7《染整技术》第二册染色部分

第十章酸性染料染色本章主要内容第一节酸性染料的结构分类第二节酸性染料的染色原理及其影响因素第三节酸性染料的种类及其染色性能第四节酸性染料对羊毛纤维的染色工艺第五节酸性染料对其他纤维的染色第六节酸性染料染色常见疵病及质量控制本章要求掌握的内容•1、酸性染料的定义•2、比较三种酸性染料染羊毛工艺上的异同•3、弱酸性染料染锦纶卷染的工艺（包括染色和固色）•4、酸性染料染色常见疵病及质量控制概述•定义•凡含有酸性基团，能在酸性、弱酸性或中性染浴中上染蛋白质纤维和聚酰胺纤维的染料。•结构特点•酸性基团大多数为磺酸基，少数为羧基，易溶于水，在水中电离成为染料阴离子•染料分子结构比较简单，多数为单偶氮类染料，少数为双偶氮类染料，分子中缺乏较长的共轭双键系统，分子芳环共平面性或线型特征不强，因此对纤维素纤维缺乏亲和力。概述•应用特点•色谱齐全•色泽鲜艳•湿牢度和日晒牢度随品种不同而有很大差异。其中结构较简单，含磺酸基较多的湿牢度就较差。•应用对象•酸性染料品种很多，主要用于羊毛、蚕丝等蛋白质纤维和聚酰胺纤维的染色和印花，也可用于皮革、墨水、造纸和化妆品的着色及食用色素。第一节酸性染料的结构分类一、偶氮类酸性染料二、蒽醌类酸性染料三、三芳甲烷类酸性染料一、偶氮类酸性染料•大多数为单偶氮和双偶氮结构的染料，以黄、橙、红等浅色品种为主•三偶氮结构的染料虽然湿处理牢度好，但色泽比较灰暗，匀染性差二、蒽醌类酸性染料•在色谱上弥补了偶氮类酸性染料•以深色为主，大多为紫、蓝、绿及黑色•具有良好的耐光牢度三、三芳甲烷类酸性染料•在三芳甲烷结构的碱性染料基础上，经磺化而成的•以蓝、绿、紫色为多，色泽浓艳•耐光牢度差，溶解度低第二节酸性染料的染色原理及其影响因素一、酸性染料染色的基本原理二、影响酸性染料染色的主要因素一、酸性染料染色的基本原理•羊毛、蚕丝、聚酰胺几乎含等当量的氨基和羧基H2N—W—COOH•在水中，氨基和羧基发生离解，形成两性离子：+H3N—W—COO—•等电点：当溶液的pH值达到某一值时，羊毛纤维中电离的氨基和羧基数量相等，此时纤维大分子上的正、负离子数目相等，处于等电状态，纤维呈电性中和，这时的pH值称为该纤维的等电点。•羊毛等电点的pH值为4.2~4.8。一、酸性染料染色的基本原理•酸性染料在染液中电离成D-SO3-和Na+•羊毛等纤维带正电荷，吸引染料负离子上染•纤维与染料间也存在范德华力和氢键•强酸浴：离子键起主要作用•弱酸浴：范德华力和氢键起主要作用二、影响酸性染料染色的主要因素•1、染液PH值•2、中性电解质•3、染色温度和时间1、染液PH值•“染座”：NH3+•酸性条件下NH3+与D-SO3-形成定位吸附•PH↓，“染座”↑。即酸性强，NH3+多•加酸，促染•通过控制PH控制上染速率和得色量•匀染：酸分几次加入，并选用不同的酸•强酸浴染色——硫酸•弱酸浴染色——醋酸•中性浴染色——醋酸铵或硫酸铵2、中性电解质•PH等电点•离子键结合，加中性电解质——缓染•PH等电点•范德华力和氢键结合，加中性电解质——促染（减少染料与纤维间的静电阻力）2、中性电解质•当酸性染料在硫酸存在下染羊毛，染液中加入中性电解质（食盐或元明粉），无机阴离子Cl－或SO42－以及染料阴离子都能与纤维阳离子的“染座”产生静电引力•无机阴离子Cl－或SO42－体积小、扩散速度快，先被吸附•染料阴离子靠近纤维时，由于静电力、范德华力和氢键作用，取代无机阴离子与纤维结合。2、中性电解质•Cl-——快↓，逐渐↑•延迟染料离子的交换，起缓染作用，并能促进染料的移染，有利于获得匀染。•氯离子对纤维的亲和力很低(常看作为零)，硫酸根离子的亲和力比氯离子大一些，所以元明粉的缓染作用要比食盐强。（染料染液浓度0.1%，浴比50:1，温度50℃）3、染色温度和时间•T↑•聚集程度↓•膨化程度↑•吸附、扩散速率↑∴根据染料聚集倾向大小、扩散性、移染性能高低来控制始染温度、升温速率和染色时间，达到匀染、透染的目的。