紡織品染印原理第五章活性染料染色

紡織品染印原理鞏繼賢：42073862：gongjixian@126天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院輕化工程系第五章活性染料染色染料性能染色原理染色方法活性染料染色染料性能染色原理染色方法活性染料概念構(gòu)造特點染色性能運用特點活性染料〔Reactivedyes〕概念染料分子上含活性基團，能在一定條件下與纖維素纖維上的羥基、蛋白質(zhì)纖維上的氨基反響生成共價鍵結(jié)合上染?；钚匀玖蠘?gòu)造特點活性染料構(gòu)造特點按活性集團分類鹵代均三嗪類〔X型、K型〕鹵代嘧啶類乙烯砜類〔KN型〕膦酸基類〔P型〕復(fù)合活性基類〔M型〕活性染料構(gòu)造特點按活性集團分類鹵代均三嗪類〔X型、K型〕約占總數(shù)的50%。如：二氯均三嗪〔X型〕、一氯均三嗪〔K型〕等等。顯然，X型的反響活性比K型要高。活性染料構(gòu)造特點按活性集團分類鹵代嘧啶類約占總數(shù)的20%。如：二氯嘧啶、三氯嘧啶等，如DrimareneR、K等?；钚匀玖蠘?gòu)造特點按活性集團分類乙烯砜類〔KN型〕約占總數(shù)的15%。普通以亞砜基為橋基，成β-羥乙基砜硫酸酯構(gòu)造，國產(chǎn)KN型就屬此類。活性染料構(gòu)造特點按活性集團分類膦酸基類〔P型〕所占比例較少，為一類酸性介質(zhì)中的反響性基團，如國產(chǎn)P型染料?；钚匀玖蠘?gòu)造特點按活性基團分類復(fù)合活性基類〔M型〕約占總數(shù)的10%。構(gòu)造中含有多個一樣或不同的活性基團，以提高染料與纖維的反響活性。國產(chǎn)的M型屬于此類?；钚匀玖蠘?gòu)造特點按染料母體分偶氮構(gòu)造蒽醌構(gòu)造金屬絡(luò)合構(gòu)造其它構(gòu)造活性染料構(gòu)造特點按染料母體分偶氮構(gòu)造約占50%，有單、雙偶氮構(gòu)造。如：活性紅X-3B〔C.I.Re.Red2〕。活性染料構(gòu)造特點按染料母體分蒽醌構(gòu)造約占30%。如：活性艷蘭KN-R〔C.I.ReactiveBlue19〕?；钚匀玖蠘?gòu)造特點按染料母體分金屬絡(luò)合構(gòu)造約占15%。如：活性紫K-3R〔ProcionVioletH-2R〕。活性染料構(gòu)造特點按染料母體分其它構(gòu)造約占5%。活性染料母體構(gòu)造與酸性或含媒染料類似?；钚匀玖蠘?gòu)造特點按橋基構(gòu)造分活性染料染色性能溶解性活性染料易溶于水，對硬水有較高的穩(wěn)定性；普通來說，構(gòu)造中的磺酸基含量越多，其溶解性越好。直接性與分散性染料母體普通為簡單的酸性或直接染料，故具有較低的直接性和良好的分散性。反響性與纖維反響，構(gòu)成共價鍵結(jié)合發(fā)生水解反響染色牢度較高皂洗和摩擦牢度較好，耐氯漂牢度較低，日曬牢度隨染料母體構(gòu)造不同而不同?