第七章--分散染料染色

1、第七章 分散染料染色7-1 引 言分散染料是一 分散染料的发展分散染料的发展是随着纤维发展而发展的。分散染料的产生与发展是始于醋酯纤维的应用：1 醋酯纤维用染料：分子结构小，水溶性小的染料；2 聚酯纤维染色用染料；3 新型差别化纤维，仿真丝产品，超细纤维染色用染料；4 碱性浴染色的分散染料。二 分散染料的结构特点1 结构特点2 按应用性能分类三 分散染料发展趋向1 多能化 染料能够同时上染涤纶及其混纺纤维2 大分子化 适用于高温高压或热熔法染色、牢度高3 杂环化 染料发色鲜艳且染色性能良好7-2 分散染料的结构和性能一 化学结构和颜色的关系以单偶氮结构染料为例：R1为吸电子基，R2、R3为H或吸电子基；R4、R5为H或供电子基；R6、R7为H或烷基及烷基的进一步取代基。偶氮基的左侧为含吸电子基的重氮组分，右侧为含供电基的偶合组分。1 重氮组分吸电子基吸电子性效应愈强，偶合组分供电子基供电子性愈强，深色效应愈明显。2 改变偶合组分氨基上取代基引起深色效应。3 取代基的空间位阻效应二 化学结构和日晒牢度的关系染料的光褪色不但和染料的化学结构有关，也和染料的聚集态、所染纤维材料的性质以及大气

2、条件等因素有关。1 光褪色机理这是一个亲电加成反应，-N=N-邻位上的电子云密度，利于反应，而导致日晒牢度下降。2 染料结构与日晒牢度关系 对偶氮结构染料，引入吸电子基，日晒牢度； 除硝基外，吸电子基的吸电性越强，日晒牢度；R-NO2-OCH3-CH3-H-Cl-CN日晒牢度23-4455-66 蒽醌结构日晒牢度普遍较偶合氮类好，蒽醌1位上氨基碱性越小，日晒牢度相对较高； 同样染料对不同纤维染色，日晒牢度可能不同。三 化学结构和升华牢度的关系升华牢度：1 对于偶氮结构染料，极性基团对升华牢度影响较分子量影响大。极性越强，分子量越大，升华牢度越好；重氮组分，偶合组分上引入极性基团均使所升华牢度提高。2 对于蒽醌结构而言，分子量影响大于极性基团影响，一般随分子量增大，极性基团增多，升华牢度提高。3 过多的极性基团引入，将导致染料对聚酯纤维亲和力下降，影响上染率。4 升华牢度好，扩散、匀染性较差。7-3 分散染料染色性能和染色原理一 分散染料溶液特性和染色性能：分散染料溶液中含有：染料原分子、不同晶体染料、染料颗粒、少量离子态染料，处于动态平衡。（一）分散染料分散性1 分散剂的分散机理 染料

3、晶面吸附分散剂，使晶面带负电而形成双电层； 分散剂亲水基与水结合形成水合层，提高稳定性；2 影响分散性的因素 分散剂与扩散剂 温度 T升高导致分散剂（尤其是非离子表面活性剂）稳定性下降 钙/镁离子、中性电解质及阳离子物质会使染料的分散稳定性降低 染液中的染料浓度过高，染液循环速度快，升温速率快，也会使分散液的稳定性降低。（二）分散染料溶解性分散染料分子中弱极性基团含量较高，赋予染料一定的溶解性；溶解度过大，会影响上染率。影响分散染料溶解度因素： 分散剂（关键） T升高，分散稳定性下降，但溶解度升高 染料细度染料晶体颗粒小，溶解度大。 晶体结构晶型转变；晶体增长和晶体析出现象使染料难于向纤维内部扩散，染料的上染速率降低，易产生染色不匀（色斑）等疵点；结晶增长，溶解度下降。 染料的分子量与极性 染色工艺条件和染色助剂（三）分散染料的稳定性1 染料水解 高温碱性条件下 酯键、氰基、酰胺基水解为羧基；羟基离子化 酸性条件下 氨基、酰胺基质子化染料水溶，上染率，导致色光变化。2 染料还原拔染、还原净洗在高温碱性条件下棉纤维具有还原性。显然，高温碱性条件下，染料结构易遭破坏，而分散染涤必须高温条件

