（纺织化学与染整工程专业论文）活性染料三原色染色性能及配方预测系统研究.pdf

捅要 活性染料以其色泽鲜艳、色牢度好而在纤维索纤维染色中得到广泛应用。但是， 工厂应用活性染料浸染棉氨针织物，不仅需要进行多次打样才能进行放样，而且在 放样时常常发生大小样色泽不符现象，产生这种现象的原因与企业的综合管理水平、 设备因素、染化料因素、工艺因素、漂染工程师技术素质、操作因素以及所给大样配 方不准确有关。本文认为染化料因素和工艺因素是关键的可控因素，选用符合染色质 量标准的配伍性好的三原色染料是染色的根本前提，在复样配方基础上能够给出合理 正确的大样配方可有效提高染色一次成功率，从而为工厂节省能源，提高经济效益。 本课题来源于锦兴纺织漂染有限公司，此公司主要从事棉氨纶针织物的活性染 料的染色加工。工厂染色一般是依靠染料生产厂家提供的资料来选择拼色组合，但在 实际生产中，常常因为染色条件不同，并不能达到预期的效果，以及经济方面的因素， 因此不能单纯的应用染料公司所提供的配方及工艺。 本文首先对公司推荐的四种活性染料即m o n o z o l y e l l o wf 3 r 1 5 0 ，m o n o z o lr e d f 3 8 1 5 0 ，c i b a c r o nb l u ef n r ，s u n m i f i xb r i l lb l u er 1 0 0 进行了染色性能研究，然 后研究了染料的染色工艺，最后进行大样配方预测系统研究。 染色性能方面，主要通过分析染色特征参数s ( 直接性) 、e ( 竭染率) 、r ( 反应 性) 、t 5 0 ( 半固时间) 、f ( 最终固色率) 、m i ( 移染指数) 、l d f ( 匀染因子) 、w f ( 易洗涤因子) 、b d i ( 提升力指数) 、e k 、e r 、f r 等值来确定染色性能。根据活性染 料三原色筛选方法，即上染、固色速率曲线相似，染色特征值s ，e ，r ，f 相近法和 配伍因子( r c m ) 法，选择出配伍性较好的一组三原色。 染料染色工艺方面，首先分析了三原色拼染时染料问的关系、染料吸附速率与同 步性、染料的键合反应速率与同步性、染料一纤维键的稳定性等，然后采用正交实验 法研究染料的最佳染色工艺。 在上述研究工作完成后，进行工厂三原色实践染色，跟踪参与三原色的大、中、 小样染色，运用流程数据统计法，统计三原色配方系数，建立课题基础数据，而后对 数据进行非线性回归分析和b p 神经网络分析预测，得出中、大样配方差异的规律。 通过研究得出以下结论： 由上染速率曲线和固色速率鳆线，通过分析染色特征值s 、e 、f 、r 等和速率曲 线走势，得到与活性染料m o n o z o ly e l l o wf 3 r 1 5 0 ，m o n o z o lr e df 3 8 1 5 0 配伍性较 好的蓝色染料为c i b a c r o nb l u e 腿。 由染料的眦值、l d f 值、w f 值、r f 值及b d i 曲线，根据配伍因子( r c m ) 法筛 选三原色，碍到：m o n o z o ly e l l o wf 3 r 1 5 0 ，m o n o z o lr e df 3 8 1 5 0 、c i b a c r o nb l u e f n r 的m i 值、l d f 值、t 。s 值较为相容，适合拼染，与前种方法所确定的三原色是 一致的，且此三原色较为适合染中、浅色，匀染性好。 另外，采用较简单的分步浸染法，比较了染料的配伍性，试验结果佐证了前述两 种方法所确定的三原色配伍性较好。 实验研究三原色拼混染色时在染浴中浓度比例的变化，得到三原色在染浴中的比 例变化曲线，显示出，这三只染料上染于织物土的染料浓度比例基本不变，表现为样 品色差基本不变，只是浓度加深。研究碱效应大小与同步性的实验结果表明，三只染 料在加入碱剂的第二次吸色阶段，染料的吸附上色速率较温和，色光变化波动很小； 固色率稳步提高，匀染性表现好：该组合的染料一纤维键耐酸碱稳定性好。 用正交实验法确定豹三原色最佳染色工艺条件为：染料用量( o w ) 3 ，盐 n a 2 s 0 4 浓度4 0 9 l ，染色温度6 0 1 2 ，碱n a 2 c 0 3 浓度2 0 9 l 。 采用b l a t l a b s e 具箱的r e g r e s s 命令，对活性染料三元色染色中、大样配方系数进 行非线性回归分析预测，所建回归模型为： 、 黄色染料y = 0 0 0 6 4 + 1 0 2 7 8 x + 0 0 1 0 7 x 2 红色染料y = 0 0 0 3 9 + 1 0 7 9 7 x - 0 0 1 1 5 x 蓝色染料y = - 0 0 0 0 3 + 1 1 0 5 2 x 0 1 5 2 2 x z 式中：y 表示大样配方系数：x 表示中样配方系数 通过对r 2 ，f ，p 的检验得到回归模型成立。将各x 值返带回到回归方程得到预测 值与实际值的相对误差率分别为7 7 、7 1 、7 1 ，模型满足实际应用。 b p 神经网络是人工神经网络中的一种。根据中、大样染色配方系数特点，分别构 建了黄、红、蓝三个染料的以中样的配方系数为网络输入，大样为网络输出，单隐层 的b p 神经网络。