；钚匀玖线\用特點本錢較低色澤艷麗，色譜較全適用纖維纖維素纖維蛋白質(zhì)纖維聚酰胺纖維活性染料染色染料性能染色原理染色方法染色原理染色本質(zhì)上是染料和纖維在特定介質(zhì)環(huán)境中的的相互作用染料纖維介質(zhì)環(huán)境溫度pH時間助劑染色原理上染吸附—平衡上染百分率—得色量，色牢度分散—移染，上染速率—染色時間，勻染性固色—色牢度吸附上染百分率親和力平衡上染百分率擴散上染速率擴散系數(shù)半染時間染色原理染料的吸附(absorption)染料的分散(diffusion)染料的固著(fixation)染色原理活性染料的上染活性染料與其他染料的上染過程最大的不同是，在吸附和分散的同時還會發(fā)生與纖維的鍵合反響〔固色〕及水解反響。染料過早發(fā)生固色反響，將會影響織物的勻染和透染效果。力爭將上染和固色階段進展分別。染料反響性越強，直接性越高，分散性越低，勻染和透染性就越差。染色原理活性染料的上染活性染料對纖維的吸附活性染料在纖維上吸附的才干染料母體普通為簡單的酸性或直接染料，故具有較低的直接性；染料的直接性取決于染料母體的構(gòu)造?；钚曰豌暯踊鶎χ苯有砸灿幸欢ㄓ绊?。活性基越大，特別是鹵代雜環(huán)活性基可使直接性有一定提高。β-羥乙基砜硫酸酯染料生成活性基乙烯砜后，染料水溶性降低，直接性提高?；钚匀玖显诶w維上的吸附形狀符合弗萊因德利胥(Freundlich)吸附方程活性染料與纖維的作用力范德華力氫鍵共價鍵染色原理活性染料的上染活性染料在纖維中的分散分散的模型：孔道分散模型分散的影響要素染料分子構(gòu)造的大小活性染料的分散系數(shù)普通比直接染料高，其中以染料母體不含金屬絡(luò)合離子的分散性能最好。活性基和銜接基對分散性能也有一定影響?；钚曰酱螅貏e是鹵代雜環(huán)活性基可使分散性有所降低。纖維的微隙大小和纖維結(jié)晶度染料與纖維分子間的作用力染料的反響性：染料與纖維反響后失去分散才干染色溫度染色原理活性染料的固色活性染料的反響性纖維素纖維的反響性活性染料與纖維素纖維的反響動力學(xué)影響固色反響速率及固色效率的要素活性染料與纖維間共價鍵的穩(wěn)定性染色原理活性染料的固色活性染料的反響性親核取代反響親核加成反響染色原理活性染料的固色活性染料的反響性親核取代反響——反響歷程染色原理活性染料的固色活性染料的反響性親核取代反響——染料構(gòu)造與反響性雜環(huán)構(gòu)造的影響雜環(huán)上取代基的影響銜接基的影響染色原理活性染料的固色活性染料的反響性親核取代反響——染料構(gòu)造與反響性雜環(huán)構(gòu)造的影響碳原子電子云密度越低，活性基的反響性就越強。雜環(huán)中具有氮原子數(shù)越多，特別是氮原子在被取代基的對位、鄰位時，親核取代反響性就越強。染色原理活性染料的固色活性染料的反響性親核取代反響——染料構(gòu)造與反響性雜環(huán)上取代基的影響雜環(huán)中引入-F、-Cl、-CN、-SO2CH3等吸電子基時，將使得雜環(huán)中碳原子電子云密度降低，活性基的反響性加強。雜環(huán)中引入-NHAr、-NH2、-OCH3等供電子基時，將使得雜環(huán)中碳原子電子云密度添加，活性基的反響性降低?；钚曰械碾x去基的吸電子性越強，離去傾向越大，取代反響越快。染色原理活性染料的固色活性染料的反響性親核取代反響——染料構(gòu)造與反響性銜接基的影響銜接基-NH-，在一定的酸性條件下也可結(jié)合質(zhì)子帶正電荷，提高染料的反響性在一定的堿性條件下，銜接基-NH-那么會失去質(zhì)子帶負電荷，使染料的反響性大為降低(可降低幾十倍之多)。