染色讲稿课时 3436.docx
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染色讲稿课时3436
第六章酸性染料、酸性媒介染料及酸性含媒染料染色
6-1概述
酸性染料－…；
酸性媒介染料－…；
酸性含媒染料－…。
一酸性染料结构特点
1活性、直接、酸性染料
活性红X-3B
强酸性红G
直接湖兰5B
弱酸性大红G
2强酸性染料与弱酸性染料结构区别
二酸性染料的溶液性质
不同结构酸性染料的聚集态…
染料的聚集对上染速度和结合方式影响较大！
三酸性染料的分类及染色性能
染色性能
应用分类
强酸浴
弱酸浴
中性浴
染料特性
分子量低，含磺酸基团比例高，溶解度高，在染液中主要以分子状态分散
分子量稍高，含磺酸基团比例较低，溶解度稍低，在染液中基本呈胶体状态分散
分子量较高，含磺酸基团比例较低，溶解度较低，在染液中主要呈胶体状态分散
亲和力
低
中等
高
湿牢度
差
较好
好
匀染性
好
中差
差
染浴pH
2.5-4
5左右
6-8
常用酸剂
硫酸
醋酸
硫酸铵（醋酸铵）
6-2酸性染料对羊毛、蚕丝和锦纶的上染
一蛋白质纤维及聚酰胺纤维的两性性质
-COOH
-NH2
PI
wool
0.77
0.8-0.9
4.2-4.8
Silk
0.29
0.15
3.5-5.2
Nylon
0.090
0.037
5-6
单位：
mol/kg纤维
二纤维吸附曲线
1纤维的吸酸吸碱反应
等电点PI－…；
吸酸饱和值－…；
当量吸附、染色饱和值－…（P134图6-2）；
超当量吸附、过染－…；
次当量吸附－…；
超当量吸附的原因及结果：
1直接性高，有大量氢键、范力结合；
2直接性高，染料在纤维内聚集；
3pH太低，发生了超当量吸酸现象，即酰胺基直接吸酸，甚至水解而导致染座增加；
4过染会导致色牢度下降、纤维强度下降。
次当量吸附的原因：
①染料上的磺酸基均与质子化的氨基结合；
②染料的空间效应。
2染色系统中离子分布
在染液中，酸性染料离解成Na+和D-，染液中还有H+、Cl-/SO42-离子。
……
整个吸附过程可简单地表示如下：
为什么D-能取代Cl-？
1酸根离子结构简单，对纤维亲和力小，D-与-NH3+库仑力大；
2染料分子与纤维存在更强的分子间力和氢键结合；
3染料分子中疏水部分在溶液中增加了水的“类冰”结构，增高了D-在染液中的化学位，染料上染亲和力↑。
三酸性染料与纤维的作用力
随着染液pH值的不同，酸性染料可以与蛋白质、聚酰胺纤维分别以离子键或范德华力和氢键的结合方式上染。
1pH﹤PI
染料阴离子与纤维呈盐式键结合；加酸促染，加中性电解质缓染。
2pH﹥PI
染-纤主要以次价键（氢键、范力）结合；加酸促染，加中性电解质促染。
3pH≈PI
两性纤维在pH值等于或略大于等电点时染料与纤维之间存在的离子键结合方式。
四染色亲和力－GilbertRideal理论
Gilbert-Rideal理论，Langmuir吸附概念，建立在以下几个假设条件基础上：
（1）纤维吸附染料阴离子仅发生在特定的位置上；
（2）每个吸附位置一旦吸附一个染料阴离子后就达到饱和，吸附位置各自独立，互不干扰；吸附热与染料的吸附量无关；
（3）纤维上的阳离子和阴离子的数量相等；
（4）被水溶胀的纤维是一种结构均匀的介质；
（5）阳离子和阴离子从溶液转移到纤维内会分别获得和消耗一定的静电功，但对整个染料分子来说，阳离子和阴离子获得和消耗的静电功相等，染料吸附的静电功等于零。
按照这些假设，探讨染料一元酸的吸附情况，可推导出染料一元酸对蛋白质纤维的亲和力计算式：
对于多元染料酸HzD而言：
①一个染料分子占据一个吸附位置
②染料一个分子占据z个吸附位置
6-3酸性染料染色工艺
一羊毛的染色
吸附特点及其对初染的要求…；
吸附模型、扩散性能与扩散系数、染料亲和性…。
1pH值
①不同结构的酸性染料对羊毛的吸附临界pH值不同；对羊毛的亲和力和平衡上染百分率也不同，上染所需要的pH值也不一样。
