纺织品染印原理第五章活性染料染色

纺织品染印原理巩继贤：42073862：gongjixian@126天津工业大学纺织学院轻化工程系第五章活性染料染色染料性能染色原理染色方法活性染料染色染料性能染色原理染色方法活性染料概念构造特点染色性能运用特点活性染料〔Reactivedyes〕概念染料分子上含活性基团，能在一定条件下与纤维素纤维上的羟基、蛋白质纤维上的氨基反响生成共价键结合上染。活性染料构造特点活性染料构造特点按活性集团分类卤代均三嗪类〔X型、K型〕卤代嘧啶类乙烯砜类〔KN型〕膦酸基类〔P型〕复合活性基类〔M型〕活性染料构造特点按活性集团分类卤代均三嗪类〔X型、K型〕约占总数的50%。如：二氯均三嗪〔X型〕、一氯均三嗪〔K型〕等等。显然，X型的反响活性比K型要高。活性染料构造特点按活性集团分类卤代嘧啶类约占总数的20%。如：二氯嘧啶、三氯嘧啶等，如DrimareneR、K等。活性染料构造特点按活性集团分类乙烯砜类〔KN型〕约占总数的15%。普通以亚砜基为桥基，成β-羟乙基砜硫酸酯构造，国产KN型就属此类。活性染料构造特点按活性集团分类膦酸基类〔P型〕所占比例较少，为一类酸性介质中的反响性基团，如国产P型染料。活性染料构造特点按活性基团分类复合活性基类〔M型〕约占总数的10%。构造中含有多个一样或不同的活性基团，以提高染料与纤维的反响活性。国产的M型属于此类。活性染料构造特点按染料母体分偶氮构造蒽醌构造金属络合构造其它构造活性染料构造特点按染料母体分偶氮构造约占50%，有单、双偶氮构造。如：活性红X-3B〔C.I.Re.Red2〕。活性染料构造特点按染料母体分蒽醌构造约占30%。如：活性艳兰KN-R〔C.I.ReactiveBlue19〕。活性染料构造特点按染料母体分金属络合构造约占15%。如：活性紫K-3R〔ProcionVioletH-2R〕。活性染料构造特点按染料母体分其它构造约占5%。活性染料母体构造与酸性或含媒染料类似。活性染料构造特点按桥基构造分活性染料染色性能溶解性活性染料易溶于水，对硬水有较高的稳定性；普通来说，构造中的磺酸基含量越多，其溶解性越好。直接性与分散性染料母体普通为简单的酸性或直接染料，故具有较低的直接性和良好的分散性。反响性与纤维反响，构成共价键结合发生水解反响染色牢度较高皂洗和摩擦牢度较好，耐氯漂牢度较低，日晒牢度随染料母体构造不同而不同。活性染料运用特点本钱较低色泽艳丽，色谱较全适用纤维纤维素纤维蛋白质纤维聚酰胺纤维活性染料染色染料性能染色原理染色方法染色原理染色本质上是染料和纤维在特定介质环境中的的相互作用染料纤维介质环境温度pH时间助剂染色原理上染吸附—平衡上染百分率—得色量，色牢度分散—移染，上染速率—染色时间，匀染性固色—色牢度吸附上染百分率亲和力平衡上染百分率扩散上染速率扩散系数半染时间染色原理染料的吸附(absorption)染料的分散(diffusion)染料的固着(fixation)染色原理活性染料的上染活性染料与其他染料的上染过程最大的不同是，在吸附和分散的同时还会发生与纤维的键合反响〔固色〕及水解反响。染料过早发生固色反响，将会影响织物的匀染和透染效果。力争将上染和固色阶段进展分别。染料反响性越强，直接性越高，分散性越低，匀染和透染性就越差。染色原理活性染料的上染活性染料对纤维的吸附活性染料在纤维上吸附的才干染料母体普通为简单的酸性或直接染料，故具有较低的直接性；染料的直接性取决于染料母体的构造。活性基和衔接基对直接性也有一定影响。活性基越大，特别是卤代杂环活性基可使直接性有一定提高。β-羟乙基砜硫酸酯染料生成活性基乙烯砜后，染料水溶性降低，直接性提高。