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第十章活性染料活性染料的概念与特点活性染料的结构及性能活性染料的发展活性染料的染色机理活性染料的性能改进与发展第十章活性染料活性染料概念活性染料(反应性染料):一类在化学结构上带有反应性基团能与纤维形成共价键结合的水溶性阴离子染料。结合方式:共价键活性基团与羟基或氨基活性染料概念活性染料优点共价键结合、染色牢度好、匀染性好、光脆损少色泽鲜艳、光亮度特别好生产成本较低、价格适中色谱齐全使用方便、用途广泛国内已能大量自制活性染料优点共价键结合、染色牢度好、匀染性好、光脆损少活性染料缺点含盐染色污水,盐浓度高,色度也高(提高吸尽率)耐氯漂和日晒牢度不如还原染料烟气褪色现象(蒽醌结构的蓝色品种)染色过程中发生水解,利用率不高贮存稳定性差活性染料缺点含盐染色污水,盐浓度高,色度也高(提高吸尽率)活性染料的结构及性能活性染料的结构
S-D-B-Re
S
水溶性基团
D
染料母体
B
连接基;
Re活性基。SBD离去基团Re活性染料的结构及性能活性染料的结构SBD离去基团Re高的水溶性。高的储藏稳定性,不易水解。对纤维有较高的反应性和高的固色率。染料-纤维间结合键的化学稳定性高,即使用过程中不易断键褪色扩散性好,匀染性、透染性良好。各项染色牢度,如日晒、气候、水洗、摩擦、耐氯漂等牢度均好。未反应的染料及水解染料,染后容易洗去,不沾色。染色的提升性好,即可染得深浓色。活性染料应具备的性能活性染料应具备的性能活性染料染色过程上染:染料的吸附和扩散,上染率低固色:共价键合后处理:洗除未结合的染色活性染料染色过程上染:染料的吸附和扩散,上染率低反应性稳定性:共价键的稳定性;水解和储存稳定性固色率反应速率印染加工工艺条件:固色温度、碱剂等溶解度、直接性、及扩散性活性基团的特点反应性活性基团的特点(1)均三嗪活性基
由于这类活性基团具有较大的适应性,因而在活性染料中占主要地位。其中最普遍的是二氯均三嗪(ProcionMX,国产X型),与一氯均三嗪(ProcionH,国产K型)两大类。二氯均三嗪,X型一氯均三嗪,K型活性基团的分类二氯均三嗪,X型一氯均三嗪,X型反应活泼性高,但容易水解,适合于低温染色。室温pH10.5弱碱,耐酸性水解差K型反应活泼性降低,不易水解,固色率有所提高,适合于高温染色与印花。高温固色80℃强碱NaOHNa3PO4影响共价键的稳定性:均三嗪的碳原子的带电性均三嗪的各种取代基耐酸性水解尤差的原因:均三嗪核上的氯原子水解后所生成的酸对结合键具有自动催化水解作用的关系。均三嗪活性基染料的特点X型反应活泼性高,但容易水解,适合于低温染色。室温pH10.1.二氯均三嗪:用一个甲氧基来取代氯原子:由于甲氧基是供电子基,电子诱导的结果,减弱了核碳原子的正电性,从而使其反应性有所降低(CibacronPront染料)。反应性介于一氯均三嗪与二氯均三嗪之间,具有较好的印浆稳定性,特别适用于短蒸印花工艺。一氯甲氧基均三嗪均三嗪活性基染料改善途径1.二氯均三嗪:用一个甲氧基来取代氯原子:一氯甲氧基均三嗪均2.一氯均三嗪:采用负电性更强的氟来取代氯提高均三嗪核上碳原子带有较强的正电性,从而比一氯均三嗪型活性基团更为活泼(CibacronF染料)。它更适合于中低温染色的工艺(40~60℃)。一氟均三嗪均三嗪活性基染料改善途径2.一氯均三嗪:采用负电性更强的氟来取代氯一氟均三嗪均三嗪活(2)嘧啶活性基整个嘧啶基由于是二嗪结构,核上碳原子的正电性较弱,因而它要比均三嗪结构的反应性为低。二氯嘧啶或三氯嘧啶(DrimareneX,Reacton)比一氯均三嗪染料的反应性还低,而稳定性最高,耐酸碱水解性好,特别适合于高温染色。
