染色及染色设备基础学习知识知识Word文档格式.docx
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（二）染料在纤维内的固着方式染料在纤维内固着，可认为是染料保持在纤维上的过程。
不同的染料与不同的纤维，它们之间固着的原理也不同，一般来说，染料被固着在纤维上存在着两种类型。
1.纯粹化学性固色指染料与纤维发生化学反应，而使染料固着在纤维上。
例如：
活性染料染纤维素纤维，彼此形成醚键结合。
通式如下：
DRX+Cell-OH→DR-0-Cell+HX
DRX：
活性染料分子
X：
活性基团
Cell-OH：
表示纤维素
2.物理化学性固着由于染料与纤维之间的相互吸引及氢键的形成，而使染料固着在纤维上。
许多染棉的染料，如直接染料、硫化染料、还原染料等都是依赖这种引力而固着在纤维上的。
二、染料基础
（一）染料分类按染料性质及应用方法，可将染料进行下列分类。
l.直接染料这类染料因不需依赖其他药剂而可以直接染着于棉、麻、丝、毛等各种纤维上而得名。
它的染色方法简单，色谱齐全，成本低廉。
但其耐洗和耐晒牢度较差，如采用适当后处理的方法，能够提高染色成品的牢度。
2.不溶性偶氮染料这类染料实质上是染料的两个中间体，在织物上经偶合而生成不溶性颜料。
因为在印染过程中要加冰，所以又称冰染料。
由于它的耐洗、耐晒牢度一般都比较好，色谱较齐，色泽浓艳，价格低廉，所以目前广泛用于纤维素纤维织物的染色和印花。
3.活性染料又称反应性染料。
这类染料是50年代才发展起来的新型染料。
它的分子结构中含有一个或一个以上的活性基因，在适当条件下，能够与纤维发生化学反应，形成共价键结合。
它可以用于棉、麻、丝、毛、粘纤、锦纶、维纶等多种纺织品的染色。
4.还原染料这类染料不溶于水，在强碱溶液中借助还原剂还原溶解进行染色，染后氧化重新转变成不溶性的染料而牢固地固着在纤维上。
由于染液的碱性较强，一般不适宜于羊毛、蚕丝等蛋白质纤维的染色。
这类染料色谱齐全，色泽鲜艳，色牢度好，但价格较高，且不易均匀染色。
5.可溶性还原染料它由还原染料的隐色体制成硫酸酯钠盐后，变成能够直接溶解于水的染料，所以叫可溶性还原染料，可用作多种纤维染色。
这类染料色谱齐全，色泽鲜艳，染色方便，色牢度好。
但它的价格比还原染料还要高，同时亲和力低于还原染料，所以一般只适用于染浅色织物。
6.硫化染料这类染料大部分不溶于水和有机溶剂，但能溶解在硫化碱溶液中，溶解后可以直接染着纤维。
但也因染液碱性太强，不适宜于染蛋白质纤维。
这类染料色谱较齐，价格低廉，色牢度较好，但色光不鲜艳。
7.硫化还原染料硫化还原染料的化学结构和制造方法与一般硫化染料相同，而它的染色牢度和染色性能介于硫化和还原染料之间，所以称为硫化还原染料。
染色时可用烧碱-保险粉或硫化碱-保险粉溶解染料。
8.酞菁染料酞菁染料往往作为-个染料中间体，在织物上产生缩合和金属原子络合而成色淀。
目前这类染料的色谱只有蓝色和绿色，但由于色牢度极高，色光鲜明纯正，因此很有发展前途，
9.氧化染料某些芳香胺类的化合物在纤维上进行复杂的氧化和缩合反应，就成为不溶性的染料，叫做氧化染料。
实质上这类染料只能说是坚牢地附着在纤维上的颜料。
10.缩聚染料用不同种类的染料母体，在其结构中引人带有硫代硫酸基的中间体而成的暂溶性染料。
在染色时，染料可缩合成大分子聚集沉积于纤维中，从而获得优良的染色牢度。
11.分散染料这类染料在水中溶解度很低，颗粒很细，在染液中呈分散体，属于非离子型染料，主要用于涤纶的染色，其染色牢度较高。