网络的基本属性是，输入层到输出层的传递函数为t a n s i g ，隐含层 到输出层的传递函数为p u r e l i n ，网络训练函数为t r a i n l m ，自适应学习函数为 l e a r n g d m ；黄、红色染料的网络隐含层神经元数为5 ，蓝色的网络隐含层神经元 数为8 。用训练好的网络模型进行预测，预测仿真结果，黄、红、蓝三个模型的预测 值与实际值的相对误差分别为3 1 、3 6 、3 1 ，比非线性回归模型预测精度高四个 百分点，较为满足工厂实际应用。 关键词：三原色，染料特征参数，配伍性，非线性回归，b p 神经网络，预测 t h er e s e a r c ho fp r o p e r t i e so fr e a c t i v ed y e sa n d p r e d i c t i v es y e t e m o f d y e i n gr e c i p e a b s t r a c t r e a c t i v ed y e sh a v eb e e nw i d e l ya p p l i e dw i t hu n i q u ec o m b i n a t i o no fb r i l l i a n c ya n d g o o df a s t n e s sp r o p e r t i e s b u t , w h e nr e a c t i v ed y ea r ea p p l i e do nc o t t o np o l y a m i d ek n i t t i n g f a b r i c d y e r sh a v et od om a n yt i m e sm a k i n gap r o o fc a r r i e so u tl o f t i n g , a n do f t e no c c u r s t h a tt h ec o l o ri sn o tc o n s i s t e n tb e t w e e ns m a l lb a t c ha n dl o f t i n gb a t c h i ts p e n ta m o u n to f m a n p o w e ra n dm a t e r i a lr e s o u r c e s ，r e s u l t si ne c o n o m i cl o s s e s r e a s o n so ft h ep h e n o m e n o n i n c l u d et h a t ，t h ec o r p o r a t i o ng e n e r a lm a n a g e m e n tl e v e l ，d y e i n ge q u i p m e n t ，d y e s t u f f s , d y e i n gt e c h n i c s ，a b i l i t yo fd y e r s ，d y e i n gc r a f t s o p e r a t i o na n di n c o r r e c td o s a g eo fl o f t i n g b a t c ha l s oc a u s et h ep r o b l e m s i nt h i sp a p e rg o o dd y e s t u f fa n dt e c h n i c sa r ec o n s i d e r e dt h e k e yf a c t o r s , t h ee s s e n t i a lp r e c o n d i t i o no fd y e i n gi st ou s eg o o dc o m p a t i b i l i t yt h r e e - p r i m a r y c o l o r st h a tm e a s u r e du pt os t a n d a r d so fd y e i n gq u a l i t y , g i v i n gs u i t a b l eu s a g eo fl a r g eb a t c h i sa l s oi m p o r t a n tf o ri m p r o v i n gt h er a t eo fd y e i n gr i g h t - i n - t h e f i r s t - t i m e t h ep a p e rb a s e do nk a m h i n gs p i n n i n ga n dw e a r i n gl t d , w h i c hi s e n g a g e di n a p p l y i n gr e a c t i v ed y e sd y e i n gc o t t o na n dp o l y a m i d ew a r p - k n i t t e df a b r i c t h ef a c t o r y a