4、，因而染浴不能为碱性，一般控制染浴弱酸性5-6，用HAc调节。3 染料阴离子化含羟基的分散染料4 热稳定性染料分类升华牢度匀染性结构特征应用性能E差好小浸染、转移印花SE中等中等中等高温高压S高差大热 熔易升华、熔融，并发生染料的转移和沾染。影响升华牢度的因素及其改善措施二 聚酯纤维的染色性能1 聚对苯二甲酸乙二醇酯PET 结构因素 属线性大分子，分子链上没有大侧链； 缺乏极性基团 分子中没有强的极性基团，只有极性较小的酯基。 纺丝和热处理与染色关系 涤纶的染色性能随纺丝条件及染色前处理条件而变化！173 表7-2、7-32 聚对苯二甲酸丙二醇酯PTT3 聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT4 阳离子改性聚酯5 超细涤纶纤维三 分散染料的吸附平衡和上染速率分散染料上染聚酯纤维的染色技术：1 高温高压染色技术2 常压载体染色技术3 高温热熔染色技术（一）上染过程 在溶液中的上染过程 染料吸附上染纤维和从纤维表面向纤维内扩散都是由单分子染料完成。染色中必须升高染色温度或加入载体，增加纤维内部的自由容积或使纤维增塑，加快染料向纤维内部的扩散速率。 在干热染色法中的上染过程 浸轧-烘干-热熔（染料升华或

5、熔融）-向纤维内部扩散-清洗后处理。应选择适宜的染色助剂，以稳定染液，防止染料发生晶型转变和晶体增长现象。（二）分散染料的吸附等温线纤维的染色饱和值就是染料在纤维无定型区的“溶解度”。1 影响分配关系的因素 纤维 根据相似相溶原理，纤维结构和性质差异，导致不同纤维（涤纶锦纶腈纶）K值不同； 温度 T（Tg）、K，染料在溶液中分配量增加，但T吸附饱和值增加，原因是可及度； 染料 极性、空间尺寸和溶解性； 其它因素影响 分散剂、匀染剂、载体、热定型2 分散染料染色加和性分散染料加和性 几只结构、性质相差较大的染料拼混染色时，其吸附饱和值为其单独染色时饱和值之和。P170原因 结构性质相近的染料在溶液甚至纤维中形成混晶，存在竟染，而无加和性；结构性质相差较大，染料在溶液甚至纤维中形成低熔混合物，其吸附饱和值具有加和性。意义 提高饱和值，对锦纶和腈纶更具有重要意义。四 分散染料与纤维的相互作用1 分散染料与纤维的相互作用 氢键、偶极力、色散力和疏水力（熵驱动）等。2 表示方法 染料与纤维之间各种作用力的总和可用内聚能和内聚能密度来衡量。 内聚能 (E)为1mol物质气化所需的能量，标志上述各种

6、作用力的总和。 内聚能密度为单位摩尔体积所需的内聚能 溶解度参数及意义 根据相似相容原理，染色时选用与涤纶溶解度参数相近的染料，这样能获得好的染色效果。在分散染料载体染色时，需选择溶解度参数与染料、纤维的溶解度参数相近的载体，这样才有利于染料上染，载体的促染作用才明显。五 分散染料的上染速率在整个染色过程中，染料在纤维内的扩散比较慢，它往往是决定上染速率的主要因素。影响上染速率的因素： 染料的溶解度 溶解度越好，纤维表面吸附的染料量上升，浓度梯度就越大，上染速度提高；但是，亲水性过高的分散染料。 纤维染色饱和值Sf 温度效应 载体 染料浓度 浴比、机械搅拌、升温工艺7-4 分散染料涤纶染色工艺目前，主要采用的染色方法有：载体染色法、高温高压染色法、热熔法、溶剂法和气相法。一 涤纶纤维的结构特性 分子中无大的侧基，分子取向高，结构紧密； 疏水性纤维：回潮率0.3-0.4%； 热型纤维：Tg：67-81； 存在多级转变点，120、150、180分别为冷结晶，部分结晶和最适结晶温度； TDTg +30多度：且染料分子越大，TD越高； 纺丝造成热性能差异。二 影响的染色主要工艺因素1 染色温度