12.酸性染料这类染料具有水溶性，大都含有磺酸基、羧基等水溶性基因。
可在酸性、弱酸性或中性介质中直接上染蛋白质纤维，但湿处理牢度较差。
13.酸性媒介及酸性含媒染料这类染料包括两种。
一种染料本身不含有用于媒染的金属离子，染色前或染色后将织物经媒染剂处理获得金属离子；
另一种是在染料制造时，预先将染料与金属离子络合，形成含媒金属络合染料，这种染料在染色前或染色后不需进行媒染处理，这类染料的耐晒、耐洗牢度较酸性染料好，但色泽较为深暗，主要用于羊毛染色。
14.碱性及阳离子染料碱性染料早期称盐基染料，是最早合成的一类染料，因其在水中溶解后带阳电荷，故又称阳离子染料。
这类染料色泽鲜艳，色谱齐全，染色牢度较高，但不易匀染，主要用于腈纶的染色。
目前世界各国生产的各类染料已有七千多种，常用的也有两千多种。
由于染料的结构、类型、性质不同，必须根据染色产品的要求对染料选行选择，以确定相应的染色工艺条件。
（二）染料应用与选择
1.根据纤维性质选择染料各种纤维由于本身性质不同，在进行染色时就需要选用相适应的染料。
例如棉纤维染色时，由于它的分子结构上含有许多亲水性的羟基，易吸湿膨化，能与反应性基团起化学反应，并较耐碱，故可选择直接、还原、硫化、冰染料及活性等染料染色。
涤纶疏水性强，高温下不耐碱，一般情况下不宜选用以上染料，而应选择分散染料进行染色。
2.根据被染物用途选择染料由于被染物用途不同，故对染色成品的牢度要求也不同。
例如用作窗帘的布是不常洗的，但要经常受日光照射，因此染色时，应选择耐晒牢度较高的染料。
作为内衣和夏天穿的浅色织物染色，由于要经常水洗、日晒，所以应选择耐洗、耐晒、耐汗牢度较高的染料。
3.根据染料成本选用染料在选择染料时，不仅要从色光和牢度上着想，同时要考虑染料和所用助剂的成本、货源等。
如价格较高的染料，应尽量考虑用能够染得同样效果的其他染料来代用，以降低生产成本。
4.拼色时染料的选择在需要拼色时，选用染料应注意它们的成分、溶解度、色牢度、上染率等性能。
由于各类染料的染色性能有所不同，在染色时往往会因温度、溶解度、上染率等的不同而影响染色效果。
因此进行拼色时，必须选择性能相近的染料，并且越相近越好，这样可有利于工艺条件的控制、染色质量的稳定。
5根据染色机械性能选择染料由于染色机械不同，对染料的性质和要求也不相同。
如果用于卷染，应选用直接性较高的染料；
用于轧染，则应选择直接性较低的染料，否则就会产生前深后浅、色泽不匀等不符合要求的产品。
（三）染料命名上面所介绍的各类染料，不但数量多，而且每类染料的性质和使用方法又各不相同。
为了便于区别和掌握，对染料进行统一的命名方法已经正式采用。
只要看到染料的名称，就可以大概知道该染料是属于哪一种类染料，以及其颜色、光泽等。
我国对染料的命名统一使用三段命名法，染料名称分为三个部分，即冠称、色称和尾注。
1.冠称主要表示染料根据其应用方法或性质分类的名称，如分散、还原、活性、直接等。
2.色称表示用这种染料按标准方法将织物染色后所能得的颜色的名称，一般有下面四种方法表示
（1）采用物理上通用名称，如红、绿、蓝等。
（2）用植物名称，如桔黄、桃红、草绿、玫瑰等。
（3）用自然界现象表示，如天蓝、金黄等。
（4）用动物名称表示，如鼠灰、鹅黄等。
3.尾注表示染料的色光、性能、状态、浓度以及适用什么织物等，-般用字母和数字代表。
染料的三段命名法，使用比较方便。
例如还原紫RR，就可知道这是带红光的紫色还原染料，冠称是还原，色称是紫色，R表示带红光，两个R表示红光较重。