二氯嘧啶三氯嘧啶(2)嘧啶活性基二氯嘧啶
二氟一氯嘧啶引入氟原子:在2,4氯的位置上用更活泼的氟来取代,形成二氟一氯嘧啶的活性基(DrimareneR,K),使它具有中等的反应活泼性,而有较高的固色率,很好的耐酸和耐碱的水解稳定性。嘧啶活性基染料的改善途径二氟一氯嘧啶引入氟原子:嘧啶活性基染料的改善途径(3)乙烯砜活性基
Remazol、Sumifix、国产KN型染料都是一种-羟乙基砜硫酸酯结构的染料,它在微碱介质(pH值8)中转化成乙烯砜基而具有高的反应性,与纤维形成稳定的共价键结合,故这类染料统称乙烯砜基活性染料。乙烯砜基的反应活泼性介于二氯均三嗪和一氯均三嗪之间,染色温度50~70℃。但乙烯砜基团的直接性很低,因此要使染料很好地用于吸尽染色,只好从染料母体结构上去考虑。耐碱性水解差;耐酸性和中性水解好(3)乙烯砜活性基(4)复合活性基(多活性基)复合活性基的活性染料,即在一个染料大分子中含有两个相同的活性基团或两个不同的活性基团。反应机会多,反应性高,固色率高至80%~90%,亲和力好(染料分子的增大),在高温染色条件下渗透与匀染性好。单侧型由于大多数不呈线状结构,染料与纤维的共平面性较差,直接性低,主要适用于印花,如ProcionSP、国产的KP型。这种染料固色率很高,水解染料少,后处理就比较简单。双侧型及架桥型的染料由于呈线状结构,直接性较高,更适用于吸尽染色法,ProcionHE型及国产KD、KE型大多属于此类。(4)复合活性基(多活性基)双侧型。染料的结构通式为:单侧型。染料结构通式为:架桥型。染料结构通式为均三嗪活性基+均三嗪活性基双侧型。染料的结构通式为:均三嗪活性基+均三嗪活性基乙烯砜活性基(直接性比较低)+一氯均三嗪活性基提高染料的亲合力、提高耐酸耐碱性、适合于吸尽染色法。反应活泼性介于乙烯砜型与一氯均三嗪之间,染色温度在50~80℃。单侧型,其结构通式为:乙烯砜活性基(直接性比较低)+一氯均三嗪活性基(5)膦酸基活性基
与分散染料拼混,应用于涤/棉混纺织物印花或染色(因为分散染料遇到碱剂会影响给色量与鲜艳度)。商品名为ProcionT,国产称P型。其通式为:(5)膦酸基活性基染料母体是活性染料的发色部分,它赋以活性染料不同的色泽、鲜艳度、牢度、直接性。大多数活性染料的母体结构与酸性染料相似,少数和酸性媒染染料结构相似,但也并不限于酸性染料。分类:通常黄、橙、红浅色色调的染料系用单偶氮及双偶氮染料,紫、灰、黑、褐色等暗色系用金属络合染料,艳蓝及绿色常用由溴氨酸合成的葸醌衍生物或酞菁染料。染料母体染料母体(一)、母体与直接性的关系直接性与活性染料的反应性、固色率、沾色性等关系:具有一定的直接性,否则会影响吸附和固色率,尤其是浸染时,分子结构多数比较大。直接性与水解染料、沾色的关系:直接性不宜过高,水解染料必须易于洗除;如果水解染料直接性过高,必然会影响水解染料从纤维上洗净,形成沾色或降低色牢度。选用酸性染料和简单的直接染料作为染料母体。(一)、母体与直接性的关系(二)母体与鲜艳度、色牢度的关系铜酞菁结构的活性染料,鲜艳度和日晒牢度优异。采用带荧光的染料母体。铜络合的偶氮染料色光亦较艳,多为红紫到蓝色,且耐晒牢度高。蒽醌为母体:红光艳蓝,色光鲜艳,亲合力小,易洗涤性好,日晒牢度亦佳。采用金属络合的发色体:深蓝品种,进一步提高于气候牢度和鲜艳度,Drimarene藏青R-GL(山德士),LevafixP-RA(拜耳)和国产活性深蓝F-4G。活性嫩黄耐氯牢度差,采用含吡啶酮的衍生物为母体可改进染料的耐氯牢度。(二)母体与鲜艳度、色牢度的关系连接基(桥基)分类:亚氨基甲亚氨基甲酰胺基有的染料没有桥基桥基对反应性和稳定性有一定影响连接基(桥基)分类:活性染料的性能指标
