纺织品染印原理-2015-第四章还原染料染色.ppt

纺织品染印原理,巩继贤Tel：E-mail：天津工业大学纺织学院轻化工程系,第四章 还原染料染色,染料性能 染色原理 染色方法,还原染料染色,染料性能染色原理染色方法,还原染料,概念结构特点染色性能应用特点,还原染料（vat dyes）,概念还原染料不溶于水，分子上含有两个或几个共轭的羰基(C=O)，染色时先在碱性条件下被还原为可溶性的、对纤维素纤维具有亲和力的隐色体钠盐上染纤维，然后再氧化为原来不溶性染料固着在织物上。,还原染料,结构特点靛类蒽醌类,还原染料,染色性能溶解性还原染料不溶于水；还原染料在酸性介质中还原成隐色酸，其也不溶于水；还原染料在碱性介质中还原成隐色体钠盐（通常简称隐色体），其溶于水。对纤维的亲和力还原染料隐色体对纤维素纤维有很高的亲和力，染色时匀染性差、透染性差，容易产生白芯。染色牢度高但红色染浓色时摩擦牢度低，有些红、橙、黄品种有光敏脆损作用，有些存在光敏褪色。,还原染料,应用特点合成方法复杂，流程长，价格高色泽鲜艳，色谱较齐全，红色品种少。适用纤维纤维素纤维维纶纤维,还原染料染色,染料性能染色原理染色方法,染色原理,染色本质上是染料和纤维在特定介质环境中的的相互作用染料纤维介质环境温度pH时间助剂,染色原理,染色原理,上染吸附平衡上染百分率得色量，色牢度扩散移染，上染速率染色时间，匀染性固色色牢度,染色原理,染料的还原染色隐色体的上染染色隐色体的氧化皂煮,染色原理,还原染料的还原和溶解还原反应还原能力还原难易还原速率还原剂和隐色体的稳定性,染色原理,还原染料的还原和溶解还原反应不溶性的还原染料在碱性条件下被还原为可溶性的、对纤维素纤维具有亲和力的隐色体还原剂：保险粉（连二亚硫酸钠，Na2S2O4）碱剂：烧碱染料变成隐色体后，结构发生了变化，因此颜色也发生了变化，与还原染料本身的颜色不同。靛系还原染料隐色体颜色通常比染料本身的颜色浅蒽醌类还原染料隐色体颜色通常比染料本身的颜色深,染色原理,还原染料的还原和溶解还原反应过程碱性条件下，保险粉分解，产生具有还原性的物质：染料上的羰基被还原成羟基，形成隐色酸：碱性条件下，隐色酸变成隐色体钠盐：隐色体在溶液中可离解：,染色原理,还原染料的还原和溶解还原能力还原难易隐色体电位：指在一定条件下，用氧化剂（如赤血盐）滴定已还原溶解的还原染料隐色体，使其开始氧化析出时所测得的电位。隐色体电位用来表示还原的难易程度染料的还原难易与其分子结构有关靛系染料隐色体还原电位绝对值较低，易还原蒽醌染料隐色体还原电位绝对值较高，难还原还原剂的还原电位绝对值大于染料隐色体电位时，才能使得染料还原溶解。,染色原理,还原染料的还原和溶解还原能力还原速率还原速率表示染料被还原的快慢，即反应速度的大小。还原速率一般用半还原时间t1/2来表示。半还原时间t1/2是还原达到平衡浓度半量时所需的时间。半还原时间越短，表示还原越快，反之则越慢。,染色原理,还原染料的还原和溶解还原能力还原速率的影响因素染料分子结构一般来说，靛系还原染料，特别是硫靛类还原染料的半还原时间较长，还原速率远比稠环蒽酮、氨基蒽醌类低，比黄蒽酮更低，还原速率较慢。染料颗粒大小染料颗粒小，单位重量染料的接触面积大，反应速率应当随之而增高。染料颗粒越大，单位重量染料的表面积越小，即与溶液的接触面(反应面积)越小，还原速率越低。,染色原理,还原染料的还原和溶解还原能力还原速率的影响因素染料的结晶性质若染料形成结晶，则还原速率降低，故染色时以采用超细粉还原染料为佳。反应物的浓度烧碱、保险粉浓度高，反应比较迅速。还原时的温度温度高，还原速率大。,染色原理,还原染料的还原和溶解还原能力还原剂保险粉不含结晶水的为淡黄色粉末；含两分子结晶水，为白色细粒状，富有流动性易溶于水化学性质活泼，有很强的还原能力在空气中很不稳定，受潮会被迅速氧化，甚至会燃烧起来遇酸发生剧烈分解，放出SO2pH=10稳定，避光防潮密封保存,染色原理,还原染料的还原和溶解还原能力还原剂保险粉在碱性中，保险粉放出电子，染料接受电子被还原成隐色体：烧碱和保险粉用量随染色方法、染料种类、染色浓度而异。