过程)。 4.皂洗后处理:进行皂煮处理，以便得到稳定的色光和良好的染色牢度。 一、染料的还原 1. 还原剂:硫化钠/硫化碱、臭碱。 A强碱，碱性低于烧碱，强于纯碱，对皮肤有较强的腐蚀性。 B工业用硫化碱约含50%左右的硫化钠，用量随染料而定，一般为染料重的50-250%，外观 51 褐黄色固体。若用量不足，染料还原溶解不完全，过多会降低染料的上染率。 C还原剂，还原能力低于保险粉。 D价廉。 E水解反应。 NaS+HO?NaOH+NaHS (还原作用) 22 ? +2NaHS+3HO?8H+8e+NaSO(大苏打) 2223 ? +或2NaHS ?NaS+S+2H+2e 2 ? NaS+(X-1)S ?NaS22X ? 当PH升高，NaS水解受到抑制，提高其稳定性;当PH下降，NaS水解加强。 22所以加适量的纯碱以防止隐色体发生水解。 F稳定性差，遇酸、水、CO、O2会发生反应，注意密封贮存。 2 2.还原条件控制:NaHS使染料还原 NaS用量:一般为染料重的50-250%; 2 还原温度:宜高温还原 二、染料隐色体上染纤维 1.隐色体的性质: ?硫化染料的隐色体一般为黄色、黄绿色或暗绿色，对纤维素纤维直接性一般较低，多采用小浴比染浴，必要时加入适量的中性电解质促染。 ?高温防止染料聚集，易与 Ca2+、Mg2+生成沉淀，造成染斑。 ?软水配染液或加入小苏打、纯碱。 2.隐色体上染工艺条件控制: ?温度:较高的染色温度，如硫化元，90-95?。 ?助剂: 小苏打 NaHCO 作用: 3 A促进NaS的水解; 2 B提高NaS的还原能力; 2 C防止隐色体过早氧化，提高还原液的稳定性。 NaS+HO?NaOH+NaHS 22 NaOH+NaHCO ?NaCO+HO 3232 注意用量，量多，引起隐色体聚集，影响扩散、白芯、浮色多、牢度下降。 硫酸铵的作用:中和NaOH，促进NaS的水解; 2 纯碱的作用:软水剂，防止Ca2+、Mg2+与隐色体生成沉淀。1-3 g/l 中性电解质的作用:促染，5-40%o.w.f。 三、隐色体氧化:一般认为是硫醇基被氧化变成二硫键 水洗透风氧化:如硫化元。 氧化剂氧化:过硼酸钠，双氧水，红矾或间硝基苯璜酸钠等。如硫化红棕B3R，深蓝3R 四、染后处理:后处理包括净洗、上油、防脆、固色等。但某些染料(如硫化元)不需 52 要皂洗，某些品种需经固色剂处理提高染色牢度。硫化元需经防脆处理防止脆损发生。 防脆方法: 1.碱性防脆剂:NaAC、NaPO、NaCO中和酸，影响牢度。 3423 2.有机防脆剂:尿素与活泼S作用，抑制氧化，中和酸性物质。 3.防脆硫化元:改变硫化元的分子结构，防止硫酸生成，但效果不好，溶解性较差，色光偏黄，乌黑度不佳，力份低。 第三节硫化染料染色工艺 一、卷染 卷染工艺:30tex*30tex黑色丝光布，75kg/卷。 工艺流程及主要工艺条件:卷染(90-95?，10道)?冷水洗3道?热水洗(80?，4道)?冷水洗3道?透风2道?冷水洗1道?防脆处理3道 ? 上轴。 染液处方: 头缸 续缸 100%硫化黑B 7500g 6000g 50%Na2S 7000g 3000g 纯碱 250g 250g 液量 200l 200l 防脆处理液处方: 太古油 800g 醋酸钠 800g 液量 150l 二、轧染: 28tex*28tex，23.6根/cm*22.8根/cm，96.5cm纯棉平布。 工艺流程及主要工艺条件:浸轧(一浸一轧，轧余率75-80%，室温)?汽蒸(102?，1min)?3格水洗(40?，50? ，60? )?氧化(H2O2 2-2.5g/l,50-60?,醋酸调PH=3.5-4) ?透风(25-30s)?热水洗(80?) ?皂洗(80-85?，2格)?冷水洗?烘干。 染液处方: 轧槽 液封口浓度 液体硫化草绿 98g/l 24.5g/l 液体硫化红棕B3R 20g/l 5g/l 液体硫化金黄SGL 24g/l 6g/l 抗氧化剂KO 20g/l 40g/l 三、硫化还原染料的染色 四、液体硫化染料的染色 补充环保型硫化染料Clariant公司的Diresul(特丽素)RDT液体染料的轧染汽蒸氧化工艺和轧染氧化工艺 : 1、Direul RDT液体染料轧染汽蒸氧化工艺: 工艺流程:浸轧染液(二浸二轧，70 , 80?)?轧还原液?还原汽蒸 (100 , 102?，1min) ?冷水洗两格?透风?氧化? 冷水洗一格?热水洗一格?皂洗二格(90?，2 , 5min)) ?一格中和?一格水洗一烘干 轧染液处方: Direul RDT液体染料 x g,L 软水剂 适量 工艺条件:温度 70,80? 二浸二轧 轧余率 70% 还原液处方: 还原剂 D粉(低硫化物含量的还原体系) 30g/L 98%烧碱 10,20g/L 氧化液处方: Direul氧化剂(氧化体系) 30 g,L 35%冰醋酸 25 g,L 氧化工艺条件:氧化温度: 70,80? 氧化时间: 1min 53 皂洗:皂洗剂 2,5 g,L 皂洗温度 90?以上 皂洗时间 2,5 min 中和:用碱剂中和布面多余的酸，保证出布中性。纯碱2,3g,L，温度50,60?。 2、Direul RDT液体染料轧染氧化工艺:轧染氧化工艺是一个连续式的染色工艺 ，也适用于半连续式染色工艺 ，染料无需经过预洗通过氧化,固色法即被固色。此工艺能达到 100,固色 ，并且只需一次后固色水洗。该工艺简短、清洁，和传统工艺 (用乙烯砜活性染料或用硫化染料分批轧染)相比，水的消耗量可节省 90,。 工艺流程:浸轧?空气氧化(透风)?固色?水洗(中和)?烘干。 轧染液处方: Direul RDT液体染料 x g,L 还原剂 D粉(低硫化物含量的还原体系) 7,l5 g,L 50,烧碱溶液 7,l5 g,L 三德青EH溶液(润滑剂) 2,3g,L Ladiquest 1097 N 溶液(分散剂,螯合剂) 2,3 g,L 工艺条件:温度 60,90?; 二浸二轧;轧余率 70% 固色:酸、氧化剂、固色剂三种物质使染料在纤维上显色并固着。 (1)酸:防止染料在染浴中分散并保证氧化所需的 pH值。 (2)氧化剂 :促使氧化以产生最终色泽。 (3)固色剂 :作用于硫醇基及纤维，通过离子键固着染料，提高染色牢度。 固色浴处方: Direul氧化剂(氧化体系)l5,25g,l 80,醋酸溶液 l5,25 g,l Indosol E-50溶液(固色剂)l5,25g,l 埃卡林 F溶液(分散剂) 2,5 g,l 结晶硫酸钠 20,30 g,L PH值 4,4.5 时间 30,60s 温度 65,75? 中性电解质(结晶硫酸钠)的使用可防止在显色浴中染料从纤维上解吸下来。若染料在固色浴中发生解析将导致使用阳离子固色剂后形成不溶性沉淀。这就是为何在固色液中加入结晶硫酸钠的原因。 水洗:除去最后道工序中附带的盐 ，并中和已染色的纺织品。 Direul RDT液体染料轧染氧化工艺相比较于轧染汽蒸氧化工艺，极其灵活且简便，固色率高，再现性好，耗时短，高效，是一种清洁工艺;同时低还原剂消耗量，大约节省 50,以上;几乎没有消耗水，与传统工艺 (用乙烯砜活性染料或用硫化染料分批轧染)相比，水的消耗量可节省 90,，大大降低了废水量，可以称得上是环保型染色工艺。唯一不足的，需要使用阳离子固色剂，以提高染色牢度。 第四节硫化染料染色织物的贮存脆损 用黄、棕、黑色等硫化染料染后的织物，在贮存过程中会发生脆损现象，使织物强度严重下降(以硫化黑最为严重。 硫化染料的贮存脆损，主要是由于染料的不稳定性引起的，硫化染料的分子中含硫量较高，分子中一些不太稳定的硫(主要是多硫结构中的硫，这种不太稳定的硫又称活泼硫)，在一定的温度、湿度条件下，容易被空气中的氧所氧化，生成磺酸、硫酸等酸性物质，纤维在酸的作用下发生水解，使强力降低而脆损。因此硫化染料染物在贮存过程中应避免受热受潮。 第五节硫化染料染色常见疵病及质量控制 思考题 1(简述硫化染料的染色机理。 2(如何防止硫化染料的贮存脆损? 3(液体硫化染料有哪些特点? 4(硫化染料染色常见疵病有哪些?如何控制? 54 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 不溶性偶氮染料染色 学时 2 授课日期 要求掌握不溶性偶氮染料染色特点 教学目的 和要求 多媒体课件 教学手法 不溶性偶氮染料染色特点 授 课 重 点、难点 授课要点?9不溶性偶氮染料染 2学时 与授课设 计(注明 授课时间 安排) 作业 见多媒体课件 教学心得 此章节略讲 55 第八章 不溶性偶氮染料的染色 一、染料特点: 1.由两个染料中间体组成，色酚类Ar,OH(俗称Naphtol纳夫妥，打底剂)，色基，伯胺类Ar,NH2(显色剂、Base培司)。 2.染料不溶于水，给色量高，颜色鲜艳，成本低，皂洗牢度较高。 3.染料在纤维上形成不溶性偶氮染料，染色时需要在低温下进行重氮偶合反应。 4.主要用于棉纤维的印染，也可染涤纶，锦纶，腈纶纤维，羊毛，丝等。但日晒牢度比较差所以应用不多。 5.与纤维以氢键、范德华力结合(机械固着)。 优点:不溶性偶氮染料价格较低，染后织物色泽浓艳，一般耐洗，耐晒牢度较高。 缺点: 不过它的耐磨，尤其是湿磨和耐氧漂牢度比较低，特别是耐晒牢度往往随着所染物颜色浓淡而下降很多，染浅色时色泽也不够丰满，所以这类染料一般都用于染深色。红、紫酱、蓝等。 二、染色过程: 1.色酚打底:色酚溶解在烧碱中形成色酚钠盐，并且上染织物。 2.色基重氮化:色基、盐酸、亚硝酸钠在低温下发生重氮化反应生成色基重氮盐。 3.偶合显色:织物上的色酚与色基重氮盐发生偶合显色反应生成不溶性偶氮染料。 4.后处理:去除浮色，使染料在纤维上发生一定程度的聚集以获得鲜艳的色泽和良好的染色牢度。 第一节色酚及其打底 一、色酚的结构性质: 1、色酚在外形大多是乳白色，黄色或棕色的粉末，具有很弱的酸性，难溶于水。 2、能溶于热的烧碱液中成为澄清透明的色酚钠盐溶液。溶解色酚所需烧碱的用量，随着各色酚溶解的难易而定。在一般的染色液内含有3-5,的游离碱。 Ar-OH+NaOH=Ar-O-+H2O+Na+ 3、色酚钠盐对纤维素纤维具有直接性。 4、色酚钠盐稳定性不够，一般不能久置或加入适量甲醛避免发生水解和氧化。 二、打底液的配制: 1、打底液的组成:色酚、渗透剂、烧碱、软水剂。 ?烧碱:主要用于溶解色酚，使它成为色酚钠盐对纤维素纤维产生直接性。用量要超过理论用量，游离碱用量为3-5g/l。 ?渗透剂:如蓖麻油和太古油之类的。(润湿剂);以提高打底液对纤维的润湿性，提高匀染性和染料的摩擦牢度，还兼有对色酚的助溶作用。渗透剂对色酚AS类有帮助溶解的作用。同时又能增加打底剂对棉纤维的亲和力。从而提高摩擦牢度。