染整工艺原理（Ⅱ）课件：第4章 酸性染料染色

1、第4章 酸性染料、酸性媒染染料 及酸性含媒染料染色,4-1 概述 一、定义,能与某些金属媒染剂形成稳定螯合物的酸性染料。与金属媒染剂色牢度,事先将某些金属离子引入酸性染料母体中，成为金属络合染料。,借助于媒染剂上染,酸性染料,媒染染料,酸性媒染染料,酸性含媒染料,色谱齐全，色泽鲜艳 使用方便，工艺简单 湿牢度较差，需固色处理,二、染色特点,色谱齐全，价廉 工艺复杂-媒染、染色 重铬酸盐媒染剂-污染环境、色光不艳 湿牢度、日晒牢度好,工艺简单，使用方便 湿牢度、日晒牢度好 色泽鲜艳度一般 金属离子（铬、钴）是否游离,酸性染料,酸性媒染染料,酸性含媒染料,应用分类 p129 表6-1,三.分类及结

2、构,1、酸性染料,性能 对纤维亲和力、湿牢度、匀染性、移染性、元明粉、耐缩绒性,结构特点 染料分子结构、染料在水溶液中的状态,强酸性浴染色的酸性染料,pH值 24，羊毛,弱酸性浴染色的酸性染料,pH值46，羊毛，真丝，锦纶,中性性浴染色的酸性染料,pH为67，羊毛，真丝,酸性染料应用分类及性能,结构分类,偶氮结构 单偶氮：匀染性好，但湿牢度较差 双或多偶氮：之间无共轭双键，色浅，湿牢度较好 之间有共轭双键，色深，湿牢度较好 三芳甲烷：浓艳，日晒差，匀染性差。 蒽醌：匀染性较好，日晒较好，湿牢度随结构变化较大。 杂环结构,2、酸性媒染染料,3、酸性含媒染料 1：1 金属络合染料 pH 22.5羊

3、毛 1：2 金属络合染料 pH 67羊毛、真丝、锦纶,-2 酸性染料染羊毛,羊毛化学结构 主链由20种左右氨基酸通过肽键连接而成 侧链上有氨基、羧基、等电点,羊毛结构与性质,羊毛面料扫描电镜,羊毛纤维扫描电镜,形态结构-皮质层、髓质 层、鳞片层,化学性质-不耐碱、不耐高温,氨基吸酸 羧基吸碱 反应如下：,羊毛 PI 4.24.8,一.羊毛吸附曲线 1、两性性质及吸酸饱和值,加酸滴定-COO-基接受溶液中的H+成为-COOH，羊毛开始 带正电荷；,pH值下降到1左右羊毛纤维上-COO-全部变成-COOH吸 酸达到平衡；,整个滴定过程中羊毛纤维吸收质子的数值与其氨基含量基 本一致；,称为超当量吸附

4、，结果会导致纤维断键。,羊毛吸酸饱和值,当pH值1，则酰胺键也吸酸,2、吸碱现象 pH值 PI羊毛上NH3+开始吸附OH，纤维带负电荷； pH值一定值时NH3+全部转变成NH2吸碱达到平衡,1.强酸性染料染羊毛 染色pH值为24，小于羊毛等电点（4.24.8） 羊毛带正电荷,二.染色原理,Cl-、SO42-、D- 受羊毛纤维引力 向纤维表面扩散占据染座,染料与纤维: 离子键结合 元明粉: 起缓染作用,染液中存在反离子,扩散速率： Cl- SO42- D- 纤维亲和力 D- SO42- Cl-,强酸性染料染羊毛,酸作用 pH值下降 NH3+增加 染座增加 上染率增加 上染速率增加匀染性下降,2.

