活性染料的染色過程及機(jī)理.ppt

1、第二節(jié) 活性染料的染色過程及機(jī)理,染色過程：上染、固色、皂洗后處理,一、活性染料的上染,活性染料的上染：是指活性染料從染液中被吸附到纖維上，并在纖維上均勻擴(kuò)散的過程。 與其它染料一樣在上染過程中，也存在著吸附、擴(kuò)散和固著的過程。 靠纖維內(nèi)外的濃度差擴(kuò)散 染料的擴(kuò)散是在固態(tài)相介質(zhì)中進(jìn)行的，比在溶液中擴(kuò)散慢，是決定上染速率的主要階段。 染透：纖維和溶液間的染料濃度達(dá)到平衡,一、活性染料的上染,染料在纖維中的狀態(tài) 纖維中染料分子分布在無定形區(qū) 有的呈單分子狀態(tài)吸附在纖維的分子鏈上 少量的染料分子也可能成多分子層吸附在纖維的分子鏈上 有的則分布在纖維內(nèi)孔道的溶液中 上染特點 活性染料分子質(zhì)量相對一般較

2、小，水溶性較高 親合力低、擴(kuò)散性高、勻染性好、上染率低、趨向上染平衡時間短,一、活性染料的上染,在纖維中擴(kuò)散的同時，還存在著染料與纖維的鍵合反應(yīng)和染料與水的水解反應(yīng)。 提高活性染料上染率的方法（上染階段） 加入電解質(zhì)促染 低溫染色 小浴比染色,二、活性染料的固色,活性染料的固色：是在一定的堿性和溫度條件下，染料的活性基團(tuán)與纖維發(fā)生反應(yīng)形成共價鍵結(jié)合（簡稱鍵合），而固著在纖維上的過程。 證明染料與纖維發(fā)生鍵合的方法 中性浴染色，染料可用水洗去；堿性浴染色，染料不能用水洗去 直接染料、還原染料染棉后，可進(jìn)行剝色；而活性染料不能進(jìn)行剝色,（一）活性染料的鍵合機(jī)理,染料活性基不同，鍵合機(jī)理不同 1、親

3、核取代鍵合機(jī)理 均三嗪型與纖維素纖維的作用 2、親核加成鍵合機(jī)理 乙烯砜型與纖維素纖維的作用,1、親核取代鍵合機(jī)理,以二氯均三嗪類活性基與纖維素纖維的反應(yīng)為例 與氯相連的碳原子電子云密度低（N的Cl電負(fù)性的影響） 能形成易接受纖維素負(fù)離子進(jìn)攻的反應(yīng)中心，從而發(fā)生親核取代反應(yīng)。,1、親核取代鍵合機(jī)理,第一步：纖維素負(fù)離子的親核加成反應(yīng)，生成不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物 第二步：C-Cl鍵的離解，氯以氯離子形式進(jìn)入溶液。,1、親核取代鍵合機(jī)理,一個氯被取代后，與另一個氯相連的C原子電子云密度提高（纖維素負(fù)離子具有供電性），取代反應(yīng)不易進(jìn)行。 高溫強(qiáng)堿下，還可能與纖維素負(fù)離子進(jìn)一步發(fā)生鍵合反應(yīng)，生成如下化合物：

4、,一氯均三嗪與二氯均三嗪染料的不同之處,以NHR（或OR）代替了均三嗪環(huán)上的氯原子 NHR具有供電性，使C原子上的電子云密度提高，降低了反應(yīng)性 親核取代反應(yīng)需在劇烈的條件下進(jìn)行 浸染：固色溫度高，染液的PH也較高 連續(xù)軋染：汽蒸時間要長 軋卷染色：堆置時間要長 儲存穩(wěn)定性好,2、親核加成鍵合機(jī)理,乙烯砜型與纖維素纖維的作用 活性基：-乙烯砜硫酸酯 堿性條件下，砜基具有較強(qiáng)的吸電子性，使得-C上的H比較活潑而容易離解 硫酸酯的吸電子性使CH鍵具有極性，容易斷裂，發(fā)生消去反應(yīng)，生成乙烯砜基,2、親核加成鍵合機(jī)理,乙烯砜型活性染料易愛親核試劑的進(jìn)攻，發(fā)生親核加成反應(yīng) 砜基電負(fù)性較高 -C電子云密度較