另外它们还有保护胶体类似物质。所以对打底液又有增加稳定性的效果。 ?软水剂:屏蔽掉钙镁离子对染色的影响。如碳酸钙、磷酸三钠、六偏磷酸钠。 2、溶解方法:P137 ?热溶法:适于在热碱中相对稳定的色酚。 ?冷溶法:适于在热碱中稳定性稍差的色酚。 第二节色基及其重氮化 一、色基的性质: 1、芳伯胺类化合物，难溶于水，可溶于HCl和H2SO4。 2、低温下可与HCl和NaNO2发生重氮化反应 Ar-NH2+NaNO2+2HCl?Ar-N〒NCL+NaCl+2H2O -Ar-NH+ 2HCl? Ar-NH+.Cl 23 色基 色基盐酸盐 NANO+HCL?HNO+NaCL 22 HNO+H+?H+NO (亚硝酸阳离子) 222 HNO+HCL?NOCL(亚硝酰氯)+HO 22 2HNO?NO(亚硝酸酐)+HO 2232 亚硝酸阳离子，亚硝酰氯和亚硝酸酐都总比亚硝酸活泼的亚硝化试剂。他们与色基发生N- 56 亚硝化反应，反应的中间产物随后在酸性溶液中发生分子重排，而完成重氮化反应。 二、色基重氮化方法:P140 1、顺法:适于大多数色基。 2、逆法:色基橙GR、红B、红RL。 三、重氮化反应的控制?形成澄清透明的溶液。 1、HCl、NaNO2用量: Ar-NH2+NaNO2+2HCl?Ar-N〒NCL+NaCl+2H2O 1 1 2 (理论) 1 (1.05-1.1) (2.5-3) (实际) 原因: ?自身偶合反应; ?PH值较低时，色基的稳定性好; ?酸怀条件下产生阻量的亚硝化试剂。 注意不能过多，控制在超过理论用量0.5-1mol。 检验:P142刚果红试纸和淀粉-KI试纸，呈蓝色正常。 2、重氮化温度:放热反应，稳定性差，反应速度快。以低温为宜，0-5?，加冰。 第三节显色 一、显色反应 已打底织物上的色酚与显色液中的重氮化合物进行偶合反应，生成不溶性偶氮染料色 淀，这个过程称为显色。以色酚AS和红色基B为例，偶合反应如下: 思考题 1(什么是不溶性偶氮染料?其染色一般包含哪些过程? 2(试简述色酚的性质。打底液中各成分的作用是什么? 3(何谓重氮化反应?为什么要在低温下进行? 4(色基重氮化的方法有哪些?如何控制重氮化反应? 57 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 分散染料染色?10-1?10-2 ?10-3 学时 2 授课日期 掌握涤纶纤维的染色性能、分散染料的染色性能、分散染料的染色教学目的原理。 和要求 多媒体课件 教学手法 分散染料的染色机理 授 课 重 点、难点 授课要点?10-1涤纶的结构特点和染色性能 0.5学时 与授课设?10-2分散染料的主要性能及分类 0.5学时 计(注明 ?10-3分散染料的染色方法及其原理 1学时 授课时间 安排) 作业 见多媒体课件 教学心得 58 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 分散染料染色?10-4 ?10-5 学时 2 授课日期 掌握分散染料的高温高压染色、热熔染色工艺。 教学目的 和要求 多媒体课件 教学手法 安排2个工艺实验 高温高压染色、热熔染色工艺 授 课 重 点、难点 授课要点?10-4分散染料的染色工艺 与授课设?10-5分散染料对其他纤维的染色 1学时 计(注明 授课时间 安排) 作业 见多媒体课件 教学心得 59 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 分散染料染色?10-6 学时 2 授课日期 掌握涤纶纤维的染色性能、分散染料的染色性能、涤纶纤维的染色教学目的原理、工艺。 和要求 多媒体课件 教学手法 安排1个工艺实验 分散染料的分类、涤纶纤维的特点 分散染料的染色机理、染色工艺 授 课 重 点、难点 授课要点?10-6涤棉混纺织物的染色 2学时 与授课设 计(注明 授课时间 安排) 作业 见多媒体课件 教学心得 60 第九章 分散染料的染色 一、染料特点: 1.分子量小(分子量200,500) ，不含水溶性基团的非离子型染料。 2.染料商品化需要借助大量的扩散剂等助剂。 3.与纤维结合主要靠氢键、范德华力。 4.须具备一定的升华牢度。 5.主要用于合成纤维，涤纶、涤棉混纺织物的染色和印花。 分散染料的发展趋向主要表现为(1)多能化，即同时上染涤纶及混纺纤维如棉涤纶的染料。(2)分子化。能适用于高温高压或热熔法染色的分子量较大，牢度较高的染料。(3)杂环化，即引入杂环结构以使染料发色鲜艳。染色性能良好并适应现代染色和印花工艺的需要。 二、染料种类:1.偶氮型 2.蒽醌型 第一节涤纶的结构特点和染色性能 一、涤纶的结构特点 涤纶由聚对苯二甲酸乙二醇酯经熔融纺丝而成，属于聚酯纤维。涤纶分子中没有羟基、氨基等亲水性基团和强的极性基团，只有极性很小的酯基(除端基外)，吸湿中心很少，回潮率为0(4,,0(5,，不到棉纤维回潮率的1,15，故吸湿性很差，疏水性很强。 二、涤纶的染色性能:涤纶纤维的强力高弹性好，耐磨，干湿抗皱性好，具有很好的服用性能。但是涤纶纤维也有缺点，如易摩擦起球，不易染色等。 1.线性大分子链，链上没有大的侧链或侧基酚环或芳环，以及基团与基团之间能紧密靠近。因此结构比较紧密，分子间的微隙小，分子间隙小，无特定染色基团，一般染料很难向纤维内部扩散。 2.分子链中不含亲水性基团，吸湿性差，标准状态下回潮率仅为0.4%，不易染色。 3.分散染料适宜染涤纶。 4.染色方法: ?载体染色法:提高纤维可及度，有得于染料扩散。 ?高温高压染色法: ?热熔染色法:后两种方法通过升高温度，增加染料分子扩散性能，使热运动加剧，孔隙增大，提高纤维可及度。 第二节 分散染料的主要性能及分类 一、溶解性:P152 1.在水中的溶解度很低(零点几mg/l，25?)，即也是疏水性的，和涤纶纤维的疏水性相适应。 2.一般来说，分散染料的溶解度比还原染料的高。 3.温度提高，溶解度随之提高。 4.调配染液，温度<45?. 影响染料水溶性的因素有: ?染料的化学结构; ?分散剂的性质、用量; ?染料晶格颗粒大小。 二、分散染液的稳定性: 1.颗粒直径大小<2μm,且大小均匀。 2.分散剂与染料需要匹配。 3.温度影响: 4.其他因素:染液循环速度、Ca2+、Mg2+ 三、分散染料的稳定性:P152 四、升华牢度: 1.定义:物质由固态不经液态直接转变成汽态的过程。 2.影响分散染料升华牢度的因素:P153 3.染料按升华牢度分类:P154 ?低温型E 61 ?中温型SE ?高温型S 升华牢度 匀染性 分子 E类 差 好 小 (适用于浸染、移染印花) SE类 中等 中等 中等适用于热熔) S类 高 差 大(适用于热熔) 可以利用这种性能进行气相染色，转移印花。 转移印花就是先将花型印在纸上然后转移到织物上，但这种性能又出现耐热牢度的问题。 拼色时选用升华牢度性能相近的品种，容易匀染。 五、耐晒牢度:一般较高。 影响因素:P154 六、烟褪牢度:P154 第三节分散染料的染色方法及其原理 分散染料的染色方法目前主要有高温高压法、热熔法和载体法三种，其中前两种应用最为广泛。 一、高温高压染色法:一种主要的染色方法。它是在130?密封的高温高压设备中进行。优点:高温高压法染物得色鲜艳、匀透，可染制浓色。织物手感柔软，适用的染料品种比较广，染料利用率较高， 缺点:它是间歇生产，生产效率较低，需要压力染色设备。 1.染色机理:分散染料的悬浮液中，有少量分散染料溶解成为单分子，因此在染料的悬浮液中存在着大小不同的染料颗粒和染料单分子，染料溶液呈饱和状态。当温度从100??120?，染料的扩散速率提高20倍;从100??130?，染料的扩散速率提高50倍。所以一般采用130?的染色温度。染色时，染料分子到达纤维表面，被纤维表面所吸附，并在高温下向纤维内部扩散，随着染液中染料单分子被吸附，染液中的染料颗粒不断溶解，分散剂胶束中的染料也不断释放出来，不断提供单分子染料，再吸附、扩散，直至完成染色过程。 2.染色工艺条件分析: ?染料:要求染料的移染性和遮盖性要好。所以高温高压染色选用升华点较低和分子量较小的低温型染料。E型, S型 ,SE型，不可选S 型，因为S型染料分子大，不易渗透，遮盖性差。 ?温度:P283 一般选125?-135 ?，不超过145 ?。 ?PH值:大部分分散染料在高温强碱作用下会被水解破坏，实验证明，当PH>7的时候剥皮效应显著，碱性太强，某些染料也容易水解破坏，因此高温高压染色一般控制在弱酸性范围，PH,5-6。 ?染料颗粒:要求充分研磨(颗粒达1μm左右)选择适当助剂制成易于分散和稳定的悬浮液。 ?助剂: A匀染剂: 两种途径:一是采用缓染的方法，降低上染速率。目前常用的多属于非离子型 表面活性剂。 但应该注意非离子型表面活性剂随温度的升高而降低，使它称为不溶时的温度称为浊点。选择非离子型表面活性剂的浊点一定要高于染色温度，否则易于聚集并引起染料的聚沉，反而会破坏染液的稳定。 二是增强染料在纤维上的移染性:近年来，在高温染色中用载体的方法很引起人们的注意，载体的匀染性作用仍是基于它对纤维的增塑作用。使染料在纤维中扩散增快，染料的吸附速率和解吸速率都增加通过移染来达到匀染目的。但加入载体容易境地纤维强度或影响光泽要慎重并限制其用量。 B分散剂:防止染料凝聚沉淀，有助于染浴稳定。 要求:耐高温，润湿性、扩散性、增溶性好，低泡，防聚，易解聚，有一定匀染作用，无表面沾污。选用阴离子+非离子或两性型表面活性剂复配分散剂，效果较好。用量是1-2g/l，浅色多加，深色少加。 ?焦油化问题: 62 二、热熔染色法 1.特点:采用干态固色的染色方法。由于它是连续化生产，生产效率高，适宜大批量生产。但于高温高压相比，色泽鲜艳度和手感稍差，固色率低，由于生产过程张力较大，适用机织物染色，针织物不适合。 工艺流程:浸轧染液?烘干?焙烘?后处理。 2.染色原理: 3.染色工艺: ?浸轧染液 染液是由染料，防泳移剂和表面活性剂三者组成。染料是悬浮体的形式轧染在纤维上，所以特别要求染料颗粒要特别细小和均匀。一般在1-2μm。如果颗粒大，固色率低。这时因为热熔固色很 短，染料的扩散和升华还没有完成就出机了,导致固色率降低。 浸轧压力要均匀，如果不匀，压力大的色浅，压力小的色深。出现色差。轧槽的容积宜有利于染液快速更新保持染液新鲜，这样对保持色泽均匀，染液的稳定非常有帮助。但容积太小，则液面控制困难。 轧余率:纯涤织物控制在40,，T/C 50~60%,轧余率太大使烘干的负担增加，且增大了染料泳移的可能性。 轧染温度一般以室温为主，温度高，染液的稳定性差。 ?烘干:烘干时要注意防止染料的泳移。这种泳移现象导致的结果时湿搓洗牢度下降，产生色差，深边，白芯等一系列染色瑕疵 。 