染整工艺原理第8章 阳离子染料染色课件

染整工艺与原理阳离子染料染色第八章CationicDyes阳离子染料染色染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色一、 阳离子染料的结构类型及主要特点阳离子染料的主要结构类型及特点阳离子染料按其所带正电荷的分布情况，可分为共轭型和隔离型两大类。共轭型阳离子染料，其所带正电荷分布在染料发色体的整个体系中，而并不固定在染料结构中的某个原子上。隔离型阳离子染料所带正电荷的阳离子基团，通过隔离基（如次乙基–CH2–CH2–等）与染料母体相连，故其所带电荷不参与染料的共轭体系，而固定在染料分子中的某一个原子上，其阳离子基团通常为季铵离子。阳离子染料因所带电荷的分布情况不同，其染色性能、色泽鲜艳性、染色牢度等表现出较大差异。染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色共轭型阳离子染料由于共轭型阳离子染料所带电荷贯穿于整个共轭体系中，也常称为离域型阳离子染料。共轭型阳离子染料是阳离子染料中的主要类型，其染料品种众多，常用于腈纶、酸改性涤纶等染色。共轭型阳离子染料，从化学结构分主要包括三芳甲烷类、噁嗪类、菁和半菁类、氮杂菁和氮杂半菁类、萘内酰胺类等。染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色1、三芳甲烷类阳离子染料孔雀绿（C.I.BasicGreen4）为一种典型的三芳甲烷类共轭型碱性染料，具有高的着色力和色泽鲜艳度，其在腈纶上的耐晒牢度虽比在天然纤维(如丝、毛)上有所提高，却往往仍达不到要求，且其移染性较差。C(CH3)2N+N(CH3)2C2O42H2C2O-孔雀绿（C.I.BasicGreen4）染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色三芳甲烷类染料对溶液pH和还原剂较敏感，在pH值大于5时，就会出现变色或沉淀，在还原性介质中会被还原为无色的隐色碱。此类反应为可逆反应，其结构变化如下：OHCN(CH3)2(CH3)2N+HOH-(CH3)2N+N(CH3)2C[O][H]HCN(CH3)2(CH3)2N(CH3)2N+N(CH3)2C染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理CX-C6H5NCH3阳离子染料染色然而对含有吲哚环及芳苯胺结构的三芳甲烷类蓝光绿阳离子染料，在腈纶纤维上却可获得满意的耐晒牢度，因而含有如下结构的三芳甲烷阳离子染料具有商业前景。CH3+N染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色2、噁嗪类噁嗪类为较为重要的阳离子染料品种，如阳离子翠蓝GB/X-GB，及其分散型SD-GB，液状剂型L-GB，以及其无锌环保型商品。噁嗪类阳离子染料仍为一老牌碱性染料品种，色光鲜艳，日晒牢度较好，对染浴pH值的变化较稳定。在腈纶上表现出较好的日晒牢度。为进一步提高其日晒牢度，通常在氨基氮原子上接入氰乙基，来进行改善。(C2H5)2NN(CH)2 52+ON-ClRCH2CH2CNNN2 52(CH)N+O阳离子翠蓝GB（C.I.BasicBlue3）染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色3、菁类及半菁类菁类染料是（多）甲川链（n=0或整数）两端分别连接含氮杂环（一般为含氮杂环或硫氮杂环）而成发色体系的（多）甲川阳离子染料。其两端杂环相同的称为对称菁染料，如Astraphloxin红：CH3CH3CH3+NCH3 CH3CCH3CCNCH CHCHCAstraphloxin红染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色当（多）甲川链只有一端连接含氮杂环时称为半菁染料，如阳离子桃红FG：CCH CHCH3CH3CCH3+NNCH3CH2CH2ClH2P4O-阳离子桃红FG(C.I.BasicRed13)对称菁类阳离子染料色泽浓艳，但由于日晒牢度差，一般不用于纺织品的加工，而较多用于感光材料，如黑白或彩色胶卷的敏化剂（增敏剂）。半菁类染料分子共轭体系较菁类染料短，主要吸收波长较短的可见光，其色谱主要为黄、红等浅色，日晒牢度一般较菁类有所提高。染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色4、氮杂菁及氮杂半菁类当菁类及半菁类染料结构中（多）甲川链中的一个或几个甲川（—CH=）基为—N=所取代时，所得氮甲川染料分别称为氮杂菁和氮杂半菁类染料。由于引入了电负性较强的氮原子，使其在腈纶上具有很好的日晒牢度，一般可达5～6级，广泛用于腈纶及其他阳离子染料可染改性纤维的印染加工。如国产阳离子金黄X-GL，除主要用于腈纶的染色和直接印花外，也用于酸改性涤纶、醋纤和氯纶等的染色，为一只重要的阳离子染料品种,目前也有其分散阳离子型SD-GL和液状商品XL-GL。国外多家著名公司如DYSTAR、KYK、CIBA、CLAR、CKC、NSK等都有生产。染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色-OCH3CH3+NCH3 CH3CNCHCNCH33CHOSO3阳离子金黄X-GL(C.I.BasicYellow28)染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色5、菁型偶氮阳离子染料菁型偶氮阳离子染料是为适合腈纶印染而发展的一类重要的共轭型阳离子染料。其大部分为半菁型单偶氮结构，在腈纶上的日晒牢度优良。目前国内外生产的此类产品品种众多。如C.I.碱性红46（C.I.110825）、C.I.碱性蓝41（C.I.11105/11154），其国内品名分别为阳离子红X-GRL和阳离子蓝X-GRRL，目前国内外主要的染料公司都有生产，而且有相应的分散阳离子型及液状产品，以及无锌型产品应市，属于环保产品。该类染料主要用于腈纶纤维纺织品染色和直接印花，匀染性能优良。染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色同时，国内目前还生产有该类染料的新品种，如C.I.碱性蓝66（C.I.11075），其国内品名为阳离子蓝X-BL，及其分散型阳离子SD-BL，在腈纶上耐晒牢度可达7～8级，皂洗及汗渍牢度达5级。3CH3CH2NNN=N N+NCH阳离子红X-GRL(C.I.BasicRed46)CH3OCH3+NSCC2H5C2H4OHNN=N（C.I.11105）染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色CH2CHCH2OCH3OCH3CH3OCH3CH3+NSCNN=NH5C2OC2H5NC N=NS+NCH2 5（C.I.11154）阳离子蓝X-GRRL(C.I.BasicBlue41)C2H4CONH2阳离子蓝X-BL(C.I.BasicBlue66)染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色6、萘内酰胺类萘内酰胺类共轭型阳离子染料具有优良的耐晒牢度，对羊毛沾色较少，因而可很好地用于毛/腈、毛/改性涤纶等的染色和印花，如Astrazon紫FRR（C.I.Basicviolet20）。X-C25HC+

