第八章阳离子染料染色

D-CH2CH2-CH3-+NCH3CH3第八章阳离子染料染色8-1概述1阳离子染料的结构特点与染色性能DX→D+＋X-阳离子染料是一种色泽十分浓艳的水溶性染料…。2阳离子染料适用对象－腈纶、酸改性涤纶或丙纶、锦纶和丝、棉、麻等3特殊的阳离子染料－迁移性阳离子染料：分子量小、库伦引力小分散型阳离子染料：正电中心被暂时封闭活性阳离子染料：引入亲电活性基团功能阳离子染料：引入抗紫外、阻燃、防水抗菌等功能非金属阳离子染料：复盐无锌化8-2阳离子染料的结构、性质阳离子染料按结构分有偶氮、蒽醌、杂环、三苯甲烷、菁类等。按其共轭体系电荷分布可分为共轭和非共轭两类:一隔离型阳离子染料中阳离子基团不参与共轭体系，染料分子中的正电荷固定在一个原子上，通过隔离子基与染料母体分隔。主要应用性能－…。二共轭型阳离子染料染料分子中的阳电荷，处在染料发色体、共轭体系中，阳电荷并不是固定的，而是分散在整个共轭体系中。主要应用性能－…。8-3阳离子染料的染色特性一阳离子染料的吸附饱和值1饱和值的定义与意义腈纶纤维染色饱和值Sf—腈纶纤维用标准染料在标准条件下（C.I.BasicBlue9、pH：4.5、T：100℃×4hrs、浴比：1:100，并使平衡上染百分率达95%的上染百分浓度）染色所能上染的数量限度。阳离子染料饱和值SD—某种染料在规定的条件下在指定腈纶纤维上的染色饱和值，单位o.m.f.。2饱和系数f纤维染色饱和值（Sf）与染料染色饱和浓度（SD）之比，即为染料的饱和系数。f=DfSS意义：染料的饱和系数是阳离子染料的特征常数，与染料的纯度和摩尔质量有关，而与纤维特性或纤维种类无关。染料饱和系数可表征染料在对纤维染色时的饱和特性!①确定染料用量上限、改善色牢度…fSfDfDfD332211对单一染料染色，染料的用量应不大于SD；染料与匀染剂与各自饱和系数的乘积之和不应超过Sf。②[S]f小（1.2～1.7）的纤维只能染浅色[S]f大（2.1～2.7）的纤维可以染浓色③[S]f较小时，可通过控制染色条件获得深染效果t染↑、pH↑、不加或少加匀染剂、加入导染剂β-萘酚等。二阳离子染料配伍值1阳离子染料的竞染现象－定位染色系统中，染料的竞染现象明显！不同结构的阳离子染料对纤维的亲和力不同，其在纤维内相中的扩散也有差异。2染料的配伍性－染料是否配伍与染料的亲和力和扩散性相关。为了数字化染料的配伍性，引入了相容性指数K，只有Icp值相近或相等才具有相容性，能拼色并获得匀染效果。K=1上染快K=5上染慢匀染型阳离子染料不进行配伍值分类！Icp＞94～92～41～20.1～1＜0.1K1A2B3C4D5E＜5亲和力递减匀染性递增色牢度递减上染率/速率递减3配伍值与染色－结论①染料配伍值与上染速率、亲和力、牢度和匀染性；②拼染及不同染色深度对染料配伍值有不同的要求；③配伍值对迁移性阳离子染料、分散型阳离子染料和活性阳离子染料无意义。三阳离子染料的移染性1染料的移染性较差，且扩散系数随染料浓度的增加而提高，须严格控制染色条件并采取匀染措施；2迁移性阳离子染料…。3影响染料迁移性的因素：染料的结构、染色温度、酸碱度、染色助剂、染料浓度…。四阳离子染料的拼混染色配伍性能是染料对纤维亲和力和扩散性能的综合效果。扩散系数－染料在纤维内的扩散速度亲和力－染料争夺染色位置的能力和牢度水平竞染分析…。8-4聚丙烯腈纤维及阳离子染料染色机理一腈纶纤维的结构特点及染色性能1腈纶纤维的化学结构第一单体－丙烯腈的均聚物吸湿、染色性能极差。目前的腈纶都是以丙烯腈为主要单体，而引入第二、第三单体的二元三元共聚物：第二单体（3-12%）－提高纤维弹性、热塑性、柔顺性、染色性。第三单体（1-3%）－RTRTDDK21expexp21CH=CH-C-OCH3=OCH=CH-C-OCH3=OCH3CH3COC=CH2H=O丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯醋酸乙烯酯CH2CCH2CONa=OC=OOHCH2=CH-CH2-SO3H衣康酸钠烯丙基磺酸CNH+H2OCOOH2腈纶纤维的超分子结构螺旋棒状结构－存在与纤维轴平行的晶面，不存在垂直纤维轴的晶面（纵向无序、侧向有序）。蕴晶（横向有序结构）－纤维中没有真正的晶体存在。3腈纶纤维染色性能、热性能①热性能：腈纶纤维Tg85～100℃，在Tg上下染色速率相差很大；湿热条件下，弹性和初始弹性模量下降大、易发生形变。②酸的作用：随T↑，V水解↑；③碱的作用：强碱、高温条件下，聚丙烯腈分子链段发生环化，导致纤维泛黄。二阳离子染料的吸附等温线阳离子染料对腈纶的上染可看作为一个离子交换过程：腈纶纤维用阳离子染料染色属于(Langmuir)型吸附；聚丙烯腈纤维染色也存在超当量吸附问题。