染料化學與生產(chǎn)總結(jié)

1、概述著色劑可分為染料和顏料兩種。所謂染料是指采用適當方法，能使纖維和其他物質(zhì)染成鮮艷而堅牢顏色的有色有機物質(zhì)。染料可以溶解于水或其他溶劑，或者可以轉(zhuǎn)變成液態(tài)而染色，或者經(jīng)處理成為分散狀態(tài)而被應用。往往某種染料僅能使某些纖維染色，而另一些纖維則不能。也有些可溶性染料，轉(zhuǎn)變成不溶于水的有色染料，經(jīng)適當處理后能粘附在物體表面而著色。顏色對哪種纖維都可以著色，但因其只在表面，固不耐磨。一：染色機理1：纖維的染色過程基本上可以分為三個階段a) 吸附：染料從染液中被吸附到纖維表面b) 擴散：染料由纖維表面向纖維內(nèi)部擴散。c) 固著：染料固著于纖維內(nèi)部二：染料的分類、名稱、性能和選擇染料分類按化學結(jié)構(gòu) 偶氮

2、染料:染料合成簡單，色譜齊全。包括黃到黑多種品種，使用方便，價格便宜 蒽醌類染料：品種數(shù)量僅次于偶氮類，價格高，牢度高 靛類染料：大多是黃橙紅等淺色品種 酞菁染料：品種不多，僅有色澤鮮艷的翠綠色和翠藍色，其耐日曬牢度特優(yōu) 硫化染料：制作簡單、成本低、但色譜不全，以藍黑為主要產(chǎn)品 甲川（寈類）染料：主要品種為陽離子染料及少量分散染料 三芳甲烷染料：在染料分子中三個芳基連接在在一個碳原子上的染料稱 三芳甲烷染料。它包括堿性染料和陽離子染料中的紅、紫、藍、綠等品種，色澤鮮艷，但在棉纖維上的耐日曬牢度很差。如果在染料分子上引進磺酸基則變成了酸性染料。這類染料的顏色鮮艷，濕處理牢度好 ，但耐日曬牢度不佳

3、。如酸性湖藍v染料。 雜環(huán)染料：除了上述幾類外，還有其他如噻嗪、噻唑、喹啉等結(jié)構(gòu)的染料。按應用性能分類 直接染料 活性染料 不溶性偶氮染料 還原染料 可溶性還原染料 硫化染料 酸性染料 酞菁染料 縮聚染料： 分散染料除了上述這些染料外，還有目前用于染腈綸的陽離子染料及有公害的氧化染料。 三：染料名稱1. 冠稱（或稱冠首）它有三種意義（1） 表示該染料屬于那一類，如還原黃、硫化藍、活性紅等，分別屬于還原、硫化、活性等不同類型的染料。由此可知它的應用方法。（2） 表示該染料的化學組成。如甲基藍，甲基紫，就么可以知道染料中有甲基結(jié)構(gòu)；溴靛藍，就可以知道有溴元素，且具有靛類結(jié)構(gòu)（3） 表示該染料是哪一

4、個工廠或公司出品的。2.色稱（或稱色相）（1）采用物理上的通用名稱，例如紅綠藍等（2）用植物名稱，如橘黃、桃紅、棗紅、玫瑰、青蓮、草綠、橄欖等（3）用自然界現(xiàn)象來表示，如天藍、金黃（4）用動物名稱來表示，如孔雀綠、鼠灰等。3.尾注B青光或藍光C適用于棉；不溶性偶氮染料色基的鹽酸鹽。D適用于染色；稍暗。E適用于浸染EX.conc特濃F染色牢度好，鮮艷；染料粒子細G帶黃光；帶綠光H適用于棉毛交織的染色J帶黃光K適用于冷染（指還原染料）；熱固型活性染料。L耐光性好；染料的勻染性。N正常或標準O高濃；橙光P粉狀染料R帶紅光S容易溶解；能用于染絲；升華牢度好V帶紫光W適用于染毛織物X濃度極高或普通型活性

