阳离子染料的上染速率普遍性能.ppt

第八章 Dyeing of Cationic Dyes 阳离子染料染色,阳离子染料一类色泽浓艳且可电离为带正电荷的色素阳离子和无色阴离子的水溶性染料。 阳离子染料的发展史,第一节 引 言,60年代前,60年代,70年代,7080 年代,碱性染料：色艳、着色强，主要用于蛋白质纤维，水洗牢度差，日晒牢度极差。,普通型阳离子染料：染色牢度好，对腈纶亲和力高，匀染性差。,X型阳离子染料：匀染性较好。,M型（第三代迁移性）：匀染性优异，适合快速染色。,90年代,E型：色光鲜艳，耐光、耐热等各项牢度优良。溶解性、配伍性好。,分散型 阳离子染料,活性 阳离子染料,功能型 阳离子染料,用阴离子基团（如萘磺酸基等）暂时将染料阳离子封闭，加入分散剂研磨至一定细度。染色时释放出阳离子染料。,阳离子染料中引入活性基团，使染料既具有活性染料的反应特性，又具有阳离子染料的特征，从而增加了对棉织物的上染，可以少用盐。,集染色和功能整理于一体的新型染料，是通过连接基接入功能性整理基，获得如抗菌、防水等效果。,阳离子染料的应用范围 腈纶的专用染料，主要用于腈纶纺织品及其混纺、交织物的染色和印花。 阴离子改性涤纶、阳离子染料可染丙纶。 锦纶、蛋白纤维、腈纶基牛奶蛋白纤维。,一、结构类型 共轭型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。,第二节 阳离子染料的结构类型、特点,共轭型阳离子染料特点 色泽浓艳，得色量高。 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。 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。,隔离型阳离子染料的特点 色泽则不及共轭型鲜艳，得色量也相对较低。 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。 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。,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。,一、腈纶纤维特性 腈纶纤维化学结构,第三节 阳离子染料的染色机理及染色特性,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）。,二、腈纶的染色原理 离子交换过程，以库仑力相结合； 纤维上的极性基团（如氰基）以及染料分子结构中的多种极性取代基等，以偶极力或诱导力相结合。,三、纤维与染料的染色特性 染料的染色饱和值SD能使给定纤维达到饱和吸附所需商品染料的量，以相对于纤维或织物的质量（omf）来表示。 纤维的饱和值Sf以相对分子质量为400（纯孔雀绿）、亲和力较高的阳离子染料，在pH值为4.5、100、浴比为100：1的条件下，染浴中用足量染料使平衡上染百分率达到95%时，每100g纤维上的染料量来表征（g染料/100g纤维）。 染料的饱和系数f纤维的染色饱和值与染料的染色饱和值之比。,染料的饱和系数f阳离子染料的特征系数，与染料的纯度和摩尔质量有关，而与纤维特性或纤维种类无关。,腈纶品种不同，其纤维染色饱和值差异较大。 酸性基团含量多的纤维，染色饱和值高，适合于染浓色和黑色，而染色饱和值低的纤维，适合于染浅淡色。 同一纤维，用不同的阳离子染料染色，获得相同色泽深度时，所用染料量也有差异。,当染料用量超过染料的染色饱和值时，可能引起较重的浮色，降低产品色牢度，同时也降低染料的利用率。 拼色以及使用阳离子缓染剂时，各染料及阳离子缓染剂的用量与其各自的饱和系数的乘积之和不应大于所染纤维的染色饱和值：,R为阳离子缓染剂用量，单位为%（omf）；fR为阳离子缓染剂饱和系数；SDi为相应阳离子染料的染色饱和值；fi为相应阳离子染料的饱和系数。,四、阳离子染料在腈纶纤维上的吸附 定位的化学吸附，符合Langmuir型吸附。,如染浴中pH值维持恒定，则：,斜率为1/Sf，从而可求得纤维的染色饱和值。,五、阳离子染料的上染速率 普遍性能阳离子染料在腈纶上具有较高的直接性，染料吸附快，初染率高，而常规阳离子染料移染性差，故容易引起匀染性差等问题。 影响上染速率的因素 染料亲和力越大，染色初期染料在纤维表面吸附较快，但在纤维内相中的扩散较慢，其透染性差，易环染。 纤维中酸性基团越多，阳离子染料在纤维中的表观扩散系数越大。,酸性基团种类含强酸性基团的纤维，染色速率较快，上染率高；含弱酸性基团的纤维，相对较慢，上染率低。 腈纶加工的影响热处理温度、拉伸比等。 染料浓度存在临界值。低于临界值，随染料浓度增加而增加；高于临界值后，几乎与染料浓度无关。 温度高于玻璃化温度后，染色速率提高很快，每提高1，上染速率可增加30%左右。,六、阳离子染料的配伍性 竞染现象由于各种染料亲和力与扩散性能不同，导致相互竞争上染的现象。 结果在上染过程中染浴和纤维上各拼色染料的比例时刻发生变化，产品色泽不一，难以达到理想的拼色效果。 阳离子染料的配伍指数（K）（compatibility index or compatibility value)反映染料亲和力大小和扩散速率高低的综合指标。,配伍值与染色性能之间的关系,拼色时应选用配伍值相近的染料。 配伍性较小的染料，对纤维亲和力高，不易匀染，但竭染率高，故适合染浓色。一般配伍值在3左右的染料适应性较广。 移染性好的第三代迁移性（M）型阳离子染料，一般不进行上述的配伍性分类。,一、浸染染色工艺处方 传统阳离子染料 x%(owf) HAc(98%) 2-3%(owf) NaAc 1 %(owf) 缓染剂1227 0-2 %(owf) 元明粉 0-10 %(owf) 浴比 20：1-30：1,第四节 腈纶阳离子染料的染色工艺,二、工艺曲线 升温控制染色法,恒温快速染色法,三、工艺分析 pH值的影响对于含强酸性基团的纤维，影响不大；而对于含弱酸性基团的纤维，则影响较大，pH值越大，上染速率及上染率越高。理想控制在4-6。新型阳离子染料，则可以控制在3-6甚至2-7。 温度的影响存在温度危险区（85-95）。最高染色温度一般为98-105。,缓染剂种类 阳离子缓染剂 常规阳离子缓染剂分子量较低（300-500），一般为季铵盐型。应根据阳离子染料种类选择合适的阳离子缓染剂，用量不宜太大，否则会引起染料上染率降低及色泽变化； 聚合型阳离子缓染剂不影响染料得色量，用量少，适合于各种配伍性指数的阳离子染料，在高温阶段仍具有缓染作用。,阴离子型缓染剂脂肪醇或芳烃的磺酸盐。需要进行筛选，并配合使用非离子型表面活性基，否则容易产生沉淀。拼色时，染料配伍性差异减小。 无机缓染剂硫酸钠对配伍指数为1-1.5的阳离子染料缓染作用不明显，而对3-5的染料缓染效果较好。近年来，采用稀土