5、弱酸性染料染羊毛 染色pH值为46 ? PI pH pI 染料-纤维结合力：氢键、范德华力,3.中性浴染色酸性染料染羊毛 染色pH值为67 羊毛pI 染料-纤维结合力 氢键、范德华力,三 染色工艺 （一）强酸性染料染羊毛 1.染色配方： 染料 X% 元明粉 1020% 66Be，H2SO4 24% pH值 24 100*60 min,2.工艺因素分析 元明粉 缓染作用 用量根据颜色深浅决定 浅色，用量高 浅色要求匀染性好； 深色, 则反之。 阴离子型渗透剂？,硫酸 控制pH值，用量根据颜色深浅决定 浅色（对匀染要求高）：上染速率慢+NH3少硫酸用量低。 深色：上染率高，+NH3多硫酸用量高。硫

6、酸分二次加， 或先加醋酸，后加硫酸，以提高匀染性。 渗透剂 羊毛鳞片层对染料的扩散起阻碍作用，可促进染料扩散 起缓染作用 温度,始染温度低； 升温较快； 保温温度高，时间较长（与鳞片层有关；加强移染）,尖染效应-毛尖染色时浓时淡的现象 毛尖受日光、空气、雨水和摩擦作用-化学组成变化 细；鳞片少？ 强酸性染料-毛尖颜色浅，毛根颜色深 强酸性染料分子小，单离子状态能进入毛根、毛尖；水洗时毛尖因鳞片少，保护作用小部分染料容易脱落。 弱酸性染料-毛尖颜色深，毛根颜色浅,3.工艺举例(全毛毛线，藏青色) 酸性蓝BGA 0.38% 酸性藏青GGR 1.05% 66Be，H2SO4 2% 元明粉 10% 1

7、00,1.染色配方 弱酸性染料 X%； 匀染剂 00.5%; 元明粉 510%； 98%HAC 12%; pH值46*100,（二）弱酸性染料,匀染剂 匀染作用 元明粉 促染作用 98%HAC 调节pH 46 pH值高低取决于颜色的深浅和染料匀染性的好坏 颜色深 要求酸多，即pH低 染座 颜色浅 正好相反 染料匀染性差 要求上染速率低，酸少。,2.工艺因素分析,3.升温曲线,始染温度 较高 升温速率 较慢 保温温度、时间 基本一致,4.工艺举例（全毛毛线，大红色）,弱酸性红B 2.5% 弱酸性黄GN 0.30% 98%HAC 1.5% 匀染剂AN 0.1% 元明粉 10%,1.染色配方及分析

8、染料 X%； 匀染剂 00.5 %； 元明粉 510%； NH4AC 24 % pH值 67； 95100*60 min,（三）中性染料染色,注意：中性条件下羊毛 具有一定的还原性，会破坏染料结构，导致色光萎暗。 措施如下：,升温曲线,始染温度 更高 升温速率 更慢 保温温度、时间 更长,降温至95；加入少量弱氧化剂红矾钠。,2. 工艺举例（粗纺麦尔登，藏青色） 弱酸性藏青GR 2.5% （NH4）2SO4 2% 红矾钠 0.3% 平平加O 0.5%,1.羊绒染色 鳞片差异,山羊绒 鳞片较薄、边缘光滑，密度为6080个/mm,绵羊毛 多为环状鳞片，密度为80110个/mm,（四）其他毛类染色（

9、羊绒、兔毛、丝光羊毛等）,PI差异 羊绒pI 6.5 羊毛pI 4.8 细度差异 羊绒1317um 羊毛1735um,染色性能 上染速率快，上染率高 达到同样的表观深度K/S值，需多用染料20%。,2.兔毛染色 中国兔毛占世界产量8090% 存在问题：掉毛较严重,鳞片层 鳞片密度大、厚 pI 高于羊毛 兔毛细 染色性能 上染速率大，匀染性差（细；PI高） 上染率高，但视觉反而比羊毛浅（细，半透明）,鳞片层纤维变细上染速率快 表面含有柔软剂，匀染性下降。,未处理羊毛,氯化羊毛,3.丝光羊毛（仿羊绒）,主要品种 毛/粘、毛/腈 毛/涤、毛/锦纶 毛/丝、毛/棉,（五）含毛混纺纱或织物染色,染料选择

10、 染色性相似-毛/丝、毛/锦纶 一种染料 染色性相差大-毛/粘、毛/腈、毛/涤 两种染料,染色方法选择 一浴法 二浴法,毛/锦混纺织物,酸性染料染羊毛、锦纶 上染速率 锦纶 羊毛 染色饱和值 锦纶 羊毛；,措施 控制混纺比 锦纶染色达到饱和后 染液中剩余染料继续上染羊毛 使两种纤维得色逐渐趋于接近； 也可以使羊毛上的最终得色量超过锦纶,浅、中色处方,弱酸性染料 X 醋酸 34 % 元明粉 510 % 匀染剂 12%,深色处方,中性浴染色酸性染料 X 硫酸铵 5 10% 醋酸 23% 匀染剂 12%,工艺配方 染料相容性及其沾色 工艺条件（pH、温度）协调 助剂及相互影响,毛/粘、毛/腈、毛/涤