l w a y sd e p e n d so nt h ei n f o r m a t i o na f f o r d e db yd y e s t u f fm a n u f a c t u r e r st od y e i nf a c t , i t a l w a y sc a nn o ta c h i e v et h ed e s i r e dd y e i n gq u a l i t yb e c a u s eo fd i f f e r e n td y e i n gc o n d i t i o n s t h e r e f o r ed y e r ss h o u l d n ts i m p l eu s et h eu s a g ea n dc r a f t sp r o v i d e db yt h ec o m p a n yw h i c h a p p f i e sd y e s t u f f s t h i sp a p e rm a i n l yc o v e r st h r e ep a r t so fr e s e a r c hw o r k ，t h ef i r s to n ei st h ep r o p e r t i e so f r e s a c t i v ed y e s t u f f s ，t h en e x to u ei sd y e i n gc r a f t so ft h ed y e s ，t h el a s ti sp r e d i a c t i v es y s t e m o fd y e i n gr e c i p e t h ef i r s tp a r tc o v e sp a r a m e t e r so fr e a c t i v ed y e i n gb e h a v i o r s ，s u c ha s - s u b s t a n t i v i t y ( s ) , e x h a u s t i o n ( e ) , r e a c t i v i t y ( r ) ，f t x a t i o n ( f ) , m i g r a t i o ni n d e x ( m i ) ，l e v e l d y e i n gf a c t o r ( l d f ) ，w a s h i n g - o f ff a c t o r ( w f ) , b u i l du po fd y e si n d e x ( b d l ) , a sw e l la s e k ，e r ，f rv a l u e ，e t c t h ed y e i n gc h a r a c t e r i s t i cv a l u ef r o md y e s t u f fa s c e r t a i n st h ed y e s t u f f d y e i n gp r o p e r t y ；t h em e t h o d sc h o o s i n gp r o p e rp r i m a r yc o l o r sf o rr e a c t i v ed y e sa r e a c c o r d i n gt ot h ep a r a m e t e r so fr e a c t i v ed y e i n gb e h a v i o r sa n dr c m a f t e rd y e i n gc o t t o n c l o t hw i t hac e r t a i np r o c e d u r e ，t h ee x h a u s t i o na n df i x a t i o nc o l v e sw e r em a d eo u ta n df r o m w h i c hs o m et y p i c a ld e i n gc h a r a c t e r i s t i cv a l u e sw e r ec a l c u l a t e d t h e s ev a l u e sw e r e v i s u a l i z e db yt h em e t h o da n dt h er i g h tp r i m a r yc o l o r sw e r ec h o s e no u t t h es e c o n gp a r tc o v e r s ，a n a l y t i cm e t h o do fo r t h o g o n a l - t e s ti su s e dt oc h o o s et h eb e s t c r a f t so ft h ep r i m a r yc o l o r s a n da l r e a d ys t u d i e dt h ei n t e r r e l a t i o n s h i pi np r i m a r yc o l o r s ，t h e r a