染整工艺原理课件分散染料染色

1、第七章 Dyeing of Disperse Dye 分散染料染色 ?分散染料是一类水溶性很低、染色时在水 中主要以微细颗粒呈分散状态存在的非离非离 子染料。 ?结构特点分子较小、结构简单，不含 磺酸基等强亲水基团，仅含一些羟基、氨 基、硝基等弱极性基； ?颗粒细度范围：0.12.0 m m 第一节第一节 引言引言 ?应用性能应用性能 色谱齐全、品种繁多、性能优良、用途广泛； 涤纶染色上染率高、色牢度好； 腈纶染色牢度较好、但亲和力低，只能染浅色； 锦纶染色遮盖性好，但只能染中浅色、湿处理 牢度较低； ?染料分类染料分类 1.按化学结构偶氮类、蒽醌 2. 按应用性能，主要按升华（sublima

2、tion)性能分类。 瑞士科莱恩(Clariant) E类升华牢度低，匀染性好 SE介于E、S两类之间 S升华牢度高，匀染性差 英国帝国化学公司（ICI) A类升华牢度低，适合于醋酯 和聚酰胺纤维的染色 B、C、D三类适用于聚酯纤维， 分别相当于低温、中温和高温三类 P类适用于印花 国产分散染料分类 低温型（E型）适用于载体低温染色 Carrier dyeing 中温型（SE或M）适用于高温染色 High temperature dyeing 高温型（S或H型）适用于热熔染色 Thermosol dyeing 按其他性能分 超细纤维专用分散染料 高湿牢度分散染料 高耐晒牢度分散染料等 涤氨弹力

3、织物专用分散染料 碱性分散染料 一、动态平衡 第二节 分散染料溶液特性 ? 影响染料溶解性的因素 1. 分子量大、含极性基团少的染料溶解度很低。具 有OH等极性取代基的溶解度较高一些。 2. 温度提高，溶解度有不同程度的提高，且超过 100时作用更明显。 3. 分散剂在溶液中超过临界胶束浓度后，形成微小 的胶束，将部分染料溶解在 胶束中，发生所谓 增溶现象，从而增加染料在溶液中的表观浓度。 4. 颗粒小、晶格结构不稳定的分散染料溶解度较大， 反之，则溶解度较小。 ? 溶液稳定性溶液稳定性 1. 晶体增长，小晶体逐渐溶解，转变成大晶 体，导致染料溶解性降低，上染速率降低。 染液中加入分散剂可以染

4、料晶体的增长。 2. 晶型转变，由较不稳定的晶型转变为较稳 定的晶型。染料的上染速率和平衡上染百 分率均会下降。 未经后处理的分散棕1#染色的氨纶 经还原清洗分散棕1#染色的氨纶 二、分散染料的化学稳定性二、分散染料的化学稳定性 1. 耐酸碱稳定性 结构中含酯基、酰胺基、氰基等基团的分散染料， 在高温、碱性条件下，染料会发生水解破坏，引 起染料的色光变化、得色变浅； 羟基在高温碱性浴中发生离子化，引起亲水性增 加，对纤维的亲和力降低； 氨基能在酸性介质中离子化，也会使某些基团水 解； DC O OR OH , H2O DC O O + ROH DCN OH , H 2O DC O O + NH

5、3 DC HN O R OH , H2O DC O O + RNH2 DOH OH DO DNH2 H DNH3 ?耐碱性分散染料开发的现实意义耐碱性分散染料开发的现实意义 染色后织物手感柔软； 防止低聚物发生； 防止前处理造成的一些染疵，如退浆不尽、精练不足； 防止碱减量杂质的再沾污； 省略还原清洗； 可能实现精练、染色一浴法工艺； 可能实现分散/活性一浴法染色。 2. 耐还原剂稳定性 ArNNAr H ArNH2+ ArNH2 ?还原性化合物残留的浆料、纤维素纤维、分散剂、 羊毛的半胱氨酸及还原性化学试剂如保险粉、雕白粉等。 ?结果结果不能上染涤纶 ?实际生产中的应用： 还原清洗，加入保险

6、粉、烧碱除去浮色； 可用作拔染印花的地色染料。 三、分散染料的热稳定性三、分散染料的热稳定性 ?升华性能升华性能温度高时，染料汽化成分子挥发 或沾染到其他组分。 ?影响升华性能的因素影响升华性能的因素 染料分子的极性、相对分子量大小 极性基 团多、分子共平面性好、分子量大，则较难升 华； 染料颗粒与晶体完整性 颗粒大、完整性好， 不易升华。 一、上染过程 第三节 分散染料染色理论 ? 分散剂的作用分散剂的作用 分散作用，防止染料聚集； 防止染料晶体增长； 增溶作用胶束“贮存”染料，随染料 不断上染纤维，快速释放染料，从而加快 上染速率； 增加分散稳定性，从而引起平衡上染百分 率下降，对溶解度高

