染整工艺原理课件活性染料染色

染整工艺原理课件活性染料染色UsageReactivedyeshavebecomeoneofthemajorclassesofdye,canbeusedfordyeingcellulosicfiber.Reactivedyeingisnowthemostimportantmethodforthecolorationofcellulosicfiber;Itcanalsobeappliedonwool,silkandnylon.第二节活性染料的化学结构ChemicalstructureofreactivedyeswDchromophoreBlinkerReReactivegroup水溶性基团ShadeSubstantivityDiffusionLightfastnessSolubilityLevelness1.Activity(反应活性）2.StabilityofcovalentActivity一、均三嗪活性基（triazine）简写成：二氯均三嗪（dichlorotriazine)1.国产的X型、国外的ProcionMX2.Higheractivity，ItcanreactwithfiberunderweakalkalineAndatlowertemperature3.称冷染型活性染料4.Lowerstability一氯均三嗪（monochlorotriazine)1.国产K型、部分KD品种、国外ProcionSP、CibacronPront2.Loweractivity,needhighertemperature.3.称热固型活性染料4.Higherstability.一氟均三嗪型（monofluorotriazine）1.国外CibacronF型2.Higheractivities3.Higherstability二、卤代嘧啶活性基（halogenatedpyrimidine）1.国产的F型国外的DrimareneRVerofixVevafixP-Aetc.2.Higheractivity3.Higherstability4.Highercost三、乙烯砜活性基（Vinylsulfone）OHˉ1.国产KN型国外Remazol2.Mediumactivity3.Acidresistantlowstabilityunderalkaline

膦酸基型——国外ProcionT、国产P型，已逐步退出市场。四、其他类型（othertype）Α-卤代丙烯酰胺型——国产PW型、国外商品有Lanasol(X为Br）和Lanasyrein(X为Cl），主要用于蛋白质纤维的染色。HigheractivityGoodstabilityMainlyusedforproteinfiber.一氯均三嗪基和β-乙烯砜硫酸酯基——国产M型、国外Sumifixsupra、部分ProcionSupra，兼顾两者长处。一氟均三嗪基和β-乙烯砜硫酸酯基——国外CibacronFN型，主要用于印花及连续轧染。两个一氯均三嗪——国产的KE、部分KD、国外的Procionsupra。五、多活性基类（Bifunctionalreactivedyes）一、染料的结构与反应性(一）亲核取代反应（Nucleophilicdisplacement)第三节活性染料与纤维素的反应性能（Reactivity）1.杂环的影响杂环的氮原子越多，碳原子周围的电子密度越低，反应性越好；氮原子邻位、对位，反应性较强；杂环上取代基的影响

杂环上的取代基的性质、数目和位置有关。在杂环上引入吸电子基，降低杂环碳原子的电子云密度，增强活性基的反应性；引入供电子基，则降低反应性。一般来说，离去基的电负性越强，越容易获得电子成阴离子离去。Cl换为F反应活性增大；NHR换为—Cl吸电子基，反应活性增大。C周围电子云密度过低，—OH与其发生亲核反应，引起水解。

连接基对反应性的影响

连接基一NH一，在一定的酸性条件下也可结合质子带正电荷，提高染料的反应性。在一定的碱性条件下，连接基一NH—则会失去质子带负电荷，使染料的反应性大为降低(可降低几十倍之多)。（二）亲核加成反应（Nucleophilicaddition)-位碳原子所连的取代基吸电子能力越强，越容易使-位氢质子离去，反应越强；-位碳原子所连的基团越容易离去，反应能力越强；二、纤维素纤维的结构与反应性2位上的羟基反应能力最强，但存在空间位阻；3位上的羟基反应能力不强，又容易与邻环的氧原子形成氢键，并存在空间位阻；6位上的羟基反应能力一般，但空间位阻影响较小，所以反应几率会较高；三、其他因素染料的反应性及反应比——提高与纤维的反应速率，降低与水的水解速率；式中：kf、kh分别为染料与纤维素和水反应的速率常数，[D]f、[D]s分别表示染料在纤维素和染浴中的浓度，KCell表示纤维素的离解常数.

