染整工艺原理4直接染料染色

笃学尚行，止于至善！染整工艺原理任课教师：许长海教授办公室：纺服B401邮箱：[e-mail]电话：[phone]答疑时间：周二14:00-15:30周四14:00-15:30其他时间（预约）曲水流觞生态校园！第三章直接染料染色概述直接染料的结构与性能的关系直接染料的稳定性直接染料的染色方法直接染料的固色后处理直接染料的染色原理与工艺分析曲水流觞生态校园！概述直接染料出现之前靛蓝及其它天然染料棉染色工艺麻烦合成染料应用初始阶段棉需媒染剂处理才能上染第一個合成的直接染料刚果红（Congored）PaulBottiger，1884年属於偶氮染料溶于水无需用媒染剂处理曲水流觞生态校园！概述直接染料的优点使用方便价格便宜色谱齐全能染纤维素纤维、蛋白质纤维直接染料缺点水洗牢度差～3级（40℃皂洗）日晒牢度差除铜盐直接染料（铜盐后处理染料）6级以上外，其它直接染料3～4级用途棉针织、丝绸、粘胶染色（牢度比棉高1/2～1级）曲水流觞生态校园！第三章直接染料染色概述直接染料的结构与性能的关系直接染料的稳定性直接染料的染色方法直接染料的固色后处理直接染料的染色原理与工艺分析曲水流觞生态校园！直接染料的结构与性能的关系含有水溶性基团可溶于水分子大，有较长的共轭双键极性引力大芳环的线性共平面结构范德华力大有生成氢键的基团（－OH、－NH2等）氢键作用有一定的亲疏比水溶性基团（－SO3Na等）太多，直接性降低染料的聚集性分子大，直线型，芳环同平面→聚集倾向大曲水流觞生态校园！第三章直接染料染色概述直接染料的结构与性能的关系直接染料的稳定性直接染料的染色方法直接染料的固色后处理直接染料的染色原理与工艺分析曲水流觞生态校园！直接染料的稳定性酸稳定性染蛋白质纤维要求pH2～9不变色邻、对位有胺基的偶氮染料稳定性差例如：刚果红对酸敏感，已不用作染色用此原理，一些染料如刚果红（pH3～5兰→红）等被用作酸碱指标剂NNNR1R2H+NNNR1R2HNNNR1R2H醌式结构，色深效应曲水流觞生态校园！直接染料的稳定性碱稳定性染纤维素纤维要求pH4～10不变色邻对位有－OH的偶氮染料稳定性差NNOHHO3SHO-HNONaO3SN酸性橙INNHO3SHO-HONNNaO3SOH酸性橙II曲水流觞生态校园！直接染料的稳定性对还原剂的稳定性还原剂剥色拔染印花（某些偶氮染料偶氮基稳定）NAr1NAr2HNH2Ar1+NH2Ar2曲水流觞生态校园！第三章直接染料染色概述直接染料的结构与性能的关系直接染料的稳定性直接染料的染色方法直接染料的固色后处理直接染料的染色原理与工艺分析曲水流觞生态校园！直接染料的染色方法浸染（散纤、纱、织物卷染）常规染法工艺流程染色→水洗（固色）→水洗工艺处方染料：x%（如中等深度0.2～1％）NaCI：促染剂，10～30g/L，分数次加（Na2SO4减半）平平加O：匀染剂，0.2～0.5g/L纯碱：软化剂，少量浴比：1:20～1:40高温染法110～120℃增加移染，缓慢升温匀染困难的染料碱性、高温、纤维易氧化加酸性物质，如(NH4)2SO4以减弱OH－染料在高温下易还原加温和氧化剂（防染盐S）曲水流觞生态校园！直接染料的染色方法轧染浸轧染液→汽蒸→水洗（固色）→烘干处方：x浸x轧轧余率染液温度40~80℃开车冲淡率x%~25%直接性高，冲淡率高40~80℃3~8分钟固色剂r，冰醋酸硫酸铜，冰醋酸，铬盐等轧染时轧液内一般含有染料、纯碱(或磷酸三钠)0.5~1.0g/L，润湿剂2~5g/L曲水流觞生态校园！