第三节酸性染料的种类及其染色性能分类•按染色工艺条件•强酸性染料：匀染性酸性染料或典型的酸性染料，染羊毛、皮革。•弱酸性染料缩绒性酸性染料•中性染料一、强酸性染料染色•强酸性染料由于分子结构简单，相对分子质量低，含磺酸基比例高，溶解度高，匀染性好。离子键结合。•湿处理牢度很差，难以染深色，不耐缩绒，且染后羊毛强度有损伤，手感不好。二、弱酸性染料的染色•染料分子结构复杂，磺酸基在分子中占的比例较低，对羊毛的亲和力较高，与羊毛纤维的结合，离子键已不处于主要地位，纤维和染料之间有较大的范德华力和氢键，所以除了离子键以外，染料主要以范德华力和氢键固着在纤维中。•染色牢度比强酸性染料好。三、中性染色的酸性染料•中性浴染色的酸性染料在中性或近中性的条件下染色，染料的上染已不再是羊毛吸附质子所产生的结果。此时酸性染料上染羊毛的情况与直接染料上染纤维素纤维相似，染料阴离子必须克服较大的静电斥力才能上染纤维。染料靠范德华力和氢键上染纤维，并以此固着在纤维中。吸附等温线符合弗氏吸附等温线。•匀染性降低，要在高温下染色四、不同类型酸性染料染色性能比较染色性能强酸性染料弱酸性染料中性染料湿处理牢度较差较好好染液PH值2~44~66~7调PH用酸硫酸或甲酸醋酸硫酸铵或醋酸铵匀染性好中较差染料溶解性好差(相对分子质量小)稍差(相对分子质量较大)差(相对分子质量大)与纤维结合形式离子键范德华力、氢键、离子键范德华力氢键第四节酸性染料对羊毛的染色工艺氨基含量为0.8~0.9mol/kg等电点4.2~4.8一、强酸性染色工艺•染液处方•染料X％(对纤维重)•结晶元明粉10％~20％(对纤维重)•硫酸（98%）2％~4％(对纤维重)•染色pH值2~4•浴比20:1~30:1促染缓染一、强酸性染色工艺•助剂的作用•元明粉•缓染，并有利于匀染•染浅时，用量应高些•也可加入阴离子或非离子表面活性剂起缓染和促染作用•硫酸•促染，染深色时量大些•可分次加入或初染时改用醋酸，以避免染色不匀一、强酸性染色工艺•染色工艺过程•染物于30~40℃入染，以1℃/1~1.5min的速率升温至沸，再沸染45~75min，然后水洗烘干。一、强酸性染色工艺•染色实例：强酸性染料染纯毛绒线，军绿色•染色处方（对纤维重）•酸性黄2G1.43％•酸性红G0.06％•酸性蓝BGA0.44％•硫酸（98%）2％•元明粉4％•平平加O0.1%一、强酸性染色工艺•染色升温曲线40℃入染98℃60min水洗5min匀染剂5min硫酸5min染料1℃/min二、弱酸性染色工艺•染液处方•染料X％(对纤维重)•醋酸（98%）0.5％~2％(对纤维重)•结晶元明粉10~15%•匀染剂0％~0.5％(对纤维重)（如平平加O、拉开粉Bx等）•染色pH值4~6•浴比20:1~40:1二、弱酸性染料的染色工艺•助剂的作用•匀染剂•利于纤维的润湿、膨化及扩散•缓染、匀染•醋酸•调节PH值•浅色或匀染性差的，PH值高些，并分二次加入或用部分硫酸铵代替醋酸•中性电解质：视具体情况•如PH=5以上染深色，在染色一段时间后可加10~15%元明粉，促染二、弱酸性染料的染色工艺•染色工艺过程•染物于50~60℃入染，以1℃/1.5min的速率升温至70℃，再以1℃/2~4min的速率升温至沸，再沸染45~75min，然后水洗烘干。二、弱酸性染色工艺•染色实例：弱酸性染料染纯毛，黄绿色•染色处方（对纤维重）•普拉黄GN0.12％•弱酸艳蓝RAW0.08％•冰醋酸1％•元明粉3g/L二、弱酸性染色工艺•染色升温曲线50℃入染95℃50min水洗5min匀染剂5min冰醋酸5min染料1℃/min三、中性染色工艺•染液处方•染料X％(对纤维重)•硫酸铵1％~2％(对纤维重)或醋酸铵2％~4％(对纤维重)•匀染剂0~0.5%•染色pH值6~7•浴比20:1~40:1三、中性染色工艺•助剂的作用•元明粉•染深色时加，促染，在染色后一段时间后加入•硫酸铵•在染液中水解，使染液微带酸性•当温度较高时，有氨挥发逸出，使染液PH值逐渐降低，在匀染的同时达到较高的上染率三、中性染料的染色工艺•染色工艺过程•与弱酸性染料基本相同。