活性染料在纤维上的吸附形状符合弗莱因德利胥(Freundlich)吸附方程活性染料与纤维的作用力范德华力氢键共价键染色原理活性染料的上染活性染料在纤维中的分散分散的模型：孔道分散模型分散的影响要素染料分子构造的大小活性染料的分散系数普通比直接染料高，其中以染料母体不含金属络合离子的分散性能最好。活性基和衔接基对分散性能也有一定影响。活性基越大，特别是卤代杂环活性基可使分散性有所降低。纤维的微隙大小和纤维结晶度染料与纤维分子间的作用力染料的反响性：染料与纤维反响后失去分散才干染色温度染色原理活性染料的固色活性染料的反响性纤维素纤维的反响性活性染料与纤维素纤维的反响动力学影响固色反响速率及固色效率的要素活性染料与纤维间共价键的稳定性染色原理活性染料的固色活性染料的反响性亲核取代反响亲核加成反响染色原理活性染料的固色活性染料的反响性亲核取代反响——反响历程染色原理活性染料的固色活性染料的反响性亲核取代反响——染料构造与反响性杂环构造的影响杂环上取代基的影响衔接基的影响染色原理活性染料的固色活性染料的反响性亲核取代反响——染料构造与反响性杂环构造的影响碳原子电子云密度越低，活性基的反响性就越强。杂环中具有氮原子数越多，特别是氮原子在被取代基的对位、邻位时，亲核取代反响性就越强。染色原理活性染料的固色活性染料的反响性亲核取代反响——染料构造与反响性杂环上取代基的影响杂环中引入-F、-Cl、-CN、-SO2CH3等吸电子基时，将使得杂环中碳原子电子云密度降低，活性基的反响性加强。杂环中引入-NHAr、-NH2、-OCH3等供电子基时，将使得杂环中碳原子电子云密度添加，活性基的反响性降低。活性基中的离去基的吸电子性越强，离去倾向越大，取代反响越快。染色原理活性染料的固色活性染料的反响性亲核取代反响——染料构造与反响性衔接基的影响衔接基-NH-，在一定的酸性条件下也可结合质子带正电荷，提高染料的反响性在一定的碱性条件下，衔接基-NH-那么会失去质子带负电荷，使染料的反响性大为降低(可降低几十倍之多)。染色原理活性染料的固色活性染料的反响性亲核加成反响——反响历程染色原理活性染料的固色活性染料的反响性亲核加成反响——染料构造与反响性α和β碳原子上的取代基的吸电子才干越强，反响性就越强离去基的离去性能越强，反响性就越强染色原理活性染料的固色纤维素纤维的反响性纤维素是多糖化合物，其分子链主要由β-D-葡萄糖剩基以1，4-苷键结合而成。纤维素分子中的葡萄糖剩基上有三个羟基，即第2、第3位的仲羟基和第6位的伯羟基。综合各羟基的反响性和空间位阻要素，染料主要和第6位的羟基反响。纤维素的亲核反响性比水强染色原理活性染料的固色活性染料与纤维素纤维的反响动力学活性染色时，染料一边上染，一边反响。染料在和纤维反响的同时，还和水反响构成水解染料。这种反响可以发生在外相溶液中，也可以发生在纤维内相的孔道溶液中。固色效率是固色速率与水解速率的比值。由固色效率的公式可以看出，固色效率与染料直接性成正比，且染料分散速率快，固色速率和效率也高。另外固色效率与纤维要素及工艺条件也有亲密关系。染色原理活性染料的固色影响固色反响速率及固色效率的要素染料要素纤维要素环境要素染色原理活性染料的固色影响固色反响速率及固色效率的要素染料要素染料反响性染料反响性越强，其与纤维的反响速率常数越大，但水解速率常数也会增大。反响性强，反响速率常数大，染料与纤维的反响速率快，但固色效率不一定提高。反响性比的值越大，固色效率才越高，即提高染料与纤维的反响速率，降低染料的水解反响速率。反响性比：两种反响的速率常数比值，如固色与水解染色原理活性染料的固色影响固色反响速率及固色效率的要素染料要素染料亲和力染料的亲和力越高，即在一定条件下纤维上染料浓度越高，越有利于染料与纤维反响，固色效率和固色速率都可提高。