染色原理活性染料的固色活性染料的反響性親核加成反響——反響歷程染色原理活性染料的固色活性染料的反響性親核加成反響——染料構(gòu)造與反響性α和β碳原子上的取代基的吸電子才干越強，反響性就越強離去基的離去性能越強，反響性就越強染色原理活性染料的固色纖維素纖維的反響性纖維素是多糖化合物，其分子鏈主要由β-D-葡萄糖?；?，4-苷鍵結(jié)合而成。纖維素分子中的葡萄糖?；嫌腥齻€羥基，即第2、第3位的仲羥基和第6位的伯羥基。綜合各羥基的反響性和空間位阻要素，染料主要和第6位的羥基反響。纖維素的親核反響性比水強染色原理活性染料的固色活性染料與纖維素纖維的反響動力學(xué)活性染色時，染料一邊上染，一邊反響。染料在和纖維反響的同時，還和水反響構(gòu)成水解染料。這種反響可以發(fā)生在外相溶液中，也可以發(fā)生在纖維內(nèi)相的孔道溶液中。固色效率是固色速率與水解速率的比值。由固色效率的公式可以看出，固色效率與染料直接性成正比，且染料分散速率快，固色速率和效率也高。另外固色效率與纖維要素及工藝條件也有親密關(guān)系。染色原理活性染料的固色影響固色反響速率及固色效率的要素染料要素纖維要素環(huán)境要素染色原理活性染料的固色影響固色反響速率及固色效率的要素染料要素染料反響性染料反響性越強，其與纖維的反響速率常數(shù)越大，但水解速率常數(shù)也會增大。反響性強，反響速率常數(shù)大，染料與纖維的反響速率快，但固色效率不一定提高。反響性比的值越大，固色效率才越高，即提高染料與纖維的反響速率，降低染料的水解反響速率。反響性比：兩種反響的速率常數(shù)比值，如固色與水解染色原理活性染料的固色影響固色反響速率及固色效率的要素染料要素染料親和力染料的親和力越高，即在一定條件下纖維上染料濃度越高，越有利于染料與纖維反響，固色效率和固色速率都可提高。固色率會隨直接性或竭染常數(shù)的添加而增高，開場比較快，但以后逐漸變慢，闡明直接性過高也沒有必要。竭染常數(shù)SR：纖維上固著與吸附的染料濃度之和與染液殘存染料濃度之比。染色原理活性染料的固色影響固色反響速率及固色效率的要素染料要素染料分散性染料分散快，在一定時間內(nèi)和纖維的羥基陰離子接觸的幾率也高，反響速率和固色效率就高。染色原理活性染料的固色影響固色反響速率及固色效率的要素纖維要素纖維溶脹越充分，孔隙尺寸添加，染料在纖維中分散就快，染料固色效率就提高。纖維半徑越小，纖維比外表積越大，固色速率及固色效率越高。染色原理活性染料的固色影響固色反響速率及固色效率的要素環(huán)境要素pH溫度電解質(zhì)助劑染色原理活性染料的固色影響固色反響速率及固色效率的要素環(huán)境要素pHpH增高,纖維素電離程度添加，纖維素羥基離解的數(shù)量增多，有利于染料與纖維素的反響；但纖維素陰離子與羥基離子的濃度比值在pH高到一定程度后會減少，影響固色速率和固色效率。提高染液pH值，雖然可以提高染料和纖維素纖維的反響速率，但水解速率添加更快，所以pH值越高，固色效率越低。隨pH增高某些染料的銜接基被陰離子化，從而降低染料的反響性。纖維帶負電荷多，對染料陰離子的斥力添加，使得陰離子染料的親和力降低。染色原理活性染料的固色影響固色反響速率及固色效率的要素環(huán)境要素溫度提高溫度，可使染料的水解及染料和纖維的反響速率都增高，但對水解速率的影響更顯著。