52N

N

OCHCH3Astrazon紫FRR（C.I.Basicviolet20）染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色隔离型阳离子染料是通过隔离基，将带正电荷的阳离子基团连接到染料母体上，按染料母体的化学结构可分为偶氮和蒽醌隔离型阳离子染料。带正电荷的阳离子基团通常为季铵离子，其染料通式为：阳离子红GTL(C.I.BasicRed18)隔离型阳离子染料CH2CH2DN+

CH3CH3X-CH3 X-染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色隔离型偶氮阳离子红GTLP/L-GTLP，具有很高的耐晒牢度，在腈纶上可达7级，对热、酸碱性稳定，溶解性好，但其移染性、扩散性差，较适合于浸染和连续染色。目前国外汽巴精化和科莱恩也有生产。Cl2ON N=N NC2H5

C2H4 N+阳离子红GTLP/L-GTLP（C.I.BasicRed54）染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色蒽醌类隔离型阳离子染料日晒牢度很高，无烟气褪色现象，但发色强度不及其他结构染料。如阳离子蓝FGL。阳离子蓝FGL（C.I.BasicBlue22）X-O+NHCH2CH2CH2N(CH3)3NHCH3OX-染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色综上，共轭型阳离子染料色泽浓艳，得色量高，而隔离型阳离子染料色泽则不及共轭型鲜艳，得色量也相对较低。但由于隔离型阳离子染料中阳离子基团与发色体系隔离，染料母体对光、热、酸碱稳定性提高，故其耐晒牢度、耐热性、耐酸碱性较一般共轭型阳离子染料为好。共轭型阳离子染料结构中，引入氮原子后，其日晒牢度也大为提高，如氮杂菁、氮杂半菁类结构具有较好的耐光牢度。染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色所谓分散型阳离子染料是将传统阳离子染料的阴离子部分如氯离子、甲基硫酸根、醋酸根、磷酸根等用分子量较大的萘磺酸、二硝基苯磺酸等芳香族磺酸置换，将其水溶性基团封闭，形成络合物，之后，加入木质素磺酸钠等扩散剂研磨至一定细度而得到。常用的阴离子物质是α–萘磺酸。α–萘磺酸和染料阳离子结合生成溶解度很低的沉淀物。分散型阳离子染料染色机理染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色化学结构二、腈纶纤维特性3%～12% 1%～3%染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色一般的聚丙烯睛纤维是丙烯腈重量比高于85%的共聚体。常用的第二单体有丙烯酸甲酯(CH2＝CH一COOCH3)、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯(CH2＝CHOOCH3)等中性单体，第三单体有丙烯磺酸(CH2＝CH—CH3SO3H)、丙烯酸(CH2＝CHCOOH)、衣康酸（CH2=CHCOOHCH2COOH）等。纤维的微结构（超分子结构）纤维中存在着与纤维轴平行的晶面，而不存在垂直纤维轴的晶面，即纤维大分子排列横向有序，纵向无序，没有真正的晶体存在，存在许多蕴晶（横向有序的结构）。染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色Fibresaturationvalue纤维饱和值SFGlasstransitionpoint玻璃化温度TgChargeofthefibre纤维上电荷Spinningtechnology(wetordryspunfibres)纺丝方法(湿纺或干纺)影响纤维染色性能的因素演示者2009-05-2208:55:42--------------------------------------------UnterkapiteldienenalsSchalter染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色-SO3--SO3--SO3-3-SO--SO3-3-SO-3-SO-3-SO---SO3--SO3--SO3--SO3--SO3--SO3--SO3-SO3-d3-SO-d3-SO-d3-SO-d3-SO-d3-SO-d-SO3-Fibresaturationvalue纤维饱和值SFTheSFvaluecanbecomparedwiththeavailableseatsinaclassroom,whereeachseatrepresentsanegativechargedsulfonicacidgroup染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理ThemostimportantcontrolfactorofPANdyeingisthetemperatureDuetothepermanentchargeonfibreanddyestufftheeffectofpHonexhaustionisneglectableAlotofunleveldyeingstartwithimproperdissolvingofthecationicdyesThestarttemperatureof60°CgauranteeagoodsolubilityandanimprovementofproductivityCationicdyeshasthehighestexhaustionrateofallmanmadefibresbetween96%～98%Arightfirsttimerateof>95%ispossiblefordyeingofPAN阳离子染料染色SomegeneralexplanationsaboutdyeingofPAN染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色TheVvalueindicatesthedyeingrateoftheacrylicfibre.V值是指腈纶的染色速率Dyeingrates(V)染色速率(V)GlasstransitionpointTg玻璃化温度TgTheglasstransitionpointTgisthetemperatureareawherethePANfibrestartstoexhaustthecationicdyesfromthedyebath.