P140图6-4、6-5
②增加染料疏水性，平衡上染率的增加；疏水性强的染料对pH值的敏感性也低，即使在相对较高的pH值下也能获得较高的上染率，染色不需要很低的pH值。
③对于弱酸性染料，应用HAc调pH（pH4-5）；对于中性染色酸性染料，应用NH4Ac调pH6-8；对于强酸性染料，用H2SO4调节至pH2.5-4。
③pH调节剂应用在始染时和染色后期区别对待：
强酸性染料：
初始C染高，酸分步加，以利匀染；
弱酸性染料：
初始用HAc；因羊毛吸酸，后期pH升高，可适量加H2SO4降低pH促染；
中性浴染色：
初始C染高，因亲和力大，防止上染过速，可考虑加少许氨水或释酸盐缓染。
2染色温度
①对染料而言
匀染性染料上染不匀可以通过升温延时的移染来弥补，但弱酸性染料移染性差，难以弥补；
弱酸性染料溶液的胶体性质，低温聚集，上染较慢，升温解聚到某一值后，上染速率剧增，易造成染色不匀，从这一点讲应注意在某一温度范围（60-80℃），注意控温。
②就纤维而言
升温纤维溶胀加快，利于扩散；羊毛因鳞片结构，扩散困难，一般需沸染，但蚕丝则会因沸染而造成灰伤，因而只能在微沸态染色。
温度控制要注意：
T始、T染升温速率，尤其敏感区温控。
③保温与羊毛的损伤…
④羊毛的低温染色法和等电点染色法
3助剂
①中性电解质：
pH﹤PI缓染；pH﹥PI促染。
对弱酸性染料（耐缩绒性酸性染料）的缓染要使用表面活性剂缓染。
②表面活性剂缓染
阴离子：
亲纤维，竞染作用原理，影响上染百分率；
阳离子：
亲染料，染-助剂松弛的胶体，结合物降低了染液中的染料有效浓度，导致上染率下降，染浴稳定性降低；
非离子：
亲染料，其疏水部分和染料结合，缓染作用小。
较多使用阳/非离子表面活性剂缓染。
4其它因素影响
①尖染效应
毛尖和毛根对染料的吸附量存在差异，毛尖有时染得浓，有时染得淡，易产生色差，称为尖染效应。
毛尖染色的浓淡决定于染料性质。
一般用匀染性酸性染料染色时得色较淡，而用耐缩绒酸性染料染色时得色较浓。
为了降低毛尖、毛根之间的色差，多倾向于选用匀染性较好的酸性染料，并选用合适的匀染剂。
②水质的影响 影响染料溶解度，引起色斑、色块、色萎。
5羊毛染色工艺
适用染料
匀染性酸性染料
耐缩绒酸性染料
染色方法
1
2
3
4
染
色
处
方
染料用量
x
x
x
x
元明粉
5~10
5~10
5~10
96%硫酸
2~4
80%甲酸
1~2
98%醋酸
1~2
硫酸铵或醋酸铵
2~5
润湿匀染剂
y
y
y
y
染浴pH值
2~3
3~4
4~6
6~7
元明粉作用
匀染效果明显
匀染效果一般
匀染效果很差
起促染作用
升温情况
40℃始染，1~2℃/min升温至沸，保温45~70min左右，然后水洗。
50℃始染，70℃以下升温速度1℃/min，70℃以上2~3℃/min升温至沸，保温45~75min左右，然后水洗。
二蚕丝的染色
蚕丝的酸性染料染色原理与羊毛染色相同；两种蛋白质纤维在氨基酸组成、氨基含量、等电点、超分子结构、形态结构等方面存在差别。
①染料的选择－选用弱酸性染料染色，这些染料的最大问题是耐洗牢度和日晒牢度较差。
②染色工艺要点－基本与羊毛染色一致！
防止灰伤：
不可长时间沸染，一般宜采用95℃左右染色；添加浴中柔软剂来减轻灰伤；将染色温度降低到85～90℃之间；或采用醋酸-醋酸钠缓冲体系调节染液pH值至等电点附近；减少电解质用量。
匀染剂：
非离子型的平平加O、阴离子型的匀染剂和弱阳离子型的烷基胺聚氧乙烯醚。
蚕丝脱胶的质量：
对染色鲜艳度、染色均匀性、染色牢度、染色成品的手感有着重要的影响。
阳离子型固色剂固色：
浅色可用阳离子固色剂固色；中深色需要经过二次固色（先酸性固色剂再阳离子固色剂）。
染色方法
酸性浴染色
中性浴染色
酸性染料
弱酸性浴染色的酸性染料
中性浴染色的酸性染料
中性浴染色酸性染料
及与直接染料同浴
1：
2型金属络合染料
染浴pH
4~5
5~6
6~7
醋酸
3~5%o.m.f.