目前，有关染料的命名尚未在世界各国得到统一，各染厂都为自己生产的每种染料取一个名称，因此出现了同一种染料可能有几个各称的情况。
三、染色牢度
染色牢度是指染色织物在使用过程中或在以后的加工过程中，染料或颜料在各种外界因素影响下，能保持原来颜色状态的能力。
染色牢度是衡量染色成品的重要质量指标之一，容易褪色的染色牢度低，不易褪色的染色牢度高。
染色牢度在很大程度上取决于其化学结构。
此外，染料在纤维上的物理状态、分散程度、染料与纤维的结合情况、染色方法和工艺条件等也有很大影响。
染色牢度是多方面的，对消费者来说，一般比较主要的包括：
日晒、皂洗、汗渍、摩擦、刷洗、熨烫、烟气等牢度。
另外，纺织品的用途不同或加工过程不同，它们的牢度要求也不一样。
为了对产品进行质量检验，纺织部门和商业部门参照纺织品的使用情况，制订了一套染色牢度的测试方法和标准，下面分别予以简单介绍。
1.日晒牢度染色织物的日晒褪色是个比较复杂的过程。
在日光作用下，染料吸收光能，分子处于激化态而变得极不稳定，容易产生某些化学反应，使染料分解褪色，导致染色织物经日晒后产生较大的褪色现象。
日晒牢度随染色浓度而变化，浓度低的比浓度高的日晒牢度要差。
同一染料在不同纤维上的日晒牢度也有较大差异，如靛蓝在纤维素纤维上日晒牢度仅为3级，但在羊毛上则为7～8级，日晒牢度还与染料在纤维上的聚集状态、染色工艺等因素有关。
日晒牢度共分8级，1级最差，8级最好。
2.皂洗牢度指染色织物在规定条件下于肥皂液中皂洗后褪色的程度，包括原样褪色及白布沾色两项。
原样褪色是印染织物皂洗前后褪色情况。
白布沾色是将白布与已染物缝叠在一起，经皂洗后，因已染物褪色而使白布沾色的情况。
皂洗牢度与染料的化学结构和染料与纤维的结合状态有关。
除此之外，皂洗牢度还与染料浓度、染色工艺、皂洗条件等有关。
皂洗牢度的试验条件随构成织物的纤维品种而不同，皂洗温度可分为40℃、60℃和95℃三种。
测试样品经试验、淋洗、晾干后即用“灰色褪色样卡”按国家规定标准评级。
皂洗牢度按分为五级九档，其中一级最差，五级最好，沾色也分为五级九档，一级沾色最严重，五级为不沾色。
3.摩擦牢度染色织物的摩擦分为干摩擦及湿摩擦牢度两种。
前者是用于白布摩擦织物，看白布的沾色情况，后者用含水100%的白布摩擦染色织物，看白布沾色情况。
湿摩擦是由外力摩擦和水的作用而引起，其湿摩擦牢度一般低于干摩擦牢度。
织物的摩擦牢度主要取决于浮色的多少、染料与纤维的结合情况和染料渗透的均匀度。
如果染料与纤维发生共价键结合，则它的摩擦牢度就较高。
染色时所用染料浓度常常影响摩擦牢度，染色浓度高，容易造成浮色，则摩擦牢度低。
摩擦牢度由“沾色灰色样卡”依五级九档制比较评级，一级最差，五级最好。
汗渍牢度和氯漂牢度按五级九档制评级。
评定染料的染色牢度，应将纺织物染成规定色泽浓度才能进行比较，这是由于染色浓度不同，会使测得的牢度亦不同之故。
有关染后织物的各项染色牢度的试验方法，应根据国家规定的方法进行，各项牢度的标准也应以国家标准为准。
四、禁用染料与环保染料
（一）禁用染料
近年来，国际上对环境质量的恶化与生态平衡的失调十分关切，人类正面临有史以来最严重的环境危机，在环境污染中，大部分直接与工业和工业产品的污染有关。
作为染料中间体的芳胺，已被一些国家的政府机构列为可疑致癌物，其中联苯胺的乙萘胺已被确认为是对人类最具烈性的致癌物。
为此，在世界各国，关注染料生产、强调环境保护已成为当务之急，美国、欧洲、日本已建立了研究染料生态安全和毒理的机构，专门了解和研究染料对人类健康与环境的影响，并制订了染料中重金属含量指标。