(一)溶解度品质好的活性染料应有良好的水溶性,溶解度在l00g/L左右。热水能加速染料的溶解尿素有一定的增溶作用但食盐、元明粉等电解质会降低染料的溶解度活性染料的性能指标(二)扩散性扩散性是指染料向纤维内部移动的能力。温度有利于扩散扩散系数大的染料,反应速率和固色效率高,匀染和透染程度也好,但它的影响,不如染料的直接性大。扩散性能的好坏,取决于染料的立体结构和分子量的大小,分子越大,扩散性能越差,酞菁染料就是一个例子。其它外部因素,诸如纤维的结构(棉或粘胶纤维)、电解质、助剂、染液pH值等,都会影响染料的扩散。(二)扩散性(三)固色率固色率是评定活性染料质量优劣的主要指标,活性染料的改进和发展主要在于提高染料在纤维上的固色率。染料活性基与纤维的反应和活性基本身的水解反应之间的矛盾与竞争,对活性染料在纤维上固色起着决定性的作用。染料水解越少,固色率越高。(三)固色率影响固色率的因素:活性基团的结构、反应性、结合键的稳定性染料的直接性染色工艺条件:温度、pH值、浴比等。提高固色率。降低染料水解的措施有:(1)低温(2)加盐类(3)小浴比(4)pH值的控制影响固色率的因素:染料化学活性染料课件活性染料染色过程1、上染:染料的吸附和扩散,在有食盐或元明粉的中性介质中染料上染。2、固色:上染染料加碱后固着,在染料与纤维间形成共价键。3、后处理:彻底洗除未结合的松散粘附在织物上或织物中的染料。活性染料染色过程1、上染:染料的吸附和扩散,在有食盐或元明粉
活性染料的染色机理一、纤维素纤维的染色机理纤维素纤维的离子化碱性介质
亲核试剂活性染料的染色机理一、纤维素纤维的染色机理亲核试剂均三嗪型及嘧啶型活性染料解释碳原子的正电性:亲核取代反应均三嗪型及嘧啶型活性染料解释亲核取代反应
染料与纤维素纤维的反应历程染料与纤维素纤维的反应历程活性基的反应性氮原子的数目与位置活性基的反应性氮原子的数目与位置活性基的反应性活性基的反应性活性基的反应性活性基的反应性染料-纤维共价键(D-F键):酯键RCOOR’染料-纤维共价键形式染料-纤维共价键(D-F键):酯键RCOOR’染料-纤维共价乙烯砜型活性染料染料-纤维结合键:醚键,即R-O-R'亲核加成反应乙烯砜型活性染料染料-纤维结合键:醚键,即R-O-R'亲核加各类活性染料相对反应性
各类活性染料相对反应性与温度、pH值、浴比等均有关系染料与纤维的反应速率及与水的反应速率的关系:影响反应速率的因素与温度、pH值、浴比等均有关系影响反应速率的因素KF/KW:从原子的立体结构来分析,二者的反应常数不可能有很大的差异,因此KF/KW≈1,对反应速率比影响较小。[CellO-]/[OH-]:pH值在7~11,这个比值约在30左右;pH值超过1l后,pH值越高,比值越小影响反应速率的因素KF/KW:从原子的立体结构来分析,二者的反应常数不可能有很影响反应速率的因素影响反应速率的因素[DF]/[DW]:在1:30的浴比下,当染料的吸收率在10%时为15,达到90%时为1227。RF/RW
=1×(15~1227)×30=450~37000在正常染色条件下,染料与纤维的反应速率总要比水解速率大得多。影响反应速率的因素[DF]/[DW]:在1:30的浴比下,当染料的吸收率在10影响反应速率的因素影响反应速率的因素
温度:据测定,反应速率RF与温度的关系:温度0℃10℃20℃30℃40℃
