化料温度对分散染料染色的影响.docx

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化料温度对分散染料染色的影响

浙江纺织服装学院

ZHEJIANGTEXTILE&FASHIONCOLLEGE

毕业设计（论文）

题目:

__化料温度对分散染料染色的影响

_

分院:

____纺织分院__________

班级:

_____06精细化工

学生姓名__沈永飞__________

指导老师__陈葵阳___________

完成日期__2009-5-9__________

目录------------------------------------------------------------------------------1

1前言----------------------------------------------------------------------------------------2

1．1结构与染色原理---------------------------------------------------------------------------2

1.2现象与分析---------------------------------------------------------------------------------3

1.2.1分散染料采取90℃化料分析----------------------------------------------------------3

1.2.2分散染料采取55℃化料分析----------------------------------------------------------3

1.2.3分散染料采取冷水化料分析----------------------------------------------------------4

2实验部分------------------------------------------------------------------------------------4

2.1分散染料高温高压染色法对涤纶染色-------------------------------------------------4

2.2纺织品摩擦色牢度测试-------------------------------------------------------------------6

2.3纺织品耐洗色牢度的测试----------------------------------------------------------------6

2.4分散染料性能的工厂简单检测----------------------------------------------------------7

2.4.1扩散性检测------------------------------------------------------------------------------7

2.4.2分散性检测------------------------------------------------------------------------------7

2.4.3高温分散稳定性检测------------------------------------------------------------------8

2.4.4焦油含量检测---------------------------------------------------------------------------8

3实验结果讨论与分析----------------------------------------------------------8

3.1摩擦色牢度的评级------------------------------------------------------------------------8

3.2耐水洗色牢度的评级----------------------------------------------------------------------9

3.3布面状况的目测评定--------------------------------------------------------------------10

3.4扩散性检测评定---------------------------------------------------------------------------11

3.5分散性检测---------------------------------------------------------------------------------11

3.6焦油含量检测------------------------------------------------------------------------------11

3.7理想的化料方法--------------------------------------------------------------------------12

3.7.1实验室化料-----------------------------------------------------------------------------12

3.7.2车间化料--------------------------------------------------------------------------------12

4结束语--------------------------------------------------------------------------12

5参考文献-------------------------------------------------------------------------------------12

化料温度对分散染料染色的影响

浙江纺织服装职业技术学院06精细化工沈永飞

摘要：

分散染料作为一种常见的染料对涤纶织物的染色具有独特的优势。

其染色工艺也已经相当成熟，但是关于分散染色的化料温度一直没有特别明确的论断，本文对转晶因素和化料温度的关系做出简单分析得出，化料温度和染色效果关系并不大，但仍需谨慎对待。

关键词：

染整分散染料化料温度织物聚酯纤维

1．前言

分散染料是随着合成纤维的产生而在1923年问世的，当时主要解决了醋酯纤维的染色问题，几十年来，随着染料生产技术的发展和染色工艺的改进，分散染料已经不再局限于醋酯的染色，更多的被应用于聚酯类纤维的染色加工，成为涤纶染色的专用染料，是世界染料产品中最普遍的种类之一。

按照分散染料的结构分类主要可以分成偶氮型和蒽醌型及杂环类分散染料三大类，偶氮型结构的分散染料具有完整的色谱，特别是深色色谱，加上其高发色强度，且容易制造，价格低廉，在1970~1990年期间，从50%增至70%。

而蒽醌型分散染料在此期间则从25%减至15%。

尽管蒽醌型分散染料色泽鲜艳、日晒牢度高，但发色强度较低，价格较贵。

杂环类分散染料具有色泽鲜艳，发色强度高，匀染性移染性牢度好，提升率和最终上染率高，染料利用率高的优点而价格较高，而且以国外产品居多，如BASF公司的Palanil黄棕R-CF、蓝5GL-CF等。

自1970年起，分散染料发展最为迅速，我国分散染料的生产企业有100多家，是目前世界上最大的分散染料生产国和出口国，主要集中在浙江省。

浙江龙盛集团股份有限公司、浙江闰土化工集团公司和杭州吉华化工有限公司等3家企业的年产量超过了25万吨，占我国分散染料产量的75%以上，基本上控制着我国分散染料的主要市场。

在国际市场，世界上80%的分散染料滤饼产自中国，充分说明了我国分散染料在世界市场的强大竞争力，但分散染料的核心技术分散剂则国外厂家具有绝对优势，因此，我国分散染料的技术开发还与发达工业国家有着不小的差距。