t e so fa d s o r p t i o nw i t hs y n c h r o n i c i t y ，t h er a t e so fb o n d i n gw i t hs y n c h r o n i c i t y ，s t a b i l i t y b e t w e e nt h ed y e sa n dt h ec e l l u l o s ef i b e r f i n i s h e dt h e s ee x p e r i m e n t sm e n t i o n e da b o v e ， u s e dt h ep r i m a r yc o l o r st od op r a c t i c a ld y e i n gc l o t hi nt h ed y e i n gf a c t o r y ，a n d1w r o t e d o w nt h ed y e s t u f fu s a g eo fl a r g eb a t c h ，m i d d l eb a t c h , a n dh a n db a t c hd u r i n gd y e i n gw o r k t h e s ed a t ai sf u n d a m e n t a ld a t ao ft h i ss u b j e c ts t u d y n o n l i n e a rr e g r e s s i o na n a l y s i sa n d b a c k p r o p a g a t i o n ( b p ) n e u r a ln e t w o r kh a db e e nu s e di np r e d i c t i n gt h eu s a g ed i f f e r e n c e b e t w e e nm i d d l eb t a c ha n dl a r g eb a t c h t h er e s u l t sa g e f r o mt h ee x h a u s t i o na n df i x a t i o np r o f i l e s , b ya n a l y z i n gt h ed y e i n gc h a r a c t e r i s t i c v a l u e s - s ，e ，f t5 0 , e t ca n dt h et r e n d so fp r o f i l e s ，w ef o u n dt h a tm o n o z o ly e l l o w f 3 r 1 5 0 a n dm o n o z o lr e df 3 8 1 5 0 h a v et h eb e t e rc o m p a t i b i l i t yw i t hc i b a c r o nb l u e f n r b ya n a l y z i n gt h ed y e i n gc h a r a c t e r i s t i cv a l u e s - m l ，w f ，r fa n db d i , a c c o r d i n gt ot h e m e t h o do fr c mc h o o s i n gp r i m a r yc o l o r s ，i ts h o wt h a t ：m o n o z o ly e l l o wf 3 r 1 5 0 a n d m o n o z o lr e df 3 8 1 5 0 h a v et h eb e t e rc o m p a t i b i l i t yw i t hc i b a c r o nb l u ef n r ，t h er e s u l ti s t h es a m ea st h ef o r m e r ，a n dt h ep r i m a r yc o l o ri sb e n e f i tt ol e v e l i n gd y e i n g o t h e r w i s e ，ae a s i e rm e t h o do fh a c t i o n a ls t e p sw a sa d o p t e dt oc o m p a r ec o m p a t i b i l i t y i nt h et w os e to fd y e s t u f f s t h ee x p e r i m e n tr e s u l t si n d i c a l et h a tt h ep r i m a r yc o l o r sm a d eb y t h ef o r m e rt w om e t h o d sa r eb e t t e r t h ec h a n g e so fc o n c e n t r a t i o np r o p o r t i o ni nd y e i n gb a t c hh a v eb e e ns t u d i e di