反应倍数1251540升高温度同样可以增加染料水解反应的速率,且对其影响更为显著。pH值:按照纤维离子化浓度来计算,每增加1个pH值,反应速率增加l0倍。染料活性基团影响反应速率的因素影响反应速率的因素影响反应速率的因素影响反应速率的因素亲核取代反应均三嗪型和嘧啶型活性染料蛋白质纤维的染色机理亲核取代反应蛋白质纤维的染色机理亲核加成反应乙烯砜类活性染料80℃以上,pH值为5—6亲核加成反应亲核加成与亲核取代共存-溴丙烯酰胺亲核加成与亲核取代共存反应速率高水解速率低固色率高染色牢度高:染料与蛋白质纤维的共价键稳定,不存在断键问题。-溴丙烯酰胺活性染料优点反应速率高-溴丙烯酰胺活性染料优点活性染料和纤维间共价键的稳定性褪色原因:活性染料和纤维间形成的键有的是酯键,有的是醚键,在一定条件下都可被水解,发生断键反应。水解染料对纤维的亲和力较小,易于洗去,因而造成染色纺织品的褪色。均三嗪和乙烯砜类活性染料的共价键稳定性活性染料和纤维间共价键的稳定性褪色原因:活性染料和纤维间形成均三嗪类均三嗪类均三嗪环和纤维素连接的碳原子上电子云密度越低,越容易断键。解决方法:采用吸电子性强的离去基(例如在嘧啶环上接F、
SO2CH3等取代基团)
选用反应性低的均三嗪类活性染料,染色时加入叔
胺催化剂价键稳定性改善途径价键稳定性改善途径乙烯砜类染料和纤维素反应生成醚键结合。这种醚键的酸水解比纤维素的酸水解稳定。但在碱性介质中却可以发生和成键相反的过程,使纤维素和染料间共价键断裂。常见各类活性染料在酸、碱介质中的键稳定性比较如下:乙烯砜类染料和纤维素反应生成醚键结合。这种醚键的酸水解比纤维乙烯砜型耐酸稳定性好均三嗪型耐碱稳定性好活性染料和蛋白质纤维的共价键的断键问题复杂:蛋白质和染料反应的基团种类比较多。和氨基反应形成的键稳定性较高,与羟基反应形成的键稳定性就较低。活性染料染蛋白质纤维断键率不是很高,最高也只有在10
%左右,大多数都在2~3%。乙烯砜型耐酸稳定性好活性染料需求世界上纤维素纤维用活性染料的年产量占全部染料年产量的20%左右取代禁用染料以及不溶性偶氮染料、硫化染料和还原染料等新开发的纤维素产品如Lyocell、Modal纤维等产量的增加控制重金属残量---活性染料取代用于羊毛和聚酰胺纤维上的金属媒染染料和金属含媒染料的趋势活性染料需求世界上纤维素纤维用活性染料的年产量占全部染料年产活性染料历史第一只棉用商品活性染料:1956年卜内门公司的普施安(Procion),即现在的二氯均三嗪染料。活性染料历史Dystar(德司达):普施安(Procion)H一氯均三嗪活性染料,ProcionHE双活性基团染料,普施安T膦酸基染料;原赫斯特公司雷玛唑(Remazol)乙烯砜基染料,Levafix染料Clariant(科莱恩公司):山德士公司黛棉丽(Drimarene)三氯嘧啶型染料,嘉基公司丽阿通(Reacton)三氯嘧啶型染料,二氟一氯嘧啶型活性染料。
CibaSC
(汽巴精化公司):Cibacron及染料,Lanasola-溴代丙烯酰胺羊毛用活性染料日本住友公司:Sumifix乙烯砜型染料;乙烯砜与一氯均三嗪双活性基团的染料日本化药公司:卡雅赛隆(Kayacelon)的活性染料国外主要的活性染料Dystar(德司达):普施安(Procion)H一氯均三约11个大类、150个品种开发双活性基或多活性基染料(特别是含不同活性基的染料),提高固色率毛用活性染料涤棉混纺用染料阳离子无盐染色助剂对棉纤维进行处理,使其暂时性阳离子化再进行活性染料染色,从而达到无盐染色的目的
阳离子活性染料代用盐如柠檬酸钠活性染料发展趋势约11个大类、150个品种活性染料发展趋势第十章活性染料活性染料的概念与特点活性染料的结构及性能活性染料的发展活性染料的染色机理活性染料的性能改进与发展第十章活性染料活性染料概念活性染料(反应性染料):一类在化学结构上带有反应性基团能与纤维形成共价键结合的水溶性阴离子染料。结合方式:共价键活性基团与羟基或氨基活性染料概念活性染料优点共价键结合、染色牢度好、匀染性好、光脆损少色泽鲜艳、光亮度特别好生产成本较低、价格适中色谱齐全使用方便、用途广泛国内已能大量自制活性染料优点共价键结合、染色牢度好、匀染性好、光脆损少活性染料缺点含盐染色污水,盐浓度高,色度也高(提高吸尽率)耐氯漂和日晒牢度不如还原染料烟气褪色现象(蒽醌结构的蓝色品种)染色过程中发生水解,利用率不高贮存稳定性差活性染料缺点含盐染色污水,盐浓度高,色度也高(提高吸尽率)活性染料的结构及性能活性染料的结构