美国染料制造商协会生态委员会独立地研究染料与助剂对于环境的影响，确定了各种类商品染料中金属杂质的浓度范围。
1992年4月德国在关于日用品法律的第一条款中写上了有关禁用染料的内容，但不明确，于是在1994年7月、1994年12月、1995年7月、1996年7月分别发布了第二次至第五次修正案，并于1997年7月再就有关条款进行更详细的补充公布。
按德国Bayer公司1994年的分析，在德国市场上涉及的禁用染料有118只，依其应用类别包括直接染料77只、酸性染料26只、分散染料6只、冰染色基5只、碱性染料3只和氧化色基1只。
在1999年SDCresourcefile中登载着德国VCI（德国化学工业协会）根据内部研究和1994年第三版“染料索引”所收集的可还原裂解出22种致癌芳香胺的偶氮染料有141只，它们与德国Bayer公司1994年提出的118只禁用染料相比，有113只染料结构是相同的。
若将VCI与Bayer公司提出的禁用染料合并,则共有禁用染料146只,其中直接染料84只、酸性染料29只、分散染料9只、碱性染料7只、冰染料色基5只、氧化色基1只、媒染染料2只和溶剂染料9只。
根据2000年所发布的Eco-TexStandard100新版测试纺织品中有毒物质的标准，涉及到的禁用染料还包括过敏性染料、直接致癌染料和急性毒性染料，另外还包括含铅、锑、铬、钴、铜、镍、汞等重金属超过限量指标，甲醛含量超过限量指标，有机农药超过限量指标的染料，以及含有环境激素、含有产生环境污染的化学物质、含有变异性化学物质、含有持久性有机污染物的染料等。
从染料分子结构分析和染色织物实测说明，以致癌芳香胺作为中间体合成的染料，包括偶氮染料和其它染料，如未经充分提纯，即使有微量存在，该染料也属禁用之列。
目前市场上70%左右的合成染料是以偶氮结构为基础的，广泛应用的直接染料、酸性染料、活性染料、金属络合染料、分散染料、阳离子染料及缩聚染料等，都含有偶氮结构。
偶氮染料不仅用于纺织品的印染，还用来染皮革、纸张、食品等。
应该指出，一般情况下偶氮染料本身不会对人体产生有害影响，但部分用致癌性的芳香胺类中间体合成的偶氮染料，当其与人体皮肤长期接触之后，会与人体正常新陈代谢过程中释放的物质结合，并发生还原反应使偶氮基断裂，重新生成致癌的芳香类化合物，这些化合物被人体再次吸收，经过活化作用，使人体细胞发生结构与功能的改变，从而转变成人体病变诱发因素，而增加了致癌的可难性。
同时禁用染料也不局限于偶氮染料，在其它结构的染料中，如硫化染料、还原染料及一些助剂中也可能因隐含有这些有害的芳香胺而被禁用。
1．直接染料直接染料是纤维素纤维用染料中数量较大的一类，在德国首批118只禁用染料中，直接染料就有77只，占65%。
其中以联苯胺、二甲基联苯胺等三类衍生物作为中间体合成的直接染料为72只，单以联苯胺为中间体的直接染料为36只，产量几乎占直接染料总产量的50%。
据统计，近年来我国生产的直接染料中属于禁用的直接染料达37只，占我国生产的直接染料品种总数的62.7%。
2．酸性染料全世界酸性染料的消耗量仅次于硫化、直接和分散染料，在德国禁用染料中酸性染料近30只。
所涉及的有害芳胺品种较多，分布于联苯胺、二甲基联苯胺、邻氨基苯甲醚、邻甲苯胺、对氨基偶氮苯、4—氨基—3，2—二甲基偶氨苯及染料本身致癌等广泛范围
内。
色谱主要集中于红色和黑色，其它分布于橙、紫、棕等色谱。
包括：
弱酸橙R（酸性橙45），弱酸大红H（酸性红285），酸性黑NT29（酸性黑29）等。
另外，由2000年所发布的Eco-TexStandard100新版中新增的禁用酸性染料有4种：