为纤维素浓度。直接性——染料的直接性越高，固色率高；但直接性过高，容易造成染色不匀、水解染料难以除去的问题。目前，此类染料主要用于高温低盐的染色；扩散性——染料的扩散性越好，反应几率高，有利于固色；pH的影响pH升高，纤维素离解增加，增加了对阴离子活性染料的排斥，降低上染；pH升高，染料的反应性增加，与纤维素的固色反应和水解反应的速率常数均增加，比值降低，使固色率降低；纤维素阴离子与氢氧离子的浓度之比（[Cell-Oˉ]/[OHˉ])在pH值高到一定程度后会减小，影响固色率。总之，碱性增强，固色速率会增加，但碱性太强会引起固色率的降低，并容易引起染色不匀的现象。温度——温度越高，固色速率越高，固色率越低；电解质的影响电解质用量增加，染料吸附量增加，固色率增加；根据唐膜平衡原理，加入电解质有利于缩小纤维内外相的OHˉ浓度，（[Cell-Oˉ]/[OHˉ])增加，有利于固色；但是用量太高，容易引起染料聚集而生成沉淀析出。助剂或添加剂的影响尿素帮助染料溶解，是常用助溶剂；尿素有利于纤维的溶胀，有利于染料与纤维的反应；尿素能与乙烯砜型染料在温度足够高时发生反应，所以需要合理使用。浴比——小浴比，会增加染料对纤维的上染，有利于提高固色率；并能降低染料、盐和碱的用量；纤维的物理结构——纤维溶胀程度越大，有利于上染与固色反应；纤维比表面越大，反应程度越大；第四节活性染料的上染过程（Dyeingprocedure)染浴中的染料纤维吸附、扩散解吸加碱、反应染料纤维染料断键活性染料上染过程：上染阶段——完成吸附、扩散；（中性条件）固色阶段——染料与纤维发生反应而以共价键结合在纤维上；（碱性条件）皂洗阶段——充分去除水解染料（浮色），提高水洗牢度。中性条件上染、碱性条件固色的优点碱过早加入，使染料与纤维固着，不利于染料的扩散、移染，影响匀染；碱过早加入，引起染料的水解，使染料失去与纤维的反应能力，降低染料的固色率；活性染料的上染及固色率曲线：活性深蓝M-2GE活性红BES工艺方法：酸性上染碱性固色。工艺条件：染料浓度为2%，硫酸钠为60g/L,碳酸钠为20g/L，醋酸为1ml/L，浴比为30：1。皂洗工艺：皂粉2g/L，95℃，10min。织物：为锦纶/棉的交织物。S值——在中性盐存在下染料达到第一次平衡的上染率，反映染料对纤维的亲和力或直接性高低；E值——加碱后染色最终时染料的上染率；R值——表示加碱剂10min（或5min）时的固色率与最终固色率的比值，表示染料与纤维发生反应的固着速率，粗略反映染料的反应性；T50——表示达到最终固色率一半所需的时间，也常用来表示染料的固色速率；F值——表示洗去浮色后染料的固着率，反映染料的固色率高低。S值高，E-S值小——表示对纤维的直接性高，可以通过加盐来控制调节吸附速率；如KE、M型多数染料。S值低，E-S值大——这类染料对加碱较为敏感，可以通过分批加碱提高染料的匀染性。如KN型染料。不同活性染料的控制要点浸染方法两浴两步法——染料在中性浴上染，然后在另一个不含染料的碱性固色浴中固色。可以续缸。一浴两步法——染料在同一浴中完成中性浴上染，加碱后固色的工艺。工艺质量较好控制，色差小。一浴一步法（全料法）——染料、盐、碱一起加入，上染、固色同时进行。染中、浅色为主。第五节纤维素纤维纺织品的浸染工艺工艺流程全料法：染色—水洗—皂煮一水洗一脱水一烘干。一浴两步法：染色(吸附)一固色一水洗一皂煮一水洗一脱水一烘干。两浴法：同上。染液组成：染料、中性电解质、碱、水、匀染剂等。染料的选择：双活性基（固色率高）拼色时选同一类型（相同商品名称的）中性电解质：NaClNa2SO4

，高温染色NaCl对设备有腐蚀。碱：Na2CO3Na3PO4Na2SiO3NaOH水：软水

工艺举例（一浴两步法）——工艺处方净洗剂0.5g/L浴比1：15温度90～95℃时间15～20min染色

M型活性染料X%硫酸钠10～80g/L平平加O0～0.5g/L浴比1：20温度60℃时间20～40min

固色

纯碱10～25g／L浴比1：20温度60℃时间20～40min皂洗

净洗剂1~2g/L浴比1：20温度90～95℃时间15～20min注意：染料浓度随需要而定，浅色为＜0.5%，中色为0.5~2.0%，浓色为＞2%。其他盐与碱的用量随染料的用量进行适当的调整。工艺曲线吸附上染30~40min—加碱固色30~45min--皂洗10~15min