S-D-B-Re
S
水溶性基团
D
染料母体
B
连接基;
Re活性基。SBD离去基团Re活性染料的结构及性能活性染料的结构SBD离去基团Re高的水溶性。高的储藏稳定性,不易水解。对纤维有较高的反应性和高的固色率。染料-纤维间结合键的化学稳定性高,即使用过程中不易断键褪色扩散性好,匀染性、透染性良好。各项染色牢度,如日晒、气候、水洗、摩擦、耐氯漂等牢度均好。未反应的染料及水解染料,染后容易洗去,不沾色。染色的提升性好,即可染得深浓色。活性染料应具备的性能活性染料应具备的性能活性染料染色过程上染:染料的吸附和扩散,上染率低固色:共价键合后处理:洗除未结合的染色活性染料染色过程上染:染料的吸附和扩散,上染率低反应性稳定性:共价键的稳定性;水解和储存稳定性固色率反应速率印染加工工艺条件:固色温度、碱剂等溶解度、直接性、及扩散性活性基团的特点反应性活性基团的特点(1)均三嗪活性基
由于这类活性基团具有较大的适应性,因而在活性染料中占主要地位。其中最普遍的是二氯均三嗪(ProcionMX,国产X型),与一氯均三嗪(ProcionH,国产K型)两大类。二氯均三嗪,X型一氯均三嗪,K型活性基团的分类二氯均三嗪,X型一氯均三嗪,X型反应活泼性高,但容易水解,适合于低温染色。室温pH10.5弱碱,耐酸性水解差K型反应活泼性降低,不易水解,固色率有所提高,适合于高温染色与印花。高温固色80℃强碱NaOHNa3PO4影响共价键的稳定性:均三嗪的碳原子的带电性均三嗪的各种取代基耐酸性水解尤差的原因:均三嗪核上的氯原子水解后所生成的酸对结合键具有自动催化水解作用的关系。均三嗪活性基染料的特点X型反应活泼性高,但容易水解,适合于低温染色。室温pH10.1.二氯均三嗪:用一个甲氧基来取代氯原子:由于甲氧基是供电子基,电子诱导的结果,减弱了核碳原子的正电性,从而使其反应性有所降低(CibacronPront染料)。反应性介于一氯均三嗪与二氯均三嗪之间,具有较好的印浆稳定性,特别适用于短蒸印花工艺。一氯甲氧基均三嗪均三嗪活性基染料改善途径1.二氯均三嗪:用一个甲氧基来取代氯原子:一氯甲氧基均三嗪均2.一氯均三嗪:采用负电性更强的氟来取代氯提高均三嗪核上碳原子带有较强的正电性,从而比一氯均三嗪型活性基团更为活泼(CibacronF染料)。它更适合于中低温染色的工艺(40~60℃)。一氟均三嗪均三嗪活性基染料改善途径2.一氯均三嗪:采用负电性更强的氟来取代氯一氟均三嗪均三嗪活(2)嘧啶活性基整个嘧啶基由于是二嗪结构,核上碳原子的正电性较弱,因而它要比均三嗪结构的反应性为低。二氯嘧啶或三氯嘧啶(DrimareneX,Reacton)比一氯均三嗪染料的反应性还低,而稳定性最高,耐酸碱水解性好,特别适合于高温染色。
二氯嘧啶三氯嘧啶(2)嘧啶活性基二氯嘧啶
二氟一氯嘧啶引入氟原子:在2,4氯的位置上用更活泼的氟来取代,形成二氟一氯嘧啶的活性基(DrimareneR,K),使它具有中等的反应活泼性,而有较高的固色率,很好的耐酸和耐碱的水解稳定性。嘧啶活性基染料的改善途径二氟一氯嘧啶引入氟原子:嘧啶活性基染料的改善途径(3)乙烯砜活性基