11、,工艺配方 弱酸性或中性染料 X% 直接染料 Y% 拉开粉 0.30.5% 元明粉 10% NH4AC或（NH4）2SO4 13% 100*60 min,毛/粘,羊毛 -酸性染料、中性染料或活性染料等; 腈纶 -阳离子染料染腈纶。,毛/腈,二浴法染色,先阳离子染料染睛纶后酸性染料等染羊毛 或先酸性染料染羊毛阳离子染料染腈纶； 缺点 可避免染料之间相互作用； 处理时间长，能耗大。,一浴两步法染色,关键问题： 防止染料析出，产生色点 措施： 加抗沉淀剂； 分开进料； 分散型阳离子染料,毛/涤,羊毛 -酸性染料、中性染料或活性染料等 涤纶 -分散染料、高温高压 染色方法 一般是用散毛或毛条染色后再混

12、纺； 涤纶纤维染色后与本色毛条混纺织造匹染 采用酸性染料、分散染料一浴法载体染色,染色过程中，羊毛纤维中酰胺基（肽键）及二硫 键因水解而断裂，造成羊毛损伤。 毛混纺（毛/涤、毛/棉）等、纯羊毛,羊毛损伤与保护,影响羊毛损伤因素 100染色强力损失10左右； 毛涤织物120染色羊毛强力损失20； 损失程度因pH值、温度、时间而变化,低温染色（低温助剂） 60708090染色 保护剂高温、碱性条件,减少损伤,羊毛保护剂,水解蛋白质-比羊毛肽键更易水解的物质，染色时 优先发生水解，然后羊毛发生水解 羊毛纤维在旧染浴中染色损伤要低于新染浴中的损伤 水解蛋白易被羊毛吸附，使上染率降低 导致湿磨擦牢度下降

13、,甲醛衍生物类型 -染色时逐步释放出甲醛，与肽键交联，使肽键耐水解能力提高,甲醛有毒性，环境污染、手感影响,DMEU在染色高温条件下释放出甲醛，以亚甲基桥键形成交联达到保护效果； Hustman(汽巴)Irgasol HTW NEW （依加索）,DMEU,无色活性染料类型,Lewis合成一系列双二乙烯砜基无色、低分子量活性染料,乙烯砜染料与硫醇、氨基和羟基模型化合物相对反应性为10000：100：1,用于羊毛100和120染色，强力损失分别为45和78； 在染浴中添加CY99924，不影响染色深度、鲜艳度和染色牢度，使用方便； 效果优于甲醛类羊毛保护剂；,CY999无甲醛羊毛保护剂,真丝结构

14、主链由18种氨基酸通过肽键连接而成； 侧链上有氨基、羧基 遇碱羧基电离带负电荷 遇酸氨基离子化带正电荷 PI 3.5-5.2 真丝性质 蚕丝不耐强酸 在弱酸性、中性或弱碱性条件下染色； 羊毛鳞片层耐强酸，可在强酸条件下染色；,-3 酸性染料染真丝,一.染色原理 （一）强酸性染料 染色pH为24 ? PI,真丝氨基：0.120.20 mol/Kg； 羊毛氨基：0.80.9 mol/Kg）,1. 真丝纤维光泽下降；手感变差；强力下降 2.上染率低,（二）弱酸性染料 染色pH（46） PI（3.55.2） pHPI时 染料-纤维：氢键、范德华力、离子键 pHPI时 染料-纤维：氢键、范德华力 食盐起

15、促染作用,（三）中性染料 染色pH（67） PI（3.55.2） 染料-纤维：氢键、范德华力 食盐起促染作用,二. 染色工艺 1. 染色配方 酸性、中性染料 X% 匀染剂 Y% 食盐 1020克/升 pH值 46、7 温度 9095 时间 60 min,2. 工艺因素分析 染料 弱酸性或中性染料 匀染剂 匀染作用-同纤维素纤维 食盐 促染作用,pH值 46、7 pH值 +NH3上染速率 上染率酸促染剂 pH控制? 保证良好匀染性及较高上染率 取决于染料结构或匀染性,匀染性较好染料 采用较低pH值（46）上染率 匀染性较差染料 采用较高pH值（810） 保证匀染性 介于两者之间染料 pH值取67