nt h e e x p e r i m e n tw h e np r i m a r yc o l o r sw e r em i x e dt od y e t h ep r o p o r t i o nc h a n g i n gc u r v eo f p r i m a r yc o l o r si nd y e i n gb a t c hw a sm a d e i tw a ss h o w e dt h a tt h ed y ec o n c e n t r a t i o n p r o p o r t i o no ft h et h r e ek i n d so fd y eo nf a b r i cw a su n c h a n g e db a s i c a l l y , w h i c hi n d i c a t e d t h a tt h es a m p l ea b e r r a t i o nw a su n c h a n g e db a s i c a l l y , b u tt h ec o n c e n t r a t i o nw a si n c r e a s e d t h ee f f e c to fa l k a l ia g e n to nt h es e c o n da d s o r p t i o ns p e e do ft h ep r i m a r yc o l o r s ，t h ed y e r e a c t i o na n di n - p h a s ep r o p e r t ya n dt h es t a b i l i t yo fd y e f i b e rk e yw a sr e s e a r c h e di nt h e e x p e r i m e n t i tw a se d u c e dt h a tt h ed y ea d s o r p t i o ns p e e dw a sf a i r l yg e n t l ea n dt h ec o l o r c h a n g i n gf l u c t u a t i o nw a sv e r ys m a l li nt h es e c o n dc o l o ra d s o r p t i o np h a s ew h e nt h ea l k a l i a g e n tw a sa d d e di nt h et h r e ek i n d so fd y e s t h ed y ef i x a t i o nw a sb o o s t e ds t e a d i l y t h e c v e nd y e i n ga b i l i t yw a sg o o d t h ed y e d f i b e rk e yo ft h ec o m b i n a t i o nh a sag o o ds t a b i l i t y t oa c i da n da l k a l i t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l tf r o mo r t h o g o n a l - t e s tc h o s et h eb e s td y e i n gc o n d i t i o n sa r c d y e i n gd e p t h ：3 o w f ，n a 2 s 0 4 ：4 0 9 l , n a 2 c 0 3c o n c e n t r a t i o n2 0 9 la n df i x i n g t e m p e r a t u r e ：6 0 1 i q u o rr a t i o ：1 ：1 0 a p p l i e dt h er e g r e s so r d e rc o n t a i n si nm a t l a bt o o l b o xt oa n a l y s i sa n dp r e d i c tt h e d i f f e r e n c ed o s a g eb e t w e e nm i d d l ed y e db a t c ha n dl a r g ed y e db a t c h n er e g r e s s i o n e q u a t i o n sa r c y e l l o w ：y = 0 0 0 6 4 + 1 0 2 7 8 x + o 0 1 c r 7 x 2 r e d ：y = - o 0 0 3 94 - 1 0 7 9 7 x 0 0 1 1 5 x 2 b l u e ：y = _ o 0 0 0 34 - 1 1 0 5 2 x 0 1 5 2 2 x 2 1 1 l er e t u r nm o d e li so b t a i n e db yt e s t i n gt h er 2 ，f a n dp t h e nr e t u mxt ot