Remazol、Sumifix、国产KN型染料都是一种-羟乙基砜硫酸酯结构的染料,它在微碱介质(pH值8)中转化成乙烯砜基而具有高的反应性,与纤维形成稳定的共价键结合,故这类染料统称乙烯砜基活性染料。乙烯砜基的反应活泼性介于二氯均三嗪和一氯均三嗪之间,染色温度50~70℃。但乙烯砜基团的直接性很低,因此要使染料很好地用于吸尽染色,只好从染料母体结构上去考虑。耐碱性水解差;耐酸性和中性水解好(3)乙烯砜活性基(4)复合活性基(多活性基)复合活性基的活性染料,即在一个染料大分子中含有两个相同的活性基团或两个不同的活性基团。反应机会多,反应性高,固色率高至80%~90%,亲和力好(染料分子的增大),在高温染色条件下渗透与匀染性好。单侧型由于大多数不呈线状结构,染料与纤维的共平面性较差,直接性低,主要适用于印花,如ProcionSP、国产的KP型。这种染料固色率很高,水解染料少,后处理就比较简单。双侧型及架桥型的染料由于呈线状结构,直接性较高,更适用于吸尽染色法,ProcionHE型及国产KD、KE型大多属于此类。(4)复合活性基(多活性基)双侧型。染料的结构通式为:单侧型。染料结构通式为:架桥型。染料结构通式为均三嗪活性基+均三嗪活性基双侧型。染料的结构通式为:均三嗪活性基+均三嗪活性基乙烯砜活性基(直接性比较低)+一氯均三嗪活性基提高染料的亲合力、提高耐酸耐碱性、适合于吸尽染色法。反应活泼性介于乙烯砜型与一氯均三嗪之间,染色温度在50~80℃。单侧型,其结构通式为:乙烯砜活性基(直接性比较低)+一氯均三嗪活性基(5)膦酸基活性基
与分散染料拼混,应用于涤/棉混纺织物印花或染色(因为分散染料遇到碱剂会影响给色量与鲜艳度)。商品名为ProcionT,国产称P型。其通式为:(5)膦酸基活性基染料母体是活性染料的发色部分,它赋以活性染料不同的色泽、鲜艳度、牢度、直接性。大多数活性染料的母体结构与酸性染料相似,少数和酸性媒染染料结构相似,但也并不限于酸性染料。分类:通常黄、橙、红浅色色调的染料系用单偶氮及双偶氮染料,紫、灰、黑、褐色等暗色系用金属络合染料,艳蓝及绿色常用由溴氨酸合成的葸醌衍生物或酞菁染料。染料母体染料母体(一)、母体与直接性的关系直接性与活性染料的反应性、固色率、沾色性等关系:具有一定的直接性,否则会影响吸附和固色率,尤其是浸染时,分子结构多数比较大。直接性与水解染料、沾色的关系:直接性不宜过高,水解染料必须易于洗除;如果水解染料直接性过高,必然会影响水解染料从纤维上洗净,形成沾色或降低色牢度。选用酸性染料和简单的直接染料作为染料母体。(一)、母体与直接性的关系(二)母体与鲜艳度、色牢度的关系铜酞菁结构的活性染料,鲜艳度和日晒牢度优异。采用带荧光的染料母体。铜络合的偶氮染料色光亦较艳,多为红紫到蓝色,且耐晒牢度高。蒽醌为母体:红光艳蓝,色光鲜艳,亲合力小,易洗涤性好,日晒牢度亦佳。采用金属络合的发色体:深蓝品种,进一步提高于气候牢度和鲜艳度,Drimarene藏青R-GL(山德士),LevafixP-RA(拜耳)和国产活性深蓝F-4G。活性嫩黄耐氯牢度差,采用含吡啶酮的衍生物为母体可改进染料的耐氯牢度。(二)母体与鲜艳度、色牢度的关系连接基(桥基)分类:亚氨基甲亚氨基甲酰胺基有的染料没有桥基桥基对反应性和稳定性有一定影响连接基(桥基)分类:活性染料的性能指标
