第八章阳离子染料染色.doc

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.Basic Blue 9、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 = 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…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Sf② [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＜0.1K1 A2 B3 C4 D5 E＜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%）－ 2 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Tg 85～100℃，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－1 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4 pH值① pH↓，-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：4-55 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7GL 0.12% (o.m.f.) 艳红5GL 2.46 HAc 2.5% NaAc 1.0% Na2SO4 0.8% 1227 0.5% 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。