h e r e g r e s s i o ne q u a t i o n sa n do b t a i nt h er e l a t i v ee r r o rr a t ei np r e d i c t e dv a l u ea n dt r u t hv a l u e ， t h ea v e r a g eo f t h er e l a t i v ee r r o rr a t ea r e7 7 、7 1 、7 1 t h em o d e l sa r em e e t i n gw i t h t h ep r a c t i c a la p p l i c a t i o n t h eb pn e r v en e t w o r ki so n ek i n do fi nt h ea r t i f i c i a ln e r v en e t w o r k t l l r e eb pm o d e l s a r eb u i l tb yc h a r a c t e r i s t i co ft h ed y e i n gl a r g eb a t c ha n dm i d d l eb a t c h e a c hn e t w o r kt a k e s t h ed o s a g eo fd y e d i n gm i d d l eb a t c ha sn e t w o r ki n p u td a t a , a n dt a k e st h ed o s a g eo fd y e i n g l a r g eb a t c ha sn e t w o r ko u t p u td a t a , a n de a c hh a so n eh i d el a y e rw h i c hc o n t a i n s5c o d e s ，t h e o u t p u tl a y e rh a s1c o d e t h e nt h eb u i l tm o d e l sa r ea p p l i e dt of o r e c a s t 1 n b er e s u l t so f a p p l i c a t i o ns h o wt h a tt h em o d e li so fh i i g ha c c u r a c yf o rp r e d i c t i o n t h ea v e r a g eo ft h e r e i a l i v ee r r o rr a t ea r e3 1 、3 6 、3 1 ，t h e ya r el o w e rt h a l l7 t h e r e f o r et h r e em o d e l s m e e tw i t ha c t u a lr e q u i r e m e n t sa n di sa ne f f e c t i v ep r e d i c t i v em e t h o d k e yw o r d s ：p r i m a r yc o l o r s ：d y e i n g c o m p a t i b i l i t y ：n o n l i n e a rr e g r e s s i o n ：b p l im e n g i i e ( d y e i n ga n df i n i s h i n g ) d i r e c t e db yw a n gs h u g e n c h a r a c t e r i s t i c so fr e a c t i v ed y e s n e r v en e t w o r k ：f o r e c a s t i n g 西安工程大学学位论文知识产权声明 本人完全了解西安工程科技学院有关知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位 期间学位论文工作的知识产权归属西安工程科技学院。本人保证毕业离校后，使用学 位论文工作成果或用学位论文工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工程科技学 院。学校有权保留送交的学位论文的复印件，允许学位论文被查阅或借阅；学校可以 公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者签名：巷，嗲杰 指导老师签名：搬； 日期：2 0 0 7 年1 月1 7 日 西安工程大学学位论文独创性声明 禀承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的学位论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和 致谢的地方外，学位论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，不包括本人 己申请学位或他人已申请学位或其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研 究所作的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了感谢。 