16、,匀染性与上染率能否兼顾？ 碳酸钠 氨水 pH值滑移,介绍一种染色新工艺：pH值滑移染色,pH值 810 50,pH值 3.54 9095,pH值滑移剂 酯类物质 水解 酸 促使染色过程中pH值降低,匀染性好,上染率高,存在问题？ 色光变化,涤/棉织物分散活性一浴法染色 ,分散染料 pH值 46 130,活性染料 pH值 11 70,pH滑移剂？,温度 9095 真丝骄嫩 易灰伤; 减少灰伤措施 适当降低染色温度 合适的染色设备 加浴中柔软剂 利用灰伤 砂洗,水质影响 大多数染料100ppm，不沉淀 小于100 ppm，硬度上染率 水中钙、镁离子起促染作用； 作用大于钠离子 水质保持稳定否则易

17、产生色差,织物练减率影响 练减率不均匀导致色差 染前复练 生丝染色？ 追求硬挺风格 注意丝胶溶失,3. 工艺举例 A.绳状 真丝双绉、米白、20匹 150%弱酸性黄G 2.5g 普拉橙GSN 3.0 g 帮A 1000 g N33 500 g 食盐 5000 g 水量1800升,B 卷染 真丝棉绸、湖蓝色、90 Kg、15匹 弱酸性湖蓝5G 210 g 50%中性棕RL 45 g 平平加O 50 g 食盐 1000 g 100,桑蚕丝 厂丝 绢丝 紬丝 棉绸,三. 真丝染色其他工艺 A.真丝绸低温染色 定义 7080或5060 作用 节约能源；减少灰伤等病疵 原理 低温下纤维溶胀或使染料聚集度

18、 寻找一种纤维膨化剂，染料助溶、解聚剂,工艺 原配方 + 低温助剂 + 7080 织物浸渍染液充分 绳状染色机为好,存在问题 透染性差 扩散性能较差 色柳 绳状染色染料与织物接触不均匀 温度低，移染性差所致,定义 稀土为染色助剂上染率 稀土元素 周期表第5771号加21号钪和39号钇,B.稀土染色,作用 上染率 湿牢度 鲜艳度,原理 稀土是电解质 正电荷数为+3、+4 促染作用钠离子 稀土金属离子在染料之间或染料与纤维之间形成络合物 上染率 湿牢度,工艺 原配方 + 加稀土助剂 -食盐 应用及存在问题 真丝、羊毛、锦纶、腈纶、涤纶纤维均可 染色后织物色光变化较大 稀土价格较高,定义 以石膏为染

19、色助剂 上染率 作用 提高上染率（中深色20%）,C.石膏染色,原理 石膏为CaSO4*H2O，难溶于水 Ca2+Na+ Ca2+与两个染料分子络合，形成12型金属络 合物直接性上染率,工艺 原配方 + 2% 石膏溶液 食盐 存在问题 大样染色时产生大量色点,D.朦胧染色 定义 织物得到朦胧的色彩 -有浓淡、深浅之变化效果,原理 染色不均匀 不同直接性染料拼色 不同温度效应染料拼色 染色后处理更不均匀 加助剂局部破坏染料结构变色 不均匀施加助剂,工艺 染底色 起花 保花 染底色 要求不均匀 有什么办法？,不同直接性染料拼色 不同温度效应染料拼色 不加匀染剂 食盐早加、不均匀 pH值控制低一点

20、温度达到9095，加织物 时间适当短一点,染色配方 染料、匀染剂、食盐、pH、温度、时间,起花 目标 使染有不均匀底色的织物更不均匀 某些部位颜色褪去 某些部位颜色变浅或变色 类似拔染印花,原理 加助剂？破坏染料结构 消色、褪色 不同结构染料拼色； 助剂与织物接触不均匀效果比较好； 采用绳状染色，外表接触充分作用大变色大； 内部接触较少作用小变色小；,保花 当织物花型、颜色、朦胧程度达到要求时，稳定花型。 加什么呢？ 加氧化剂，终止起花剂与染料作用。 固色,E.渐进色染色(挂染) 定义 织物纬向呈现出由浅入深自然过渡的色泽效果。,原理 织物上渐进的颜色变化 是由于染色时间长短 或染液浓度不同

