活性染料染色ppt课件.ppt
第三节 活性染料染色,主要内容：活性染料的结构特点及分类活性染料的染色过程及固色原理活性染料染纤维素纤维的方法及工艺活性染料对其他纤维的染色,重点内容：活性染料的结构特点及分类影响活性染料固色率的因素活性染料染纤维素纤维的方法及其工艺,一、概述1、定义：活性染料溶于水，染料分子上含有活性基团，能在一定条件下与纤维素纤维中的羟基、蛋白质纤维中的氨基发上反应生成共价键结合上染。,2、活性染料的特点：溶于水，使用方便匀染性好皂洗牢度和湿牢度高染色鲜艳度高生产工艺简单，价格便宜沾色少3、存在的不足：固色率不高，影响染料的利用率盐的用量大日晒牢度较差,4、活性染料的结构特点通式：W-D-B-R其中： W表示水溶性基团 D表示染料母体或发色体 B表示连接基 R表示活性基,5、结构与性能,（1）水溶性：在母体染料中一般有13个磺酸基做为水溶性基团，有些活性基本身也具有磺酸基或硫酸酯基作为水溶性基团。（2）母体：影响染料的颜色、亲和力、日晒牢度、扩散性等。较好的扩散性和较低的直接性（匀染和透染性能；未染着的染料、水解染料的洗除性）一般为简单的直接染料和酸性染料作为母体的结构。,（3）连接基B：活性基染料母体芳环相连。有些染料没有连接基，活性基直接连接在染料母体上。 连接基对染料的反应性和染料纤维键的稳定性也有一定的影响。（4）活性基团R：主要影响染料的反应性及染料纤维键的稳定性。决定类别和染色工艺。,二、活性染料的分类,根据活性基团的不同分类1、X型：二氯均三嗪型活性基团上有两个氯原子，活性强室温下就可以与纤维素纤维反应染液稳定性差，易水解损失，固色率低固色用Na2CO3（弱碱）,2、K型：一氯均三嗪型活性基团上有一个氯原子，活性低较高温度下才能与纤维素纤维反应染液稳定性好，不易水解损失固色用NaOH（强碱）,3、F型：二氟一氯嘧啶（氯带嘧啶活性基）该类染料品种主要是二氟一氯嘧啶型反应活性介于K型和X型之间,4、KN型：乙烯砜型 染色时在碱性条件下可以生成反应性的乙烯砜基。D-SO2-CH2CH2-OSO3Na反应活性介于K型和X型之间5、RN型：双活性,三、活性染料的染色过程（一）上染染料的吸附染料的扩散（二）固色染料与纤维发生反应形成共价键结合（三）皂洗后处理洗去未反应的染料洗去水解的染料,（一）、上染 (1)亲和力低活性染料的分子结构比较简单，染料与纤维素间的范德华力和氢键力较小（2）盐效应A、促染纤维素纤维带负电，Na+受纤维电荷吸引力；染料阴离子接近纤维表面所受斥力大为减弱促染作用。-SO3越多，盐效应越明显。促染既能提高染料的上染百分率，也能提高固色率。,B、注意盐的用量不能过高，也不能加入过快。盐量过多：染料容易聚集沉淀，不利于上染。加入过快：随着盐量的增加，上染速率也增加，容易出现染色不匀的现象，最好采用分批加盐。,（二）固色固色效果：固色率染料与纤维发生共价键结合的染料量占投入染料总量的百分率。反应历程：（1）亲核取代反应（2）亲核加成反应反应条件：碱剂,（1）亲核取代反应Cell-OH+OH- Cell-O-+H2O,（2）亲核加成反应,（3）活性染料的水解反应水分子在碱的作用下逐步离解成OH-，OH-作为亲核试剂与活性基反应，生成一种羟基化合物而失去染料的活性，该反应称为染料的水解。其反应如下：,染色时，随着碱剂的加入，水中OH-的浓度提高，染料的水解作用加剧，水解染料增多。（染料的利用率将会降低，难得染得深色。）被水解的染料不仅部分或彻底的失去了与纤维固着的活性，但是具有与活性染料相近的亲和力，可被纤维吸附成为浮色的一部分。控制条件，使反应朝着有利于固着的方向发展，避免染料的水解，是制定活性染料染色工艺的关键。