直接染料的染色方法直接染料染色须注意的问题化料（水质影响）化料用软水或加纯碱、磷酸三钠等1-3g/L，必要时高温沸煮C.I.DirectGreen6对硬水敏感C.I.DirectGreen8遇铁变兰且暗C.I.DirectGreen12遇铁变兰且暗染色工艺控制电解质（盐）加NaCl（或Na2SO4）促染用量10–30g/L，中途加入温度不同染料控制不同的升温速度低温染料：70℃以下中温染料：70-80℃高温料：分段沸染曲水流觞生态校园！第三章直接染料染色概述直接染料的结构与性能的关系直接染料的稳定性直接染料的染色方法直接染料的固色后处理直接染料的染色原理与工艺分析曲水流觞生态校园！直接染料的固色后处理固色机理封闭染料的水溶性基团与染料形成低水溶性的金属离子络合物在纤维表面形成立体网状的聚合物薄膜封闭染料与纤维反应发生交联，形成高度多元化交联网状体系固色剂及固色工艺固色以阳离子型固色剂为主，其它有金属盐固色等，但应用不多主要讨论阳离子型固色剂曲水流觞生态校园！直接染料的固色后处理阳离子合成树脂固色剂Y结构双氰胺-甲醛树脂缩合物（P80）属非环保品原理封闭水溶基、成膜效果湿牢度可提高1-1.5级(达三级)固色前后色光有变化，但影响不太显著CNHCONH2H3NNH2HNCH2nnCl曲水流觞生态校园！直接染料的固色后处理阳离子合成树脂固色剂M结构固Y与铜盐如醋酸铜作用制成原理封闭水溶基、成膜、可生成金属络合物效果湿牢度可达4级，但变色大CNHNNH2H2CCONHCuH2NCNHNCH2HNOCnnCH3COO曲水流觞生态校园！直接染料的固色后处理阳离子合成树脂固色工艺(举例)固色剂Y（M）：0.8-1.2%（5-20g/L）HAc（20%）：0.6-1.0%T：50-60℃t：15-25min固后可不经水洗曲水流觞生态校园！直接染料的固色后处理反应型固色剂结构以环氧氯丙烷为反应性基团，与胺、醚、羧酸、酰胺等反应而制得的聚合物该类为反应性无醛固色剂，目前使用较广泛原理封闭水溶基、成膜、与纤维、染料或自反应交联成膜效果基本能达到Y、M牢度，变色性较小，环保型H2CCHOCH2Cl+HNCH3CH3NCH2CH3CH3CHCH2OHn曲水流觞生态校园！直接染料的固色后处理反应型固色剂工艺固色剂0.5-2%pH：5-6T：40-60℃t：20-30min其它类型固色剂用二乙烯三胺和环氧氯丙烷反应、再经芳胺盐醚化的固色剂(TCD-K)用二烯丙基二甲基氯化胺聚合的季胺高聚物无醛固色剂(GS)曲水流觞生态校园！第三章直接染料染色概述直接染料的结构与性能的关系直接染料的稳定性直接染料的染色方法直接染料的固色后处理直接染料的染色原理与工艺分析曲水流觞生态校园！直接染料的染色原理与工艺分析温度效应盐效应直接染料的应用分类直接染料和纤维的结合状态曲水流觞生态校园！温度效应温度度对上染百分率的影响直接染料结构差异大，温度对上染百分率影响较大提高温度会降低染料的平衡上染百分率曲水流觞生态校园！温度效应温度对扩散速率的影响直接染料扩散速率和半染色时间的差异大扩散系数高低相差可达100倍以上升高温度，扩散系数增加对于扩散速率低、上染比较缓慢的染料，需要提高染色温度，以获得较高的上染速率和上染百分率染料半染时间，min（粘胶丝）扩散系数，108cm2/min（粘胶片）直接橙R0.11180直接坚牢橙G0.07156直接橘黄G0.2690直接红2B0.830直接桃红B1.715.2直接天蓝FF15.98.0直接坚牢蓝2BN24.15.1直接绿BL551.73直接坚牢橙AG1550.71曲水流觞生态校园！