采取的措施: A、红外线上考虑主要是:红外线预烘? 热风烘干; 红外线预烘?烘筒烘干 红外线预烘?热风烘干?烘筒烘干 B、从工艺上考虑:一方面降低轧液率。一般涤纶织物的含水率在25,以下，T/C在30%以下，泳移较不明显。 另一方面在染液中加入一些防泳移剂。 对于防泳移剂的要求: 易于溶解和调制，防泳移剂效果好不好防碍染料的扩散入纤维中不影响染液的稳定性。含固量少，耐热不分解，易于洗 除。对色光不影响。而且提高染料固色率明显。常用的防泳移剂是一些高分子物质。 ?海藻酸钠是一种较早使用的天然防泳移剂，其效果一般，用量较多，色泽萎暗和出现色点。 ?近年来人工合成了很多防泳移剂，大部分是丙烯酸脂和丙稀酰胺脂的共聚物。效果较好，得色鲜艳，提高上染速率，但粘附导辊，产生条花和起皱 问题，一般用量10-20g/l，量大产生结膜过厚，染料吸附扩散困难。 ?热熔:将涤纶织物经180-220?高温焙烘一定时间后，表面上染料才能被纤维吸附并进而扩散进入纤维内部，此种处理称为热熔固色。 高温型S型 200-220? 1-1.5min 中温型SE型 190-210? 1-1.5min 注意: ?烘房中温度要均匀，尤其是对温度敏感的染料。 ?焙烘时张力要一致，防止产生折皱和色差。 ?传热介质对固色效果有显著影响。常压高温190?蒸汽固色效果,220 ?干热固色效果;某些分散染料会水解和还原，要慎用。 ?皂洗和还原清洗:保险粉1-2g/l-烧碱1-2g/l。 三、载体染色法 1.染色原理:利用载体对涤纶纤维有较大的直接性。染液内加载体后，载体很快被纤维吸附在表面，形成一吸附层，并不断扩散进入纤维内部。载体分子和纤维之间的作用力减弱了纤维分子之间的引力。于是发生了增塑和膨化。纤维分子链断运动增加，结构变得疏松微隙增大，纤维对染料的可及区增加，载体进入纤维时，将水分子导入纤维，引起纤维膨化，扩散容易。 63 2.染色工艺: ?载体应具备的条件: ?载体种类:应用最多的是邻苯基苯酚，染色性能良好。价格低，得色量和匀染性较好，毒性小，但染色操作复杂，对羊毛有损伤，对染色产品的耐晒牢度影响较大，染色后要用碱液或干热处理(150-160?，30min)，以除去纤维中的载体。 ?染色PH值:邻苯基苯酚不溶于水，一般先用烧碱使它转变成钠盐而溶解于水(商品是其钠盐，可直接用热水溶解)。染色过程中再加入酸(HAC、NH4H2PO4)，使邻苯基苯酚钠盐转变成邻苯基苯酚，发挥载体的作用。 ?助剂:加适量分散剂(平平加O)防止酚析出。 染浴温度>60?，防止酚结晶析出，失去促染作用。 ?染色PH值:邻苯基苯酚不溶于水，一般先用烧碱使它转变成钠盐而溶解于水(商品是其钠盐，可直接用热水溶解)。染色过程中再加入酸(HAC、NH4H2PO4)，使邻苯基苯酚钠盐转变成邻苯基苯酚，发挥载体的作用。 ?助剂:加适量分散剂(平平加O)防止酚析出。 染浴温度>60?，防止酚结晶析出，失去促染作用。 第四节分散染料的染色工艺 一、分散染料高温高压染色法(卷染)工艺 工艺流程:前处理?染色?皂煮?皂洗或者还原清洗?水洗?烘干。 染色处方: 分散染料 x,(o.w.f) HAC PH = 5~6 表面活性剂 0~1g/l 浴比 适当 还原清洗处方: 保险粉 2g/l 36Bē烧碱 4ml/l=1.6g/l T 70? 时间 20分钟 还原清洗作用机理:去除纤维表面浮色 分散染料染色后，碱性还原清洗很重要，但常常被忽视。还原清洗后，发色鲜艳纯正，且适度使日晒牢度可提高一 级。当前所有的碱性还原浴大多数使用碱性或烧碱保险粉。它可以使一些偶氮类染料还原分解。 二、分散染料热熔染色法工艺 1(工艺流程及主要条件 浸轧染液(二浸二轧，轧余率65,，20,40?)—一预烘(80,120?)—一热烙(180,210?， l,2min)—一后处理(或套染棉) 2(工艺处方 分散染料 x(对织物重) 渗透剂JFC lg/L 磷酸二氢铵 2gg/L 扩散剂NNO lgg/L 抗泳移剂(3,海藻酸钠糊) 5gg/L 3(工艺说明 (1)分散染料的用量根据色泽的浓淡而定，热熔拼色时所用染料的升华牢度应接近，使色光一致。 (2)染液中加入的抗泳移剂一般要求含固量低，不妨碍染料向纤维内的扩散，受热不分解，对色光无影响且不粘辊筒，一般为3,海藻酸钠糊。 (3)染液中加少量渗透剂，可改善色光鲜艳度和得色量;扩散剂可增加染液的稳定性。 (4)用磷酸二氢铵调节pH值在5,6之间，此时色光鲜艳，上染率高。若pH值过高或过低均会影响色泽的鲜艳度和上染率。 64 (5)轧槽宜小，以便染液更新;温度要低，染液稳定;轧余率宜低，以防烘干时染料泳移。 (6)预烘阶段宜采用红外线,热风一烘筒烘干方式，且温度应由低到高，以防止染料泳移。 (7)热熔染色宜选择耐热性好的染料，一般S型、SE型为好。热熔温度:S型为220?;SE型为190,210?;E型为180,190?。热熔时间一般为1,2min。热熔时间与温度的关系一般为:温度越高，时间越短;温度越低，时间越长。在温度一定的情况下，时间过长，织物手感变硬，强力降低，热能浪费，染料升华影响色光;时间过短，染料扩散不充分，色泽浓度下降。 4(生产实例 (1)织物:涤佛65,35，22tex,22tex，378根,10cmx343根,10cm，淡蓝色。 (2)染液处方: 分散蓝BBLS 1(5g,L 渗透剂JFC lmL,L 扩散剂lg,L 抗泳移剂(3,海藻酸钠糊) 5g,L (3):工艺流程及主要条件: 浸轧染液(二浸二轧，轧余率65,，20,40?)一预烘(80,120?)一热熔(190,210?， 1,2min)一后处理 第五节分散染料对其他纤维的染色 一、分散染料染锦纶 分散染料可以上染锦纶，匀染性较好，但染色湿处理牢度一般较差。 二、分散染料染超细纤维 超细纤维通常具有显色性低、染色牢度低、提升性较高和上染速率快的特点，故染色不易均匀。一般常规涤纶所用的分散染料对超细纤维的染色不完全适用。超细纤维用分散染料主要有以下几个特点: (1)高的颜色强度:因为超细涤纶的表面积是常规涤纶的数倍，甚至数十倍，为使超细纤维可染成与常规涤纶同样色泽浓度，需要数倍染料用量，否则染不浓。因此超细纤维必须采用高强度、高力份的染料。以便用较少的染料染得较浓的颜色。 (2)高的染色牢度:超细纤维的线密度小，表面积较大，染料浓度较高。在热定形时，染着在纤维上的分散染料易发生再扩散，高温时向纤维表面泳移、积聚，使湿处理牢度和摩擦牢度明显下降。一般比常规涤纶低0(5,1级。同时，表面积增大，与光、热的接触机会增大，可吸收较多的光能和热量，染料在光、热的作用下会发生光分解和热升华作用。所以超细纤维应使用高耐光、耐升华、耐洗、摩擦牢度好的分散染料。 (3)较好的移染性:超细纤维初染上染率较快，容易吸附不匀，所以染色温度要比常规涤纶低，需加强移染来达到匀染的目的。 (4)良好的提升性:超细纤维不易染浓，需要很高的染料浓度，因此染料应具有良好的提升性，以便染得浓色。 另外所选用的染料还应具有好的匀染性、相容性和较好的后洗涤性。因为超细纤维线密度小，表面积大，染料的上染速率快，再加上染色前受热和张力的不均匀，故要求染料的匀染性好。而且拼混染色时，为获得良好的重现性，应选用相容性好的染料。由于超细纤维使用的染料浓度较高，染色后难以完全除去未固着的染料，所以要选用在后处理中容易通过还原清洗或化学分解方法去除浮色的染料。 1(酸性浴染色工艺 选用设备为适合于超细纤维织物染色的喷射溢流染色机。 染浴组成(对织物重): 分散染料 x 高温匀染剂 1,,5, 润滑剂 1, 金属螯合剂 0(5, 醋酸钠 2, 65 醋酸 调pH值至4(5,5 浴比 1:20,1:25 起始温度为60?，染浴中加人助剂并调节pH值，再加入已调匀的分散染料，运行10min， 然后以O(5,1?,min的升温速率升温至96?左右，保温20min，再继续以0(5,1?,min的速率升温至130?，淡色保温30min，浓色保温60min，染毕1以1?,min的速率降温至65?，排残液，65?热水洗10min，然后升温至70,80?，加入烧碱3,4g,L、保险粉2,3g,L、净洗剂0(5g,L，还原清洗，然后热水洗、冷水洗至无碱性，必要时用醋酸中和。 2(碱性浴染色工艺 选用设备为适合于超细纤维织物染色的喷射溢流染色机。 染浴组成: 分散染料 x(对织物重) 分散剂 lg,L 染色碱 2g,L pH值 8,10 浴比 l:20,1:25 染色温度 130? 时间 30min 此工艺应选择耐碱性的分散染料，同一种分散染料碱性浴染色得色比酸性浴略淡。染色的pH值应维持在8,10之间，不可超过11。作为碱性浴的碱剂，应兼顾如下效果:对染色浴的pH值起缓冲作用，能溶解低聚物以提高产品质量，起到螯合物的效果同时使染浴中的染料性能稳定等。染色碱一般选择有机碱剂。碱性浴染色的坚牢度略低于酸性浴染色，但碱性浴染色省略了还原清洗过程，无论从经济效益还是从社会效益方面，都是可取的一种染色工艺。 三、分散染料染氨纶 氨纶通常可用酸陛染料、中性染料、酸性媒染染料和分散染料染色。 第六节涤棉混纺织物的染色 一、概述 考虑: 1、两种纤维应用两种染料染色的共容性，是同浴同步，还是分浴分步; 2、两种纤维的染色牢度平衡问题。 一、只染一种纤维:(闪色效应) 分散染料热熔染色法: 工艺特点:车速快(高达100m/min)，产量高，消耗低，用水少，投资低，使用升华牢度较好的分散染料(S型、SE型)，成品手感较差。 工艺流程:浸轧?预烘?烘干?热熔/焙烘?后处理。 1、浸轧:染液组成?分散染料、防泳移剂、表面活性剂;二浸二轧。 2、预烘和烘干:红外线预烘?热风烘燥(100-105?);红外线预烘?烘筒烘燥。注意温差。 3、热熔:180-220?，1-2min。注意温差、降温。 4、后处理:水洗、还原清洗或皂洗、水洗;也可等棉纤维染色后再进行，注意中间冷却处理。 二、两种染料上染两种纤维: 1.分散/还原染料染色法: ?工艺特点:多用于涤棉深色品种的染色工艺，染色牢度较好，重现性好，还原浴兼有洗除未染着的分散染料的作用;对染料限制更小，染深色时，染液内染料总量较多，色光调整困难，容易造成色差。 分散染料热熔法染涤，还原染料悬浮体轧蒸法染棉，采用同浴浸轧，分步固色的工艺。 ?对半制品的要求:良好的渗透性，布面呈中性，不允许带大量电解质，影响悬浮液的稳定性。 ?注意: 66 染料颗粒<2μ; 两种染料总量<80g/l; 还原液温度不宜太高(<40?),染中浅色时可在还原浴中加20-30g/lNaCl; 初开车时在还原液中加点上染速率低的染料。 ?工艺流程:浸轧?预烘?烘干?热熔/焙烘?还原汽蒸?水洗?氧化?皂洗?水洗?烘干。 ?