1~2%o.m.f.
醋酸铵
2~3%o.m.f.
3~5%o.m.f.
元明粉
5~20%owf
阴离子匀染剂
1~3%owf
缓染（大）
缓染（中）
缓染（小）
非离子匀染剂
1~3%owf
受pH值的影响很小
元明粉作用
缓染（大）
缓染（小）
促染（大）
三聚酰胺纤维染色
1聚酰胺纤维结构和性能特点
①Tg较低（50-60ºC），初染率高。
②大分子无侧基、线型好，染料与纤维分子间作用较大，初染率高、扩散差。
③氨基含量低，染色饱和值小（不易深染），水洗牢度、遮盖性差，竞染明显。
2热定形对染色的影响
①定型目的－保证锦纶丝或织物的尺寸稳定性，提高染色稳定性，防止染色时产生难以消除的折皱。
②热定形方法－空气干热定形和蒸汽湿热定形。
③定型纤维的结构变化－干热定形，端氨基易受到氧化，染料的上染速率和平衡上染量明显降低；蒸汽定形，不少染料的上染速率非但不降低，反而增高。
3染料选择
弱酸性浴染色或中性浴染色的酸性染料
水溶性、分子量适中，以获得染色牢度与匀染性的统一
选择配伍值近似的染料用于拼色，以减少竞染
选用一主色调的染料，辅色料用量应少
不同结构的酸性染料对锦纶物理结构差别的敏感性
酸性染料
敏感性
红37
较不敏感
橙10
略敏感
红58
中等敏感
红57
敏感
蓝127
很敏感
染 料 公 司
匀 染 型
坚 牢 型
瑞士汽巴精化公司
Tectilon
ErionylA
瑞士科莱恩公司
NylosanE
NylosanF/N
德国德司达公司
Telon
TelonA
MitsuiNylonFast
NylomineA/B
MitsuiNylon
NylomineC/D
德国多闻公司
DorasynA
DorasynC
DorasynXL
英国约克夏集团
NylanthreneB
NylanthreneC
日本住友化学公司
AminylE
AminylF/FD
4染色温度
锦纶纤维不易匀染：
酸性染料对锦纶的亲和力较之对羊毛等蛋白质纤维的亲和力高；当Df较大时，Dc大，特别当Df达某一质后Dc↑↑；锦纶的玻璃化温度低（约为50～60℃）和弱酸性染料匀染性差。
锦纶纤维的匀染措施：
①锦纶的始染温度应低一些，一般不超过40～50℃。
②升温速度应慢些或采用分段升温，在升温过程中设定几个温度点，在这些温度下让锦纶保温一段时间再升温。
③为提高染料的移染性和遮盖性，应在高温下保温一段时间。
5pH控制
①根据染料用量、亲和力、匀染性和扩散性能合理确定染色pH（一般为pH3～6）；
②锦纶染浴的pH滑移技术P146
6应用匀染剂
①亲纤维型匀染剂是阴离子表面活性剂
在中性浴或近中性浴中染色时，匀染作用不大；
阴离子匀染剂会使染料上染百分率降低。
②亲染料型匀染剂是阳离子表面活性剂
其匀染作用不容易受pH值的影响；
对酸性染料的最终上染量影响较大；
易导致染液不稳定，甚至染料沉淀，通常不可单独使用。
实际生产中使用效果较好的锦纶匀染剂多为亲染料型与亲纤维型助剂的复配物（如烷基胺聚氧乙烯醚/烷芳基磺酸钠复配物），或者是以烷基胺聚氧乙烯醚类为主体的表面活性剂复配物。
7固色
单宁酸/吐酒石处理…
合成单宁固色剂大致有三类：
①带磺酸基的甲醛酚类缩合物，棕色、易沾染纤维。
它对锦纶具有亲和力。
在酸性条件下，锦纶质子化的氨基与固色剂上的磺酸基形成离子键结合或氢键结合。
②硫酚类化合物
由多硫化合物与苯酚合成，制造成本低。
③二羟基苯砜化合物
可与染料同浴使用。
8锦纶染色工艺
染料选择－弱酸性浴（pH值为4～6、用醋酸和醋酸铵调节）和中性浴（pH值为6～7用醋酸铵调节）酸性染料。
染色处方－p147
pH滑移染色工艺－p147
染料用量
初始pH
最终pH
锦纶6
锦纶66
锦纶6/锦纶66
＜0.2%o.m.f.