固色率会随直接性或竭染常数的添加而增高，开场比较快，但以后逐渐变慢，阐明直接性过高也没有必要。竭染常数SR：纤维上固着与吸附的染料浓度之和与染液残存染料浓度之比。染色原理活性染料的固色影响固色反响速率及固色效率的要素染料要素染料分散性染料分散快，在一定时间内和纤维的羟基阴离子接触的几率也高，反响速率和固色效率就高。染色原理活性染料的固色影响固色反响速率及固色效率的要素纤维要素纤维溶胀越充分，孔隙尺寸添加，染料在纤维中分散就快，染料固色效率就提高。纤维半径越小，纤维比外表积越大，固色速率及固色效率越高。染色原理活性染料的固色影响固色反响速率及固色效率的要素环境要素pH温度电解质助剂染色原理活性染料的固色影响固色反响速率及固色效率的要素环境要素pHpH增高,纤维素电离程度添加，纤维素羟基离解的数量增多，有利于染料与纤维素的反响；但纤维素阴离子与羟基离子的浓度比值在pH高到一定程度后会减少，影响固色速率和固色效率。提高染液pH值，虽然可以提高染料和纤维素纤维的反响速率，但水解速率添加更快，所以pH值越高，固色效率越低。随pH增高某些染料的衔接基被阴离子化，从而降低染料的反响性。纤维带负电荷多，对染料阴离子的斥力添加，使得阴离子染料的亲和力降低。染色原理活性染料的固色影响固色反响速率及固色效率的要素环境要素温度提高温度，可使染料的水解及染料和纤维的反响速率都增高，但对水解速率的影响更显著。温度越高，染料的亲和力就低，染料的平衡吸附量也降低。温度越高，染料的分散速率越快，有利于染料分散。温度变化对纤维溶胀性能也有影响。染色原理活性染料的固色影响固色反响速率及固色效率的要素环境要素电解质参与中性电解质可以提高染料的吸附速率、平衡吸附量和纤维上的吸附密度还可以提高纤维素阴离子与羟基离子的浓度比值添加盐的浓度，也会添加染料与纤维素离子之间的反响电解质浓度过高，易使染料聚集而沉淀。染色原理活性染料的固色影响固色反响速率及固色效率的要素环境要素助剂—尿素作为助溶剂，添加染料溶解作为吸湿剂，加速纤维的溶胀尿素用量太高，在焙烘时会产生大量烟气，污染设备和环境染色原理活性染料的固色影响固色反响速率及固色效率的要素环境要素浴比降低浴比可以添加活性染料的直接性，从而添加纤维上的染料浓度，提高固色速率及固色效率。染色原理活性染料的固色活性染料与纤维间共价键的稳定性染料—纤维间共价键的水解反响影响染料—纤维键酸、碱水解的要素染色原理活性染料的固色活性染料与纤维间共价键的稳定性染料—纤维间共价键的水解反响活性染料与纤维间键水解断键反响历程与成键反响历程一样，都属于亲核反响〔亲核取代或亲核加成反响〕水解主要发生在染料和纤维结合的部位。存放、洗涤中遇酸碱出现变色和水解，整理有酸催化剂作用变色或水解。染色原理活性染料的固色活性染料与纤维间共价键的稳定性染料—纤维间共价键的水解反响：碱水解染色原理活性染料的固色活性染料与纤维间共价键的稳定性染料—纤维间共价键的水解反响：碱水解均三嗪型染料在碱性介质中氮杂环型染料，首先是OH-进攻与纤维素相连的碳原子，发生亲核加成反响，接着发生消除取代反响，染料与纤维素离解，生成水解染料。对于亲核取代反响，与纤维相连的碳原子的电子云密度越低，越易遭到OH-的进攻而发生水解断键。染色原理活性染料的固色活性染料与纤维间共价键的稳定性染料—纤维间共价键的水解反响：碱水解乙烯砜类染料乙烯砜型染料和纤维素反响生成醚键结合。在碱性介质中很容易发生β-消除反响，生成乙烯砜，然后发生亲核加成，生成水解活性染料。