酸性染料基础知识大全

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小编:染料有很多的种类,本章内容就先讲讲酸性染料,酸性染料是一种很常见常用的染料。完完整整的解剖一下,让大家好吸收。

酸性染料的定义

定义:酸性染料是一类结构上带有酸性基团的水溶性染料,在酸性介质中进行染色。酸性染料大多数含有磺酸钠盐,能溶于水,色泽鲜艳、色谱齐全。酸性染料是水溶性的阴离子型染料,主要用于羊毛、蚕丝和锦纶等染色,对纤维素纤维一般无着色力。

和直接染料相比,酸性染料结构简单,缺乏较长的共辄双键和同平面性结构,所以对纤维素纤维缺乏直接性,不能用于纤维素纤维的染色。不同类型的酸性染料,由于分子结构不同,因而它们的染色性能也不同,所采用的染色方法也不同,酸性染料的日晒牢度和湿处理牢度随染料品种不同而差异较大

酸性染料的分类

按照化学结构分类,酸性染料可分为偶氮类、蒽醌类、三芳甲烷类等类别。

①偶氮型:单、双偶氮染料,以浅色为主(黄、橙、红、紫、蓝),品种数量占大多数;

②蒽醌型:单蒽醌为主,主要为深色(紫、蓝、绿)品种占第二位,日晒牢度最好

③三芳甲烷型:色泽鲜艳、强度大,以紫、蓝、绿为主,日晒牢度最差。

酸性染料按其化学结构和染色条件的不同分为强酸性、弱酸性、酸性媒介、酸性络合染料等。

强酸性染料:最早发展起来的一种酸性染料,要求在较强的酸性染浴中染色,其分子结构简单,分子量低,含有磺酸基或羧基,分子中磺酸基所占比例大,亲水性强,疏水性弱,水溶性好,对羊毛亲合力不大,在羊毛上能移染,染色均匀,故也称酸性匀染染料,但色光不深,耐洗牢度较差,且染色时对羊毛有损伤,染后的羊毛手感较差。需在强酸性浴中染色才能获得很高的上染率,色泽鲜艳,适用于染淡中色,主要用于羊毛染色。

弱酸性染料:在强酸性染料中通过增大分子量、引入芳砜基等基团或引入长碳链等方法即生成弱酸性染料。分子结构较复杂,分子中磺酸基所占比例相对较小,亲水性、在水溶液中的聚集度和溶解度中等,对羊毛亲合力较大,移染性和匀染性稍差,湿处理牢度较好,能在弱酸性介质中染羊毛,对羊毛无损伤,色光较深,坚牢度有所提高,但匀染性不佳。

酸性媒介染料:用某些金属盐(如铬盐、铜盐等)为媒染剂处理后,在织物上形成金属络合物的酸性染料。媒染手续较繁,但耐晒、耐洗、耐摩擦牢度等性能较好。

酸性络合染料:由某些酸性染料与铬、钴等金属络合而成。可溶于水,耐晒、耐光性能优良。它的染料母体和酸性媒介染料相似,但在制备染料时,已将金属原子引入偶氮染料分子中,金属原子与染料分子比为1:1,故又称1:1金属络合染料。染色时不需要再用媒染剂处理,须在强酸浴中染色,对羊毛有损伤。

另一类酸性络合染料分子中不含有磺酸基,而含有磺酰氨基等亲水基团,分子中金属原子与染料分子比为1:2,故又称1:2金属络合染料。它在中性或弱酸性介质中染色,所以称为中性染料,也称耐缩绒性酸性染料,染料结构复杂,分子量大,分子中磺酸基所占比例小,疏水性部分比例大,水溶性不好,对羊毛等纤维的亲和力高,移染性和匀染性差,常在近中性浴中染色,色泽不够鲜艳,熨烫和湿处理牢度好。

上染的基本原理

酸性染料主要用来上染蛋白质纤维和锦纶,在毛、蚕丝、聚酰胺纤维上几乎含等当量的氨基和羧基H2N—W—COOH,当纤维进入水溶液中时,在水中氨基和羧基发生离解,形成两性离子+H3N—W—COO-。羊毛等电点的pH值为4.2~4.8,当溶液的PH大于等电点时,纤维表面带负电荷;当溶液PH值小与纤维等电点时,纤维表面带正电荷。

酸性染料在染液中电离成D-SO3-和Na+,在强酸性染料染浴中,纤维表面带正电荷,染料离子带负电荷,纤维与染料通过离子键相结合;在弱酸性浴及中性浴中,纤维表面带负电荷,而染料离子也带负电荷,这时的纤维与染料时通过范德华力和氢键相结合。

染色工艺

酸性染料在羊毛、蚕丝、锦纶上的染色匀染性比较好,但湿处理牢度并非一致。通常情况下,染锦纶的匀染性差,而湿处理牢度则较好;染蚕丝的匀染性比较好,但湿处理牢度逊于羊毛染色牢度。在生产中,强酸性浴染色的酸性染料主要用来染羊毛,而弱酸性浴和中性浴染色的酸性染料,除了染羊毛,还可用于蚕丝和锦纶的染色

