活性染料染色毕业论文.doc
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1、 江西工业职业技术学院 毕业设计(论文) 课题名称 活性染料染色分 院 轻纺服装分院 专业班级 11染整(2)班 姓 名 学 号 20110575 指导教师 完成时间 2014年3月1日 摘要活性染料具有色谱宽广、色泽鲜艳、性能优异、适应性强等特点,活性染料发展迅速,成为纤维素纤维上应用最广泛的一类染料,具有极强的研究价值。活性嫩黄K-6G(C25H15C13N9O10 S33Na),偶氮含磺酸基活性染料,可生化性差,色泽鲜艳、着色能力强,水溶性好(50摄氏度为50g/L)。主要应用于染棉织物,也可染粘胶纤维及其织物的染色和印花,但活性染料也存在一定的缺点,染料的上染率和固色率低,染料在上染纤
2、维时能与水发生分解反应,其水解产物不能再与纤维反应,造成染料的利用率较低。同时活性染料上染纤维时需要大量的助剂,如氯化钠,碳酸钠,磷酸钠等,这些都将直接影响印染织物的成本,染后的染液同时造成大量的污染。本课题为了降低废液给环境造成大量污染及降低能源的消耗,对活性嫩黄K-6 G染料的染色助剂,染色时间,染液浓度进行优化对比。通过与传统配方比较各自所染得的织物的表观深度和匀染性能,以及在两种工艺染色所得织物表观深度一样的情况下通过探讨新工艺所降低的染料的使用量,确定助剂与染料一浴染色的最佳工艺。关键字 磷酸三钠 节能减排 染色时 浴比 活性嫩黄K-6G 目 录第一章 绪论3第二章 活性染料染色原理
3、4第三章 材料与方法62.1 材料7 2.1.1 织物5 2.1.2 染料、固色剂和其他助剂5 2.1.3 实验主要设备和仪器62.2 染色工艺配方和方法,工艺曲线7 2.2.1 工艺配方7 2.2.2 实验方法7 2.2.3 工艺曲线8第四章 实验的实施83.1 实验前准备83.2 实验步骤83.3 注意事项83.4 影响摩擦色牢度的主要因素:83.5 原配方染色:103.6 固色剂浓度对染色的影响:113.7 染色时间对染色的影响:133.8 浴比对染色的影响:14第五章 结论19致谢20第一章 绪论活性染料不但具有优良的湿牢度和匀染性能,而且色泽鲜艳,使用方便,色谱齐全,成本低廉 ,成为
4、了纤维素纤维纺织品染色和印花的一类十分重要的染料,并且这类染料发展很快。活性染料染色时在水中会发生水解而降低染料利用率,染色时无机盐用量较大,影响废水处理。随着活性染料的发展,人们正在不断改善其性能,一获得更优良的染色质量。因此对固色剂浓度、染色时间及浴比的研究具有重要的意义和价值。目前实际生产中,活性染料染棉织物也存在着重大的缺陷,由于纤维素纤维的染色主要是用活性染料在有大量盐存在的条件下进行的,并在碱性条件下固色,且活性染料存在着水解现象,这导致了纤维素纤维上的染料固着率通常很低,活性染料的利用率较低,污水中染料含量较高,从环境角度讲是极其不利的,而且染色过程中需不断增加盐的用量,以调节盐
5、的浓度,从而使得达到满意染色效果的过程变得非常复杂。从环境保护考虑,残留在染色废液中大量的盐,也是很严重的问题。水解现象还导致了活性染料的湿摩擦色牢度一直不高于三级。因此如何提高染料的利用率和降低染色中的盐用量以及降低染色时间,是人们一直关心的问题。随着应用技术和产品发展的不断变化,一些生态环保型的高直接性、高固色率、高牢度、节水节能的活性染料不断出现,也随着新纤维、多组分纺织品的发展,适合这些纤维纺织品的活性染料也增多。本论文主要探究的是采用传统的助剂与染料进行一浴一步法来对纤维进行染色,同时改变助剂的使用量和染色的时间。通过实验来确定各个助剂的最佳用量和最佳浴比及染色时间第二章 活性染料染