1．1结构与染色原理

分散染料是分子结构中不含离子化水溶性基团，仅含少量极性基团，相对分子质量较小，结构简单、在水中溶解度很低的非离子染料。

涤纶属于疏水性纤维，纤维缺乏能与染料发生结合的基团，不能使用水溶性染料染色，只能使用分子量小、不含强离子性水溶性基团、溶解度较低的非离子分散染料染色，涤纶结构紧密，常压沸染，染料难以扩散进入纤维内部，把纤维染透。

在玻璃化温度以上时，纤维大分子链段发生剧烈运动，聚合物分子间空隙增大，自由容积增加，提高染色速率。

染料按自由体积模型扩散，可采用升高染色温度（高温高压染色法、热熔染色法）或使用纤维膨化剂及染色促进剂（载体染色法）两种途径实现。

1.2现象与分析

分散染料作为疏水性染料的一种，依靠自身分子间的作用力的缔合作用，特别容易在水中形成不同的晶体，从而给染色加工带了不小的影响。

而染料晶体的转换是一种热力学平衡过程，所以，化料温度对其转晶是有一定影响的。

1.2.1分散染料采取90℃化料分析

分散染料采取90℃化料，当少量90℃的水加入烧杯，可见分散染料有稍微凝聚现象发生，但商品分散染料本身含有大量分散剂存在，通过搅拌，可以化开，其高温分散性尚可，因为一般商品分散染料都能耐140℃180℃高温，故90℃不至于破坏其染料分子从而影响其染色效果，分散蓝2BL其分子活跃温度大约在80℃左右，而化料温度已经超过80℃，模仿车间生产实际，当90℃染液加入至常温染浴，染液受到染浴温度影响，整体温度下降，热力学平衡被打破，此时染料分子发生转晶现象。

相对较小的a晶体转晶成为b晶体，少量b晶体再转晶成为更大的r晶体，晶型改变，但此时温度较低，染色过程尚未开始，染液中的胶团晶体不释放色泽，因此不会产生例如色渍色斑色花的问题。

随着染液温度的逐渐提高，a,b,r晶体都开始受热分解，当温度上升至80℃，即涤纶的玻璃化温度，染色过程开始，此时a,b,r晶体均匀分布在染液中，而晶体颗粒存在大小的区别，在相同温度下，同时开始分解，对涤纶进行染色，但b,r晶体明显大于a晶体，同样的分解速率下，当a晶体已经分解完成，b,r晶体仍然处于分解释放色泽的状态，一般分散染料通过胶束和晶体发色从而完成染色，晶体发色较胶束发色数量少而且不稳定，分散染料本身所添加的分散剂只能保证化料时染料分子分散性，在染色时仍然需要加入分散剂匀染剂，结合晶体的不同步发色，加之没有良好的分散性的原因，色滞，色斑，色花就产生了。

1.2.2分散染料采取55℃化料分析

用55℃温水对分散染料进行化料，同样，也会由于温度的落差而在染液内产生转晶现象，但由于晶体的转换时依靠能量的跃迁而实现的。

当高温化料，染液温度从90℃下降至10℃，给转晶提供了足够的能量，而常温化料时，是从55℃下降到10℃，所以提供以达到转晶条件的能量没有高温化料来得多，所以染料的转晶现象会发生，但多数为a晶体转变成b晶型，而b晶型转变成r晶型的就较高温化料少的多。

通过染色过程中温度的上升，晶体逐渐溶解分散，所以，在染液中没有添加分散剂匀染剂的情况下，采取常温化料的分散染料有可能对织物造成色花，斑点等现象，但布面情况肯定好于高温化料的布面情况。

通过静止后，晶体的凝聚现象也没有高温化料的分散染液严重，所以布面情况肯定好于高温化料的布面情况。

1.2.3分散染料采取冷水化料分析

如果采取冷水化料，主要需注意的是分散染料的溶解性问题。

众所周知，分散染料在水中以悬浮态存在，被分散剂均匀分散在水中，分散染料是溶解性极小的非离子型染料，但这个极小的溶解性对分散染料的染色性能十分重要，通常有机物溶解依靠溶剂的增加和温度的提高两大因素，而相对于高温或者常温化料，冷水化料最大的问题不能快速的使分散染料的溶解度达到饱和状态，在少量的小试中，问题不大，但在实际生产中，例如一般的深三元系列染料一次性化料达到十几公斤，如果采用冷水化料，很难一次性化开，严重影响生产效率而且容易引起染料颗粒未化开的现象，对染色结果造成重大影响，而对于实验室打小样，由于染料重量小，在保证其充分化开的前提下，不会对布面造成影响，因为冷水化料没有温度的升高和降低，不发生能量的迁移，也就不会发生转晶现象。