溫度越高，染料的親和力就低，染料的平衡吸附量也降低。溫度越高，染料的分散速率越快，有利于染料分散。溫度變化對纖維溶脹性能也有影響。染色原理活性染料的固色影響固色反響速率及固色效率的要素環(huán)境要素電解質(zhì)參與中性電解質(zhì)可以提高染料的吸附速率、平衡吸附量和纖維上的吸附密度還可以提高纖維素陰離子與羥基離子的濃度比值添加鹽的濃度，也會添加染料與纖維素離子之間的反響電解質(zhì)濃度過高，易使染料聚集而沉淀。染色原理活性染料的固色影響固色反響速率及固色效率的要素環(huán)境要素助劑—尿素作為助溶劑，添加染料溶解作為吸濕劑，加速纖維的溶脹尿素用量太高，在焙烘時會產(chǎn)生大量煙氣，污染設(shè)備和環(huán)境染色原理活性染料的固色影響固色反響速率及固色效率的要素環(huán)境要素浴比降低浴比可以添加活性染料的直接性，從而添加纖維上的染料濃度，提高固色速率及固色效率。染色原理活性染料的固色活性染料與纖維間共價鍵的穩(wěn)定性染料—纖維間共價鍵的水解反響影響染料—纖維鍵酸、堿水解的要素染色原理活性染料的固色活性染料與纖維間共價鍵的穩(wěn)定性染料—纖維間共價鍵的水解反響活性染料與纖維間鍵水解斷鍵反響歷程與成鍵反響歷程一樣，都屬于親核反響〔親核取代或親核加成反響〕水解主要發(fā)生在染料和纖維結(jié)合的部位。存放、洗滌中遇酸堿出現(xiàn)變色和水解，整理有酸催化劑作用變色或水解。染色原理活性染料的固色活性染料與纖維間共價鍵的穩(wěn)定性染料—纖維間共價鍵的水解反響：堿水解染色原理活性染料的固色活性染料與纖維間共價鍵的穩(wěn)定性染料—纖維間共價鍵的水解反響：堿水解均三嗪型染料在堿性介質(zhì)中氮雜環(huán)型染料，首先是OH-進攻與纖維素相連的碳原子，發(fā)生親核加成反響，接著發(fā)生消除取代反響，染料與纖維素離解，生成水解染料。對于親核取代反響，與纖維相連的碳原子的電子云密度越低，越易遭到OH-的進攻而發(fā)生水解斷鍵。染色原理活性染料的固色活性染料與纖維間共價鍵的穩(wěn)定性染料—纖維間共價鍵的水解反響：堿水解乙烯砜類染料乙烯砜型染料和纖維素反響生成醚鍵結(jié)合。在堿性介質(zhì)中很容易發(fā)生β-消除反響，生成乙烯砜，然后發(fā)生親核加成，生成水解活性染料。其緣由是由于砜基的強吸電子性，α-碳上的氫在堿性介質(zhì)中易離去，并進一步發(fā)生消除反響。染色原理活性染料的固色活性染料與纖維間共價鍵的穩(wěn)定性染料—纖維間共價鍵的水解反響：酸水解均三嗪型染料染色原理活性染料的固色活性染料與纖維間共價鍵的穩(wěn)定性染料—纖維間共價鍵的水解反響：酸水解均三嗪型染料酸水解均三嗪型活性染料與纖維素纖維構(gòu)成的四種構(gòu)造產(chǎn)物對酸的穩(wěn)定性是不同的。雜環(huán)中的氮原子結(jié)合質(zhì)子后，與纖維素相連的中心碳原子的電子云密度都會降低，但發(fā)生親核取代的難易依然是由第二取代基的性質(zhì)決議的，因此〔IV〕構(gòu)造最穩(wěn)定，(I)、(II)型構(gòu)造類似，〔III〕型構(gòu)造最不穩(wěn)定。主要是由于〔III〕型酮式構(gòu)造中的羰基具有強的吸電子性，因此穩(wěn)定性最低。