直接染料染色原理与工艺分析影响扩散速率的因素（回顾复习）抽伸率抽伸增加，取向度增加，孔隙直径变小，扩散速率下降纤维表皮结构粘胶表皮取向度＞铜氨表皮取向度，扩散速率反之截面形状粘胶：圆锯齿形，表面积大，吸附速率高，扩散速率低铜氨：圆形，表面积小，吸附速率低，扩散速率高－△μ°－△μ°大，吸附速率高，扩散速率低染料聚集度聚集度大，扩散速率低曲水流觞生态校园！温度效应温度对扩散速率的影响提高染色温度可以提高扩散速率纤维溶胀，孔隙大染料聚集度低－△μ°低染料分子动能大，具有活化能的分子个数增加温度对拼色工艺的影响选同类直接染料拼色上染百分率＜单独上染百分率低温时更显著（原因不很清楚），可能是不同染料分子在染液中聚集引起曲水流觞生态校园！盐效应盐的促染作用加盐使染料上染率显著增加在阴离子染料染带负电的纤维的染色系统中普遍存在促染作用对水溶性大的染料作用明显促染作用对含负离子多的纤维更为明显(铜氨纤维素)盐效应是控制直接染料上染的重要方法曲水流觞生态校园！盐效应盐的促染作用原理盐的加入所产生的电荷效应显著地改变了染料离子接近带电纤维的位能阻提高溶液中的[Na＋]，减少与纤维界面[Na＋]差，从而减少D－向纤维表面运动的能阻as=[Dz－]·[Na＋]z，[Na＋]增加，as增加，当T一定时，亲和力为定值，因此af增加，上染百分率升高电解质的水合作用曲水流觞生态校园！盐效应电荷效应的唐能模型假设一在某一距离（l）内，电位ψ为定值，超过l距离（r＞l），ψ→0假设二PQR为等电位双电层，QR为该双电层和溶液本体的交界线，它可作为一半透膜，即：唐能膜溶液中离子可以透过唐能膜，纤维所带电荷不能透过唐能膜曲水流觞生态校园！盐效应电荷效应的唐能模型膜外离子浓度：[Na＋]s、[Dz-]s膜内离子浓度：[Na＋]i、[Dz-]iX－为纤维表面所带电荷，n为膜内单位重量纤维所带X－电荷数，V为单位重量纤维的唐能膜内体积Na＋和Dz-的位能=化学位＋电位→电化学位曲水流觞生态校园！盐效应()ln[]iiiDNaNaRTNaF()ln[]sssNaNaRTNa平衡时：()()isNaNaln[]ln[]siDRTNaRTNaF[]exp[]sDiNaFNaRTψD为负值，故[Na＋]i＞[Na＋]s()ln[]zzziiiDDDRTDzF()ln[]zzzsssDDRTD平衡时：()()zzisDDln[]ln[]zzsiDRTDRTDzF[]exp[]ziDzsDzFDRT注：1.稀溶液aNa＋→[Na＋]，aDz-→[Dz-]2.F：法拉第电量，ψD：唐能电位3.;zzzisisNaNaNaDDD膜内外钠离子的电化学位膜内外染料阴离子的电化学位曲水流觞生态校园！盐效应电荷效应的唐能模型唐能膜内外离子浓度关系式平衡时莫内呈电中性求各种离子浓度关系[][]exp[][]zzsiDzzisNaDzFNaDRT[][][]ziinXNazDV曲水流觞生态校园！盐效应直接染料对纤维的亲和力[Dz-]f、[Dz-]s可以直接测得染液中的钠离子电中性原则纤维上的钠离子电中性原则唐能平衡1lnzzffzzzssDNaRTVDNazsssNazDCl12222142zzfffssNazDzDVNaClzfffNazDCl2FFSSNaClNaClV曲水流觞生态校园！盐效应直接染料对纤维的亲和力线性关系式同一染料在同一温度下染不同纤维素纤维，－⊿µ°基本相同同一染料染同一纤维素纤维，温度升高，－⊿µ°下降斜率为1纤维素的染料可及容积（V）lnln(1)lnzzzzFFSSDNaDNazVRT