5、低,（二）活性染料的水解反應(yīng),堿性條件 活性染料能與水中OH-發(fā)生親核取代或加成反應(yīng)，生成水解活性染料。 水解活性染料不能與纖維發(fā)生鍵合反應(yīng) 造成染料的浪費。,（二）活性染料的水解反應(yīng),水解反應(yīng)與鍵合反應(yīng)相隨相伴 反應(yīng)機(jī)理相同 反應(yīng)條件相同 鍵合反應(yīng)總比水解反應(yīng)快 例：普施安艷紅2B，在PH=11 室溫時 染料與纖維迅速發(fā)生結(jié)合 20min僅水解50%,（二）活性染料的水解反應(yīng),鍵合反應(yīng)總比水解反應(yīng)快原因： 染料對纖維有親和力，加之纖維的有效容積小，使染料在纖維中濃度 溶液中濃度，使反應(yīng)速率 水解速率 Cell-O-濃度 OH-濃度 Cell-O-親核性 OH-，優(yōu)先,三、影響活性染料固色率的

6、因素,1、染料性質(zhì)的影響 （1）染料反應(yīng)性的影響 （2）染料親和力的影響 （3）染料擴(kuò)散性的影響 2、染色工藝條件的影響 （1）PH值 （2）固色溫度 （3）中性電解質(zhì) （4）浴比,1、染料性質(zhì)的影響,（1）染料反應(yīng)性的影響 反應(yīng)性不同，其固色率也不同 活性染料的反應(yīng)性越高，染色的固色率越大，但水解速率也隨之增大 提高活性染料的反應(yīng)性不一定能提高固色率，有時甚至?xí)档凸躺?影響活性染料反應(yīng)性的因素,A、染料結(jié)構(gòu) 凡能降低中心C原子上電子云密度的因素，都能提高染料的反應(yīng)性 活性基 種類不同，反應(yīng)性不同 同一活性基，取代基不同，反應(yīng)性不同 同一活性基，離基不同，反應(yīng)性不同 染料母體的影響 分子量

7、高，反應(yīng)性低 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，反應(yīng)性低,影響活性染料反應(yīng)性的因素,橋基 亞氨基在堿性條件下離子化，使亞氨基的供電子性增加，提高了均三嗪環(huán)和反應(yīng)中心C原子上的電子云密度，使反應(yīng)性降低。 N-甲亞氨基不會發(fā)生離子化，反應(yīng)性高 甲酰胺基，反應(yīng)性較高,影響活性染料反應(yīng)性的因素,B、外界因素 染液PH值：高，反應(yīng)性較高 固色溫度：高，反應(yīng)性較高 中性電解質(zhì)濃度：大，反應(yīng)性較高,（2）染料親和力的影響,染料的上染是固色的前提 染料的親和力越大，染料的上染率越高，染料的固色率也越高 染料的親和力過大，染料的擴(kuò)散性差，影響染料的固色率，同時水解后粘附在纖維上的染料也不易除去。,（3）染料擴(kuò)散性的影響,染料擴(kuò)散性好，

8、染料在纖維上的分布越均勻，染料與纖維發(fā)生鍵合的概率越高，固色率越高。,2、染色工藝條件的影響,（1）染液的PH值 PH高，堿性強(qiáng)，利于纖維素離子化，纖維素負(fù)離子的濃度增加，纖維溶脹大，鍵合反應(yīng)速率提高，固色率一般也將提高。 在PH值較低時，Cell-O-隨著PH值升高而增加 超過某一PH值，OH-比Cell-O-增加的快，水解比例增加 PH值太低，反應(yīng)速度很慢 因此，要選擇合適的PH值，711,2、染色工藝條件的影響,（2）固色溫度 溫度升高，反應(yīng)速度提高，但水解速度也提高，固色率降低 溫度升高，平衡上染百分率將降低，也影響固色率 因此要選擇合適的溫度 達(dá)到要求的上染率 水解不嚴(yán)重,2、染色工藝條件的影響,（3）中性電解質(zhì)的影響 間接影響：OH-濃度提高 促染 促進(jìn)纖維離解 促進(jìn)纖維素溶脹 提高固色率,2、染色工藝條件的影響,（4）浴比 保證上染率基礎(chǔ)上，盡量減小浴比，有利于染色、固色 一般1:151:20 但染色浴比過小會影響染色的勻染性,固色時染料的上染,固色時染料的上染,1、活性染料浸染或卷染，常先在中性浴中染色一段時間后，加堿劑進(jìn)行固色 2、加堿后，上染的染料