染色原理活性染料的固色活性染料與纖維間共價鍵的穩(wěn)定性染料—纖維間共價鍵的水解反響：酸水解乙烯砜類染料乙烯砜型染料與纖維素構(gòu)成共價鍵是醚鍵，由于醚鍵氧原子上電子云密度不太高，碳原子受砜基影響，電子云密度降低，故砜基的加成以及水解反響均不易發(fā)生，對酸的穩(wěn)定性較高。染色原理活性染料的固色活性染料與纖維間共價鍵的穩(wěn)定性染料—纖維間共價鍵的水解反響耐堿穩(wěn)定性：IV>II>III>I;耐酸穩(wěn)定性：IV>II>I>III。

染色原理活性染料的固色活性染料與纖維間共價鍵的穩(wěn)定性影響染料—纖維鍵酸、堿水解的要素對于一氯均三嗪型活性染料，其活性基上二取代基的供、吸電子性將直接影響染料—纖維鍵的穩(wěn)定性。取代基的供電子性越強，與纖維相連的碳原子的電子云密度越高，不易發(fā)生親核取代反響，因此較耐堿性水解。反之，取代基的吸電子性越強，越容易堿性水解。染物在堿性條件下洗滌時，容易發(fā)生染料—纖維鍵的堿性水解，而染料在儲存時經(jīng)常接觸酸性氣體(主要是CO2)和水分，容易發(fā)生酸水解，而酸水解一旦發(fā)生，那么pH值進一步下降，使酸性水解加速。樹脂整理織物要進展水洗，去除酸性催化劑。從實踐運用角度看，常見的為酸性水解。染色原理活性染料的固色活性染料與纖維間共價鍵的穩(wěn)定性影響染料—纖維鍵酸、堿水解的要素總之，活性染料與纖維素纖維構(gòu)成的共價鍵含有乙烯砜活性基的易發(fā)生堿性水解〔耐酸〕，含有二氯均三嗪活性基的易發(fā)生酸性水解〔耐堿〕，而含有二氟一氯嘧啶類的在過氧化物存在下易發(fā)生共價鍵斷裂，氧漂后對雙氧水成分要清洗干凈。活性染料和蛋白質(zhì)纖維反響的基團種類較多，其共價鍵的斷鍵問題比纖維素的復(fù)雜。和氨基反響構(gòu)成的鍵穩(wěn)定性較高，而與羥基和巰基反響構(gòu)成的鍵穩(wěn)定性就較低，但總體上共價鍵的穩(wěn)定性較好。二氟一氯嘧啶類的穩(wěn)定性最高，乙烯砜類的其次，一氯均三嗪類的也較好，二氯均三嗪和三氯嘧啶類的較差些。染色原理活性染料的固色活性染料的反響性纖維素纖維的反響性活性染料與纖維素纖維的反響動力學(xué)影響固色反響速率及固色效率的要素活性染料與纖維間共價鍵的穩(wěn)定性活性染料染色染料性能染色原理染色方法活性染料染色染色方法纖維素纖維織物的浸染工藝?yán)w維素纖維織物的延續(xù)軋染工藝?yán)w維素纖維織物的冷軋堆工藝活性染料染色染色方法纖維素纖維織物的浸染工藝活性染料的上染過程染色的階段問題纖維素纖維染色時，應(yīng)該在近中性上染，待到達或接近吸附平衡時再加堿劑，提高染色pH，使得纖維素纖維上的羥基離解成陰離子，加快染料和纖維間的固色反響?；钚匀玖先旧旧椒ɡw維素纖維織物的浸染工藝活性染料的上染過程染料在溶液和織物上的分布問題上染到織物上的染料和未上染的染料實現(xiàn)固色的染料和發(fā)生水解的染料活性染料染色染色方法纖維素纖維織物的浸染工藝活性染料浸染過程的染色特征值S.E.R.F.值活性染料染色染色方法纖維素纖維織物的浸染工藝活性染料浸染過程的染色特征值S.E.R.F.值活性染料染色染色方法纖維素纖維織物的浸染工藝活性染料浸染過程的染色特征值活性染料染色染色方