21、或毛细管效应造成的。 怎么来实现呢？ 手工？机器？ 设备选择 选择星形架或挂练槽染色 固定织物，减少织物在水中浮动，提高颜色自然过渡,渐进染色方法 一次性染色法 染液稀释法 染料补加法,一次性染色法 染料一次性加入染液，织物高温入染，通过染色时间的长短来调节、控制色光； 以染色1小时为标准，1/2时间染中色，14 时间染浅色；,染液稀释法 桶内加13水染深档色； 稀释染液至23处 染中挡色； 把水加满染浅色；,染料补加法 先染浅色，色光对准后； 排去13水补加染料染中挡色； 再排去13水 补加染料染深色；,四 真丝/人丝交织物（提花）染色 常见品种 软缎被面、花软缎、留香绉 染色方式 留白：一

22、种纤维染色，另一种纤维不染色 双色：两种纤维染成不同的颜色 平色：两种纤维染成相同颜色,1.留白 花纹不染色 通常称*色闪银；或*底白花 真丝/人丝：底是真丝，花纹为人造丝 真丝染色； 人造丝不能染色；,选择染料 真丝染色 人造丝不能染色 酸性 中性 活性（酸浴法） 注意沾色 并写出相应配方,2.双色 将两种不同纤维分别染成不同颜色 *闪*；或*底*花 大红闪金 底：真丝染大红色； 花纹：人造丝染金黄色,真丝酸性染料（大红） 人造丝直接染料（金黄色） 若直接染料会上染真丝 则真丝上颜色是直接与酸性之和。,3.平色 要求色调一致、深浅一致； 一般以直接染料为主，同时拼用酸性染料； 浅色时，有些直

23、接染料也能达到要求； 目前主要用活性染料同色染色,-4 酸性染料染锦纶,聚酰胺纤维分类 脂肪族-锦纶6、66 芳香族-对位芳纶、间位芳纶 聚间苯二甲酰间苯二甲胺纤维，芳纶 1313-阻燃； 聚对苯二甲酰对苯二甲胺纤维，芳纶 1414-防弹；,锦纶组成 亚甲基 -疏水性； 酰胺基 -亲水性； 端氨基和羧基、PI（56） ； 酸性、分散染料染色 热定型热稳定性较差,一.染色原理 （一）强酸性染料 染色pH（24）PI（56） 染料-纤维：离子键结合 上染率高低染座（-NH3+） 锦纶纤维-NH2 -NH3+ 锦纶6： 0.07 mol/Kg 锦纶66：0.030.05 mol/Kg 一个多磺酸基染

24、料占据多个染座，导致上染率下降； 湿牢度较差，纤维有一定损伤。,（二）弱酸性染料 染色pH值（4-6） PI（5-6） 纤维带正电荷； 染-纤：氢键、范氏力、离子键； 食盐起缓染作用 （三）中性染料 染色pH值（6-7） PI（5-6）纤维带负电荷； 染-纤：氢键、范氏力； 食盐起促染作用,二. 染色工艺 1.工艺配方 染料、匀染剂、pH值、温度、时间 2.工艺因素分析 存在问题 易产生经柳与横档 纤维制造过程中物理结构（取向度）不均匀 对经柳与横档有良好遮盖能力,1)染料 弱酸性染料 综合考虑匀染性与湿牢度 400-500分子量单磺酸偶氮染料 800-1000分子量双磺酸偶氮染料 匀染性与湿

25、牢度能兼顾,拼染时，染座有限竞染现象 K -配伍系数 D-扩散系数 Z-染料电荷数； K= 1 ，拼色染料上染速率一致，配伍性较好。 锦纶专用染料-匀染性、色牢度与拼色相容性,2)匀染剂-以下2种复配物 亲纤维型：与染料竞争染座， 如净洗剂LS、NNO 亲染料型：烷基胺聚氧乙烯醚（弱阳离子） 烷基胺：与酸性染料作用形成结构松弛 的复合物染料浓度上染速率 聚氧乙烯醚：对复合物起增溶作用,3)pH值46 pH 6 上染率只有氢键、范氏力； pH 4 上染率-CO-NH+2-会吸附染料，离子键 常用NH4AC或（NH4）2SO4控制 温度氨气挥发pH值,4)温度 98100 始染温度为4050（Tg