玻璃化温度是指当PAN纤维开始从染浴上染染料的温度Belowthispointthedyestuffisfrozeninthefibreandprotectede.g.againstalkaline低于玻璃化温度下染料不上染纤维染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色Saturationfactor饱和系数fCombinationindex配伍性KRelativeaffinity相对亲和力 ArStandarddyeingtime标准染色时间t70Propertiesofcationicdyestuff阳离子染料特性演示者2009-05-2208:55:42--------------------------------------------FlächendienenalsSchalter染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色Thesaturationfactorisadyestuffrelatedconstant.Itisindependentofthefibretothedyed.Usingthefibresaturationvalue(SF)andthesaturationfactor(f)itispossibletocalculatethemaximumamountofdyestuffwhichexhaustontoanacrylicfibre(saturationvaluePs):Ps(%o.w.o.g.)=SFfCombinationindex[K]TheKvaluesrangefrom1to5.Incombinationdyeings,dyestuffwithalowKvalueexhaustontothefibrefirst,whiledyestuffswithhighervalueexhaustslower.Saturationfactor[f]染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色Relativeaffinity ArStandarddyeingtimet70Therelativeafinityisameasureofthedistributionofthedyestuffbetweenfibreanddyeliquor.Ofcoursedyeswithlowaffinityhavesuperiormigratingpower.Thet70timeisameasurefortheexhaustionofthedyesfromtheliquor.Thetimerequiredfor70%exhasutionunderdefinedconditionsisimportantinconnectionwithcontinuousdyeingandprintingofAstrazondyes染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色ThePANfibrehasapermanentnegativechargeduetosulfonicacidgroupthatattractsthepositivechargedcationicdyeunderformationofasaltbond.腈纶纤维带有永久性的负电荷,纤维中含有磺酸基团,纤维上的负电荷与阳离子染料形成盐键Changeofthefibre纤维的电荷性染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色Spinningtechnology(wetordryspunfibres)纺丝技术(湿纺或干纺)Awetspunfibrehasatransitionpointof~75℃湿纺玻璃化温度~75℃adryspunfibreof~85℃.干纺玻璃化温度~85℃.1301201101009080706050403020100wetspunPANdryspunPANCharcoaldecompositionbeginsdyeingtemperaturecriticalregionnothinghappens℃140染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理阳离子染料染色Aretardingagentislikecolourlessdyestuffthatenterstheacrylicfibreseatsfirst.Thoseenteringafterwardsmoveveryslowlyontotheirseats.Effectofretardingagentintheacyliccinema染整工艺原理第8章阳离子染料染色染整工艺与原理0.35% AstrazonGoldenYellowGL-E200% f-value=0,460.06% AstrazonRedFBL200% f-value=0,670,05% AstrazonBlueBRL200% f-value=0,58x% AstragalPAN(Aretardingagent) f-value=0,61Step3:Selectthedyestuffsandtakethef-valuefromthepatterncard阳离子染料染色ExampleforthecalculationofAretardingagentStep1:FindouttheSf-valueofthePANfibre(Appendixpatterncardorsupplier)DralonL900 Sf=1.7Step2:Whichdegreeoffibresaturationisrequired?Fibresaturationof80%forpackagedyeing=>0.80*1.7=1.36Calculate:0.35x0,46=0,1610.06x0,67=0,0400,05x0,58=0