学位论文与资料若有不实之处，本人承担相关责任。 学位论文作者签名：套黟瓠 日期：2 0 0 7 年1 月2 9 日 第一章绪论 1 绪论 1 1 引言 我国加入w t o 后，国际贸易日益频繁，轻工行业是我国出口创汇大户，而纺织品 加工又是其中重要的组成部分，染色是增加花色品种提高产品档次附加值和创汇能力 的关键工作之一。目前，染整行业蓬勃发展，形势一片大好，但是各地的针织印染厂 家随着生产量的扩大，反映出来的染整质量病疵也很多，染整产品的病疵是影响产品 品质的重要因素，也能显示出染整厂家生产水平、管理水平、设备技术等水平的高低。 随着人们生活水平的不断提高，人们对服装面料的质量要求亦越来越高，尤其是 一些出口定单，对面料的外观、内在质量要求很严，其中，高标准的色光、色差问题 是困扰我们印染技术人员的首要问题。如何控制好色光、色差，这对印染厂来说，虽 是老生常谈，但要严格把握好这一关，还需我们进一步摸索，不断总结经验。由于活 性染料具有优良的湿处理牢度和匀染性，而且色泽鲜艳，色谱齐全，应用工艺简单， 实用性强，结构中不含致癌芳香胺，价格相对便宜，因此它己成为用于纤维素纤维染 色十分重要的染料，近几年来，随着各种双活性基团染料的发展，更为扩大活性染料 的应用领域奠定了基础。然而在浸染染色中，要正确运用活性染料染色，控制好色光 色差，有许多关键点，诸如温度、时间、助剂、浴比等，以及染料本身性质、配伍性。 长期以来，我国纺织品染色配色调色都是靠人工控制，今天随着纺织品出口的增 加，国际市场对纺织产品颜色质量较高的要求及激烈的市场竞争，使传统的配色调色 方法的弊端日益突出。首先靠人工染色配色目测调色，费时费力，对染色师傅依赖性 强，同时又受人对颜色敏感的局限性影响，很难避免由于人为因素而产生的色差，不 适应现代纺织品加工多品种小批量快交货的特点，染厂应变能力差。影响染厂生产效 率最重要的因素就是色差问题的不断出现，虽然现在很多印染厂已引进自动化智能化 设备，尽量减小人为因素对染色的影响，但色差问题还是困扰着各生产厂家。国内许 多业内人士已认识到对色差研究的重要性，部分人士已开始展开研究。由于色差问题 产生的复杂性以及其产生因素的难控性，能够最大化控制减少色差产生的可变因素成 功解决大小样色差，实现大样一次染准率的寥寥无几。有关此方面的实质性的研究不 多，在已有的相关文章中大多数只是从提高生产管理方面来提高染准率，并未从染色 理论方面具体细节化的研究影响准确化染色的本质因素，目前要做的工作是在前人的 对染色生产科学管理的基础上通过对影响染色各种因素的研究，降低色差的产生，提 高大样的一次染准率。 本课题来源于锦兴纺织漂染有限公司，此公司主要从事棉氨纶针织物的活性染料 的染色加工。在工厂实际染色生产中，如何提高工厂常用三原色染色的一次成功率至 第一章绪论 关重要。所谓的一次染色成功是指在小样配方基础上给出的大样配方能在工厂正常染 色时不再需要调方便可达到色差要求或规定。根据指定的色泽进行批量生产，是印染 生产的中心内容，为此一般先仿照客户来样，作出小样仿样打色，然后按照小样配方 数据进行放样。待放样达到要求或规定级差后，再安排大生产计划。但是，放样时常 会发生大小样色差达不到规定或客户要求。有时也发生走色，跳灯( 同色异谱现象) ， 色光不符等。一方面是由于受到各种不可控因素( 如人为因素环境变化因素) 以及 可控的变动因素( 如原料的稳定性可靠性，前处理半成品，水质，染色工艺设备，染 料助剂，称量精度，染色工艺条件，后整理等) 的影响，使得大小样产生色差。另一 方面是由于给出的大样配方不准确。 在工厂实际染色中，实验小样、中样与生产大样各配方之间是存在的差异。使 得不能迅速提供合理配方，降低打样和生产效率，增加不必要的人力浪费，不能在极 短时间内给出准确的生产大样配方，需要不断调方，造成生产延误，原料浪费等实际 生产问题。所以工厂就需要有人能够通过染料拼染影响因素的研究试验，对各流程正 确控制的基础上，快速的给出正确大样配方，提高染色一次成功率，降低生产成本， 提高经济效益。 1 2 活性染料的发展现状 1 2 1 活性染料染色的发展现状 活性染料素有艳、牢、便、廉等优点，是当今发展最快、应用最广泛的一类染料 由于它是以共价键与纤维相结合，故各项染色性能优于其他染料近年来随着人们环 境意识和对纺织品生态要求的提高，一些传统染料和禁用染料正逐步被淘汰和替代， 活性染料己经成为天然纤维织物染色和印花最重要的一类染料i 。 随着纤维品种和染色技术的发展，活性染料不仅在品种和数量上有了增加，其染 色性能和对环境的影响也有了很大的改进。新品种的开发已从过去重点开发新活性基 而转向开发提高染料应用性能的高新染料。当前活性染料主要有以下几个的特点： a 符合生态和环境要求的活性染料 活性染料不仅要求在生产过程中无污染或者少污染，而且要求所生产的活性染料 符合环保要求。 b 双活性基的活性染料 目前双活性基染料的品种和数量在迅速增加。双活性基染料又分为相同的双活性 基染料和不同的双活性基染料两类。