5、染料Y帶黃光conc高濃度四染料的性能1. 力份2. 溶解度3. 親和力4. 直接性5. 上染百分率6. 染料的給色量7. 固色率五：染料的選擇1. 從環(huán)保出發(fā)排除禁用染料2. 根據(jù)纖維性質(zhì)選擇染料3. 根據(jù)被染織物的用途來選用染料4. 根據(jù)染料的成本、貨源選用染料5. 拼色時染料的選擇6. 根據(jù)染色機械性能來選擇染料六：染色牢度1. 耐日曬牢度2. 耐皂洗牢度3. 耐摩擦牢度4. 耐汗?jié)n牢度七：染色助劑1. 溶劑2. 藥劑3. 還原劑4. 氧化劑5. 促染劑6. 緩染劑7. 潤濕劑8. 分散劑9. 助溶劑八：染色前準備1. 審樣 a.審來樣的原料成分 b.審色澤要求 c.審組織結(jié)構(gòu)及風格特征

6、2.打樣 a.染料選擇確定為非禁用染料，以國產(chǎn)染料為主。若在拼色及牢度上有必要也可拼用少量進口染料。 b.小樣與標準樣的色差范圍是：紙樣33.5級，布樣為3.54級。如拼色上的困難可以打A、B二組色樣，由客戶確認 c.拼色所用染料，一般以二拼為主，少量色光難的色樣最多三拼，杜絕三只以上染料相拼 d.打小樣的工藝要與大樣工藝接近。并從大樣生產(chǎn)實踐中逐步摸索出大小樣之間的差距及關系。小樣色樣應由客戶確認后進行大樣放樣，其原則 a.放樣數(shù)量不能過多，控制在6m左右，前后應接有導布。 b.放大樣染液用量在3040L，不宜配置過多c.放大樣時嚴格按照工藝規(guī)定的溫度、時間等要求執(zhí)行d.放大樣盡量要求一次成

7、功，如一次達不到標樣要求可以在染料用量微調(diào)的情況下進行23次放樣，如果三次以上仍達不到要求要考慮重新打小樣及工藝。3.下達工藝生產(chǎn)指定書 a.生產(chǎn)工藝流程：從坯布到成品的所有過程。 b.染色工序中各階段的工藝操作要求，從稱料、化料、配料、染色一直到后處理等 c.對前處理半制品質(zhì)量要求及驗收標準。 d.指定生產(chǎn)所用的設備及要求。 f.生產(chǎn)第一箱布后的質(zhì)量檢驗，包括色光、牢度等。 g.生產(chǎn)過程中各工序的操作要求。質(zhì)量達標的簽驗手續(xù)。 h.完成生產(chǎn)任務后應將打樣、生產(chǎn)樣及生產(chǎn)過程的資料全部收集歸檔。染料直接染料能在中性或弱堿性介質(zhì)中加熱煮沸直接上染棉纖維的一種染料。染料不借助媒染劑的作用而能直接上染

8、的性能稱為直接性。這種直接性是憑借直接染料與棉纖維之間的氫鍵和范德瓦耳斯力的結(jié)合而形成。1884年首先由德國化學家P.博蒂格爾合成了第一個直接染料直接大紅4B即剛果紅（C.I.直接紅28）?，F(xiàn)在，已發(fā)展了許多品種，色譜齊全。直接染料生產(chǎn)過程簡單，使用方便，價格低廉，廣泛應用于棉纖維染色，也可用于粘膠、真絲等纖維的染色以及制革、造紙等工業(yè)產(chǎn)品的著色。 分類 直接染料有四類： 普通直接染料 主要是以聯(lián)苯胺及其衍生物或以4，4-二氨基二苯乙烯-2，2-二磺酸為重氮組分的雙偶氮或多偶氮染料，如剛果紅。這類染料對纖維有較大的親合力，但耐曬、耐洗堅牢度較差。由于聯(lián)苯胺已確定為致癌物質(zhì)，