,影响活性染料固色率的因素,1、染料性质的影响（1）染料反应性的影响（2）染料亲和力的影响（3）染料扩散性的影响2、染色工艺条件的影响（1）PH值（2）固色温度（3）时间（4）浴比（5）中性电解质,1、染料性质的影响,（1）染料反应性的影响反应性不同，其固色率也不同活性染料的反应性越高，染色的固色率越大，但水解速率也随之增大提高活性染料的反应性不一定能提高固色率，有时甚至会降低固色率,（2）染料亲和力的影响染料的上染是固色的前提染料的亲和力越大，染料的上染率越高，染料的固色率也越高染料的亲和力过大，染料的扩散性差，影响染料的固色率，同时水解后粘附在纤维上的染料也不易除去。,（3）染料扩散性的影响染料扩散性好，染料在纤维上的分布越均匀，染料与纤维发生键合的概率越高，固色率越高。,2、染色工艺条件的影响,（1）染液的PH值当染料的pH值提高，碱性增强，染料的反应性增加，固色率和水解速率同时增加，并且水解的速率比固色速率的增加更加明显，固色率反而降低。因此染色时，为保证染料正常固色，对反应性强的染料，宜弱碱固色，反之，强碱固色。,（2）固色温度温度升高，反应速度提高，但水解速度也提高，固色率降低温度升高，平衡上染百分率将降低，也影响固色率因此要选择合适的温度达到要求的上染率水解不严重,（3）时间对反应性较弱的染料，适当延长固色时间，可以提高固色率。（4）浴比在保证上染率的基础上，尽量减小浴比，有利于染色、固色一般1:151:20但染色浴比过小会影响染色的匀染性,（5）中性电解质的影响促染提高染料的直接性提高固色率,固色时染料的上染,1、活性染料浸染或卷染，常先在中性浴中染色一段时间后，加碱剂进行固色2、加碱后，上染的染料量增大3、固色率低于上染率,（三）皂洗后处理目的：去除浮色（水解染料、未反应的染料、无活性基团的染料），提高染色牢度。方法：用肥皂等洗涤剂把吸附在纤维上未与纤维结合的染料洗涤去掉。,四、活性染料竭染的染色特征值,上染率或固色率%,加碱,时间/min,S,R,2,1,E,F,活性染料竭染染色曲线1上染速率曲线 2固色速率曲线,1、S值：是活性染料在未加碱 只加盐的染色条件下的上染百分率。即第一次的上染量。反应了染料对纤维的直接性和亲和力的大小。 S值过高、过低，均会使匀染性、透染性变差。 若S值过高，可以通过分次加盐，控制染料温度、时间来增加移染。,2、E值：加碱固色后纤维的上染百分率。反应了染料对纤维的竭染性。（E-S）值称为染料的第二次上染量。若S值过小，E值过大，要分次加碱，获得匀染。3、R值：加碱5min后时的固色率，反应了活性染料对纤维的反应性能及固色率的大小。4、F值：染色结束时的固色率，反应了染料的利用率。,五、活性染料染纤维素纤维的方法及其工艺,（一）浸染1、染色方法（1）一浴一步法（全料法）：染色、碱固色一次加入；染料易染不匀，易水解，一般不采用一浴法。（2）一浴两步法：先染再加碱固色，充分移染，匀染性好，残液不能再用，常用方法。（3）两浴法：在两个染浴中分别进行。水解少，固色率高。但在碱浴中固色时，染料易溶落。,一浴一步法：工艺流程：染色水洗皂煮水洗脱水烘干。一浴两步法：工艺流程：织物练漂水洗染色（吸附）固色水洗皂煮水洗脱水烘干,2、染浴的组成,染料、中性电解质、碱、水、匀染剂等。（1）染料的选择： a.双活性基（固色率） b.拼色时选同一类型（相同商品类型的）（2）中性电解质：NaCl、Na2SO4 (高温时NaCl对设备有腐蚀)（3）碱：Na2CO3、Na3PO4、NaOH（4）水：软水,3、活性染料一浴两步法染色工艺：,染色活性染料 %食盐 550g/L浴比 1：20温度 60时间 2040min,皂洗净洗剂 0.5g/L浴比 1：15温度 9095时间 1520min,固色纯碱 550g/L浴比 1：20温度 60时间 2040min,染料用量根据颜色深浅决定。