6、色原理活性染料与纤维的染色是一种化学反应,是纤维与染料之间的共价结合。活性染料的染色过程包括上染、固色、后处理三个阶段。活性染料染色时染料首先通过范德华力和氢键吸附在纤维表面,并向纤维内部扩散,然后在碱性条件下,染料与纤维发生化学反应形成共价键结合而固着在纤维上,在通过皂洗将纤维上未与纤维反应的染料(包括水解染料)洗除,减少纤维表面浮色,提高其染色牢度和鲜艳度。其具体过程包含染料在纤维孔道中的扩散和染料与羟基的固着。活性染料与其他染料不同,由于它与纤维间存在着共价键,因而具有很高的湿处理牢度。这种共价结合的形式,根据不同活性基团,可用两种反应形式来解释,X和K型活性基团是亲核取代反应;乙烯砜型
7、则是亲核加成反应1。纤维素纤维在一般介质中是不活泼的,它与活性染料及其它染料一样,只是一种吸附关系,不可能产生牢固的化学结合。只有当纤维素纤维在碱性介质中时,才能发生共价结合。这是因为纤维素纤维在此时形成了负离子,而其离子化浓度随着pH值的增加而增加。在这里也可解释为纤维素纤维作为一种弱酸与碱剂发生中和反应,反应方程式如下NaOH Cell-CH2-OH Cell-CH2-O-Na+ + H2O 反应式1-1 这样,纤维素纤维在碱性介质中离子化后生成的纤维素负离子,即亲核试剂。能与活性染料的活性基团发生亲核取代反应和亲核加成反应2活性染料的反应性主要决定于它的活性基,不同的活性基有不同的反应性
8、。活性染料的固色反应,绝大多数属亲核取代或亲核加成反应,它的反应速率除了决定于活性基外,还和亲核基团的亲核性有关,也和反应温度、pH值及反应介质的性质有关。一般反应性强的如X型采用弱碱低温染色,反应性弱得如K型及KN型染料则可采用高温强碱环境染色,但整的来说目前多采用多活性基团染料,以此来提高染料的固色率。同时,由于在碱性环境下,染料和纤维带负电荷,两者之间存在着静电斥力,因此在染色时一般加入元明粉或者别的无机盐进行促染3。活性染料工业化生产已将近半个世纪了,由于它是建立在与纤维共价键结合的基础,染色性能优于其它各类染料,所以发展迅速,特别是近年来一些类别的染料由于多方面的原因,有的被禁用,有
9、的由于牢度和成本因素渐被活性染料代用,所以活性染料已成为纤维素纤维纺织 第三章 材料与方法2.1 材料 2.1.1 织物本实验中所用的纯棉织物为市场上购买的纯棉平布,在染色之前已经过退浆、煮练和漂白处理。 2.1.2 染料、固色剂和其他助剂染料:本实验采用的染料为活性嫩黄K-6G型染料,活性染料,又称反应性染料。为在染色时与纤维起化学反应的一类染料。这类染料分子中含有能与纤维发生化学反应的基团,染色时染料与纤维反应,二者之间形成共价键,成为整体,使耐洗和耐摩擦牢度提高。活性染料是一类新型染料。固色剂: 磷酸一氢钠、磷酸氢二钠、磷酸氢钠等,如固色剂Na2HPO4,是磷酸生成的钠盐酸式盐之一。它为
10、易潮解的白色粉末,可溶于水,水溶液呈弱碱性。它可由氢氧化钠和磷酸以固定计量比中和生成: 2NaOH + H3PO4 Na2HPO4 + 2H2O 有些染料虽然可以染出比较鲜艳的色泽,但由于染料上带的水溶性基团,使湿处理牢度不佳,褪色和沾色现象严重,不仅使纺织品本身外观陈旧,同时染料脱落下来会沾污到白色或其他色泽的纤维上,产生沾色、搭色现象,如直接染料和酸性染料就易产生这样的问题。另外,尽管活性染料可与纤维素纤维形成共价键结合,但在染色中,若存在水解染料或对未键合的染料皂洗不充分,也会使湿处理牢度下降;另外,与纤维已形成共价键的活性染料还可能在酸性或碱性条件下的分解断键,以及耐氯色牢度、耐汗渍牢
11、度、耐日晒牢度不足等问题。问了改进织物色牢度,可以进行固色处理,这些可以提高各类染色牢度的助剂称为固色剂。固色剂对染色的影响:一般来讲,好的固色剂应具有以下性能:具有较强的固色能力,能使织物的有关色牢度明显提高;染料适应性广,染料结构对固色效果的影响较小;与纤维的亲和力强,在固色率中吸尽率高;织物经固色剂固色后,不会引起色光变化;在有关提高色牢度(如耐洗色牢度)的同时,不应降低其他色牢度(如日晒牢度);不影响织物的手感,不引起织物强力下降。本实验所采用的化学试剂如表表2-1 实验中所采用的无机试剂试剂名称纯度NaOH分析纯Na2CO3分析纯NaCl分析纯NaHCO3分析纯Na3PO4分析纯Na