7、的染料尤为明显。 二、吸附等温线二、吸附等温线 ? 一般把分散染料在涤纶中的上染和一种物 质溶解在两种互不相 溶的溶剂中的分配关 系相相似，服从能斯特分配关系。 ? 染料对纤维的染色亲和力可由分配关系求 得： ? 温度对吸附的影响温度对吸附的影响 温度越高，亲和力越低； 温度越高，吸附饱和值越大； ?影响染色饱和值的因素影响染色饱和值的因素 对于同一种纤维而言，温度越高，饱和值越高； 在聚丙烯腈纤维和聚酰胺纤维上的饱和值较低， 但在二醋酯纤维上较高； 热定形温度的影响， 180定形对染料的染色饱 和值最低； 结构差异大的染料相拼，具有加和性；而结构 相似的染料相混，不存在加和性。 三、上染机理

8、（分散染料与纤维间的作用力）三、上染机理（分散染料与纤维间的作用力） 分子间力分子量越大、共平面性好作用力越强。 氢键适量的氨基、羟基有助于形成氢键。 ? 溶解度参数 2 .).( ? ? ? ? ? V RTH V E DEC 内聚能密度 E为内聚能；V为摩尔体积；为溶解度参数； H为汽化热；RT代表膨胀功。 1. 内聚能E为1mol物质汽化成气体所需要的能量。 2. 溶解度参数相近，极性相当，则容易互溶。 3. 如：涤纶的溶解度参数为10.8（4.184J） 1/2 /cm 3/2。分 散染料溶解度参数在此附近就能染得较好的效果（染 色饱和值达到10g/kg纤维） 四、分散染料的上染速率四

9、、分散染料的上染速率 ?如果染液中的染料在充分搅拌下，足以使 纤维表面吸附呈饱和状态，则染料对纤维 的上染速率取决于染料分子的扩散速率。 ?影响染料扩散速率的因素（已在前讨论） 一、玻璃化温度对染色的影响一、玻璃化温度对染色的影响 ? 染色温度超过Tg，纤维大分子链段运动加剧，分子间的空 隙加大，染料分子可进入纤维内部，上染速率显著提高。 ? 染色转变温度（TD）上染速率迅速增加的温度。一般 大于玻璃化温度十几度。 ? 影响玻璃化温度的因素取决于纤维内部的微结构。受 纺丝成型工艺条件及染色前加工影响。如拉伸、定形等。 如完全无定形涤纶的玻璃化温度为67、部分结晶的81、 取向且结晶的125。

10、第四节 涤纶的染色特性 二、纤维表面积对染色的影响二、纤维表面积对染色的影响 ?纤维越细，表面积越大，对染料吸附速度 越快，以致上染速率加快，容易造成染色 不匀； ?表面积越大，表面反射光越大，染色深色 较为困难； ?表面积越大，增加了纤维的总曝光量，致 使染料受到更多的破坏，耐光牢度差。 一、高温高压染色法一、高温高压染色法 ?升温上染速率曲线： 第五节第五节 涤纶的染色方法及工艺涤纶的染色方法及工艺 ?工艺因素控制要点工艺因素控制要点 pH值大部分染料当pH8时明显分解，当pH4时， 色光萎暗。一般染色以56为宜。需要加入酸（醋酸） 或缓冲溶液（醋酸-醋酸钠、磷酸二氢钠、硫酸铵）。 助剂的

11、选择助剂的选择 ?耐高温分散剂加入，防止染料在高温时产生聚集或成焦 油状液滴吸附在织物表面产生色点。 ?匀染剂的选用载体或表面活性剂型。 温度的控制温度的控制超过TD后，升温速率要慢，以防产生染 色不匀的现象。降温排水时，速率应慢，否则会引起织 物产生折皱和手感粗糙。 ?匀染机理匀染机理 ?载体载体促染以及移染。缺点：染色初期 上染过快，导致不匀染，依赖后阶段较长 时间的移染获得改善。 ?表面活性剂表面活性剂多是非离子和阴离子表面 活性剂复配。增加染料溶解度，使染料部 分贮存于胶束中控制染料均匀吸附上染。 缺点：得色浅。 ?工艺举例 工艺处方 分散染料x%(owf) 醋酸或硫酸铵 调pH值56