盐的用量深色较浅色多，为提高匀染 效果盐可以分批加入。 染色浴比不宜过大，否则染料水解增多，染料的上染率和固色率 会下降。,4、工艺曲线,吸附上染3040min 加碱固色3040min 皂洗15min,5、加盐加碱的方式： 低亲和力（X、K、KN），快速加盐。 开始上染少，加碱时上染快，不易匀染碱控染料； 中亲和力（ME、B、BF），加盐、加碱速度都要控制，但不严格； 高亲和力（KE、H-E），控制加盐。染料易聚集温控型染料。受控染色工艺：控制温度、控制加盐、加碱量和加入方式。,6、影响上染因素 亲和力、直接性：直接性高染料吸附增加；固色率增加；扩散性降低（匀染性降低）；浮色不易洗除。 pH值：pH增加，Cell-o-增加，有利于上染；但pH太高，水解液增加（oH-增多），影响上染；直接性降低（染料纤维素负斥力增加） 温度：温度增加固色速率增加；直接性降低平衡吸附量降低；固色率降低。,电解质：使Cell-o-/ oH-比值增加，促染；但要防止染料聚集。添加剂的影响：如果尿素作用吸湿纤维溶胀；增 溶染料。（尿素与乙烯砜型染料有反应，不宜加入）浴比：浴比小直接性提高纤维结构和性质：纤维溶胀增加，比表面积增加。 扩散性增加，固色率增加。,温度和时间电解质：无水元明粉、食盐(2080g/L),7、水洗后处理：冷洗热洗皂洗热洗冷洗 水洗热水洗：去除盐、碱和纤维表面未固着的染料 洗去碱可以防止染料在皂洗过程中水解。含碱烘干后影响色光；含电解质不易洗除纤维上水解的染料（增加亲和力）。皂洗：使纤维内部未固着的水解染料向纤维表面扩散并解吸。亲和力高的提高皂洗温度。热洗冷洗：去除粘在纤维表面未固着的染料。,8、注意事项： 水解的染料吸附在纤维上，但不能与纤维反应固着固色率降低，牢度降低。（中性上染，减少水解几率，还能得到匀染和透染） 提高染料利用率、固色率和染料牢度的方法：残液中染料有：水解的、未上染的延长染色时间只剩水解的。纤维上染料有：水解的、固着的染料充分皂洗，只剩下固着的染料。,（二）卷染工艺,与浸染基本相似，通常用一浴二步法设备：卷染机适于小批量、多品种的生产，灵活性强工艺随染料性能和织物组织结构不同而不同一般选反应性强的染料，低温染色注意：头尾色差,1、卷染工艺流程,卷染（46道）固色（46道） 冷水洗（2道）7090热水洗（23道）皂煮（46道95以上）8090热水洗（2道）冷水洗（12道） 上卷,2、卷染工艺处方及条件,3、注意事项,染料分二次加入开始60%第一道末40%染色固色温度相同，利于控制电解质一般在染色一定时间后加入可分次加入预先用水溶解后加入染液，并搅拌均匀,棉、粘胶纤维织物卷染,1、工艺流程染色固色 水洗皂煮水洗 上卷2、工艺处方及条件（见下表）,常用各类活性染料卷染工艺,常用各类活性染料卷染工艺,注意事宜,溶解时注意部分染料难溶时，可加适量尿素帮助溶解。某些染料，如乙烯砜染料易与尿素发生反应，所以不能使用。其它染料加尿素后不能煮沸，以防尿素和染料发生反应储存时注意防潮，现用现配拼色时选用染色性能相近的染料,（三）轧染,作用时间短，靠汽蒸固色方法一浴法：染料+碱剂 固着二浴法：染液 固色液 固着采用亲和力较低的染料对匀染、透染、前后色泽一致及染后水洗均有利亲和力较低的染料在烘干时更易发生泳移，需加入抗泳移剂,一浴法轧染,1、概念 将染料和碱剂放在同一染液中，织物浸轧染液后，通过汽蒸或焙烘使染料固着于纤维。