9、1971年以來，世界各國已先后禁止生產(chǎn)使用，并選用無毒或毒性較小的中間體來代替聯(lián)苯胺。代用的中間體有:4,4-二氨基苯甲酰苯胺及其同系物，4，4-二氨基二苯脲及其同系物等。 耐曬直接染料 耐曬牢度在5級以上,其化學結(jié)構(gòu)種類較多，有尿素型、三聚氯氰型、噻唑型、多偶氮型、二嗪型及酞菁型等。如直接耐曬黑G (C.I.直接黑19)。 銅鹽直接染料 分子中含有金屬銅，它是由偶氮型染料，經(jīng)銅鹽處理而得。由于染料與銅離子形成穩(wěn)定絡合物，提高了耐曬牢度。如直接銅藍GL(C.I.直接藍84)。 直接重氮染料 分子中帶有伯芳胺基，上染后，可以在棉纖維上再進行重氮化，并與偶合組分偶合，

10、以加深纖維上染料的顏色。如直接耐曬黑GF(C.I.直接黑22)。 生產(chǎn)方法 工業(yè)上生產(chǎn)直接染料的流程（見圖），一般都采用重氮化和偶合的方法。如直接耐曬黑G（G.I.直接黑19）的生產(chǎn)是將對硝基苯胺經(jīng)第一次重氮化，制成對硝基苯胺重氮鹽,再在H酸氨基的鄰位上進行第一次偶合，然后加入碳酸鈉，調(diào)節(jié)溶液呈堿性,使對硝基苯胺重氮鹽在H酸羥基的鄰位上進行第二次偶合，便得到雙偶氮染料。用硫化鈉使硝基還原成氨基，酸析過濾，濾餅溶解在碳酸鈉溶液中，再加入亞硝酸鈉，隨即加到鹽酸冰水溶液中去，用反加法進行第二次重氮化，生成的重氮鹽，再與間苯二胺進行第三次偶合，可得直接耐曬黑G（C.I.直接黑19）染料。 不

11、溶性偶氮染料又稱為冰染料。是一類在冰冷卻下在織物上生成的不溶于水的偶氮染料最早于1880年由英國人霍立代發(fā)明。 冰染染料色澤鮮艷，水洗及日曬堅牢度均較好，色譜齊全，合成路線簡單，價格低廉。主要用于棉織物的染色和印花，也可用于制備有機顏料。冰染染料的印染過程將織物先用偶合組分(色酚)溶液打底，再通過冰冷卻的重氮組分(色基重氮鹽)溶液，使其在織物上直接發(fā)生偶合反應而顯色，生成固著的不溶于水的偶氮染料，從而達到上染目的。色酚冰染染料的偶合組分，又稱打底劑。大多數(shù)是一些含羥基的化合物(不含磺酸基或羥基等水溶性基團)，主要為鄰羥基萘甲酰胺類，此外還有稠環(huán)、雜環(huán)的鄰羥基酰芳胺類以及少數(shù)的乙?；阴０奉悺Ｋ?/p>

12、們按染料索引統(tǒng)一命名。色基又稱顯色劑，是冰染染料的重氮組分，是不含磺酸基或羧基等水溶性基團而帶有氯、硝基、氰基、三氟甲基、芳胺基、甲砜基、乙砜基或磺酰胺基等取代基的芳胺類化合物。色基常以它與色酚AS生成的顏色命名。這些色基必須經(jīng)過重氮化反應才能用于顯色，使用不夠方便。如將色基重氮化后制成穩(wěn)定重氮鹽即色鹽，則印染時只需將色鹽溶解，便可直接用來顯色?？焐仡惐救玖嫌商刂频姆€(wěn)定重氮鹽與色酚組成的混合物，不需經(jīng)過打底和顯色，而能直接用于印花。工業(yè)上生產(chǎn)的有快色素、快磺素、快胺素三類?？焐爻蕘喯跛岚沸问降姆€(wěn)定重氮鹽和色酚的混合物。如紅色基KB的重氮鹽用堿處理轉(zhuǎn)變成亞硝酸胺后和色酚AS-D混合配成快色