强酸性染料色工艺过程:织物于30~40℃入染,以1℃/1~1.5min的速率升温至沸,再沸染45~75min,然后水洗烘干。

弱酸性染料色工艺过程:织物于50~60℃入染,以1℃/1.5min的速率升温至70℃,再以1℃/2~4min的速率升温至沸,再沸染45~75min,然后水洗烘干。

中性染料的染色工艺与弱酸性染料基本相同。由于染料聚集倾向大,匀染性差,移染性差,可以适当减慢升温速度或采用分段升温。

酸性染料染色方法

一浴法、二浴法(具体操作曲线如下)

1):一浴法操作曲线

PH4-6浴比1:20

2):二浴法操作曲线

①染色

影响酸性染料上染的因素

1、pH值:pH值是影响酸性染料上染纤维的最重要因素之一。酸性条件下NH3+与D-SO3-形成定位吸附,PH下降则染座NH3+增加,即酸性越强NH3+越多,加酸会起促染作用。不同酸性染料上染羊毛的pH值不同,这是因为在不同pH值条件下酸性染料具有不同的上染速率和匀染性能。染料亲和力越高,所需染液的pH值也越高,强酸性浴染色的酸性染料匀染性较好,染浴pH值较低,为2.5—4;弱酸性浴染色的酸性染料移染性较差,亲和力较高,染色pH值也较高,一般为4—6;中性浴染色的酸性染料亲和力更高,移染更差,一般在近中性染浴中染色。

2、染色温度:染色温度是影响酸性染料上染纤维的另一个重要因素。提高染色温度,一方面染料的聚集程度降低,会增加染液中染料离子的数量,另一方面也会增加纤维的溶胀程度,加快染料离子的吸附和扩散率。因此,染色温度超过60后,酸性染料对羊毛的上染速率会迅速增加,这时升温速度的控制是保证匀染的重要措施。对锦纶来说,温度超过70后上染速率才会明显增加;对蚕丝来说,温度在90才有比较高的上染速率。因此,超过临界染色温度后,控制升温速率对酸性染料的染色来说是十分重要。通常根据染料聚集倾向大小、扩散性、移染性能高低来控制始染温度、升温速率和染色时间达到匀染、透染的目的。

3、染色助剂:染色助剂是保证酸性染料均匀上染纤维的重要添加剂。对强酸性和弱酸性浴染色的酸性染料来说,元明粉是有效的缓染剂,但对中性溶染色的酸性染料来说反而起促染作用。为了提高酸性染料的匀染性,常常使用一些具有缓染作用的表面活性剂。含有脂肪长链的磺酸或硫酸酯类阴离子表面活性剂在酸性介质中和染料阴离子发生竞染作用,能延缓染料阴离子的上染速率,起缓染作用。

阳离子表面活性剂会在染液中与染料阴离子发生松弛的结合,降低分子状态的染料阴离子浓度。这种结合是不牢固的,随着染料阴离子逐渐上染到纤维上,染液中的染料浓度降低,结合的染料阴离子会被逐步释放出来,上染纤维。阳离子表面活性剂不仅能起缓染作用,还会使染浴的稳定性变差,甚至引起染料沉淀,应用时最好与非离子表面活性剂一起使用。非离子表面活性剂对酸性染料的缓染作用主要是通过其疏水部分与染料阴离子的疏水部分结合,在上染过程中渐渐释放出染料阴离子而起缓染作用。非离子表面活性剂单独使用时的缓染作用比阴离子和阳离子表面活性剂弱。

酸性染料染色常见疵病:

疵病名称

现象

产生原因

色花

表面出现不规则条状或块状的色泽不匀

1.弱酸性染料PH偏低,上染速率过快

2.始染温度过高,初染速率过快或沸染保温时间不足,移染作用不够

3.染料溶解打浆不匀,染料溶解不充分,在染浴中分布不匀

4.弱酸性染料染色时促染剂加得过快

色差

在相同原料染相同色号情况下缸与缸之间产生色泽差异

1.每缸染色时浴比、温度、时间、助剂用量不相同

2.部分对还原敏感的弱酸性染料染羊毛时沸染温度过高引起色光变化

摩擦和耐

洗牢度差

摩擦和皂洗时沾色严重

染料选择不当;染色时间不够,扩散不充分,表面浮色多;水洗不充分;酸性染料固色处理不当

锦纶织物酸性染料染色

与蛋白质纤维一样,在溶液中锦纶也具有两性性质。酰胺纤维的氨基含量要比羊毛低,锦纶6的氨基含量约为羊毛的1/10,锦纶66约为1/20,锦纶的等电点是5-6。

当PH3时,锦纶中的亚氨基会吸酸产生“染座”,上染量会急剧增加,产生超量吸附,但由于纤维水解,强度明显下降。在PH=4~6时,染料以离子键、氢键和范德华力共同作用而与纤维结合,可以染浓色,因此一般选用弱酸性染料染锦纶。酸性染料是锦纶染色的常用染料,得色鲜艳,上染百分率和染色牢度均较高,但匀染性、遮盖性较差,常用于深色。