9.5
8.5
6.5
0.2-0.5%o.m.f.
8.5
7.5
5.5
＞0.5%o.m.f.
7.5
6.5
4.5
6-4酸性媒染料染色
一概述
媒染染料－…。
酸性媒染及酸性含媒染料的环保问题－…。
Oeko-Tex100规定：
重金属在纺织品上限值（mg/kg）
一般儿童
Cu505
Cr21
Cr6+0.5检测不出
Ni41
二酸性媒染染料结构及染色性能
1结构特点
酸性媒介深黄GG（C.I.媒介黄10，C.I.14010）
酸性媒介蓝B（C.I.媒介蓝13，C.I.16680）
酸性媒介灰BS（C.I.媒介黑13，C.I.63615）
2染色性能
具有优良的耐洗、耐晒牢度，且价格便宜，但染色色光较暗，仿色较难，染色工序麻烦，多用于羊毛深、浓色染色。
蚕丝因不耐氧化，所以基本不用这类染料。
三酸性媒染染料染色机理
1媒染剂
①媒染剂的存在形式－Cr2O72-+OH-2HCrO4-
②媒染剂的还原－在酸性条件下，吸附的Cr6+被羊毛纤维中的胱氨酸剩基、半胱氨酸剩基和酪氨酸还原（P153）：
③媒染剂的还原条件－整个反应过程耗酸较大，导致系统pH上升，会影响Cr6+的吸附及还原，因而往往在系统中加入一定的蚁酸。
此时蚁酸作用有二：
pH下降、本身具有还原性。
2媒染主要工艺条件
①pH（3～4） 综合考虑媒染剂的吸附速度及其对羊毛的损伤；
②温度（70～80oC） 综合考虑媒染剂的扩散、吸附和还原速度，以及对染色匀透性的影响；
③媒染后处理（充分水洗） …。
3媒染剂与染料和羊毛的络合反应
①络合染料结构－在较低pH值时易于形成1:
1型的络合物，而在较高pH值时易形成1:
2或1:
3型的络合物。
②染料与羊毛结合力－
1:
1络合：
配价键结合，另外染料与羊毛之间还有离子键、范德华力和氢键等的结合。
1:
2络合：
离子键、范德华力和氢键等的结合；染料体积显著增加，溶解度显著降低，较难从纤维中扩散出来，所以湿处理牢度也很好。
4络合物的稳定性
染料与金属离子形成络合物的稳定性越高，染色牢度越好。
络合物的稳定常数值越大，稳定性越好。
络合物的稳定性与中心金属离子、配位体（配位基）的结构和性质密切相关。
①金属离子电荷的增加、半径的减小、碱性的减弱，形成的络合物的稳定性升高。
Cr3+≈Co3+＞Cu2+＞Ni2+
②配位基的供电子能力强，不但络合速度快，而且形成的络合物的稳定性也高。
③染料与中心离子络合形成螯合环数越多，螯合物的稳定性越高；而且，具有五个或六个原子的螯合环，即五元环或六元环是最稳定的。
四酸性媒介染料的染色方法
（一）预媒染法
①预媒染色法工艺过程－
红矾的稀溶液处理（红矾2～4%、甲酸1～2%或酒石酸1～3%；50℃开始处理，1℃/min升温至沸腾，沸染60～90min）→淋洗去除多余的媒染剂→染色（染色过程与酸性染料基本相同）。
②工艺要点－
媒染淋洗后应立即进行染色，以防羊毛收到光照损伤；
在铬媒处理中，加入还原性的有机酸（特别的是蚕丝中的胱氨酸比羊毛少得多，锦纶中缺少还原性的基团，媒染处理时一定要加硫代硫酸钠等还原剂）。
