第三章直接染料染色

2023-01-29 03:24:05 字數 3793 閱讀 8068

3-1 概述

一直接染料應用特點

優點- 染色效果對工藝的依賴性相對較弱

缺點- 日曬牢度、溼處理牢度較差

物件- 粘膠、棉、產業紡織品、皮革、紙張、絲綢…

二直接染料結構特點

a 較長的共軛雙鍵系統;

b 分子量大、較好的同平面性和線狀結構;

c 含有羥基、氨基等生成氫鍵的基團;

d 在水中可電離呈染料陰離子。

三禁用染料問題

禁用染料涉及直接染料幾十種:德2023年法規禁用料約118只,直接佔77只,約佔65%(其中聯苯結構36種)。

3-2 直接染料的染色原理及效能

1 作用力- 范德華力和氫鍵作用力較大,對纖維素纖維具有較高的親和力以及在染液中有較大的聚集傾向。

2 擴散模型- 孔道擴散模型

3 吸附等溫線- freundlich型吸附等溫線

4 染色物件- 棉、粘膠、天絲、麻(超分子結構)。

5 直接染料的應用分類-

3-3 直接染料的一般染色方法

一浸染與卷染

1 浸染與卷染對染料的選擇及染色過程

染料的擴散效能、親和力、拼色效果、染色效能…

2 染浴組成及其作用:

軟水劑- 多聚磷酸鹽、分散螯合劑

脫氯劑- 亞硫酸氫鈉、大蘇打

中性電解質- 食鹽、無水硫酸鈉、元明粉

純鹼- 溶解染料、軟化水質;注意其負面作用(上染率下降、產生還原性!)

弱氧化劑- 硫酸銨、硝基苯磺酸鈉

3 工藝條件:

電解質的用量及加入方式取決於染料的親和力大小;

浴比、公升溫曲線…

不同直接染料的溫度控制及其對上染的影響…

新型染色工藝:退煮染、煮染、染漂;高溫染色工藝

二軋染 1 軋染對染料的選擇及染色過程

2 染浴組成及其作用:染料、純鹼、潤濕劑、增溶劑、防泳移劑…

3 工藝條件及流程:…

4 軋染色差控制

3-4 直接染料的染色後處理

對酸性染料上染蛋白質纖維、活性染料上染纖維素纖維具有同樣意義。

一濕牢度差的原因

原因- 染料的水溶性、缺少染料與纖維間的化學結合。

改善途徑- 染後降低水溶性;染料或纖維改性、交鏈染料成膜等。

二固色機理

1 封閉染料的水溶性基團;

2 與染料形成低水溶性的金屬離子絡合物;

3 在纖維表面形成立體網狀的聚合物薄膜封閉染料;

4 與纖維和染料發生交聯,形成多元化交聯網狀體系。

三常用固色劑及固色工藝

1 金屬鹽後處理

僅適用於染料分子中具有能與金屬離子絡合的結構的染料-直接銅鹽染料。

工藝:硫酸銅:0.5-2.5% (owf)

hac: 2-3% (owf)

t×t: 50-60℃ 15-25min

浴比: 1:2-5

效果:顏色變暗變深,一般只適應於深色品種

2 陽離子固色劑:

① 陽離子表面活性劑

抗靜電劑sn

工藝:用量0.5-1%;40℃/15-20min

原理:…

效果:手感好,但牢度提高不太明顯且色變大,本身不太耐洗(尤其是皂洗)。

② 非表面活性劑型的陽離子固色劑

結構中含有兩個或兩個以上的陽離子基團(季銨基團),是一種既不屬於合成樹脂又無表面活性的固色劑。如多乙烯多胺類季銨鹽、三聚氯氰與多乙烯多胺的高分子縮合物等。

這類固色劑可改進直接染料或活性染料的耐洗牢度,對色變和耐日曬牢度影響都較小。它能和銅鹽混合使用,提高錦綸用酸性染料染色的耐日曬牢度。

③ 陽離子合成樹脂

a 固y

結構:雙氰胺-甲醛樹脂絡合物

原理:封閉水溶基;固色劑成膜

效果:溼牢度可提高1-1.5級(達3級),固色前後色光有變化(不太顯著),屬非環保品。

b 固m

結構:固y與銅鹽或醋酸酮作用製成:

原理:封閉水溶基;固色劑成膜;可生成金屬絡合物

效果:溼牢度可達4級,但變色大。

工藝:固y(m)0.8~1.2%;hac(20%)0.6~1.0%(owf);5~20g/l txt;50~60℃、15~25min,固後可不經水洗。

④ 反應型固色劑

結構:由環氧氯丙烷與二甲胺合成

原理:封閉水溶基;固色劑成膜;可生成金屬絡合物;染料反應交聯成膜。

效果:基本能達到y、m牢度,變色性較小,環保型。

工藝:固色劑:0.5-2%、ph5-6

t×t: 40-60℃、20-30min

其它還有由三乙烯二胺+環氧氯丙烷、再經芳胺鹽醚化的固色劑(tcd-k)、用二烯丙基二甲基氯化胺聚合的季胺高聚物無醛固色劑(gs)等。

3-5 直接染料的溫度效應和鹽效應

一溫度效應及其應用

1 溫度對上染百分率的影響

直接染料結構差異大,上染速率各不相同,其溫度對上染百分率影響較大;對不同的染料其最高染色溫度不同。

提高溫度會降低染料的平衡上染百分率;

拼色時,三隻染料的平衡上染百分率比單獨上染時要低,而且染色溫度越低,降低幅度越大。

2 溫度對擴散速率的影響

溫度提高擴散係數明顯提高,圖2-23;直接染料擴散速率和半染色時間差異很大!

除溫度影響外,以下因素對擴散和上染也有明顯影響:

1 纖維結構:

取向度(拉伸性、無定型區比例);

纖維表面積(粘膠、銅銨)。

2 染料結構:

分子結構→移染性;水溶性基團→擴散;

③ t↑↓擴散上染速率↑。

兼顧上染率和上染速率:

對a類:移染性好,但染率較低,因而染色溫度宜低;

對c類:移染性差,水溶性差,移染差,擴散慢,因而染色溫度宜高;

對b類:移染性差,水溶性較好,移染性較差,擴散慢,因而染色溫度宜較高。

二鹽的作用和電荷效應

1 鹽的促染作用

一般其促染作用對水溶大的染料作用明顯(b型);

對纖維無定型區比例大的,促染作用更為明顯。

2 促染作用原理

電解質促染作用原理可歸納於下:

① 降低了纖維表面的zeta電位:使染-纖斥力↓,有利於染料對纖維吸附。

② 降低了染料遷移的位阻:d-上染纖維時伴隨著等量的na+遷移。然而[na+]s﹤[na+]f ,遷移位阻↑;加鹽後,[na+]s↑,遷移位阻↓。

③ 電解質加入,增加了染料在染浴中的活度。

④ 電解質加入,染料膠粒負電性↓,有利於向纖維吸附;使染料溶解度↓,染料吸附密度↑,使[d]f /[d]s↑。

3-6直接染料對纖維素纖維的吸附

一染色纖維的二色性暨染料的在纖維上的存在狀態

二色性常數:對電向量和纖維軸平行的偏振光的吸收強度與電向量和纖維軸垂直的偏振光吸收強度的比值。

若染料分子取向完全和纖維軸平行,則二色性常數為∞;反之,染料分子在纖維中完全雜亂分布,則二色性常數為1。染料在纖維中的狀態影響到染料對纖維的上染效能、色澤及染色牢度。

直接染料在纖維素纖維內的結合模型:

1 染料在纖維中的吸附取向和纖維素大分子的取向是一致的,其在纖維素纖維上表現出顯著的二色性,染料與纖維主要以氫鍵結合;

2 直接染料是沿著纖維大分子鏈取向並通過氫鍵吸附在纖維的微晶體表面的;

3 偶極引力和色散力起著重要作用,染料的纖維內聚集、堆積。

二混合染料在纖維素纖維上的吸附

當混合染料對纖維素纖維染色時,染料在纖維上的吸附量較單獨染色時要低,隨染料的結構不同產生較大的差異。

如圖,直接染料對同一染色位置存在著競染作用,且優先吸附在纖維上的染料也會對另外乙隻染料的吸附產生電荷斥力或空間阻礙,從而減少染料在纖維上的吸著量。

在實際染色中,混合染料具有良好的配伍性,對染色物獲得穩定的色澤具有重要意義。

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