工艺处方: 染液处方:分散染料 X 还原染料 Y 防泳移剂 10g/l 非离子表面活性剂 1-2g/l 还原液处方: 浅色 中色 深色 烧碱 22-26g/l 26-35g/l 35-45g/l 保险粉 30-40g/l 40-50g/l 50-60g/l 2.分散/活性染料染色法: 同浴浸轧， ?热熔热固法?一浴一步法 ?热熔-轧蒸固色法?一浴两步法* ?热熔-卷染固色法。 两种染料二浴法分别染两种纤维。 热熔-轧蒸固色两步法工艺: ?工艺流程:浸轧?预烘?烘干?热熔/焙烘?浸轧碱液?汽蒸?后处理。 ?工艺处方: 轧染液处方:同上。 固色液处方:纯碱 30g/l 烧碱35% 15ml/l 食盐 25-300g/l 第七节分散染料染色常见疵病及质量控制 思考题 1(常见的吸附等温线有几种类型?分散染料染涤纶的吸附等温线各属于什么类型? 2(分散染料染涤纶有哪些常用的方法? 3(分散染料染色常见疵病有哪些?如何控制? 4(根据分散染料的应用性能，分散染料可分为几类? 5(涤棉混纺织物一浴一步法染色时对活性染料及分散染料的结构各有什么要求?目前主要存在的问题是什么? 6. 设计超细纤维用分散染料染色的工艺。 67 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 ?10-1酸性染料染色 学时 2 授课日期 掌握酸性染料的染色特点、酸性染料对羊毛的染色原理及其染色工教学目的艺。 和要求 多媒体课件 教学手法 安排1个实验 酸性染料的染色特点 酸性染料对羊毛的染色原理及其染色工艺 授 课 重 点、难点 授课要点?10-1酸性染料染色 2学时 与授课设 计(注明 授课时间 安排) 作业 见多媒体课件 教学心得 68 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 ?10-1酸性染料染色 学时 2 授课日期 掌握酸性染料对锦纶的染色原理及其染色工艺，了解酸性染料对蚕教学目的丝的染色工艺。 和要求 多媒体课件 教学手法 酸性染料的染色特点 酸性染料对锦纶的染色原理及其染色工艺 授 课 重 点、难点 授课要点?10-1酸性染料染色 2 学时 与授课设 计(注明 授课时间 安排) 作业 见多媒体课件 教学心得 69 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 ?10-2 酸性媒染染料染色 学时 2 授课日期 掌握酸性媒染染料的染料特点、染色方法，了解染色原理及工艺。 教学目的 和要求 多媒体课件 教学手法 酸性媒染染料染色方法 授 课 重 点、难点 授课要点?10-2酸性媒染染料的染色 2学时 与授课设 计(注明 授课时间 安排) 作业 见多媒体课件 教学心得 70 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 ?13-3 酸性含媒染料的染色?13-4 学时 2 授课日期 掌握酸性含媒染料的染料特点和分类、染色原理及工艺，了解混纺教学目的织物的染色工艺。 和要求 多媒体课件 教学手法 酸性含媒染料的的种类及其染色原理 授 课 重 点、难点 授课要点?13-3酸性含媒染料的染色原理 1.5学时 与授课设?13-4混纺织物的染色工艺 0.5学时 计(注明 授课时间 安排) 作业 见多媒体课件 教学心得 71 第十章 酸性染料、酸性媒染染料、酸性含媒染料的染色 第一节酸性染料染色 一、酸性染料的定义:P169 凡是含有酸性基团，能在酸性、弱酸性或中性染液中直接上染蛋白质纤维和聚酰胺纤维的染料，称为酸性染料。 二、染料特点: 1.酸性条件下应用，染浴中离解成阴离子，属于阴离子染料。 2.结构上含有一个或二个以上的水溶性基团-SO3H、-COOH，易溶于水，绝大多数以-SO3Na 盐形式存在，也有以-COONa盐形式存在(极少)。 3.主要用于蚕丝、羊毛等蛋白质纤维与聚酰胺纤维(锦纶)。分子较小，简单，对纤维素纤维的直接性低，不能对棉、麻、粘纤上染。 4.与纤维间主要以盐式键、氢键、范德华力结合。 优点:色谱齐全,色泽鲜艳 缺点:湿牢度较差。 主要地位:主要用于羊毛、丝、锦纶等织物的染色,一些牢度差的酸性染料由于牢度低,在纺织品染色中很少应用,主要用于毛皮染色和纸张,化妆品等着色。 三、染料分类:按上染性能的分类主要有三种:强酸性染料、 弱酸性染料、中性染料: 强酸浴 弱酸浴 中性浴 分子量 低 中等 高 含-SO3H比例 高 中等 低 染液中染料状主要以分子状基本成胶体状态 主要成胶体状态 态 态分散 对羊毛的亲和低 中等 高 力 是否加元明粉 缓染剂，增进缓染剂或选用阴离子、不加(元明粉起促染)控 染料移染 非离子缓染剂 制PH值和温度 对羊毛的匀染好 中等?差 差 性 湿牢度 差 较好 好 染液PH值 2.5-4 5左右 6-8 常用酸剂 硫酸 HAC、NaAC (NH4)2SO4或NH4AC 四、酸性染料对羊毛的染色原理 1、羊毛纤维的两性性质: OH- OH- H3N+-W-COOH?H2N-W-COOH?H2N-W-COO- ? ? H+ ?? H+ PH<等电点 H3N+-W-COO- PH>等电点 等电点 等电点定义: PH=4.2-4.8 2、强酸性酸性染料染色原理: --+++NH NH.A NH.D 333 ?无机酸 ? D- ? W +HA ?W ? W ? ?? ? ? COO- COOH COOH 72 -+染料与纤维间结合:盐式键 D 与NH 3 氢键和范德华力。 中性电解质:缓染剂(元明粉更好) 无机酸:促染剂。【H+】上升，上染速率上升，上染率上升，原因: ?加酸后使羊毛纤维上的COOH电离受到抑制，纤维又带正电荷，形成有效吸附中心,NH3+增多，酸量加的越多，PH下降【NH3+】上升，故上染速率就越快，上染率也就越高; ?加酸可使羊毛纤维膨化，可及区增大; ?加酸后，COOH电离受到抑制，羊毛分子间以盐式键结合。大大减少，分子带净正电荷，由于静电斥力，分子键较容易拆散，使羊毛膨化 。另一方面，当H+进入羊毛时 ，必有大量的水分子随离子进入 纤维，纤维溶胀大大加强，膨化的羊毛染料扩散速度加大，染料所占的领域扩大，也就是可及区增加，据粗略估计，溶胀后的羊毛内部孔隙直径可达60A左右，足以使染料阴离子扩散进入纤维内部。 3、弱酸性酸性染料染色原理: PH=4-6，当PH=等电点时，染料与纤维间结合:盐式键、氢键和范德华力。 当PH>等电点时，染料与纤维间结合:氢键和范德华力。 4、中性浴酸性染料染色机理: 当PH>等电点，一般指中性染耐缩绒染料染色时，羊毛纤维常带有阳电荷，而染料也带有阳电荷，产生同电相斥，染料难以上染，这时加入食盐和元明粉，有利于减小纤维所带的负荷，此时的盐效应与直接染料的盐效应相同，起到了促染作用，同直接染料染棉纤维，中性电解质起促染作用。 5、工艺条件分析: (1).PH值:控制PH值达到控制酸性染料的上染速度。 强酸性酸性染料?H2SO4 弱酸性酸性染料?HAC 中性浴酸性染料?NH4AC、(NH4)2SO4 (2).电解质:缓染 PH<5时，浅色品种应多加元明粉; 深色品种应少加或不加元明粉。 (3).温度: 始染温度 强酸性酸性染料?30-40?，移染性较好。 弱酸性酸性染料?50-60?; 中性浴酸性染料?60-70?;后两种染料需要严格控制始染温度和升温速率。 结论: -2-PH<等电点，纤维带正电荷，库仑力作用，SO和Cl起缓染作用; 4+PH>等电点 纤维带负电荷，亲和力来源主要是氢键和范德华力，疏水键，Na起促染作用。 五、酸性染料对羊毛的染色工艺P172 六、酸性染料对锦纶的染色 1、锦纶的两性性质:-NH2、-COOH;锦纶的等电点:5-6 2.锦纶特性:优良的强力、耐磨性，手感柔软，质轻、弹性好，比重小，吸湿性较好(在合纤中)，舒适性好，尺寸稳定性较差，易变形，耐热耐光性较差。 3.应用:早期用于轮胎帘子线、降落伞、 袜子、围巾等;50年代以后，开始用于服装面料，70年代以后，欧美用于编织地毯;近年来，用于休闲、运动服装面料，如锦/棉、涤/锦混纺或交织产品。 4、染色原理:染色方法和设备简单，颜色鲜艳，牢度较好，但不易匀染。原理同酸性染料染羊毛。 +-D-SONa ? D-SO + Na 33+ H + HN-Nylon-COOH ? HN+-Nylon-COOH 23 ? 73 - D-SO. HN+-Nylon-COOH 33+若PH<3， H + -NH- ? -NH-亚氨基离子化，也可与染料阴离子结合。 2 纤维水解严重，结合不牢固，PH值升高，染料会解吸，染色牢度下降。 所以一般酸性染料染锦纶要求PH>3(4-6),选用弱酸性酸性染料，得色深，牢度较好。 5、染色工艺条件: (1).染料选择:弱酸性酸性染料染中深色。不同于蛋白质纤维所用的弱酸性酸性染料，需要精选专用染料。分子量中等(分子量400-500单磺酸偶氮染料和分子量800双磺酸偶氮染料)的酸性染料匀染性和湿处理牢度较好。 拼色时选择配伍性较好的染料，要控制用量。 (2).PH值: PH=4-6 强酸性酸性染料?PH=4-4.5 弱酸性酸性染料?PH=5-6 (3).温度:锦纶6Tg=45?左右,锦纶66Tg=50?左右，所以始染温度一般采用40?(<50?),逐渐升至规定温度染色。 (4).匀染剂: 强酸性酸性染料?NaCl、Na2SO4缓染 弱酸性酸性染料?阴离子表面活性剂(分散剂NNO、净洗剂LS)缓染和提高移染。 6、染色工艺:P179 七、酸性染料对蚕丝的染色 1、染色机理: -+D-SONa ? D-SO + Na 33+ H + +H2N-Silk-COOH ? HN-Silk-COOH 3 ? +- D-SO.HN-Silk-COOH 33 家蚕丝等电点PH=3.5-5.2. 当染浴PH<等电点,PH=4-5.5，以离子键、氢键、范德华力结合; 当染浴PH>等电点,中性浴PH=6-7，以氢键、范德华力结合。 2、工艺条件分析: (1).温度:不宜采用沸染工艺，否则丝绸表面擦伤失去光泽。一般控制在95?，逐步升温法。 (2).时间:1h左右。 (3).PH值:弱酸性酸性染料用HAC调PH=4-6(可中途加入)。 (4).电解质:促染作用，中途分次加入，注意控制用量，否则影响光泽与手感。 3、染色工艺:P176 第二节酸性媒染染料染色 一、定义:具有能与金属媒染剂形成螯合结构的酸性染料(一般具有匀染性酸性染料/强酸性酸性染料)的基本结构。金属媒染剂是铬盐，红矾钠NaCrO。 227 二、特点: 1.可溶于水(含水溶性基团)，能在酸性浴中对蛋白质和聚酰胺纤维上染。 2.染料中含有能与金属离子络合的基团-OH、-NH。 2 3.在纤维上形成复杂的络合物，颜色会发生变化，但湿牢度较高。 4.