但结合实际生产情况，冷水化料其实验室可行性大大于实际生产可行性。

2实验部分

2.1分散染料高温高压染色法对涤纶染色

2.1.1实验原料

5050D,250250原白涤塔夫，分散蓝2BL（上海凌云），5%冰醋酸溶液，

2.1.2实验仪器

高温高压染色机（甘油或红外），电位pH仪，容量瓶（500ML）,温度计，玻璃棒，烧杯

2.1.3实验原理

涤塔夫是一种全涤薄型面料，又是一种传统的涤纶织物，其纤维结构紧密，分子链间空隙小，吸湿性差，分子结构中缺乏极性集团，难以与染料结合，故染色采用分子量小水溶性差的分散染料在130℃时进行染色，较高的温度使纤维溶胀，加上水的增塑作用可以使分散染料通过范德华力、氢键和分之间机械作用固着与涤纶纤维上，从而达到染色的目的，本实验采用高温高压法对涤纶织物进行染色，130℃，1,86x105PA压力下，借助水的增溶作用，可以取得较好的染色效果。

2.1.4实验根据公式

x/250mlXximl/y=z％（其中x为所需染料克重，y为织物克重，z为染液浓度xi为从容量瓶中抽取的母液量）。

2.1.5实验配方和工艺条件

分散蓝2BL1%2%4%（对织物重）

醋酸5%（调节pH至5.50.2）

浴比1：

50

2.1.6工艺流程

配制工作液→高温高压染色→清水洗净

2.1.7实验步骤

（1）取原白涤塔夫3.2g备用。

（2）工作液的配制：

分别取分散蓝２ＢＬ1.6g,3.2g各三份备用

取1.6g染料，用90℃水化料，分几次加入水并且用玻璃棒充分搅拌，保证其分散性和微溶性的充分发挥，待分散完全，用玻璃棒引流至250ml容量瓶中备用。

同理，取3.2g染料用同样的方法化开备用。

（３）吸料：

用移液管准确从内有3.2g染料容量瓶内移取母液10ml至染杯,按照浴比加入水150ml，既得4%染液，同理从上述容量瓶准确移取母液5ml至染杯，调节浴比至1：

50，可得2%染液，然后从内有1.6g染料容量瓶准确移取母液10ml，调节浴比，得到1%染液。

（４）将涤塔夫润湿后挤干，置于不同浓度的染杯中，然后调整好高温高压染色机的工艺曲线，按照步骤进行染色。

（５）染浴在90℃之前以2℃/分钟的速度升温，到90℃后升温速度降为1℃/分钟，当温度达到130℃，恒温保温30分钟，然后降温至60摄氏度停机，染色完毕。

（６）染色完毕后取出样布，用清水洗净，不进行皂煮。

（７）同一母液在静止2h/5h后，采用上述步骤重新染色，以判断静止后染液对染色的影响。

总共3个浓度27个试验样。

2.1.8工艺曲线

以上为90℃化料分散染料高温高压染色法的实验步骤及工艺曲线，同理55℃化料和冷水化料实验步骤和工艺曲线相同，唯一不同的是化料温度不同，因此可以根据以上方法实验。

本实验过程中不可加入匀染剂，分散剂，具体原因为分散染料在加工过程中已经添加一部分分散剂，打小样由于浴比较机缸要大，染花概率不大，而且本实验主要为检测高温常温低温化料染色对涤纶织物布面效果的影响，色花，色斑色滞是主要考察对象，如果加入分散剂匀染剂，势必削弱不同温度染色对布面效果的判断，再则，效果不熟悉的分散剂匀染剂中可能存在的电解质会加速染料分子的凝聚，反而造成染色的失败，同样影响布面的判断，还有过多的使用匀染剂反而会产生消色效果，影响重现性。