(一)溶解度品质好的活性染料应有良好的水溶性,溶解度在l00g/L左右。热水能加速染料的溶解尿素有一定的增溶作用但食盐、元明粉等电解质会降低染料的溶解度活性染料的性能指标(二)扩散性扩散性是指染料向纤维内部移动的能力。温度有利于扩散扩散系数大的染料,反应速率和固色效率高,匀染和透染程度也好,但它的影响,不如染料的直接性大。扩散性能的好坏,取决于染料的立体结构和分子量的大小,分子越大,扩散性能越差,酞菁染料就是一个例子。其它外部因素,诸如纤维的结构(棉或粘胶纤维)、电解质、助剂、染液pH值等,都会影响染料的扩散。(二)扩散性(三)固色率固色率是评定活性染料质量优劣的主要指标,活性染料的改进和发展主要在于提高染料在纤维上的固色率。染料活性基与纤维的反应和活性基本身的水解反应之间的矛盾与竞争,对活性染料在纤维上固色起着决定性的作用。染料水解越少,固色率越高。(三)固色率影响固色率的因素:活性基团的结构、反应性、结合键的稳定性染料的直接性染色工艺条件:温度、pH值、浴比等。提高固色率。降低染料水解的措施有:(1)低温(2)加盐类(3)小浴比(4)pH值的控制影响固色率的因素:染料化学活性染料课件活性染料染色过程1、上染:染料的吸附和扩散,在有食盐或元明粉的中性介质中染料上染。2、固色:上染染料加碱后固着,在染料与纤维间形成共价键。3、后处理:彻底洗除未结合的松散粘附在织物上或织物中的染料。活性染料染色过程1、上染:染料的吸附和扩散,在有食盐或元明粉
活性染料的染色机理一、纤维素纤维的染色机理纤维素纤维的离子化碱性介质
亲核试剂活性染料的染色机理一、纤维素纤维的染色机理亲核试剂均三嗪型及嘧啶型活性染料解释碳原子的正电性:亲核取代反应均三嗪型及嘧啶型活性染料解释亲核取代反应
染料与纤维素纤维的反应历程染料与纤维素纤维的反应历程活性基的反应性氮原子的数目与位置活性基的反应性氮原子的数目与位置活性基的反应性活性基的反应性活性基的反应性活性基的反应性染料-纤维共价键(D-F键):酯键RCOOR’染料-纤维共价键形式染料-纤维共价键(D-F键):酯键RCOOR’染料-纤维共价乙烯砜型活性染料染料-纤维结合键:醚键,即R-O-R'亲核加成反应乙烯砜型活性染料染料-纤维结合键:醚键,即R-O-R'亲核加各类活性染料相对反应性
各类活性染料相对反应性与温度、pH值、浴比等均有关系染料与纤维的反应速率及与水的反应速率的关系:影响反应速率的因素与温度、pH值、浴比等均有关系影响反应速率的因素KF/KW:从原子的立体结构来分析,二者的反应常数不可能有很大的差异,因此KF/KW≈1,对反应速率比影响较小。[CellO-]/[OH-]:pH值在7~11,这个比值约在30左右;pH值超过1l后,pH值越高,比值越小影响反应速率的因素KF/KW:从原子的立体结构来分析,二者的反应常数不可能有很影响反应速率的因素影响反应速率的因素[DF]/[DW]:在1:30的浴比下,当染料的吸收率在10%时为15,达到90%时为1227。RF/RW
=1×(15~1227)×30=450~37000在正常染色条件下,染料与纤维的反应速率总要比水解速率大得多。影响反应速率的因素[DF]/[DW]:在1:30的浴比下,当染料的吸收率在10影响反应速率的因素影响反应速率的因素
温度:据测定,反应速率RF与温度的关系:温度0℃10℃20℃30℃40℃
反应倍数1251540升高温度同样可以增加染料水解反应的速率,且对其影响更为显著。pH值:按照纤维离子化浓度来计算,每增加1个pH值,反应速率增加l0倍。染料活性基团影响反应速率的因素影响反应速率的因素影响反应速率的因素影响反应速率的因素亲核取代反应均三嗪型和嘧啶型活性染料蛋白质纤维的染色机理亲核取代反应蛋白质纤维的染色机理亲核加成反应乙烯砜类活性染料80℃以上,pH值为5—6亲核加成反应亲核加成与亲核取代共存-溴丙烯酰胺亲核加成与亲核取代共存反应速率高水解速率低固色率高染色牢度高:染料与蛋白质纤维的共价键稳定,不存在断键问题。-溴丙烯酰胺活性染料优点反应速率高-溴丙烯酰胺活性染料优点活性染料和纤维间共价
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