已知的直接致癌性染料有2种，它们是C.I.酸性红26、C.I.酸性紫49；
涉及到的过敏性染料是C.I.酸性黑48；
涉及到的急性毒性染料是C.I.酸性橙156、C.I.酸性橙165等。
3.分散染料在德国禁用的118只染料中，禁用分散染料共6只，未列入但受到22种有害芳香胺影响而被禁用的分散染料，据不完全统计有14种，还不包括以此作为复配染料的组成在内。
在禁用染料中突出的是C.I.分散黄23，它是红光黄色双偶氮分散染料，我国商品名称为分散黄RGFL。
其它几种禁用分散染料包括：
分散黄E-5R（C.I.分散黄7）、分散橙2G（C.I.分散黄56）和C.I.分散橙149、C.I.分散红151、C.I.分散蓝1等。
在2000年所发布的Eco—TexStandard100新版中，涉及到的过敏性染料品种中分散染料就占了26种。
另外，已知的致癌性染料中分散染料有2种，它们是C.I.分散黄3、C.I.分散蓝1。
4.色基与色酚不溶性偶氮染料所用的色基中有许多品种本身为MAK（Ⅲ）A1（MAK意为最大的工作场所浓度）及A2组的致癌或怀疑致癌的芳香胺，理应受到禁用。
德国首批公布的禁用色基共5只，疏漏了1只色基。
通过有害芳香胺合成的色酚，据不完全统计共有9种。
除此之外，还有含同分异构体为有害芳香胺的色基，例如：
橙色基GC（C.I.色基2）及黄色基GC（C.I.色基44）分别为间一氯苯胺和邻氯苯胺，是致癌芳香胺对氯苯胺的同分异构体。
其它几种禁用色基：
红色基TR（C.I.冰染色基11）、大红色基G（C.I.染色基12）、蓝色基B（C.I.冰染色基48）、深蓝色基R（C.I.冰染色基113）和枣红色基GBC（C.I.冰染色基4）等。
氧化显色基列入德国禁用染料的仅有1种，为C.I.显色基14，或C.I.氧化色基20（76035），即2，4—二氨基甲苯。
涉及到的急性毒性染料是C.I.显色基20、C.I.显色基24和C.I.显色基41。
5.碱性染料首批列入德国禁用染料的碱性染料有3只，它们分别为：
碱性棕4、碱性红42、碱性红111。
其中：
C.I.碱性红111含有对氨基偶氮苯；
C.I.碱性红42含有邻氨基苯甲醚；
C.I.碱性棕4含有2，4—二氨基甲苯。
另有4种碱性染料由德国VCI公布，因为含有有害芳香胺而被禁用。
如C.I.碱性黄82含有对氨基偶氮苯；
C.I.碱性黄103含有4，4`—二氨基二苯甲烷；
C.I.碱性红76含有邻氨基苯甲醚；
C.I.碱性红114含有邻氨基苯甲醚。
涉及到的急性毒性染料中碱性染料有6种，它们分别是：
C.I.碱性黄21、C.I.碱性红12、C.I.碱性紫16、C.I.碱性蓝3、C.I.碱性蓝7、C.I.碱性蓝81。
涉及到的已知直接致癌性染料中碱性染料有1种，即C.I.碱性红9。
6.活性染料及还原染料在118种禁用染料中没有活性及还原两大类染料，但从22种有害芳香胺出发。
这两类染料中的个别品种将受到影响。
如活性染料中的活性黄K—R，活性蓝KD—7G，活性黄棕K—GR，活性黄KE—4RNI。
等。
还原染料中受到禁用的更少，但如还原艳桃红R（C.I.还原红1,73360）是由邻苯胺作为原料，还有还原红紫RH（C.I.还原紫2，73385）也是以邻苯胺为原料，故亦受到禁用的影响。
相应的可溶性还原染料中的溶靛素桃红IR及溶靛素红紫IRH，分别为还原桃红R及还原红紫RH隐色体的硫酸酯，也将受到影响。
7.其它类型染料除上述染料外，在常用的其它类型染料中，也由于其染料中使用了某些芳香胺中间体而成为禁用染料。