色泽不如酸性染料鲜艳，色光不好控制，工艺耗时较多，有污染。 三、染色方法: ?预媒染法:媒染处理?水洗?染色?水洗，易调整色光，但透染性和匀染性较差，过程繁复，时间长，羊毛损伤较大，使用较少。 ?同浴媒染法:铬媒处理和染色两个过程一浴一步完成，具有成本低，工艺路线短，操作简单，对羊毛损伤小，对样方便，色光易控制等优点，但由于染色时PH值较高，羊毛对染料的吸尽率不高，扩散不充分，染浓色时，摩擦牢度下降，只适于部分染料染中、浅色。 ?后媒染法:(常用*)染色?媒染处理?水洗，染料上染率高，吸附均匀，匀染性和透染性 74 较好，染色牢度好，尤其染浓色，有优良的耐缩绒性和皂洗牢度，后续加工中色光变化小，但是最终色泽要在铬媒处理后才能完全显示，对样和仿色较困难。 四、染色原理: 媒染剂:重铬酸盐NaCrO/KCrO，也可为铬酸盐NaCrO。 22722724 NaCrO+2NaOH? 2NaCrO+HO 227242 2NaCrO+HSO ?NaCrO+NaSO+HO 2424227242+ 2-2-所以2CrO+2H?CrO+HO 4272 ? 2-当PH?，[CrO] ?; 42-PH值较低时，主要以CrO存在。 27 媒染处理在PH=3-4时进行。 胱氨酸剩基 6+3+ Cr ? Cr 还原 2-+3+CrO+14H+6e ?2Cr +7HO 272+3+-HCrO+7H +3e ? Cr +4HO 42+加蚁酸，提供H ，维持PH值，减少羊毛损伤。 6+3+用Cr 而不直接用Cr : 6+1.用 Cr媒染处理，铬盐对羊毛吸附均匀。 6+3+2. Cr和羊毛的反应比Cr 快。 染料以静电引力、氢键、范德华力上染羊毛，最后以配位键结合，也有部分离子键。 几种形式 1:1型、1:2型、1:3型。 五、三种染色方法及其工艺:P182 2+3+染浴中不可含重金属离子Cu、Fe，否则颜色变暗，牢度下降。 第三节酸性含媒染料染色 一、定义:染料分子中已经具有金属络合结构的这样一类酸性染料。 二、类型: Cr原子数:染料分子数 1:1型?酸性络合染料(强酸性条件下染色) 1:2型?中性络合染料简称中性染料(弱酸性或近中性条件下染色)。 三、特点: 1.工艺简化，不需经过媒染处理，没有仿色困难。 2.色泽较酸性媒染染料鲜艳(红、橙、黄、绿、蓝、紫、黑等)，日晒牢度和水洗牢度较好，但匀染性差。 3.可用于蛋白质和聚酰胺纤维。 四、酸性含媒染料对羊毛的染色原理 1、酸性络合染料( 1:1型金属络合染料):最早由CIBA公司于二十世纪初制成商品/第二次世界大战后。 (1).染料与羊毛之间的结合形式: -+A染料分子中的-SO与纤维上已离子化的-NH以盐式键结合。 33 B染料分子中的铬原子与纤维上的未离解的,NH等发生络合，生成配价键结合。 2 C羊毛上-COOH与铬原子生成共价键结合。 D染料分子与纤维之间形成范德华力、氢键。 (2).染色工艺条件: ?染液PH值: 浓硫酸 4-8%(o.w.f)控制PH=2-2.4 适当添加匀染剂(平平加O 1.5-2%)可减少硫酸用量，但对羊毛有一定影响和损伤。 ?染色温度和沸染时间:染色温度随染料品种差异很大，有的40?，有的70 ?开始上染;沸染时间不低于75min。 75 ?染后处理:中和羊毛纤维上吸附的硫酸;先冲洗到PH=4.0左右，再用碱中和(Na2CO3、 NaAC、氨水)控制。 2、中性染料( 1:1型金属络合染料): 二战初期由BASF公司生产供应。 (1).染料特点: ?引入非离子水溶性基团-SO2CH3磺酰甲基、-SO2NHR磺酰亚氨基，水溶性差。 ?在近中性浴中PH=6-7对蛋白质、聚酰胺纤维和维纶上染。 ?湿牢度和亲和力比1:1型的高，但色泽萎暗，匀染性差些。 (2).染色机理: 中性染料与纤维的结合形式: ?氢键、范德华力; ?染料阴离子与离子化的-NH3+间形成离子键。 助染剂:硫酸铵/醋酸铵 促染剂:中性电解质、酸。 五、酸性含媒染料对羊毛的染色工艺:P187 六、中性染料对锦纶的染色: 1.特点:一般色泽较深，湿处理牢度和日晒牢度较好;匀染性较差;染料分子中含有金属离 子，色泽欠鲜艳，适合染深蓝、咖啡特别是黑色等深色品种。 2.染色原理:与羊毛染色相似。 ?染料阴离子与离子化的-NH3+间形成离子键。 ?染料分子与锦纶大分子以氢键、范德华力结合。 中性染料对锦纶亲和力较高，为控制匀染，染浴PH值稍高点，减少-NH3+的数量。一般控制 PH值，深色7-7.5浅色7.5-8。以后再加酸使PH值下降。 3.染色工艺: 工艺处方:浅色用量 深色用量 A 中性染料 <2.5% >2.5% (NH)SO 1-2% , 424 醋酸80% , 1% 浅色用量 深色用量 B NaSO(促染) , 5-10% 24 平平加O(缓染匀染)0.3-0.5% 1% 净洗剂LS 1% 0.5% PH值 7-8.5 6.5-7.5 浴比 1:(15-25) 1:(15-25) 升温曲线 95?*(30-60min) 40? 1?/(1-1.5min) 降温清洗 5min? 5min?5min B A 七、中性染料对蚕丝的染色:P186 中性或近中性浴中染色，染料与纤维之间主要以氢键和范德华力结合。 注意: 1.中性染料染真丝织物，严格控制染浴PH值，否则易造成染色不匀。 2.染色时一般不加中性盐促染，因染料易聚集，发生盐析，如要加盐促染，必须严格控制用 量，不能超过10%。 3.严格控制染色的始染温度(40-50?)、升温速率和染色温度，一般始染温度不宜太高， 升温速率必须缓慢。 4.一般加入匀染剂(平平加O)，提高匀染效果。 5.常与弱酸性酸性染料拼混使用，以改善色光偏暗不足。 染色工艺:P186 第四节混纺织物染色工艺 76 一、混纺织物的染色性能和染色方法 羊毛等纤维常与粘胶纤维、腈纶、涤纶、锦纶等组成混纺织物或交织物，其中有些织物中的不同纤维具有相似的染色性能(如毛锦混纺织物)，也有些织物中的几种纤维的染色性能相差很大(如毛倦、毛倩、毛,涤等织物)。具有相似染色性能的纤维组成的织物可选用一种类型的染料染两种纤维，获得同色。染色性能相差很大的两种纤维组成的织物，可选用两种类型的染料分别上染两种纤维，产生同色或双色效果，此时的染色方法有一浴法和二浴法两种。也可只用一种类型的染料染其中一种纤维，获得淡色或闪白效果。 二、羊毛混纺织物的染色工艺 (一)毛粘混纺织物的染色 对毛粘混纺织物可选择某些品种的直接染料染两种纤维，也可以选用适当的直接染料和酸性染料或中性染料同浴染色，分别染粘胶纤维和羊毛。 直接染料与中性染色的酸性染料相似，对羊毛和粘胶纤维两种纤维都具有上染能力，且色调、上染率、饱和值、牢度等均相近，可像纯纺织物一样进行染色。有些直接染料对两种纤维的上染稍有差异，可调节染液pH值，pH值接近中性时，对粘胶纤维的上染量增加，当pH值小于4,6时，上染羊毛的染料增多。用弱酸性染料和直接染料同浴染毛粘混纺织物时，在弱酸性染浴中，若将温度降低至70,80?，则染料在羊毛组分上的上染量降低，在粘胶纤维上的上染量增加。 对于散纤维染色后再将有色的纤维混纺的产品，由于要经过缩呢、洗练等全部湿整理过程，所以对散纤维染色必须选用染色牢度(尤其是耐水洗及缩绒牢度)较好的染料。粘胶纤维组分的染色应选用铜盐直接染料、硫化染料、活性染料或还原染料等，羊毛组分的染色则宜用耐缩绒的弱酸性染料、酸性络合染料、中性染料以及酸性媒染染料。 (二)毛腈混纺织物的染色 由于羊毛和腈纶染色性能不同，可分别用弱酸性染料、中性染料或酸性媒染染料染羊毛，用阳离子染料染腈纶。这两类染料带电荷性不同，所以防止阴、阳离子相遇产生沉淀和减少两种纤维互相沾色是染色的关键。可采用的染色方法如下。 1(二浴法染色 先用阳离子染料染腈纶，再用酸性染料等染羊毛。或者先用弱酸性染料、中性染料或酸性媒染染料染羊毛，然后用阳离子染料染腈纶。这种工艺可避免染料之间的相互作用，但处理时间长，能耗大，目前使用不多。 2(一浴两步法染色 先用酸性染料染羊毛，再在该浴中加入阳离子染料染腈纶。酸性染料对腈纶基本不沾色，阳离子染料对羊毛的沾色随品种而异，应选择沾色较轻的染料。染色方法:先用酸性染料染羊毛，在染料基本吸尽后降温至80?，再加入缓染剂和阳离子染料染腈纶，在染液中补充适量醋酸，然后逐渐升温至沸，沸染60min，降温清洗。如果在加入阳离子染料之前染色残液中残留酸性染料还较多，则需在加入阳离子染料之前先加入少量分散剂，以防止形成沉淀。也可先用阳离子染料染色，染色后降温至70?，加入分散剂及弱酸性染料溶液后，再缓慢升温至沸，沸染60min，降温清洗。 3(一浴法染色 一般是用阳离子染料和弱酸性染料，要特别注意防止产生染料沉淀。首先要选择合适的染料，最好选择含羟基和氨基的弱酸性染料，这样一旦与阳离子染料结合失去离子性时仍能有一定的亲水性和分散性。其次要采用适当的分散剂和合理的加料次序。一浴法不宜用于染深浓色，否则染料易发生沉淀。 (1)染色处方(对织物重): 阳离子染料 x 弱酸性染料 y 分散剂WA 1,,3, 冰醋酸 1,,3,(调pH=4(5,5) 醋酸钠 0(5,,1, 元明粉 10,,15, (2)染色过程:始染温度过低，弱酸性染料易产生沉淀，过高易造成染色不匀，宜采用40,50?开始染色，在染液中依次加入醋酸、醋酸钠、元明粉、阳离子染料溶液和分散剂， 77 运转10,15min，混合均匀后再加人酸性染料溶液，分散剂必须在酸性染料加人之前加。以1?,2min速度升温至沸，沸染60min，降温清洗。也可采用先加弱酸性染料和助剂，并与分散剂充分混合后再加阳离子染料。 (三)毛涤混纺织物的染色 羊毛与涤纶的混纺织物最普通的混纺比是45,羊毛和55,涤纶。由于涤纶在常温下需用载体染色法，毛涤混纺产品较少采用织物染色，一般是用散毛或毛条形式分别染色后再混纺，或采用染色的涤纶与本色毛条混纺织造后，再用匹染的方式套染羊毛组分。在进行套染时一般采用弱酸性染料或酸性媒染染料。 毛涤混纺织物的酸性染料、分散染料一浴法载体染色工艺。 (四)毛锦混纺织物的染色 羊毛与锦纶的染色性能相似，都可用酸性染料染色。但酸性染料对锦纶上染比羊毛快，而在锦纶上的饱和值较羊毛低，所以如果染液中染料足够，锦纶达到上染平衡后，染液中剩余的染料继续上染羊毛，使两种纤维上的得色逐渐趋于接近，也可能使羊毛上的最终得色量超过锦纶。一般染淡色或中色时，用上染速率较低的弱酸性染料，并加入适量的阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂作缓染剂。染浓色时，可选用中性染色的酸性染料，它们在锦纶上具有较高的饱和值。 三、蚕丝交织物的染色工艺 蚕丝交织物以蚕丝与粘胶纤维(人造丝)交织为主，也有蚕丝与涤纶等化学纤维交织的。 