2、工艺流程： 浸轧染液烘干汽蒸或焙烘冷水洗2格7580热水洗2格95以上皂洗4格8090热水洗2格冷水洗1格烘干,3、工艺处方及条件,4、一浴法轧染相关事宜,碱剂的种类及用量：依染料反应性和用量而定反应性低的染料强碱剂，如K型，用纯碱，量多些反应性高的染料弱碱剂，如X型，用小苏达，PH在8左右，染液水解少，加热，小苏达分解出纯碱，提高PH，促进固色反应乙烯砜型，染料及染料-纤维键耐碱性水解能力差，也选用较弱的碱剂，如小苏达或三氯醋酸钠M型可根据具体情况选碳酸钠或碳酸钠+碳酸氢钠混合碱剂。染料用量高，碱剂用量也应高。注意：由于染液中含碱，易水解，制备时碱剂在用前加入，制备后不宜久置。,4、一浴法轧染相关事宜,尿素助溶，使纤维吸湿和膨化，利于扩散，提高固色率乙烯砜型，焙烘法固色，不能用尿素，否则固色率下降。碱性高温，尿素与乙烯砜型反应，使染料失去活性，and尿素促使染料-纤维键断裂。,4、一浴法轧染相关事宜,防染盐S间硝基苯磺酸钠，弱氧化剂，与还原剂作用时分子中的硝基被还原成氨基作用：防止在汽蒸过程中，因受还原性物质或还原性气体的影响，使颜色萎暗,4、一浴法轧染相关事宜,海藻酸钠抗泳移剂，可减少在烘干时织物上的染料发生泳移。轧槽初染液冲淡5%20%轧液温度一般为室温一浸一轧或二浸二轧，轧余率不宜太高,4、一浴法轧染相关事宜,汽蒸或焙烘温度和时间 依据染料的反应性、扩散性而定。X型：反应性高，温度应低些，时间较短K型：反应性低，温度应高些，时间较长,二浴法轧染,1、概念将织物先浸轧染液，再浸轧含有碱剂的固公液，然后汽蒸使染料固着。2、工艺流程： 浸轧染液烘干浸轧固色液汽蒸（100103，13min）水洗皂洗水洗烘干,3、二浴法轧染工艺处方及条件,4、二浴法轧染相关事宜,碱剂轧染液中一般不加碱，稳定性好加弱碱，提高固色率固色：强碱，短时间食盐固色液中加盐减少织物上染料的溶落,四、冷轧堆染色法,适于反应性较强、亲和力低、扩散速率快的染料特点设备简单能耗低染料利用率高匀染性好适用于小批量、多品种,四、冷轧堆染色法,工艺流程 浸轧染液打卷后转动堆置后处理（水洗、皂洗、烘干）染液处方及工艺条件染液中含有染料、碱剂、助溶剂、促染剂、渗透剂等低温、强碱,四、冷轧堆染色法,四、冷轧堆染色法,注意事项碱剂强弱顺序（碱浓度10g/L，温度25） NaOHNa3PO4Na2SiO3Na2CO3NaHCO3PH值 13.4 11.4 10.4 10.3 8.4根据染料选择碱剂X型选纯碱K型选烧碱KN和M型介于上二者之间, Na3PO4或Na2SiO3+NaOH或单用烧碱,对提高染液稳定性、消除风印有利,四、冷轧堆染色法,生产中采用混合器（比例泵）加料,染料,助剂,混合器（计量）,轧槽,轧槽容量小些,（四）冷轧堆染色法,注意事项食盐或硫酸钠利于纤维对染料的吸附严格控制轧余率：60%左右，带液过多，固色率低，易产生有规律的深浅横档疵病。打卷平整，无气泡，密封，转动堆置温度低、时间长，染料充分扩散和固着，固色率较高，匀染性好没有轧染烘干时由于染料泳移而造成的染疵，布面比较光洁,四、冷轧堆染色法,注意事项堆置时间：依据染料反应性和碱剂X型：24hK型：1624hM型：410h保温堆置：打卷后用蒸汽均匀地加热织物，成卷后放入保温蒸箱中堆置。缩短堆置时间堆置后可在平洗机上进行后处理,作业,1、简述直接染料的分类及特点2、画图说明加电解质促染的原理3、直接染料的染色性能包括哪些？4、活性染料的特点、组成5、说明活性染料的染色过程6、反应固色大小的指标是什么？分析影响该指标的因素有哪些？7、活性染料竭染的染色特征值包括哪几个？各代表什么意义？并说明特征值的变化对染色的影响？8、活性染料浸染的染色方法有哪些？,