13、素紅FGH(C.I.冰染紅6)。應用快色素印花要用汽蒸以后，在酸性浴中顯色，也可通過含酸的蒸汽來顯色?？焐氐娜秉c是穩(wěn)定性差，不易貯存，對酸非常敏感，甚至連空氣中的二氧化碳也會影響其顯色作用?？旎撬爻手氐撬猁}形式的穩(wěn)定重氮鹽和色酚的混合物。如藍色基 B重氮化后和亞硫酸鈉作用形成藍色基 B的重氮磺酸鈉穩(wěn)定鹽與色酚ASD配成快磺素鹽G(C.I.冰染藍12)，印花后需用重鉻酸鈉作氧化劑處理，再用汽蒸顯色?？彀匪胤€(wěn)定的重氮氨基化合物和色酚的混合物。如紅色基KB的重氮鹽加到2氨基-4-磺酸苯甲酸穩(wěn)定劑溶液中，經(jīng)鹽析干燥，即可制成穩(wěn)定的重氮氨基化合物與色酚AS-D配成快胺素G(C.I.冰染紅6)。在應用

14、時和快色素一樣，也需用汽蒸和酸處理顯色?？彀匪乇瓤焐胤€(wěn)定，有時選用更適宜的穩(wěn)定劑，形成重氮氨基化合物和色酚配成中性素，印花時只需用中性汽蒸即可顯色，使用較為方便。活性染料活性染料（reaction dye)也叫反應性染料。分子中含有化學性活潑的基團，能在水溶液中與棉、毛等纖維反應形成共鍵的染料。具有較高的耐洗堅牢度，按活性基的不同，活性染料主要可分兩類對稱三氮苯型 其通式為：式中D為母體染料。在這類活性染料中,活性基氯原子的化學性質(zhì)較活潑。染色時，氯原子在堿性介質(zhì)中被纖維素纖維取代，成為離去基團離去。染料與纖維素纖維間的反應屬于雙分子親核取代反應（見取代反應）。乙烯砜型 這類活性染料中所含活

15、性基為乙烯砜基(D-SO2CH=CH2)或-羥乙砜基的硫酸酯。染色時，-羥乙砜基硫酸酯在堿性介質(zhì)中經(jīng)消除反應生成乙烯砜基，然后與纖維素纖維化合，經(jīng)親核加成反應，形成共價鍵。上述兩類活性染料是目前世界上產(chǎn)量最大的主要活性染料。為了提高活性染料的固色率，近年來在染料分子中引入兩個活性基團，稱雙活性染料?；钚匀玖铣w維素纖維用的品種外,還發(fā)展了蛋白質(zhì)纖維(例如絲、毛等纖維)用的品種?；钚匀玖系娜旧椒?；活性染料染棉，最常采用的染色方法：浸染法，另外還有軋染料。浸染法：浸染法又可分一浴一步法，一浴兩步法，兩浴法三種染色方法。A：一浴 一步法：是在堿性浴中進行染色，即在染色的同時進行固色，這種方法工藝簡

16、單，染色時間短，操作方便，但由于吸附和固色同時進行，固色后染料不能再進行擴散，因此勻染和透染性差。同進在堿性條件下染色，染浴的染料穩(wěn)定性，水解的比較多。B：一浴二步法：先在中性浴中染色，當染料上染接近平衡時，在染浴中加入堿劑，調(diào)整PH值至固色規(guī)定PH值，（一般為11）這時染料與纖維達到共價結(jié)合，達到固色目的。一浴二步法是活性染料浸染法中比較合理的染色方法，它不僅可經(jīng)獲得較高的上染率和固色率。而且有良好的勻染效果，因此棉針織物染色常用這種方法。優(yōu)點活性染料由于其用母體染料、連結(jié)基和活性基組成，使其在使用時能與纖維形成牢固的共價鍵結(jié)合，而具備一系列其它纖維素纖維染料無法比擬的特點，確立了其作為纖維

17、素纖維用染料的發(fā)展和使用重點的地位，突出地表現(xiàn)在下列四個方面：(1) 活性染料是取代禁用染料和其它類型纖維素用染料如硫化染料、冰染染料和還原染料等的最佳選擇之一。(2)活性染料能用經(jīng)濟的染色工藝和簡單的染色操作獲得高水平的各項堅牢性能特別是濕牢度。(3)活性染料的色譜廣、色澤鮮艷、性能優(yōu)異、適用性強，其色相和性能基本上與市場對纖維和衣料的要求相適應。(4)活性染料適用于新型纖維素纖維產(chǎn)品如Lyocell纖維等印染的需要。缺點但是活性染料的主要技術問題有下列四點：（1)利用率不夠高，一般為60%70%，產(chǎn)生大量有色污水，其色度超過幾千倍，COD值一般在0.8萬3萬ppm，濃廢水的COD值要超過5