,染色原理,还原染料的还原和溶解还原能力还原剂保险粉染色时，染液温度越高，循环速度越快，接触空气机会越多，保险粉分解损耗越多。实际上大部分保险粉是被空气氧化和自身分解而消耗的。保险粉在染色过程中常常需补加,染色原理,还原染料的还原和溶解还原能力还原剂二氧化硫脲（TD）与保险粉相比：稳定性好，还原能力强，贮藏安全，用量少，无污染对蓝蒽醌酮类染料容易造成过度还原以及色泽变化剧烈，其还原速率慢，如果掌握不好，往往造成得色较淡。与保险粉拼用，可提高染液稳定性和降低成本,染色原理,还原染料的还原和溶解还原能力隐色体的溶解度分子中被还原羰基数目及取代基烧碱、保险粉浓度还原温度,染色原理,还原染料的上染还原染料隐色体上染纤维素纤维类似于直接染料（阴离子染料）染棉。通过范德华力和氢键被吸附在纤维表面，然后向内部扩散。,染色原理,还原染料的上染还原染料对纤维的吸附还原染料在纤维上吸附的能力还原染料在纤维上的吸附状态还原染料与纤维间的作用力,染色原理,还原染料的上染还原染料对纤维的吸附还原染料在纤维上吸附的能力还原染料隐色体分子较大，平面性好，对纤维素纤维有较大的亲和力。染液中的保险粉、烧碱等电解质对还原染料起到促染作用，也提高了还原染料的上染百分率和上染速率。所以还原染料的上染百分率和上染速率都比较高，特别是初染率很高。因为染色温度低，隐色体易聚集，在纤维中的扩散速率也低，吸附在纤维表面的隐色体不易进入纤维内部，移染和透染性差，容易产生环染和白芯现象。解决方案：加入匀染剂、缓染剂,染色原理,还原染料的上染还原染料对纤维的吸附还原染料在纤维上的吸附状态符合弗莱因德利胥(Freundlich)吸附方程还原染料与纤维的作用力范德华力氢键,染色原理,还原染料的上染还原染料在纤维中的扩散扩散的模型：孔道扩散模型纤维吸水溶胀，形成足以容纳染料通过的孔道染料分子在孔道内部不断吸附和解吸，最后达到扩散平衡，完成纤维由“环染”到“透染”的过程。扩散的影响因素,染色原理,还原染料的上染影响因素染料分子结构分子结构简单的染料，如靛蓝和硫靛，隐色体在染液中聚集很小，几乎成离子状态。它们对纤维的亲和力较低，匀染性能好。分子量大、结构复杂，同平面性好，共轭双键贯通的染料隐色体在染液中显著地聚集，这类隐色体对纤维的亲和力高，初染率高，匀染性差。染色温度染色温度低，会增加染料聚集染色温度低，不利于隐色体在纤维扩散温度高，保险粉消耗大,染色原理,还原染料的上染影响因素电解质会增加隐色体聚集促进隐色体上染,染色原理,还原染料隐色体的氧化氧化方法冷水淋洗（水中氧气氧化）透风氧化（即空气氧化）氧化剂氧化：双氧水、过硼酸钠、重铬酸钠常见问题氧化不足：皂洗后色浅、色花过度氧化：色泽变化，牢度降低,染色原理,皂煮目的除去纤维表面的浮色，提高染物的耐洗和耐摩擦牢度“浮色”主要是由于染物表面的残液未充分去除即被氧化而形成的改变纤维内染料微粒的聚集、结晶等物理状态，使染着在纤维上的染料状态变得更为稳定，而获得稳定的色光提高某些染料的日晒牢度注意在纤维表面呈高度的分散状态，皂煮前最好用温水冲洗，去除部分浮色；若氧化后立即高温皂煮，纤维表面高度的分散的染料会粘附在纤维，反而不易除去,染色原理,皂煮皂煮后不但染物的染色牢度得到提高，而且色光也会有所变化染料分子在纤维中的物理状态发生了变化染料分子的异构化，如顺式、反式异构,还原染料染色,染料性能染色原理染色方法,染色方法,染色本质上是染料和纤维在特定介质环境中的的相互作用染料纤维介质环境温度pH时间助剂,染色方法,浸染化料染料选择助剂的选用染料的还原与溶解保险粉烧碱分散剂，润湿剂织物问题渗透剂,染色方法,浸染化料染料选择助剂的选用上染的问题匀染剂促染剂如盐缓染剂,染色方法,浸染染色过程 温度的控制 时间的控制 氧化皂煮,染色方法,浸染,染色方法,浸染,染色方法,浸染,染色方法,悬浮体轧染浸轧悬浮体,染色方法,悬浮体轧染浸轧还原液,染色方法,悬浮体轧染浸轧还原液,染色方法,悬浮体轧染,染色方法,悬浮体轧染,染色方法,悬浮体轧染,