26、为5060） 缓慢升温或分段升温锦纶为热塑性纤维； 否则，收缩皱印,3.工艺举例(卷染) 弱酸性大红FG 1% LS 0.67g/l NNO 0.33 g/l （NH4）2SO4 1.0 g/l 100 50始染60染二道 70染二道 80染二道 90染二道100 染八道水洗,4.固色 作用 提高湿牢度 中深色湿牢度不够好需要固色； 若染色后还要防水或涂层处理，不需要固色,固色剂及工艺 A、单宁-吐酒石（酒石酸锑钾 ） 1）固色机理 单宁酸锑盐沉积在锦纶表层阻塞空隙 减少 染料扩散，色牢度,2）固色工艺 单宁酸 11.5%、HAC、pH4，6070，20min 吐酒石 0.50.75%、 HA

27、C、pH4，6070，20min,3）固色特点 固色效果好； 固色工艺为二步法，繁； 固色后织物粗糙变硬，影响风格；,B、合成单宁-锦纶固色剂,结构 各种酚磺酸甲醛缩合物 性能 效果优于前者； 固色工艺为一浴法，工艺简单； 不影响织物风格； 目前普遍使用，但残留游离甲醛,固色原理 固色剂带负电荷，与纤维上的氨基形成离子键、氢键、范德华力结合，在纤维上形成多层吸附； 固色剂在锦纶表面形成一个阻止染料向外扩散的薄膜或阻挡层； 固色剂阴离子与酸性染料阴离子间存在斥力，阻碍酸性染料向染浴扩散；,常用固色剂及应用 进口产品占主导地位，性能好，价格高 朗盛 EP5993 CIBA Erional NW 德

28、国司南WFK Conc Bayer NBS粉等 国产固色剂 固色牢度市场占有率较低； TF一506，皂洗牢度、耐摩擦牢度和耐水渍牢度提高1级以上，而且色光 变化较小。,直接混纺/酸性染料一浴法染色； 存在问题 直接染料对锦纶沾色较严重，色牢度 活性染料一浴法染色 先碱性染棉 后酸性染锦纶,锦/棉交织物染色,固色剂TF一506防沾色效果好； 皂洗牢度 湿摩牢度,含义 白色或浅色锦纶织物长时间储存和运输过程中易 产生黄变。 产生原因 包装材料PE存在BHT （2，6-二叔丁基对甲酚-防止光 老化），在贮存过程迁移到被包装的织物上，与空气中 的氮氧化物（NOx）发生化学反应产生黄变。,锦纶黄变-BH

29、T黄变,措施 加抗黄变剂 Ciba 公司 德美 抗酚黄变剂DM2903,- 酸性媒染染料染色,媒染处理：提高色牢度,1、染色原理 羊毛的媒染处理 媒染剂 -重铬酸钠/钾,pH值 较低 Cr2O72-、HCrO4- 较高 CrO42- 媒染时，pH值3-4,Cr2O72- 与 HCrO4-被羊毛纤维吸附,Cr2O72- + 14 H+ + 6e 2Cr3+ +7 H2O,HCrO4- + 7 H+ + 3e Cr3+ + 4 H2O,为什么不用Cr3+？ Cr3+ : pH 3 Cr(OH)3 Cr3+ : pH 3 难于被羊毛吸附 Cr6+吸附速率均匀 羊毛损伤如何？ 有一定程度损伤，加有机酸可减少损伤； 补充酸，增进重铬酸盐的还原,问题？,媒染pH值太低，造成吸附不匀、氧化性太强,媒染剂与染料、羊毛的络合反应 Cr3+外层电子分布(24号元素、3d54S1） 配位数6,水杨酸结构染料,染料羊毛结合力 配位键-染料-媒染剂羊毛 离子键 氢键 范德华力,主要生成1：2 络合物,O,O-二羟基偶氮结构染料,pH值 4 1：1型络合物,pH值较高 1：2型络合物,配位键、离子键 氢键、范德华力,离子键、氢键、范德华力,2、染色方法及工艺 媒染作用染色牢度 羊毛与染料形成络合物 媒染