12、2HPO4分析纯NaH2PO4分析纯 2.1.3实验主要设备和仪器 染杯、烧杯、量筒、移液管、温度计、恒温水浴锅、电炉、烘箱、电子天平、吸耳球等2.2 染色工艺配方和方法,工艺曲线 2.2.1 工艺配方如2-2所示 表2-2 工艺配方活性嫩黄(%)K型5食盐(g/L)20纯碱(g/L)15磷酸三钠(g/L)12染色温度50-60固色温度90-100染色时间min30固色时间min30浴比1:50 2.2.2实验方法实验数据变化如下表活性嫩黄(%)K型5食盐(g/L)10-20纯碱/磷酸盐体系/硅酸盐体系/(g/L)10-15磷酸三钠/纯碱(碳酸盐体系)/硅酸盐体系(g/L)2-12染色温度30
13、100固色温度30100染色时间min10-60固色时间min10-60浴比1:(20-100) 2.2.3工艺曲线10minC15minA551/2 B10min30-60min901/2 B工艺曲线 第四章 实验的实施3.1 实验前准备整理好漂白过的白坯棉布,准备好待用的染料和助剂。3.2 实验步骤 1.称量棉布重量2.计算各药品的用量和液体体积3.称取染料,放入烧杯中,先加少量的水调匀,然后加适量的水至所需体积,配制染液4.染液升温至染色温度,织物放入烧杯中,染10分钟,加入食盐,染20分钟,升温至固色温度,加碱剂,染30分钟,冷水洗后,洗涤剂洗,(2-3g/L,95,510min),水
14、洗,晾干。3.3 注意事项染色时,织物应经常翻动,一般每隔2-3分钟一次。加盐时或加碱时,将织物取出,搅拌均匀后,再将织物放入继续搅拌。3.4 影响摩擦色牢度的主要因素:1染料的结构与性能(1) 染料的结构活性染料分子含有磺酸基等离子基团,是一类水溶性染料。未固着的染料水溶性越高,洗涤时越易于洗除,但如果织物上的染料未充分洗净,或者在一定条件下已键合的染料发生断键,纤维上存在的未固着染料就多。水溶性染料易掉色,并沾染到摩擦织物上,使湿摩擦牢度变得很低。(2) 染料的性能 a. 染料的直接性与扩散性与摩擦牢度有较密切的关系。 直接性高的活性染料虽然上染率和固色率较高,但却会影响染色产品的摩擦牢度
15、。因为直接性高,染料扩散性差,较难扩散进入纤维内部,造成表面浮色多,而且直接性高的染料,其水解染料不易洗除,容易沾染到摩擦物体上。扩散性好的染料容易进入纤维内部,有利于改善摩擦牢度,同时它们的洗涤性也较好,容易从纤维内部扩散出来。b.染料的深染性或提升性对摩擦牢度也有很大的影响。 染料的固色率随染色深度或染料浓度的增加而降低。染料的提升性好,然深色时固色率高,未固着的染料量少,易于洗净,因此摩擦牢度好;反之,提升性差的染料然深色时,位固着染料量多,使摩擦牢度降低。c. 染料的配伍性和混合比例对摩擦牢度也有影响。 配伍性好的染料拼色时未固着的染料量少,各染料洗除的比例也接近;反之配伍性差的染料,
16、染色织物的颜色不稳定,当某只染料固色率特别低时,未固着染料量多,使摩擦牢度降低。d. 染料的反应性和成键稳定性等对摩擦牢度也有一定影响。2. 染色方法和工艺影响摩擦牢度最重要的因素是纤维表面染料浮色的数量。染料充分扩散进入纤维内部并固着,摩擦牢度就好;反之就差。选择合理的染色方式和工艺可使染料在纤维内充分固着。染色方法不同,染料的固着和分布状态也不同,因此,染色方法和工艺对摩擦牢度有很大的影响。浸染法透染性最好,因为浸染时,染料溶解充分,纤维充分溶胀,染色时间长,染料扩散充分,保温时间也长,染料移染、透染充分,染后水洗浴比大,时间也长,浮色少。染色时染料浓度与摩擦牢度、皂洗牢度的关系密切。染料
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