如硫化类染料中的硫化黄棕5G（C.I.硫化棕10,53055）、硫化黄棕6G（C.I.硫化橙1,53050）、硫化淡黄GC（C.I.硫化黄2,53120）、硫化还原黑CLG（C.I硫化黑6）以及硫化草绿ZG、硫化墨绿GH等拼混硫化染料。
在涂料色浆中，因采用含偶氮染料结构为固体制造的染料也受到禁用。
包括永固橙G（C.I.颜料橙13,21110）、8205染料金黄FGRN、6103染料金黄FG以及8111染料大红FFG等。
（二）环保染料
按照生态纺织品的要求以及禁用118种染料以来，环保染料已成为染料行业和印染行业发展的重点，环保染料是保证纺织品生态性极其重要的条件。
环保染料除了要具备必要的染色性能以及使用工艺的适用性、应用性能和牢度性能外，还需要满足环保质量的要求。
环保型染料应包括以下十方面的内容：
（1）不含德国政府和欧共体及Eco-TexStandard100明文规定的在特定条件下会裂解释放出22种致癌芳香胺的偶氮染料，无论这些致癌芳香胺游离于染料中或由染料裂解所产生；
（2）不是过敏性染料；
（3）不是致癌性染料；
（4）不是急性毒性染料；
（5）可萃取重金属的含量在限制值以下；
（6）不含环境激素；
（7）不含会产生环境污染的化学物质；
（8）不含变异性化合物和持久性有机污染物；
（9）甲醛含量在规定的限值以下；
（10）不含被限制农药的品种且总量在规定的限值以下；
从严格意义上讲，能满足上面要求的染料应该称为环保型的染料，真正的环保染料除满足上面要求外，还应该在生产过程中对环境友好，不要产生“三废”，即使产生少量的“三废”，也可以通过常规的方法处理而达到国家和地方的环保和生态要求。
1．环保型直接染料
在禁用的染料中直接染料占大多数，所以，近几年来，环保型直接染料的开发已成为染料行业新品种开发的重点。
具体的直接染料品种有以下几种：
（1）二氨基二苯乙烯二磺酸类直接染料：
这类染料色泽鲜艳，牢度适中，直接耐晒橙GGL（C.I.直接橙39）是性能较好的环保型染料。
直接耐晒黄3BLL（C.I.直接黄106）为三氮唑直接染料，耐日晒牢度达6～7级。
直接耐晒绿IRC（C.I.直接绿34）上染率高，有优异的染色牢度，耐日晒牢度达6～7级，耐水洗牢度达3～4级。
（2）4.4`-二氨基二苯脲类直接染料：
这类染料无致癌性,日晒牢度高。
应用品种较多，属环保型染料。
如直接耐晒黄RSC（C.I.直接黄50）、直接耐晒红F3B（C.I.直接红80）、C.I.直接棕112、C.I.直接棕126、C.I.直接棕152等。
（3）4.4`-二氨基苯甲酰替苯胺类直接染料：
这类染料牢度较好，是环保型染料。
如直接绿N-B（C.I.直接绿89）、直接黄棕N-D3G（C.I.直接棕223）、直接黑N-BN（C.I.直接黑166）等。
（4）4.4`-二氨基苯磺酰替苯胺类直接染料：
这类染料是以二氨基化合物来合成黑色直接染料，染色性能与牢度都很好。
它广泛用于棉、麻、粘胶纤维、丝绸、皮革的染色。
已开发和筛选出可替代禁用直接染料的产品，如C.I.直接黑166（直接黑N-BN）、C.I.酸性黑210（酸性黑NT）、C.I.酸性黑234等。
（5）二氨基杂环类直接染料：
这类染料是以二氨基杂环化合物合成的直接染料，如二苯并二噁嗪类直接染料，这类染料色泽鲜艳，着色强度和染色牢度高，耐日晒牢度达7级。
有代表性的品种有C.I.直接蓝106（直接耐晒艳蓝FF2GL）、C.I.直接蓝108（直接耐晒蓝FFRL）
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