12、 分散剂12g/L 匀染剂12g/L 浴比510：1 工艺曲线 ? 水洗后处理水洗后处理 皂洗（浅色，浮色少）皂洗剂2g/L, 纯碱1g/L, 95, 15-20min。 还原清洗（中深色，浮色多）保险粉 2g/L, 烧碱2g/L, 8085，10-15min. ?焦油斑色点及色斑。是染液中形成的 粘稠物粘附在织物上或粘附在染色设备上 再转移到织物上面难以修正的染疵。 ?原因由涤纶低聚物、染料、分散剂和 纤维屑等杂质组成。 ?改善办法高温排液、碱性染色、染色 助剂选用、还原洗涤中助剂的添加。 二、载体染色法 ?载体染色载体染色利用载体助剂对涤纶的增塑 膨化性能，使分散染料能在常压100以下 的

13、条件上染涤纶的一种染色方法。 ?载体能大大加速染料的上染，同时提 高上染百分率，使分散染料对涤纶的染色 可采用常压设备进行的化学药剂。一般是 一些结构简单的芳香族有机物如芳香族的 酚类、酯类、醇类、酮类、烃类等。 ? 载体染色的机理载体染色的机理 载体小分子能进入纤维，削弱了纤维内分子链间 的结合力，降低了Tg增大了大空穴产生的概率， 染料扩散速率提高，上染速率增加； 载体吸附在纤维表面形成一层液状载体层，又由 于载体对染料的溶解能力强，因此在纤维表面可 形成一层浓度很高的染液层，提高了染料在纤维 内外的浓度梯度，可加快染料的上染速率。 ? 工艺控制要点： ? 载体的用量适量，防止产生第三相。

14、开始随载体用量 增加，染料上染量增加，但增加到一定程度后，上染量不 再增加甚至降低。 ? 理想载体应无毒、无味、易降解，促染效果好、不降低染 料的亲和力、不影响色泽和牢度、易于洗除和成本低廉的 化合物。 ? 载体使用时应进行乳化或分散加工，制成稳定的乳化液和 分散液，防止产生载体斑，造成染疵。 ? 染色后应充分皂洗或150160干热处理30min，以去除 残余的载体。 ?工艺处方：工艺处方： 分散染料x%（owf） 载体乳化液适量 分散剂适量 pH调节剂适量 ?工艺曲线：工艺曲线： 染 料 分 散 剂 载 体 乳 化 液 3090 min沸染 彻底清洗 ?其他说明其他说明 ? 载体的另外用处载

15、体的另外用处涤纶染色病疵的修复。 对于色点、色斑、色花和色渍等染色病疵， 可采用高温载体法，再辅以剥色等配套措 施。 ? 载体的不利方面载体的不利方面容易使染料聚集，产 生染疵；载体残留难洗除，造成色牢度下 降及刺激性气味；存在一定的毒性，对环 境造成污染。 三、热熔染色法三、热熔染色法 ?工艺流程：浸轧染液红外线预烘 热风（或烘筒）干燥高温焙烘固色 还原清洗。 ?工艺特点：生产效率高，色泽鲜艳度和织 物手感稍差，染料固色率稍低，适合大批 量、中色的品种，多用于涤棉混纺织物中 涤纶的染色。 （一）浸轧染液（一）浸轧染液 ? 染液组成染液组成染料、润湿剂和防泳移剂等。 ? 工艺控制：工艺控制：

16、采用升华牢度高的染料品种，染料颗粒要特别匀细； 配液时染液温度不能太高，以防染料聚集； 用软水配制、pH值维持在6-7； 浸轧液温度应维持在室温，必要时可以进行透风冷却； 带液率尽量低，纯涤纶在40%左右，涤棉混纺织物在50- 60%。 压辊压力均匀。 （二）烘干（二）烘干 ?泳移现象染色产品烘干时由于受热不均，水 分不规则地汽化，将引起染料沿着水分蒸发的方 向移动，从而产生阴阳面，前后、左中右色差等 染色不匀疵病。 ?原因织物含液率太高，或烘干速度太快。 ?防止办法加入高分子物质如海藻酸钠、羧甲 基纤维素钠盐、合成高分子等防泳移剂。 ?机理吸附染料颗粒，或增加染液粘度，使染 料难泳移。 （三）热熔固色（三）热熔固色 ?固色机理固色机理随着织物温度升高升高，吸附停留在纤 维表面的染料晶粒升华升华成染料气体单分子被纤维 吸附吸附、扩散扩散进入纤维内部