蚕丝倦胶纤维(人造丝)交织物采用不同的染料和工艺可染成纯色、留白或双色等不同效果。选择合适的直接染料、弱酸性染料或中性染料，采用中性浴染色，以食盐或元明粉促染，可以获得同色效果。采用弱酸性染料染色，在弱酸性条件下只上染蚕丝，而粘胶纤维(人造丝)沾色很少，通过酸洗可产生留白效果。也可采用弱酸性染料和直接染料用一浴法或二浴法分别染蚕丝和粘胶纤维(人造丝)，可得到双色效果。 思考题 1(酸性染料主要有哪几种结构类型?在应用性能上有何差别? 2(比较强酸性、弱酸性和中性浴染色的酸性染料的染色性能特点和染色条件的主要差别。为什么要根据不同类别控制合适的pH值，强酸性染料染色pH值过高或弱酸性染料染色pH 值过低对染色质量有何影响? 3(简述酸性染料上染羊毛的基本原理。并说明元明粉在不同pH值条件下分别起什么作用? 4(强酸性染料和弱酸性染料的始染温度有何不同要求?升温速率和沸染时间与染匀染透有何关系? 5(分别写出羊毛在强酸性、弱酸性和中性浴染色的一般染色工艺(包括染色处方和工艺条件)。 6(简述酸性媒染染料的染色原理和媒染剂的作用。为什么常用重铬酸盐作媒染剂而不直接用含三价铬离子的媒染剂? 7(酸性媒染染料的染色方法按媒染处理的先后分为哪几种，各有何优、缺点? 8(酸性络合染料染色时对染液pH值有何要求，为什么?在染色过程中如何调节? 9(比较酸性络合染料和中性染料的染色原理，并说明两者在染色条件和性能方面的主要区别。 10(蚕丝织物为什么常用弱酸性染料和中性染料染色?常用的染色设备和工艺有哪几种?各有何优、缺点? 11(锦纶酸性染料染色性能与羊毛和蚕丝相比有何特点?易产生哪些疵病，在染料选择和工艺条件控制方面应采取哪些措施? 12(混纺织物采用不同的染色工艺可获得哪几种不同的效果?简述毛,粘、毛,涤、毛,腈、毛,锦等织物常用的染色工艺。 13(酸性染料、酸性媒染染料、酸性含媒染料的染色质量主要应从哪几个方面加以控制?分别说明控制不良的后果。 78 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题阳离子染料染色?11-1 ?11-2?11-3 学时 2 授课日期 掌握阳离子染料染色性能及染色原理。 教学目的 和要求 多媒体课件 教学手法 阳离子染料的染色原理 授 课 重 点、难点 授课要点?11-1腈纶的结构特点和染色性能 0.5学时 与授课设?11-2阳离子染料的结构分类及性能 0.5学时 计(注明 ?11-3阳离子染料的染色原理和染色性能 1学时 授课时间 安排) 作业 见多媒体课件 教学心得 79 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 阳离子染料染色?11-3 ?11-4?14-5 学时 2 授课日期 掌握阳离子染料染色性能及染色工艺 教学目的 和要求 多媒体课件 教学手法 安排工艺实验1个 阳离子染料的饱和值、配伍性 饱和值、配伍性与实际染色工艺的关系 授 课 重 点、难点 授课要点?11-3阳离子染料的染色原理和染色性能 1学时 与授课设?11-4阳离子染料的染色染色方法及其工艺 0.5学时 计(注明 ?14-5阳离子染料染色常见疵病及质量控制 1.5学时 授课时间 安排) 作业 见多媒体课件 教学心得 80 第十一章 阳离子染料染色 第一节腈纶的结构特点和染色性能 一、腈纶的化学组成 (一)第一单体 第一单体为丙烯腈，含量85,以上，是纤维的主体，对纤维的许多化学、物理和机械性能起着主要的作用。丙烯腈含量若在35,,85,之间，则称为变性或改性聚丙烯腈纤维。 (二)第二单体 第二单体为含有酯基的乙烯基系单体，含量在3,,12,之间。可松弛纤维结构，改进纤维弹性，减少脆性，增加热塑性和纤维的热收缩性，改善纤维手感，提高纤维柔韧性，利于染色。常用丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯等。 (三)第三单体 第三单体为可离子化的乙烯系单体，据所含官能团的性质，又可分为含酸性基团单体和含碱性基团单体，含量在1,,3,之间。它是能与染料结合的亲染料基团，可改进纤维的亲水性，进一步提高染料的染色性。常用衣康酸钠、丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、乙烯吡啶、丙烯酰胺等。有些纤维不含第三单体，只含第二单体。 据第三单体所含基团的不同，腈纶可分为以下三类。 (1)含酸性基团的腈纶:如羧基、磺酸基等，染色时，纤维在溶液中带负电荷。可用阳离子染料染色。 (2)含碱性基团的腈纶:如吡啶、氨基等，染色时，纤维在溶液中带正电荷，可用阴离子染料染色，如酸性染料。 (3)不含第三单体的腈纶。 国产腈纶第二单体多为丙烯酸甲酯，含量为5,,10,，第三单体多为衣康酸钠或丙烯磺酸钠，含量为1,,3,，因此是含酸性基团的腈纶。阳离子染料染色是以含酸性基团的腈纶讨论对象。 二、腈纶的性质 (一)力学性能 腈纶的断裂强度和断裂延伸度都比较小，强度一般在22,44cN,tex，延伸度为25,,55,，湿强度变化不大，为干强度的80,,100,。硬挺度介于涤纶和锦纶之间。 腈纶对较小的变形抵抗力较大，在低延伸度范围内(3,)的弹性回复率(即弹性度)与羊毛接近。其卷曲弹性和稳定性在低负荷时较好，高负荷时，特别是在热的影响下，卷曲度基本消失。 (二)热性能 与其它合成纤维一样，腈纶纤维有玻璃化转变温度，腈纶纤维的玻璃化转变温度随品种而异，差距很大，大约在,,-,,,?之间。在水中，由于水的增塑作用，腈纶纤维的玻璃化温度下降到,,-,,?之间，链段开始运动。 ?、变形性大:腈纶纤维在玻璃化温度以上时，纤维显现的热塑性对压力和强力很敏感，特别是湿热时很容易变形。所以此时不能承受大的机械应力。生产中主要用松弛设备加工，像浸染染色很少用轧染染色。膨体纱就是利用纤维的热塑性。 ?、高温泛黄:腈纶纤维在经较长时间的高温处理时，结构发生变化而泛黄。泛黄的原因一般认为是聚丙烯腈分子链段发生环化，特别氧和碱的存在，泛黄更为严重。 (三)染色饱和值 阳离子染料染色时，腈纶上的酸性基团与染料阳离子之间以离子键结合。由于第三单体酸性基团的含量是有限的，因此在不同的温度条件下，其结合也是有限的。纤维上所能吸附的染料最大值称为纤维饱和值(S)。 f 纤维饱和值越大，表示对染料的吸收量越大。使用时，根据纤维的饱和值计算染料和助剂的最大用量;饱和值小的(1.2,1.7)纤维宜于染浅淡色，饱和值大的(2.1,2.7)纤维宜于染深浓色和黑色。 第二节 阳离子染料的结构分类及性能 一、染料特点: 1.色素离子带正电荷，,,?,+，,- ，以季铵盐形式存在。 81 2.色谱齐全，颜色鲜艳，给色量高，日晒和皂洗牢度很高。 3.匀染性差(尤其是染浅色)，需加匀染剂。 4.主要用于聚丙烯腈纤维，也可用于改性涤纶和改性锦纶的染色。 5.分子结构中含有氨基或取代氨基等碱性基团，能与阴离子成盐，易溶于水，与纤维上阴离子形成盐式键，此处还存在氢键、范德华力。 二、阳离子染料的发展: 1855年问世，称盐基染料，后改名为碱性染料，是最早出现的合成染料。 早期用于蛋白质纤维及纤维素纤维，得色浓艳，着色力强，但牢度很低，易褪色，工艺复杂。 后来用于腈纶的染色，得色浓艳，对纤维的直接性较大，牢度很高，因色素离子带正电，又称为阳离子染料。 注意两者的区别。 三、分类:P195-196 1、共轭型阳离子染料 2、非共轭型阳离子染料 3、迁移型阳离子染料 4、分散型阳离子染料 第三节 阳离子染料的染色原理和染色性能 一、阳离子染料的染色原理 在染浴中，腈纶纤维表面带有阳离子电荷，阳离子染料生成阳离子染料，阳离子在染液中扩散，纤维阳离子对染料阳离子的静电引力使染料被纤维表面吸附，成盐式键结合。此外还有氢键和范德华力。 定位吸附/盐式键 二、阳离子染料的染色性能 (一)溶解性 阳离子染料溶于水，更易溶于乙醇或醋 酸。若水的温度升高或加入尿素，则染料 的溶解度增加。溶解度良好的染料有利于 匀染，并能提高色泽鲜艳度。 (二)配伍性(相容性) 配伍性是指两个或两个以上染料拼色 时，上染速率相等，则随着染色时间的延 长，色泽深浅 (色调)始终保持不变的性能 (只有浓淡变化)。 决定配伍性能的因素:配伍性?上染速率?扩散系数和亲和力。其中扩散系数代表了从纤维表面的染色位置向纤维内部扩散的快慢。亲和力的大小反映了染料争夺染色位置的能力的强弱。所以染料的配伍性能是染料对纤维的亲和力和扩散性能的综合效果。如果两个染料的扩散系数相等，亲和力大的染料在纤维表面的浓度比较高，扩散到内部去的就比较多。上染比较快。如果,个染料的亲和力相等，则纤维表面的染料浓度相同，扩散系数大的染料扩散到纤维内部去的比较多，上染速率较高。如果某一染料对纤维的亲和力，扩散系数大，那么染料的上染速率比较快，在与亲和力扩散速率高的染料拼色时，此染料势必首先上染纤维，而一个亲和力大扩散系数小的染料与一个亲和力小，扩散系数大的染料可能会具有相同的上染速率。因此拼色时各染料的上染性能由阳离子染料的亲和力和扩散速度共同决定。 配伍性能的大小可以用配伍值K来表示。它是阳离子染料的亲和力和扩散性能的综合效 82 果。 阳离子染料配伍值的测定:采用黄、蓝两组标准染料，每组染料由5只染料组成，其配伍值分别为1，2，3，4，5(表11—1)。待测的阳离子染料样品选定一组标准染料，按规定分别配成5个拼色染浴。在相同条件下，各染浴用6份同重的纤维试样依次用前份纤维染后的残浴染色，这样，在每一个染浴中都可得到一组染色系列试样，共有5组。如果在某一个配伍值的染浴中所得到的系列试样只有浓淡的变化而无色光变化，则被测染料的配伍值就是该标准染料的配伍值。 配伍值大的染料，亲和力低，上染速率慢，匀染性好。因此对于某些比较难染的淡色，例如米色、豆沙、淡棕、驼色、灰色等，可以选用配伍值均为5(0的一组染料相互拼染。配伍值小的料，亲和力高，上染速率快，匀染性差，但得色量高，可用于染浓色或中浓色。 实际生产时，单一染料染色，淡色选用K值大(K=5)的染料比K值小(K=1,2)的更易获得匀染;浓色选用K值小的染料对上染有利。拼色时，选用配伍值相同或相近的(各染料的配伍值之差不大于0(5)配成一组，使拼色染料上染速度一致，这样，染液中各染料之间的比例关系始终如一，有利于生产上控制成品色光和分批染色的重现性(缩小色差)。如果这样仍解决不了某些难染色号的匀染问题，则可考虑选用迁移型阳离子染料。 (三)染色饱和值 对于一定品种的腈纶，其分子结构中酸性基团的含量是有限的。染色时，当染料阳离子与腈纶上的酸性基团全部作用完后，纤维即失去染色反应能力。此时染浴中的染料浓度即使再增加，纤维上的染料浓度也不再相应增加，染浴中染料浓度与纤维上的染料含量关系曲线有一明显转折点。