③工艺特点－
可及时控制颜色、仿色较方便，适用于染淡色和中色；
染色过程繁复、上染快、易染花；
染色物摩擦牢度偏低。
（二）同浴媒染法
①同浴媒染法工艺过程－
染浴中加入1～2.5%的红矾和2～5%醋酸铵或硫酸铵（pH值调至6～8）→40～50℃处理20min→加入已溶解的染料→在30～60min内升温至沸腾染色45～60min。
②工艺要点－
染料应有很好的溶解度；
染料不与重铬酸盐发生反应而分解或过早地络合；
染料对羊毛要有较好的亲和力；
染料在pH值为6～8.5的染浴中能很好地被吸尽。
为使铬媒随着染料的上染而逐步释出铬酸，不致过早地生成色淀，宜在染浴中加入硫酸铵或醋酸铵，硫酸铵与红矾的比例是2:
1。
③工艺特点－
工艺简单、染色时间短；
色光容易控制；
羊毛的损伤小，毛制品手感好；
染料品种受到限制，给拼色带来麻烦；
染料的扩散不够充分，深浓色产品的摩擦牢度不佳。
（三）后媒染法
①后媒染色法工艺过程－
染料上染→降温至65～75℃→加入甲酸和红矾，逐渐升温至沸→沸染45min。
②工艺要点－
匀染性差的染料，提高始染温度；
铬媒处理的沸染时间要充分，以保证六价铬完全还原；
加红矾前一定要降低温度，以保证铬盐的均匀吸收；
铬媒处理的pH值控制在3.8～4.2为宜；
宜使用还原性的甲酸、酒石酸等有机酸，以防羊毛被过度氧化。
③工艺特点－
匀染和透染性好，缩绒、煮呢效果好，皂洗牢度好；
在整理过程中色光变化小；
染色过程长，色光和仿色不易控制。
6-5酸性含媒染料染色
一概述
二1：
1型含媒染料（酸性含媒染料）
1染色性能
类似于强酸浴染色的酸性染料…
P158图6-11
2染料与纤维的作用力
①-NH3+与D-形成盐式键；
②-COO-或-NH2与Cr3+配价键。
缓染措施：
①加酸-NH3+↑，结合方式①↑；
②加酸-NH3+↑，结合方式②↓↓，-COOH抑制离解。
总趋势：
缓染、加酸是匀染作用（与酸性染料染色不同）。
3染色工艺
类似于强酸浴染色的酸性染料…
染料与助剂
处方1（%o.m.f.）
处方2（%o.m.f.）
染色
染 料
x
x
硫酸（66ºBé）
5~7
4~4.5
非离子匀染剂
1.5~2
中和
纯 碱
1.5~2
1~1.5
或醋酸钠
3~4
2~3
或25%氨水
2~2.5
2~2.5
三1：
2型含媒染料（中性染料）
类似于弱酸浴和中性浴染色的酸性染料…
中性枣红GRL（C.I.酸性红213）
1染色性能
水溶性差，亲和力大，上染百分率高，牢度好，但匀染性差，染料溶液稳定性较差。
2染料与纤维结合及染色
1∶2型酸性含媒染料与蛋白质纤维和聚酰胺纤维之间存在离子键的结合，染浴pH越低，染料上染速率越快，很容易导致染色不匀。
染色时还需加入匀染剂，采用pH值滑移染色法也是一个很好的措施。
通常，始染温度不宜过高，宜缓慢升温，有时也可采用分段升温的染色方法。
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