锦纶在纺丝制造过程中,由于加工条件不同,纤维的微结构有一定的差异,染色时易产生不匀,特别是锦纶66,分子量较高,分子间的氢键较多,结晶度、取向度较高,无定形区结构较紧密,纤维中氨基的含量低,纤维之间的差异在染色时更容易反映出来,极易造成“经柳”“横档”等疵病。

锦纶中末端氨基的含量较少,饱和值较低,当两个或两个以上染料拼色染色时,就会发生对染色位置的竞争,即所谓竞染现象,这种竞染现象比酸性染料染羊毛要显著得多,所以拼色时应选用上染速率相近的染料。

所以,在用酸性染料染锦纶时,在染色一开始就应该避免上染不匀,始染温度宜低,升温速率宜慢,所用的酸可以分次加入或染色一段时间后再加入,或用硫酸铵调节染液的pH值。温度对锦纶的染色影响很大,由于锦纶的玻璃化温度比较低,所以一般始染温度40,然后逐渐升高温度,在弱酸性及中性染浴中近沸染色。温度的升高有利于移染性和遮盖性的提高。锦纶酸性染料染色一般用浸染或卷染,在用弱酸性染料染锦纶时,可与分散染料、中性染料进行拼色,为提高湿处理牢度染色后可进行固色处理,但需做防水或涂层处理的织物一般不再进行固色。

酸性金属络合染料在应用时需注意以下几点

1.谨慎选用染料

含铜、铬和镍的金属络合染料是用特定结构的染料与金属络合剂预先制成金属络合物的染料。酸性金属络合染料有93只。欧盟规定:当它用于有关纤维染色时,使用的每一种金属络合染料染色后,染液被排放到废水中进行处理的量应小于7%,即金属络合染料的上色率要超过93%;与此同时,铜或镍应不超过75ms/ks纤维,铬应不超过50m矿ks纤维。因此,所选染料需要一定的纯度。

2.染色用水

酸性染料的染色用水硬度最好在—mg/kg如果水质硬度偏高,则可添加0.5—2s/L螯合剂,以改善水质,确保染色。但磷酸盐类或表面活性剂之类的螯合剂,会不同程度地破坏染料本身的整合作用,影响色泽鲜艳度和色牢度。试验发现,澳素(ORTHO)化学有限公司提供的螯合剂88,对染料中的金属离子整合影响较小。因此,染色时必须筛选螯合剂,切勿盲目使用。

3.化料方法

由于酸性络合染料的溶解性不一致,所以化料时要区别对待。一般先用冷水调成浆状,然后用热水或沸水冲化稀释,使之溶解。有时因为商品化染料中加有填充剂,以致溶解困难,必要时需边煮边搅拌,直至充分溶解,最后经筛滤缓慢注入缸内,防止形成色点(斑)。

4.织物前处理

由于织物中存在着油脂、浆料、杂质和天然色素。有时不仅要脱除浆料,甚至还要经过半漂,才能进行染色。实践证明,纯纺织品的前处理较容易,而混纺的纺织品则难,但在染色前必须具备良好的渗透(润湿)性,视具体品种而定。

5.酸的作用

无论硫酸、蚁酸(甲酸)和醋酸,它们都是酸性和酸性络合染料的促染剂。有时为了使染料进一步上染(吸尽),往往要在染色中、后期追加酸的用量。但追加时需事先稀释,关闭蒸汽阀,停止加热,缓慢加人,以防染花。

6.元明粉的作用

有时酸性络合染料需pH值在4以下进行染色,所以元明粉可作为缓染剂。反之,如果染浴介质PH值在4以上,则不宜采用元明粉,因为它会增加染料的聚集倾向,而应采用非离子表面活性剂,如平平加O和乳化剂OP等作缓染剂。用量应根据颜色深浅、染色设备而定。用量过多会使羊毛毡化,手感粗糙,影响染液中的染料吸尽,在液流机上还会因泡沫增加,而影响循环交换系统的正常工作;用量少了则效果不佳。

7.中和

碱剂主要用于强酸性介质染色后的中和处理,目的是经过染色让已经离子化的氨基恢复为非离子化氨基,使纤维继续与染料进一步结合。用量可根据中和之前染物的实际pH值决定。一般氨水为lmL/L、纯碱为2—3S/L,在温度40-50吧时处理20—30min,中和完毕,再充分水洗。

8.染色终止

出缸水洗温度不宜过低,一般应控制在50—60℃,主要防止织物产生折皱,尤其是羊毛和锦纶一旦有折皱,将难以修复。

9.固色剂处理

对色牢度要求高的织物,酸性络合染料染色后可采用阳荷性固色剂(粉状)2%—6%(owf),浴比1:20—30,温度55T,浸渍30min。尤其是蚕丝织物,通过固色,一般色牢度可以提高0.5-1.5级。试验表明,锦纶织物无需固色处理。

10.酸性金属络合染料不同程度地存在着热敏性,尤其是红色和蓝色。所以,在干燥过程中温度不宜过高,以防色变后不能复原。




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