此转折点就是一定染料对一定纤维的染色饱和值。阳离子染料在腈纶上的吸附等温线符合朗格缪尔吸附等温线，见图11—2。 不同的染料在同一纤维上的上染限度是不同的。它们有各自的染色饱和值(S)。纤维的D染色饱和值S与某一染料的染色饱和值SD的比值称为该染料的饱和系数f，也称“饱和因f 数”或“相对饱和值”。 饱和系数f对某一阳离子染料是一常数。用它可以判断某阳离子染料上染腈纶的能力。f值越小，染料上染量越高，越易染得浓色。据染料的饱和系数和纤维的饱和值，通过公式可算 出该染料在该纤维上的染色饱和值。单一染料染色时，该染料的饱和值即为染色处方中染料用量的上限。在实际生产中，往往用几种染料拼色，所用各染料的量[Di](包括阳离子助剂用量)与各自的饱和系数六的乘积之和不能超过腈纶的染色饱和值，用这样的配方进行染色是合理的，染料的利用率高，而且不产生浮色。否则染料上染不完全，不但会造成染料的浪费，而且易造成浮色，影响染色牢度。各染料和助剂之间的关系可用下式表示: 83 D(C(为染色系数，其数值由生产实践经验，综合纤维和染料特性、染色设备、加工方式等因素而定。 例如: 深咖啡色 染料用量, f值 阳离子嫩黄7GL(500,) 1(0 x 0(45=0(45 阳离子红2GL(250,) 1(2 x 0(61=0(73 阳离子艳蓝RL(500,) 0(21 x 0(38=0(08 醋酸 3(5 醋酸钠 1(0 元明粉 10 阳离子匀染剂TAN 0(8 x 0(58=0(464 合计:1(724 计算结果为1(724，小于国产腈纶的饱和值常数(2(3)，所以此配方合理。实际生产时其上染率可达98(5,。 不同的腈纶由于其共聚成分不同，其饱和值是不一样的。纤维的饱和值在2(2 1)2上的，染浓色比较容易;饱和值在1(4 1)(2下，则适宜于染中、淡色。部分国产阳离子染料的f值和K值如表11-4所示。 表11—4 国产阳离子染料的f值和K值 染料名称 ，值 K值 染料名称 _厂值 K值 阳离子青莲2RL 0.26 1(O 阳离子红BL 0.35 3.0 阳离子黄7GL 0.54 1.5 阳离子蓝GL 0.37 3.0 阳离子深黄GL 0.41 1j5 阳离子红6B 0.41 3.5 阳离子红2GL 0.45 1.5 阳离子红 0.25 3.5 X--GRL 阳离子青莲3BL 0.47 1.5 阳离子黄X--6G 0.5S 3.5 阳离子艳蓝RL 0.70 1.5 阳离子蓝 0.54 3.5 X--GRL 阳离子黄2RL O(25 2 阳离子翠蓝GB O(56 4.0 现配套使用的阳离子染料有: (1)K=1(5，可染浓色，所得色泽牢度高: 阳离子黄7G 阳离子红2GL 阳离子艳蓝RL (2)K=3(5，可染中、浓色，匀染性好: 阳离子黄X--6G 阳离子红X--GR 阳离子蓝X—GR 实际应用意义:纤维的饱和值，染料的饱和值，是衡量腈纶纤维的染色性能，鉴定合理染色工艺的重要指数之一。饱和值低的腈纶纤维染浓色就比较困难。染色时，所用的染料量不能超过此染料在该纤维上的饱和值，否则会造成染料的浪费并会影响染色牢度。对单一染料染色:染料的用量应不大于S.染料的饱和值。 D (四)匀染性 造成匀染性差的原因: ?亲和力大:阳离子染料对腈纶纤维的亲和力一般较高，亲和力大造成上染百分率高，上染速率快。 ?扩散活化能高，扩散活化能为,,千卡,克分子。造成对温度特别敏感。 ?存在玻璃化温度:在腈纶纤维的玻璃化转变温度以下时，染料的上染速率很慢，当达到玻 84 璃化温度时，腈纶纤维的结构逐渐松弛，染色速率显著增加。大量的染料在较短的时间内迅速上染纤维。 ?腈纶纤维的扩散性，移染性差。 由于以上的原因，造成阳离子染料在腈纶上的匀染性较差，特别是在染淡色时，容易发生染色不匀。 2.克服染色不匀的措施: ?控制温度: ?温度>Tg(75-85?)，严格控制升温速率。 ?恒温染色法:在85-90?，选择一个点用于腈纶染色处理一段时间，最后升温沸染短时间。目的是减少和消除由于染浴温度不匀而引起的上染不匀现象，缩短染色时间。 实践要求:最适宜染色温度97-100 ?;高温下延续时间45-90min;染浅色，温度可低些，时间可短些;染深色，温度要高点，时间要长些。 注意温度过高，导致收缩影响手感，织物变形。降温不可太快，影响手感。 ?控制PH值:加酸起溶解染料和缓染作用。通常染浅色时酸的用量大一些，PH=3-4.5;染浓色时可以少加酸或不加酸，PH=4-5，常用HAC-NaAC缓冲液。为了调节和稳定染浴的pH值，使用时可加醋酸钠组成缓冲液以维持染浴的pH值。用量一般为纤维重的1,,3,。 ?中性电解质的应用:在染浴中加入中性电解质，它们的金属离子Na+，能与染料阳离子相互竞争染色位置，由于金属离子体积小，流动性大于染料阳离子，就先被纤维吸附，夺占染色位置，然后被对纤维具有较大亲和力的染料阳离子置换，所以起到缓染作用。 缓染作用不及阳离子缓染剂，对含弱酸性基团的腈纶缓染作用大于含强酸性基团的腈纶，注意元明粉用量不可过多，否则染料聚集沉淀，得色浅，有色斑。 ?选用缓染剂: ?阳离子缓染剂:大多数是具有长链烷烃的季按盐。我们把它称为无色阳离子染料，它对纤维有直接性，因此染色时能和阳离子染料争夺纤维表面的有限的染座位置，从而降低染料的上染速度，起到缓染作用。 缓染剂1227十二烷基二甲基苄基氯化铵;缓染剂会影响染料的上染百分率。 一般染浅色时，缓染剂可稍加多一些，染深色时可以不加。 要求缓染剂与阳离子染料配伍。 ?阴离子缓染剂:大多数是芳烃的磺酸盐，它们可与阳离子染料结合成溶解度较低的胶态络合物，因此降低了游离阳离子浓度，这种络合物对纤维没有直接性失去了上染能力。它们之间存在一个动态平衡，随着染色温度的不断提高，游离的染料阳离子不断上染纤维，打破了动态平衡，使反应向右移动，释放出染料阳离子起到缓染作用。 注意使用阳离子缓染剂对纤维上的染料有剥色作用，染浴小时，络合物易沉淀析出，使用不方便。 第四节 阳离子染料的染色方法及其工艺 一、染色方法 1(不加缓桑剂控制温度的染色法 染料可选用M型或亲和力中等的x型阳离子染料，设备应有温度自动控制程序。 2(加缓染剂的染色法:这种方法适宜于各种腈纶制品。注意阳离子缓染剂应与所用的染料相配伍。 3(加缓桑剂同时控制温度的染色法:根据纤维的型号，选择合适的缓染剂并控制温度，使染浴在85,90?或90,95?吸净。此法对腈纶膨体纱的同时收缩和染色较为有利。 4(阴离子助剂染色法:染浴中加适量的阴离子助剂，如扩散剂N和匀染剂O，使染料的电离状态改变，暂时失去对纤维的电荷引力，或直接使用分散型阳离子染料。这种方法适宜于和酸性染料同浴对毛腈混纺制品染色，或与分散染料同浴对涤腈混纺制品染色。 5(定温快速染色法 染浴中加阳离子缓染剂，腈纶于=90?入染，染料的吸附和扩散在短时间内同时完成，生产周期缩短。理想的染色工艺是尽可能高的入染温度、较快的升温速度、最短的染色时间。 85 若能严格控制工艺条件，就可保证染色效果。 在实际生产中，常用的是加缓染剂同时控制温度的染色法。 二、染色工艺 在制定染色工艺时，根据染色的最高温度和对工艺过程中温度的控制方式不同，其染色工艺可分为控制升温沸染法、恒温染色法、高温染色法和低温染色法等。 (一)控温法染色工艺 控温法是最常用的染色方法。从始染温度到沸点，要严格按工艺要求控制升温速度。适用的设备有常压不连续浸染机，如散纤维、丝束、精梳条、筒子纱、绞纱染色机以及液流染色机、平幅无张力卷染机等。染色时，腈纶散纤维、长丝束、精梳条的染色升温速度可以快些;膨体纱、筒子纱、经轴、织物的染色升温速度要慢些。 1(普通染色工艺 染色始染温度接近于纤维的玻璃化温度(60,80?)。投入各种助剂、染料及织物后，可缓慢升温，或在升温过程中选择某一温度保温一定时间再升温，或加人一定的缓染剂控制染色速度，最后升温至沸点，保持足够时间，完成染色。 匀染剂不能用普通的缓染剂，如匀染剂TAN、表面活性剂1227等，要用与迁移型阳离子染料配伍的阳离子缓染剂，否则容易染花。 普通染色工艺，保温的温度及沸染时间应根据染色要求来选择:一般淡色，60,80?保温，100?染20,30min;中等色泽，75,85?保温，100?染30,45min;浓色，可以不保温，控制升温至沸，沸染45,60min。 2(快速桑色工艺 根据腈纶的上染性能、饱和值和染料的配伍值及染料的用量，合理计算出缓染剂的用量，使染料集中在沸点上染，从而提高始染温度，缩短染色时间。 (二)恒温法染色工艺 恒温染色法是在玻璃化温度以上、沸点以下的温度范围内选择一个适宜的温度，作为固定的恒温染色温度，在此温度下染色45,90min，使上染率达到80,以上，再快速升温至100?做短时间处理即可。 恒温染色法是由升温(温度小于80?时，上染率很低)一恒温(80,90?，上染率随温度升高急剧增加)一升温(90?以上，上染率趋于稳定)三个阶段组成。此法上染均匀，不易染花，操作容易掌握，染色总时间比控温法染色缩短20,,30,。 缓染剂可用阳离子缓染剂1227，pH值用醋酸和醋酸钠组成的缓冲溶液来控制。pH值为3,5时，颜色纯正，残液较清。 (三)高温染色工艺 高温染色法是在加压的条件下，用超过100"(2的温度染色，如105?、120?。它可以增加染料的迁移性和渗透性，基本上不存在环染问题，能缩短染色时间，提高染色牢度和得色量，并能解决夹花现象。实际染色时，采用高温加压染色机，特别适宜于染浓色。 (四)低温染色工艺 低温染色是指腈纶染色的最高温度不超过90?。可选用二级转变温度以下(60,80?)染 色，此温度下染色，需加入膨化剂。 思考题 1(下列情况下，将会出现什么结果，为什么? (1)阳离子染料与活性染料同浴对腈纶染色。 (2)阳离子染料直接与分散染料同浴染涤腈混纺织物。 (3)阳离子染料染腈纶的染浴中加平平加O后再加少量扩散剂NNO。 (4)腈纶直接投入沸腾的阳离子染料染浴中染色。 2(改善阳离子染料对腈纶染色匀染性可采用哪些方法?并说明其作用原理。 3(阳离子染料对腈纶染色中，何谓腈纶的染色饱和值?配伍值如何测定?饱和值和配伍值对实际生产具有哪些指导意义? 4(为了解决阳离子染料染腈纶时的不匀性，通常可以采取哪些措施?为什么? 5(阳离子染料染腈纶时，阳离子缓染剂是如何产生缓染作用的? 6(阳离子染料染腈纶时，染浴中加电解质和缓染剂1227都可产生匀染作用，其作用原理有何不同? 86 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 ?12 涂料染色?12-1 ?12-2 学时 2 授课日期 要求掌握涂料染色的特点及存在的问题、了解涂料、粘合剂的要求，教学目的理解涂料染色原理。 