适用于中温、分子结构小的染料恒温工艺升温工艺适用于高温型、分子结构大的染料如KE、KD等工艺参数分析上染及固色温度x型KN型B型雷玛唑型K型KE型M型上染（℃）20~3040~6060~7060~90固色（℃）4060~7080~9060~95碱剂——一般pH为10~11，浸染一般用纯碱；中性电解质——一般用量为20~60g/L（无水硫酸钠与食盐用量相同，元明粉加倍用量）；浴比——提倡采用小浴比；助剂——难溶的染料可以加入适量的尿素，匀染性差可以加入适量的匀染剂。络合剂使用需要注意染料类型，某些金属络合型活性染料不宜使用络合剂。水洗工艺水洗目的——除去未经固着的染料、盐及碱，使染色织物的pH接近中性。工艺流程：冷水洗（40-50℃，10min）——热水洗（可适量加入醋酸，70℃，10min）——皂洗——热水洗——冷水洗。一、连续轧染工艺工艺流程：一相法：轧染液—烘干—汽蒸—后处理二相法：轧染液—烘干—轧碱—汽蒸—后处理第五节纤维素纤维纺织品的轧染、轧卷堆工艺一相法染液组成：染料碱：NaHCO3(或Na2CO3混合)尿素：助溶剂；提高纤维溶胀程度；加快固色反应。（KN型染料不加）防染盐S：弱氧化剂（防止高温汽蒸时纤维被还原损伤）防泳移剂（海藻酸钠）直接性太低易泳移。渗透剂电解质水二相法染液组成：染料、尿素、防染盐S、防泳移剂（海藻酸钠）、渗透剂、水二相法轧碱液组成：碱——因采用两浴浸轧，可选用较强的碱剂，如纯碱与烧碱混合使用。电解质——防止染料脱落。带液率一般为60%~70%，染料亲和力高的开车时冲稀5~27%，以减少头尾色差。

湿短蒸工艺介绍工艺流程：浸轧染液——汽蒸——后处理工艺难题织物直接汽蒸，轧液率较高，水分吸热蒸发，织物升温速率减慢，延长了汽蒸固色时间；织物上的活性染料因水分多会发生大量水解，降低固色率和色牢度。解决方法采用蒸汽/空气混合气体，120~130℃，蒸焙2~3min；采用高温过热蒸汽，180℃，20~70s。二、轧卷工艺（pad-batch)工艺流程：浸轧染液——打卷堆置——后处理。工作原理：在较低温度下的堆置过程中，使染料完成均匀吸附、扩散和固色反应。特点——浴比小、上染和固色时间长、能源消耗少、匀染性和重现性好、固色率较高、适应品种多、排放少、设备要求低、加工成本低。室温下堆置，称冷压堆工艺（pad-batch-cold)。染液组成：染料、碱剂、助溶剂、促染剂、渗透剂等。工艺要求染料——溶解性好、直接性低或中等、扩散性好的染料。如X、K、KN型等。而KE等不适应。碱剂——因染料品种而异。反应性强的染料，可选用弱碱如纯碱、硅酸钠或与烧碱的混合物；反应性中等的染料，烧碱和纯碱、硅酸钠、磷酸三钠的混合碱剂；反应性弱的染料，采用烧碱或烧碱为主的混合碱剂；打卷平整、布层之间无气泡，用塑料薄膜包覆、密封，并不停地缓慢转动；堆置时间——取决于染料的反应性，主要因染料品种、碱剂及堆置温度而异。6h~48h不等。一、羊毛染色原理物理吸附——弱酸性条件下，染料依靠范德华力、氢键与羊毛纤维结合，固色率不高；反应键合——羊毛中-NH2和-SH与活性染料起反应，以共价键结合。第六节蛋白纤维及锦纶的染色工艺要求羊毛具有鳞片层结构，需要染色温度较高；羊毛染色性能存在较大差异（如毛尖与毛根），需要扩散性、移染性能较好的活性染料；羊毛在碱性条件下容易受损伤，因选择在中性或弱酸性条件下具有较好反应性能的活性染料。染料类型棉用活性染料中筛选——乙烯砜型活性染料较为适中。pH为6.5~7。毛用专用活性染料二氟一氯嘧啶类——DrimalanF,Verofix。pH一般控制在4.5~6.5，可用醋酸及硫酸铵调节；α-溴代丙烯酰胺类——国产PW型、国外Lanasol