•染料聚集倾向大，匀染性差，移染性差，适当减慢升温速度或采用分段升温三种酸性染料染色工艺的比较染色性能强酸性染料弱酸性染料中性染料染液PH值2~44~66~7助剂缓染剂促染剂促染剂调PH用酸硫酸或甲酸醋酸硫酸铵或醋酸铵始染温度℃30~5050~6050~60升温速度min/℃1~1.5(至沸)1.5(至70℃)2~4(至沸)1.5(至70℃)2~4(至沸)沸染时间min45~7545~7545~75浴比1:20~301:20~401:20~40第五节酸性染料对其他纤维的染色•酸性染料是锦纶染色的常用染料•得色鲜艳，上染百分率和染色牢度均较高•匀染性、遮盖性较差•常用于深色酸性染料锦纶染色•一、锦纶的染色性能特点•二、锦纶织物酸性染色工艺原理一、锦纶的染色性能特点一、锦纶的染色性能特点•具有两性性质•聚酰胺纤维的氨基含量低•羊毛：0.8~0.9mol/kg•锦纶66：0.03~0.05mol/kg约为羊毛的1/20•锦纶6：0.098mol/kg约为羊毛的1/10•锦纶等电点：5~6•羊毛等电点：4.2~4.8一、锦纶的染色性能特点•PH3，锦纶中的亚氨基吸酸产生“染座”，上染量会急剧增加，产生超量吸附，但水解，强度明显下降•PH=4~6，染料以离子键、氢键和范德华力共同作用而与纤维结合，可以染浓色。•因此一般选用弱酸性染料染锦纶。一、锦纶的染色性能特点吸附量与PH值的关系（60℃）•PH值•最适宜4~6一、锦纶的染色性能特点•锦纶在纺丝制造过程中，由于加工条件不同，纤维的微结构有一定的差异，染色时易产生不匀，特别是锦纶66，分子量较高，分子间的氢键较多，结晶度、取向度较高，无定形区结构较紧密，纤维中氨基的含量低，纤维之间的差异在染色时更容易反映出来，极易造成“经柳”“横档”等疵病，∴染色一开始就应该避免上染不匀，始染温度宜低，升温速率宜慢，所用的酸可以分次加入，或染色一段时间后再加入，或用硫酸铵调节染液的pH值。•锦纶中末端氨基的含量较少，饱和值较低，当两个或两个以上染料拼色染色时，就会发生对染色位置的竞争，即所谓竞染现象，这种竞染现象比酸性染料染羊毛要显著得多。拼色选用上染速率相近的染料。一、锦纶的染色性能特点•温度：影响很大•始染温度40℃，然后逐渐升高温度，在规定温度下染色。（∵Tg低）•弱酸性及中性：近沸•温度高，移染性和遮盖性提高锦纶66：50℃左右锦纶6：35~50℃一、锦纶的染色性能特点•匀染剂•净洗剂LS•分散剂NNO•平平加O•固色剂•单宁酸—吐酒石•锦纶专用固色剂：XFG等•无甲醛阳离子树脂类新型环保固色剂二、锦纶织物酸性染色工艺原理•方法•浸染•散纤维•锦纶条•锦纶丝•弹力丝织物•卷染•锦纶绸二、锦纶织物酸性染色工艺原理（一）浸染•染液处方弱酸性染料x%（对纤维重）冰HAC0.5ml/L平平加O1g/L浴比1:10~1:12•染色过程：平平加O+HAC，升温至40℃，在此溶液中处理纤维10~20min，加入染料溶液，在30~40min内升温至沸，染40~60min，然后水洗、固色二、锦纶织物酸性染色工艺原理固色处方•单宁酸处理单宁酸1%~2%（对纤维重）HAC1%~2%（对纤维重）•吐酒石处理吐酒石0.75%~1%（对纤维重）浴比1:15~1:40•工艺条件•50℃加入单宁酸、HAC，升温至65~70℃，保温处理20min，然后加入吐酒石，升温至75℃，保温处理20min，清洗，50℃柔软处理20~30min。二、锦纶织物酸性染色工艺原理（二）卷染•染液处方弱酸性染料x%（对纤维重）净洗剂LS100g硫酸铵150g液量150L•弱酸性染料染锦纶时，可与分散染料、中性染料拼色二、锦纶织物酸性染色工艺原理•染色过程：•在染槽中先放水，加入净洗剂LS、分散剂NNO以及溶好的染料，加水调节染浴至150L，染液升温至60℃，开始染色。•50