其缘由是由于砜基的强吸电子性，α-碳上的氢在碱性介质中易离去，并进一步发生消除反响。染色原理活性染料的固色活性染料与纤维间共价键的稳定性染料—纤维间共价键的水解反响：酸水解均三嗪型染料染色原理活性染料的固色活性染料与纤维间共价键的稳定性染料—纤维间共价键的水解反响：酸水解均三嗪型染料酸水解均三嗪型活性染料与纤维素纤维构成的四种构造产物对酸的稳定性是不同的。杂环中的氮原子结合质子后，与纤维素相连的中心碳原子的电子云密度都会降低，但发生亲核取代的难易依然是由第二取代基的性质决议的，因此〔IV〕构造最稳定，(I)、(II)型构造类似，〔III〕型构造最不稳定。主要是由于〔III〕型酮式构造中的羰基具有强的吸电子性，因此稳定性最低。染色原理活性染料的固色活性染料与纤维间共价键的稳定性染料—纤维间共价键的水解反响：酸水解乙烯砜类染料乙烯砜型染料与纤维素构成共价键是醚键，由于醚键氧原子上电子云密度不太高，碳原子受砜基影响，电子云密度降低，故砜基的加成以及水解反响均不易发生，对酸的稳定性较高。染色原理活性染料的固色活性染料与纤维间共价键的稳定性染料—纤维间共价键的水解反响耐碱稳定性：IV>II>III>I;耐酸稳定性：IV>II>I>III。

染色原理活性染料的固色活性染料与纤维间共价键的稳定性影响染料—纤维键酸、碱水解的要素对于一氯均三嗪型活性染料，其活性基上二取代基的供、吸电子性将直接影响染料—纤维键的稳定性。取代基的供电子性越强，与纤维相连的碳原子的电子云密度越高，不易发生亲核取代反响，因此较耐碱性水解。反之，取代基的吸电子性越强，越容易碱性水解。染物在碱性条件下洗涤时，容易发生染料—纤维键的碱性水解，而染料在储存时经常接触酸性气体(主要是CO2)和水分，容易发生酸水解，而酸水解一旦发生，那么pH值进一步下降，使酸性水解加速。树脂整理织物要进展水洗，去除酸性催化剂。从实践运用角度看，常见的为酸性水解。染色原理活性染料的固色活性染料与纤维间共价键的稳定性影响染料—纤维键酸、碱水解的要素总之，活性染料与纤维素纤维构成的共价键含有乙烯砜活性基的易发生碱性水解〔耐酸〕，含有二氯均三嗪活性基的易发生酸性水解〔耐碱〕，而含有二氟一氯嘧啶类的在过氧化物存在下易发生共价键断裂，氧漂后对双氧水成分要清洗干净。活性染料和蛋白质纤维反响的基团种类较多，其共价键的断键问题比纤维素的复杂。和氨基反响构成的键稳定性较高，而与羟基和巯基反响构成的键稳定性就较低，但总体上共价键的稳定性较好。二氟一氯嘧啶类的稳定性最高，乙烯砜类的其次，一氯均三嗪类的也较好，二氯均三嗪和三氯嘧啶类的较差些。染色原理活性染料的固色活性染料的反响性纤维素纤维的反响性活性染料与纤维素纤维的反响动力学影响固色反响速率及固色效率的要素活性染料与纤维间共价键的稳定性活性染料染色染料性能染色原理染色方法活性染料染色染色方法纤维素纤维织物的浸染工艺纤维素纤维织物的延续轧染工艺纤维素纤维织物的冷轧堆工艺活性染料染色染色方法纤维素纤维织物的浸染工艺活性染料的上染过程染色的阶段问题纤维素纤维染色时，应该在近中性上染，待到达或接近吸附平衡时再加碱剂，提高染色pH，使得纤维素纤维上的羟基离解成阴离子，加快染料和纤维间的固色反响。活性染料染色染色方法纤维素纤维织物的浸染工艺活性染料的上染过程染料在溶液和织物上的分布问题上染到织物上的染料和未上染的染料实现固色的染料和发生水解的染料活性染料染色染色方法纤维素纤维织物的浸染工艺活性染料浸染过程的染色特征值S.E.R.F.值活性染料染色染色方法纤维素纤维织物的浸染工艺活性染料浸染过程的染色特征值S.E.R.F.值活性染料染色染色方法纤维素纤维织物的浸染工艺活性染料浸染过程的染色特征值活性染料染色染色方