18、萬ppm。(2)為了抑制纖維表面的電荷，活性染料使用時需耗用相當量的電解質(zhì)，既增加了勞動強度，又造成廢水中的氯離子濃度高達10多萬ppm，大大地增加了治理活性染料染色廢水的難度。(3)某些色牢度不能滿足市場要求，如汗日光牢度、濕摩擦牢度以及偶氮型紅色染料與偶氮型藍色染料在淺色時的日曬牢度等。(4)能取代硫化硫化料和還原染料等的深色品種較少。功能用途活性染料由于其用母體染料、連結(jié)基和活性基組成，使其在使用時能與纖維形成牢固的共價鍵結(jié)合，而具備一系列其它纖維素纖維染料無法比擬的特點，確立了其作為纖維素纖維用染料的發(fā)展和使用重點的地位，突出地表現(xiàn)在下列四個方面：(1) 活性染料是取代禁用染料和其它類

19、型纖維素用染料如硫化染料、冰染染料和還原染料等的最佳選擇之一。(2)活性染料能用經(jīng)濟的染色工藝和簡單的染色操作獲得高水平的各項堅牢性能特別是濕牢度。(3)活性染料的色譜廣、色澤鮮艷、性能優(yōu)異、適用性強，其色相和性能基本上與市場對纖維和衣料的要求相適應。(4)活性染料適用于新型纖維素纖維產(chǎn)品如Lyocell纖維等印染的需要。主要技術有下列四點：(1)利用率不夠高，一般為60%70%，產(chǎn)生大量有色污水，其色度超過幾千倍，COD值一般在0.8萬3萬ppm，濃廢水的COD值要超過5萬ppm。(2)為了抑制纖維表面的電荷，活性染料使用時需耗用相當量的電解質(zhì)，既增加了勞動強度，又造成廢水中的氯離子濃度高達

20、10多萬ppm，大大地增加了治理活性染料染色廢水的難度。(3)某些色牢度不能滿足市場要求，如汗日光牢度、濕摩擦牢度以及偶氮型紅色染料與偶氮型藍色染料在淺色時的日曬牢度等。(4)能取代硫化硫化料和還原染料等的深色品種較少。目前解決活性染料存在的技術問題的途徑，主要是提高其吸著率和固著率，最有效的方法是在活性染料分子中引入兩個異種或同種活性基，特別是前者即引入兩種活性基氯均勻三嗪基和乙烯砜基。對于用這兩個異種活性基和合適的母體染料與連結(jié)基組成的新型活性染料來說，除了具有各個組成活性基的特性如低的酸性水解率，高的酸性水解斷鍵穩(wěn)定性、優(yōu)良的可洗滌性、好的各項牢度和較小的吸著率與固著率之差外，還具有兩個

21、不同活性基之間的加和增交作用而產(chǎn)生的新特性，如更好的耐酸性水解和過氧化物洗滌的能力、更高的固著率、更寬的染色溫度范圍、更好的染色重現(xiàn)性以及適于中溫染色、低溫染色、短時染色、高RFT染色等注意事項染料在使用中需要注意以下幾點：1、基本三原色的選擇是重要的，要充分考慮到它們的溶解性、直接性、擴散性、相容性，在染色條件正常波動下的感受性，固著行動和可洗染性等，以保證染料的直接性和擴散性之間的平衡能很快地達到，染料的直接性、擴散性、固著行為和可洗染性得到合理平衡。2、染淺中色澤時特別是淺色，由于偶氮型紅色染料和偶氮型藍色染料的日曬牢度較差，滿足不了市場需求，需要慎重的選擇。至于采用日曬牢度增進劑需要通