2.2纺织品摩擦色牢度测试

耐摩擦色牢度是指纺织品的颜色耐摩擦的能力。

通常涤纶作为疏水性纤维，染料与织物结合力较好，所以无论干摩擦色牢度还是湿摩擦色牢度都较好，而且湿摩会比干摩还要好些

参照标准：

GB/T3920《纺织品色牢度实验耐摩擦色牢度》GB251《评定沾色用灰色样卡》

材料：

Y571L摩擦色牢度仪，50cmX50cm标准实验棉布，评定沾色用灰色样卡，5cmX20cm涤塔夫样布（干湿摩总共54块）

2.2.2原理

通过摩擦的方法，使布面上的浮色和与纤维结合力差的染料沾染到标准实验布上，可以掌握染料和纤维的结合力和布面浮色的多少，直观的表现出摩擦效应对织物色牢度的影响大小。

2.2.2实验步骤

（１）取涤塔夫径向45度5cmX20cm大小样布各一块，分别用于干摩擦色牢度和是摩擦色牢度的检测。

（２）打开摩擦色牢度仪，设定所需摩擦次数

（３）将试样平放在仪器检测台的垫衬织物上并且用夹持器固定，使其长度方向与摩擦头运动方向一致。

（４）干摩擦色牢度检测:

将干摩擦布固定在摩擦头上，有摩擦头紧固圈固定，使其与实验布长度方向呈45度角，放下摩擦杆，按启动键开始摩擦，在10S内摩擦10次，往复动程为100MM

垂直压力为9N。

（５）湿摩擦色牢度检测：

将一块干摩擦布用三级水湿润后用轧液辊軋干，保持100%水分，以后步骤同4.1

（６）用沾色用灰色样卡评定沾色等级。

（对色色光条件为D65光源）

2.3纺织品耐洗色牢度的测试

耐洗色牢度是指纺织材料耐皂洗的程度。

分散染料在水中微溶，本身含有大量疏水性集团，

在皂液中被再次分解的染料分子较少，故其皂洗牢度会比较好。

参照标准:

GB/T3921《纺织品色牢度实验耐洗色牢度》GB250《评定变色用灰色样卡》GB251《评定沾色用灰色样卡》

2.3.1材料：

耐洗色牢度试验仪，标准皂粉，贴衬用织物（实验样布为纯涤织物，参考国标标准，第一块贴衬织物选择棉布，第二块选择纯涤布），纯碱。

2.3.2原理：

有色纺织品与贴衬织物在规定温度，时间下在皂液中经机械搅拌后冲洗、干燥，根据有色纺织品的褪色沾色程度，可以判断其耐皂洗色牢度的等级。

本实验采用国标一等品标准403号方法进行。

2.3.3实验步骤：

（１）取4cmX10cm大小染色涤塔夫（总共27块）作为试样，再取同样大小贴衬棉布和涤塔夫各一块，试样在中间，延短边缝合试样和贴衬织物，作为一个组合试样备用。

（２）配制工作液，标准皂粉含量为4g/L,为保证棉沾重现性，可添加纯碱1g/L。

工作液浴比为1：

50。

（３）启动皂洗牢度仪，预热皂液至60℃摄氏度。

将皂液注入试样杯中，放入试样，加热30分钟。

（４）取出试样，依次用三级水，冷水洗净挤去水份，拆开试样与贴衬织物，晾干。

（５）在规定光源条件下用灰色样卡评定褪色和沾色等级。

（对色色光条件为D65光源）

评级一面为与试样接触的一面。

组合试样若在室温中被风干，则必须放弃重做，因为在风干过程中，沾染到贴衬织物上的染料会因水分散失过快而分布不匀，给色牢度的判断造成影响，而且还会造成部分染料的挥发。

2.4分散染料性能的工厂简单检测

外观:

目测分散蓝2BL，为细致粉末，有少量颗粒状物，为分散剂。

2.4.1扩散性检测

准确称取1g染料，加人30℃水100mL，用玻璃棒搅拌均匀后，将染料的悬浮液用吸管滴4-5滴在滤纸上，观察它的自然渗圈，扩散性越好，其自然渗圈越大。

若滤纸上渗圈面积不大且外围有水印，则该染料分散性不佳，染色时需添加分散剂。

2.4.2分散性检测

将上述剩余的染料溶液，放在恒温电炉上加热至70~72℃，离开热源，用玻璃棒搅拌，观察烧杯壁和玻璃棒上的染料是否呈粘糊状。

如果染料溶液的流动性很好，玻璃器皿上几乎无沾污，说明该染料的分散性好，可在100℃或高温高压条件下染色。

2.4.3 高温分散稳定性检测

高温条件下的分散稳定性被称之为高温凝聚性或焦结性，染料厂家的生产技术含量在此最易暴露。

发展中国家的某些染料厂家，由于生产技术水平过低或以利为主，产品质量不过关的现象屡见不鲜：

仍将上述染料溶液倒人玻璃染杯中，放在染样机中，在130℃和0.18MPa条件下处理30分钟，取出后观察溶液是否变稠，缓慢倒在滤纸上（滤纸一般可放在50mL烧杯上），过滤的时间越短越好。