7、：染料上染聚酯的活化能较高，达125.5kJ/mol！ 链段实体和自由体积示意图 相转变时的体积膨胀系数变化示意图升温不但有利于纤维结构的松弛，还有利于染料扩散动能的提高。2 纤维的膨化和促染膨化后的聚酯：玻璃化温度下降促染原理：增加染料的溶解度、改善纤维的可润湿性。3 染料的溶解性4 染浴流速和浴比三 染色方法（一）高温高压法高温高压法染色工艺特点 基本工艺、适用对象、设备、染色效果、染色处方组成高温高压法染色原理 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 %、醋酸 pH 56、表面活性剂 01g/l、浴比 适当还原清洗处方 保险粉 2g/l、36o烧碱 4ml/l、温度 70oC、时间20分钟1 基本工艺 染料选用 分散稳定性和化学稳定性良好、染料的移染性和遮盖性好，S染料分子大、不易渗透，遮盖性差。 温 度T始：40-50；在80前可快速升温。80-120（尤其90-110），注意升温速度，应较慢；102-110是易产生聚集温度区，染料颗粒吸着在纤维上易产生色点最不易均化；125-130，染20-60min，匀染，提高上染率；降温工艺：！70-80，

8、进行还原清洗。 pH主要考虑染料和纤维的性能pH5-6 浴比考虑织物、染浴的有效循环以及上染率的需要一般为1:10-1:30 匀染剂 NNO、载体（膨化剂）、阴+非表活剂1-2%阴离子分散剂：注意其耐受高温的性能亲纤维或亲染料型匀染剂：可能导致上染率下降移染型匀染剂（载体）：注意控制初染速率和纤维损伤阴离子 + 非离子表活剂：控制浊点、防止染料聚集、晶体长大、晶型变化、抑制纤维齐聚物溢出。2 染后还原清洗还原清洗后，发色鲜艳纯正，日晒牢度可提高一级。注意防止偶氮类染料还原分解！3 染色中的几个问题 焦油斑 齐 聚 物 50% pH 5 7 10 染料分散剂 30% 去除率 3 38 40% 纤维屑杂质 20% 齐聚物及其控制措施低温载体染色、高温排液、碱性染色、高温分散剂、清缸剂。 定型与染色（二）热熔染色热熔法染色工艺特点 基本工艺、适用对象、设备、染色效果处方组成 分散染料、分散剂、润湿剂、渗透剂、海藻酸钠工艺：室温浸轧（二浸二轧、轧余率60%） 红外预烘 热熔（190-195，1-2min） 套染棉 后处理1 浸轧悬浮液注意控制浸轧的均匀性和轧余率、色差和泳移现象。轧染温度一般为室温，否则染液的稳定性较差。2 烘干、预烘带液率临界+3040%时，泳移可得到抑制。织物所受张力应有效控制！红外烘至30%，再热风烘干P181 表7-6。防泳移剂： 线型大分子，结合水； 烘干，此态介质粘度，形成凝胶体。防泳移剂使用不当，会影响染料的扩散，且粘辊筒易造成条花。3 焙烘发色（热熔）的温度与时间 焙烘温度取决于染料E 180-190 SE 190-200 t：1-2min S 200-210 焙烘温度取决于纤维，一般为180220230，T软，且染料升华太大，影响固着率、沾污设备；240 棉织物将降解，脱水碳化；260 T熔点

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