22、過實驗，一般說采用紫外線吸收劑來改進活性染料日曬牢度的方法效果不明顯。3、染深濃色澤時不少品種的濕摩擦牢度較差，滿足不了市場要求，需要慎重的使用。改進活性染色物濕摩擦牢度的關鍵在于棉材質(zhì)的基本可染性，即棉纖維有表面構(gòu)造、表面組織、平滑性、粗硬度等，它們與原棉和棉紗的質(zhì)量以及棉纖的前處理等直接有關。4、對于市場上提出的紡織品復合堅牢度的要求如汗日光牢度、堿性濕態(tài)日光褪色牢度、含有過氧化物的堿性濕態(tài)日光褪色牢度等，該類活性染料還存在一定的問題，需要通過實驗進行選擇，這些問題也是當今含有異種雙活性基染料研究和開發(fā)的重點。還原染料還原染料不溶于水，染色時要在堿性的強還原液中還原溶解成為隱色體鈉鹽才能上

23、染纖維，經(jīng)氧化后，回復成不溶性的染料色淀而固著在纖維上，一般耐洗、耐曬堅牢度較高。例如士林藍等。主要用棉、滌棉混紡織物染色；維綸亦可上色；在絲綢行業(yè)中，用于人絲、人絲·人棉交織，真絲綢拔染印花。還原染料染色過程還原染料染色時，可采用浸染，卷染或軋染。一般紗線及針織物大都用浸染，機織物大都用卷染和軋染，一般都包括下述四個基本過程。1.染料還原染料的還原過程，也就是還原染料隱色體的生成過程，一般都是在堿性介質(zhì)中進行的。在還原染料的分子結(jié)構(gòu)中都至少含有兩個羰基（=C=O），它們在強的還原劑連二亞硫酸納（俗稱保險粉）的作用下，羰基被還原成羥基（OH）。保險粉化學性質(zhì)非?；顫姡趬A性條件下即使

24、溫度很低，也可產(chǎn)生較強的還原作用，從而使還原染料被還原為隱色酸。Na2S204 + 2H2O 2NaHSO3 + 2H還原染料2=C=O + 2H 2 C-OH反應中生成的羥基化合物就是染料的隱色酸，它也和染料一樣不溶于水，但可溶于堿性介質(zhì)中，成為隱色體鈉鹽溶液。由于隱色體鈉鹽不常呈現(xiàn)染料原有的顏色，故被稱為隱色體：C-OH + NaOH CONa + H2O 在用保險粉-燒堿法進行染料還原溶解時，應掌握好燒堿、保險粉的用量和還原溫度，才能使染料正常還原，否則會使染料產(chǎn)生過度還原或水解以及分子重排等不正常的反應，致使染液破壞，色澤萎暗，染色牢度降低。2.隱色體上染還原染料經(jīng)保險粉、燒堿還原溶解

25、成隱色體鈉鹽后，即對纖維素纖維產(chǎn)生直接性，先吸附于纖維表面，然后再向纖維內(nèi)部擴散而完成對纖維的上染。由于染液中含有大量電解質(zhì)，對纖維的直接性較大，故上染纖維的速率較快，染料的移染性能較差，往往不易染勻。因此，在上染過程中可加入少量緩染劑，如平平加0、牛皮膠等。3.隱色體氧化上染纖維的隱色體需經(jīng)空氣或氧化劑氧化，轉(zhuǎn)變?yōu)樵瓉淼牟蝗苄赃€原染料并回復原來的色澤，其氧化反應如下：CONa >C=O由于不同類型的還原染料有不同的氧化性能，故應對氧化條件進行適當選擇，如用空氣氧化，或使用雙氧水、過硼酸鈉氧化等。4.皂煮后處理皂煮能將吸附在纖維表面已氧化的浮色去除，使染色織物具有鮮艷的色澤和較好的摩擦牢度。同時，在皂煮過程中，染料分子會在纖維表面發(fā)生聚集，進而形成微晶體，可進一步改善染色織物的各項牢度。還原染料染色方法還原染料可用于棉及滌棉和維棉混紡織物的染色。按染料上染形式不同，可分為隱色體染色法及懸浮體軋染法。另外還有隱色酸染色法，因不常用，故在此不作討論。1.隱色體染色法隱色體染色是把染料預先還原成隱色體，在染浴中被纖維吸附，然后再進行氧化、皂洗的一種染色方法。它可分為浸染、卷染和軋染等，目前多用于浸染和卷染。隱色體浸染適用于紗線染色，卷染法染色透芯程度差，有白芯現(xiàn)