2.4.4焦油含量检测

现在生产的扩散剂大多采用粗甲基萘，其中杂质含量较高，不仅有焦油，还有其他化合物。

一般将上述经过加热与未加热的染料溶液倒在滤纸上干燥后，若滤纸上呈细小不规则的黑色斑点，即可视为焦油等杂质。

如果杂质含量较少，只需在处方中添加一些具有良好分散乳化能力的匀染剂，染中等或深的色泽问题不大。

如焦油含量较多，染料溶液表面还会出现如油花状金亮色层。

可在染色时加入2g／L分散剂，并在染料加入之前，先加入少量抑泡剂。

实践证明，这种“一液多用”的鉴别方法，很适宜印染企业，且操作方便

3实验结果讨论与分析

3.1摩擦色牢度的评级

90化料组各浓度染液染色所得试样摩擦色牢度表

4%干摩擦

4%湿摩擦

褪色

2%干摩擦

2%湿摩擦

褪色

1%干摩擦

1%湿摩擦

褪色

即用

4

4-5

4-5

4-5

5

5

5

5

5

2H

4

4-5

4-5

4-5

5

5

5

5

5

5H

4

4-5

4-5

4-5

5

5

5

5

5

55化料组各浓度染液染色所得试样摩擦色牢度表

4%干摩擦

4%湿摩擦

褪色

2%干摩擦

2%湿摩擦

褪色

1%干摩擦

1%湿摩擦

褪色

即用

4

4-5

4-5

4-5

5

5

5

5

5

2H

4

4-5

4-5

4-5

5

5

5

5

5

5H

4

4-5

4-5

4-5

5

5

5

5

5

10化料组各浓度染液染色所得试样摩擦色牢度表

4%干摩擦

4%湿摩擦

褪色

2%干摩擦

2%湿摩擦

褪色

1%干摩擦

1%湿摩擦

褪色

即用

4

4-5

4-5

4-5

5

5

5

5

5

2H

4

4-5

4-5

4-5

5

5

5

5

5

5H

4

4-5

4-5

4-5

5

5

5

5

5

90℃化料组，55℃化料组，10℃化料组各个浓度摩擦牢度未见明显差异，横向比较，4%染液浓度组无论90℃化料，55℃化料还是10℃化料，其干摩擦牢度均可判定为4级，湿摩擦牢度可判定为4-5级，湿摩擦色牢度略微好于干摩擦色牢度。

同样，2%染液浓度组在各个温度化料染色所得试样也没有明显异常状况，湿摩擦色牢度判定为4-5级，干摩擦色牢度判定为5级。

1%染液浓度组湿摩擦色牢度和干摩擦色牢度均可判为5级。

纵向比较90℃化料组在染液静止2hr，5hr后，4%，2%，1%各个浓度染液染色所得试样干摩擦色牢度分别为4级，4-5级，5级湿摩擦色牢度判定为4-5级，5级，5级，同样55化料组和10℃化料组的各自三个浓度的式样干摩擦分别为4级，4-5级，5级，湿摩擦色牢度判定为4-5级，5级，5级，可见不同化料温度对分散染料的摩擦色牢度不产生影响或者说其影响较小可以忽略不计，原因为分散染料充分上染聚酯纤维后，与纤维的固着力大，涤纶为疏水性纤维，分散染料在水中溶解度也极小，不受水的影响再次分解，所以其摩擦色牢度较好，而且湿摩擦在试样含水的情况下摩擦力减小，湿摩擦色牢度要好于干摩擦色牢度。

其摩擦色牢度不因化料温度的改变而改变，也不因染液静止时间的改变而改变，一旦染液中的染料为纤维吸收完全，不会因先前不同的化料温度和静止时间而产生差异。

3.2耐水洗色牢度的评级

90℃化料组各浓度染液染色所得试样耐水洗色牢度表

4%褪色

涤沾

棉沾

2%褪色

涤沾

棉沾

1%褪色

涤沾

棉沾

即用

4-5

4