三阳离子染料的上染速率阳离子染料在腈纶上容易出现匀染性差的问题！影响阳离子染料上染速率的因素：1腈纶纤维上的酸性基团影响Sf大（含强酸性基团），纤维大分子间库仑斥力增大、微隙增加、D↑，P197图8-3、8-4、8-5①染料在具有较强、较多酸性基团的纤维上具有较大的表观扩散系数；②染料在具有较强酸性基团的纤维上表现出明显较快的上染速率和上染量；③含有不同性质的酸性基团的纤维不易混纺。2热处理条件影响①热处理T↑，纤维内应力获得松弛、D↑P198图8-6②拉伸比↑，D↓P198图8-73染料浓度①染浴中染料浓度越高，染料上染越快，直至平衡；P199图8-8②纤维上染料浓度越高，染料扩散越快；③高浓染浴中的染料具有稳定的上染速率，且易于扩散，因此有利于匀染！4染色温度影响腈纶纤维的Zeta电位较低，因此阳离子染料吸附较快；在Tg以下难以扩散，一旦升至Tg以上，上染速度随温度提高很快，约每提高1℃，上染速率可提高30%。所以染色温度控制十分重要。P199图8-95助剂的影响中性电解质、阳离子匀染剂、阴离子匀染剂四阳离子染料的染色机理1离子交换过程2自由体积模型8-5阳离子染料对腈纶的染色工艺阳离子染料对腈纶的染色关键问题是匀染问题！工艺制定应围绕匀染、T、pH、匀染剂应用。1染料亲和力大初染率高、上染率高。只要用量﹤Sf，上染率可达97%以上。亲和力大，染料在腈纶纤维上迁移性差，一旦染不匀便难以纠正。2纤维结构紧密T﹤Tg上染慢，T﹥Tg上染很快，短时间的迅速上染，导致染色不匀。扩散活化能高（72千卡/克分子），卡萨布速率对温度特别敏感。3纤维结构对温度变化极为敏感4存在着临界浓度染浴中染料浓度低于临界浓度时，上染速率随染料浓度的增加而急剧升高；超过这个浓度以后，上染速率与浓度无关，不再有变化。一匀染控制措施设备方面－使染料浓度均匀分布染料的选用－适宜的K值化学方法－使用缓染剂物理方法－温度控制染色工艺－fSfSHDDHK][][][][][1][][1][11SSDKDSfHDFSODHFSO331阳离子匀染剂通过与阳离子染料竞争染座和缓染，达到缓染目的。①若用量过大，会导致染料上染百分率降低，深浓色织物可不用或少用缓染剂；②注意选择阳离子缓染剂对纤维的亲和性；③阳离子缓染剂会扩大混合染料的配伍值差异，不利于混合染料的拼色；④聚合型阳离子缓染剂通过消除或减小纤维的Zate电位起到缓染效果，几乎不影响染料的上染量，用量少、效果显著、适用性广。2阴离子匀染剂扩散剂NNO，平平加O、OP-10，通过与阳离子染料形成松驰络合物，同时具有降低相对亲和力作用改善配伍性。①需配合非离子表面活性剂使用，以防止色淀形成；②有可能降低染料的上染量并恶化织物手感；③阴离子缓染剂会缩小不同染料的配伍值差异，因此有利于混合染料的拼色。3中性盐、稀土缓染剂①中性盐加入Na＋↑↑，降低Zeta↓；②缓染能力有限；③与阳离子竞争染座而缓染。4pH值①pH↓，-SO3H离解受抑制，起缓染效果；②酸性过强会导致染料上染量的下降；③纤维中强酸性基团含量越高，其上染受染浴酸碱度的影响就越小。P200图8-10阳离子染料染色，pH3.5-5；浅：3-4.5、深：4-5。5温度①染料的集中上染温度区为Tg+10-15oC；P200图8-11②温度对染料的上染量影响不大；③控制升温措施：…；④综合考虑纤维的物理、化学结构和染色效果，腈纶的最高上染温度为～100oC。二腈纶纤维染色中的几个问题1腈纶纤维泛黄问题2变形问题3手感问题：聚冷手感很硬三浸染1染液组成阳离子嫩黄7GL0.12%(o.m.f.)艳红5GL2.46HAc2.5%NaAc1.0%Na2SO40.8%12270.5%浴比1:402控制升温染色法3恒温染色法（Tg﹤T﹤100）①恒温染色法工艺过程：选择在纤维玻璃化温度以上、染液沸点以下某一固定的温度始染，并保温染色45～90min，使染浴中大部分的染料上染，再升温至沸作短时间沸染，让染料在纤维内相充分扩散或移染。②恒温快速染色法的目的：减少或消除由于染浴中温度不均匀而引起的染色不匀现象，操作简便、不易染花。③恒温染色的关键：选择合适的恒温上染温度，使染料不发生集中上染，而是在整个恒温阶段均匀缓慢地上染。四轧染应松式加工！主要用于腈纶丝束、毛条及腈纶混纺织物。轧染工艺有汽蒸法和热熔法两种：①汽蒸法染色处方组成－染料、助剂、促染剂（纤维膨化剂）、酸或强酸性染料、糊料、酸剂…工艺流程－浸轧→100-103oC汽蒸10-45min→水洗。②热熔法热熔法主要用于涤/腈混纺织物的染色，纯腈织物或腈纶和其他纤维的混纺织物一般不用热熔法。染色处方－分散型阳离子染料、醋酸、促染剂、释酸剂、非离子表面活性剂、少量糊料工艺流程－浸轧→烘干→190-200oC热熔→后处理。