和要求 多媒体课件 教学手法 涂料染色存在的问题及解决办法 授 课 重 点、难点 授课要点?12-1涂料的分类及基本要求 1学时 与授课设?12-2粘合剂、交联剂的分类及基本要求 1学时 计(注明 授课时间 安排) 作业 见多媒体课件 教学心得 87 教 案 备 课 纸 (章节首页) 授课标题 ?12 涂料染色?12-3 学时 2 授课日期 要求掌握涂料染色的轧染和浸染工艺。 教学目的 和要求 多媒体课件 教学手法 涂料染色方法及工艺 授 课 重 点、难点 授课要点?12-3涂料染色方法及工艺 2学时 与授课设 计(注明 授课时间 安排) 作业 见多媒体课件 教学心得 88 第十二章 涂料染色 一种是涂料轧染工艺，另一种是涂料染色的泛旧整理工艺(浸染)。 一、涂料染色: 1.定义:将涂料制成分散液，通过浸轧使织物均匀带液，然后经高温处理，借助于粘合剂的作用，在织物上形成一层透明而坚韧的树脂薄膜，从而将涂料机械地固着于纤维上。由涂料印花工艺发展而来，需要采用新型粘合剂。 2.特点: ?品种适应性较强，适于棉、麻、丝、毛、涤、锦、粘胶等各种纤维。 ?工艺流程短，浸轧?预烘?烘干?焙烘。 ?涂料对纤维无亲和力，容易仿色，不易产生染色疵病。 ?色相稳定，遮盖力强，排污量小。 ?牢度较高，色谱齐全，尤其是浅色，能生产一般染料染色工艺无法生产的色泽如金色、银色。 ?完全依赖于粘合剂的性能，容易产生搓洗牢度不高，手感发硬的问题。 ?常见于棉、涤棉混纺织物中、浅色产品的染色。 第一节涂料的分类及基本要求 一、.涂料:非水溶性色素，颗粒更细，一般为0.2-0.5μm，商品涂料一般以浆状形式供应，包括涂料、润湿剂(甘油)、扩散剂(平平加O)、保护胶体(乳化剂EL)、水，又称作水浆。 1、染色用涂料的基本要求 A良好的耐光、耐热稳定性 B良好的耐化学药剂及有机溶剂稳定性 C较高的着色力 D较小的颗粒细度:涂料的颗粒细度一般要求0(2,2μm，过大会影响染色制品的摩擦牢度和刷洗牢度，并且着色力降低。如意大利伦勃蒂公司推出的Neopat涂料色浆品种，据介绍细度为0(3μm左右。 E适宜的相对密度 相对密度是保证涂料色浆分散体系稳定性的重要因素之一。相对密度太大，颜料色素易沉淀;相对密度过小，颜料色素易悬浮，均不同程度地影响染液的润湿分散性，从而产生染色疵病。 涂料随着涂料染色工艺的应用和品质要求的提高而不断发展。对染色用涂料色浆一般除上述要求外，还要求其在快速运行过程中不起泡，有良好的渗透性、匀染性，同时还要求其与后整理剂，如树脂整理剂等配伍，达到一浴法染色、整理的效果。如上海油墨厂生产的D型涂料色浆就属此类。 2、涂料的分类与性能:涂料分无机涂料(如钛白粉、炭黑、铜粉/金色、铝粉/银色)和有机涂料(各种彩色涂料)。 第二节粘合剂、交联剂的分类及基本要求 粘合剂:将涂料粘合在织物上形成一层透明而坚韧的树脂薄膜。粘合剂品质是影响涂料染色的至关重要的因素。 一、染色用粘合剂的基本要求 良好的成膜性、稳定性，适宜的粘着力，较高的耐化学药剂的稳定性，皮膜无色透明，富有弱性韧性，不宜老化和泛黄，对手感和牢度要求更高，且不易粘轧辊。 二、粘合剂的分类: ?丁苯橡胶乳液: ?聚丙烯酸酯类:*多用，皮膜透明度高，柔韧性好，耐磨性好，不易老化。 ?聚醋酸乙烯酯类: ?聚氨酯类:柔软，耐低温，耐磨，易泛黄。也用此种粘合剂。 三、交联剂的分类与性能:帮助粘合剂发生共价交联反应以提高染色牢度和耐洗牢度。 交联剂按其应用性能可分为两大类，一类是低温交联的多胺类交联剂，如交联剂FH、交联剂EH等。这类交联剂使用量低，一般加入2,5g,L，牢度可提高半级以上，但轧染烘燥 89 过程中易粘辊筒，并且高温会泛黄。这类粘合剂阳离子性都很强，会降低涂料轧染液的稳定性，发生破乳或凝聚，导致粘轧辊。但粘合剂BPD与这类交联剂的相容性较好。 另一类是高温交联型，即用于棉织物化学整理的树脂初缩体N一羟甲基化合物，如甲醚化羟甲基三聚氰胺(改性六羟树脂，即交联剂M--90)、二羟甲基二羟基乙烯脲(即2D树脂)等，用量一般为20g,L。六羟树脂反应性强，对提高摩擦牢度较明显，但会引起手感发硬，也易粘轧辊。若将六羟树脂的甲醚化改为乙二醇醚化，可提高交联温度20?左右，有利于减轻粘轧辊现象。2D树脂的交联温度较高，不易粘轧辊，但牢度提高不显著。这类交联剂均需要高温焙烘，而且要加催化剂，一般以较温和的氯化镁为好。 四、影响涂料染色产品质量的相关因素 粘合剂的品质是影响涂料染色的至关重要的因素，发展涂料染色要花大力气研制新型高品质的粘合剂。 1、染色牢度 粘合剂应具备颗粒细小(粘度适中，能在织物上形成无色透明，耐磨性好，粘着力强手感好的网膜，常温下不易交链，高温下不泛黄等特点。为提高粘合剂对纤维的粘着力(可在涂料染液中加入适量高温交联剂。焙烘温度和时问是关系涂料染色牢度的重要工艺参数，应以使粘合剂，交联剂充分交链成膜而涂料不发生色变为宜。 2、手感 由于涂料是靠粘合剂，交联剂在织物表面交链成膜而固着在织物上的(所以，粘合剂、交联剂的用量及其自身组成是关系织物手感的主要因素，焙烘温度和时间对织物手感也有直接影响 。 (1)随着粘合剂用量的增加，织物的手感趋向粗硬，为改善织物的手感，在涂料染液中加入有机硅柔软整理剂 l,2g,1，织物手感有了明显的改善。 (2)焙烘温度过高，时间过长，除易引起涂料色变外，还使织物手感粗硬，所以严格按工艺要求操作是十分必要的。 3、粘辊:在涂料染色生产中，沾辊是个老大难问题，尤其是深色更为严重。造成沾辊的原因是多方面的，除了选择较好的粘合剂、交联剂外，半成品的质量，其他添加剂的选用，设备状况及操作方法均有直接影响，所以沾辊问题宜采用综合措施解决 。 (1)半成品必须烧毛净，退浆净，煮练透，布面渗透性均匀一致 ，表面平整无折绉，防止布面茸毛较多，断落到染液中，引起沾辊。 (2)在染液中加入有机硅柔软整理剂 1, 5g,l，在改善织物手感的同时，有助于沾辊现象的克服，既使有轻微沾辊也容易刷车去除 。 (3)浸轧染液采用一浸一轧 ，防止因浸轧次数多增加了对染液的剪切力而沾辊。 (4)将染液温度控制在 25?以下，高温天气可加冰降温延缓沾辊现象的发生。 (5)设备上采用红外线预烘 3O% 以上再进入热风室 ，不仅可使沾辊现象明显减轻，热风室不起绉 ，还可有效地防止涂料泳移 ，生产中发现加入防泳移剂使沾辊情况趋于严重 ，所以尽量不用防泳移剂。 (6)清洁化 ，在轧辊上结膜未完全冷却前就要进行，以免粘合剂固化难以去除。 一种好的粘合剂应当综合解决染色牢度、织物手感和设备粘辊这三方面的因素 。一般而言粘合剂牢度好，粘辊少，但手感硬;或者手感好，但牢度差、易粘辊。除粘合剂性能之外，织物的手感问题 ，可通过后道化学或机械整理改善，如采用柔软整理或磨毛整理，即可获得柔软的手感，用于涂料染色织物即无手感之虑。 由于涂料发色强度比染料低，故涂料用量一般比染料高，而且涂料在纤维上存在较强的散射和遮盖效应，故涂料染深色较难，颜色鲜艳度也较结构类似的染料低。采用粘合剂的涂料染色工艺若要染深色，得结合染料染色，先用活性染料打底，再做涂料染色，也有染料与涂料一步完成工艺。 第三节涂料染色方法及工艺 涂料染色多用于连续轧染，浸染目前仅限于成衣染色。 一、轧染(19.5tex*14.5tex，39.35根/cm*23.6根/cm，蓝绿色纯棉府绸。) 1、工艺流程:浸轧(多浸一轧，轧余率65-70%，室温)?红外线预烘?热风烘燥?焙烘(155?，3min)?水洗?烘干。 2、工艺处方: 90 涂料藏青8304 3.6g/l 涂料绿8601 7.3g/l 涂料元8501 0.95g/l 粘合剂NF-1 20g/l 柔软剂LGF 1g/l 工艺处方参考: 浅色 中色 涂料色浆 5-10g/l 10-30g/l 粘合剂 10g/l 20g/l 防泳移剂 10g/l 20g/l 3、工艺条件: ?室温浸轧，防止粘合剂过早反应，粘搭轧辊。 ?红外线或热风烘燥，防止颗粒泳移，产生条花和不匀。 ?焙烘条件(120-160?，2-5min)，由粘合剂和纤维材料性能而定。 ?添加适当柔软剂可改善手感，或进行皂洗后处理。 二、浸染 涂料浸染可应用于成衣、织物及纱线染色，在棉布成衣染色中，结合仿牛仔布的新潮工艺，涂料浸染方法应用较为广泛。 (一)基本原理 涂料对纤维没有亲和力，浸染时，涂料不能像轧染那样均匀轧压分布于纤维制品上。涂 、一N=N一、一COOCH、OCH、一CONH一、一NH--等 料浸染是利用颜料分子中所含一N02253 基团的负电性，通过对纤维材料的化学改性，使纤维带上正电荷(即阳离子改性处理)，在浸渍染液时，织物就能很容易地吸附颜料颗粒。由于吸附的结合力比较弱，因此，还需借助于粘合剂的作用，以保证涂料在织物上的牢度。 纤维的阳离子改性剂一般都含有阳离子性的氨基，特别是季铵盐。它们一方面与纤维牢固结合，另一方面使纤维呈阳电荷性，实际上与活性染料的反应很相似。阳离子改性剂可分为低分子化合物与高分子化合物两种，低分子化合物主要是反应型，又分为单官能团和多官能团两种。高分子化合物分为反应型与吸附型两种。目前，我国已研制出的阳离子化改性剂CF系列 (上海色织研究所)，其中吸附剂CF--3为双活性叔胺盐结构，在碱剂存在的条件下，可与纤维素纤维反应，使其带上阳电荷，然后用涂料吸附染色。它实现了同时对纤维和一定细度的涂料粒子进行架桥吸附，通过固色处理，大大提高了染色牢度。 由于纤维素纤维含一OH，表面呈负电性，阳离子改性处理较容易。对于涤纶、锦纶等合成纤维，可在一定的温度条件下热处理，使部分带正电荷的化学助剂进人纤维，从而改变表面电性，同样也可以进行涂料的浸染染色。 所以，涂料浸染实际上分两步进行，即织物预处理(化学接枝)、涂料上染(化学吸附)。 (二)工艺举例(牛仔服装) (1)工艺流程及主要工艺条件: 服装润湿处理(渗透剂JFC 2,3mL,L，70?，10min)一预处理(70,80?，15--20min)一染色(70,80?，20--30min)一固色(80?，15,20min)一皂洗后处理一柔软处理—一脱水—一烘干 (2)预处理处方: 阳离子化改性剂 2,,8,(对染物重) 调节pH值(纯碱) 7,9(视改性剂的性能) (3)染液处方: 涂料色浆 x(对染物重) 尿素 5,20g,L 平平加o 1,2g,L (4)固色液处方: 粘合剂BH 5,,8,(对染物重) 交联剂SE 适量(视牢度要求) 尿素具有助溶和膨化作用，还可以吸收途料中含有的甲醛。平平加0起乳化分散作用， 91 可防止粘合剂等粘附于染色机转鼓机壁，导致清洁困难。 三、涂料染色常见疵病及质量控制 思考题 1(涂料染色有何特点?主要有哪些需要解决的问题? 2(影响涂料染色最重要的工艺因素是什么? 3(如何提高涂料染色摩擦牢度和搓洗牢度? 4(如何改善涂料染色的手感? 92 93