相同的双活性基有双b 一羟基乙砜硫酸酯和双 一氯均三嗪等双活性基染料：不同的双活性基染料主要是一个p 一羟基乙砜硫酸酯， 另一个是一氯均三嗪的效活性染料。双活性基染料具有固色率高、提升性好和湿牢度 好等优点。特别是b 一羟基乙砜硫酸酯和不同活性基组成的双活性基染料，其染色 2 第一章绪论 性能更好，对p h 值和温度的适应性好，相容性和洗涤性也好。 c 中性固色或低碱固色的活性染料 日本化药公司生产了烟酸基作为离去基的活性染料，该染料可在中性和弱酸性条 件下固色，特别适合与分散染料在高温高压下染色。 d 高固色率或低盐染色的活性染料 为了避免过多盐的使用引起染色质量和环保问题，染料商开发了适合低盐染色的 活性染料。如c i b as c 公司的c i b a c r o nl s 系列染料，h o e c h s t 公司的r e m a z o le f 系列染料以及d y s t a r 公司的l e v a f i xo s 系列染料等。 e 新剂型的活性染料 新剂型的活性染料包括防粉尘环保型染料、液状活性染料、颗粒状新型活性染料、 喷墨印花所用的活性染料和适用于树脂整理或纤维变性一浴一步法的活性染料l 硐。 1 2 2 活性染料染色工艺的发展现状 近几十年来活性染料变化最大的还是在染色性能方面。应用近代技术改进了分子 设计，合成了新的发色体、活性基和连接基，并对活性基等结构进行了合理的组合， 开发了一大批新的具有双活性基和多活性基的染料，大大提高了染色性能。活性染料 染色性能的改进主要包括以下几个方面：直接性和上染率，反应性和固色率，提升性 和深染性，匀染性和移染性，工艺条件依存性和受控性，生态性等。改善活性染料的 染色性能不仅要从染料的结构上入手，还要改进染色工艺。当前在活性染料染色工艺 中存在一些问题，首先是染色时为了得到高的染料吸尽率，需要耗用大量的食盐或者 硫酸钠等电解质，使染色废水成为有色含盐的污水【7 】【刚，其次在染色中为了得到高固 着率又要加入一定的碱剂，会使一部分上染的活性染料水解，对纤维和环境产生不良 影响。目前改进的活性染料染色工艺的主要有低盐染色、受控染色、中性固色和改性 纤维染色几种【9 】，下面主要介绍一下与本文相关的受控染色： a 染料的直接性和低盐染色 活性染料染色主要问题之一是利用率低。原因一方面是活性染料的直接性低，另 一方面是在固色过程中总有部分会被水解，水解染料必须水洗去除，这样不但加大了 成本，也增加了污染。为了促进染料的上染，染色时需要加入大量中性电解质( 元明 粉或食盐) ，这些电解质染色后被排放到江河中，造成电解质污染。 活性染料染色加入电解质主要起促染作用，加入量决定于染料性质和颜色深度， 也和纤维性质及染色条件有关。 低盐染色有以下几种途径：开发和选用适合低盐染色的新的活性染料；应用低盐 染色工艺；选用新助剂或固色剂；将纤维改性，提高对染料的结合能力。 b 染料的匀染性、工艺条件依存性和受控染色 活性染料受控染色不仅可以提高生产效率，而且可以提高加工质量，达到“一次 3 第一章绪论 正确”染色，受控染色的基础是选用染料，根据染料的染色特征值来选用和制定染色 工艺和程序。而染色特征值包括染料的直接性、反应性、固色程度、移染和匀染性等， 特别重要的是它们的匀染性和对工艺条件的依存性，还有各只染料的配伍性。要进行 受控染色首先要选用移染、匀染、上染和固色速率相配伍的染料，近年来在测定这些 染色性能方面进行了大量工作，建立了s ，e ，1 钿，f ，m i 和l d f 染色特征值的染色 工艺，这些染色特征值又称配伍因子( r c m ) ，并推荐了一些染料系列，例如p r o c i o n h - k x l 系列染料，对不同染色要求有不同的配伍因子染料供选用。 随着染色理论研究的深入，染色技术的发展，人们对活性染料的染色机理、染料 的反应动力学有了进一步的了解：染色工程，包括活性染料的染色工程已逐步从经验 模式转向自动方式的控制。 所谓受控染色就是自动化染色，它通过严格精确控制染色过程，采用合理选用的 染料，科学设计染色工艺，以微机自动控制染色过程，进行所谓“第一次正确”( r i g h t f i r s t t i m e ) 生产【l o l 。它是企业管理技术、染料设计技术和染色加工技术三者结合 的总体，可以达到高效率、高正品率、短周期、低成本、低污染生产。受控染色的基 础是合理选用染化料，按染色基本理论设计合理的染色程序，通过微机来控制及监测。 选用的染料配伍因子一般在如下范围： s 值为7 0 - 8 0 ； m i 值大于9 0 和u ) f 值大于7 0 ； t 大于等于1 0 m i n 。 它们的f 值一般均在8 0 以上，而且染料的易洗涤性和牢度均好。 工艺控制特别要合理升温和控温，控制中性电解质用量和添加方式，选用适当的 碱剂及控制用量和添加方式对浅中色品种，最好进行线形添加电解质和碱剂。为了 维持染浴中有较稳定的p h 值，多半选用混合碱剂，例如氢氧化钠与碳酸氢钠。染后 的水洗也应根据染料性质合理设计温度、水流量和水洗方式。 另值得注意的研究是，一些研究者研究了纤维反复多次染色的行为，发现一些 染色纤维比未染色纤维再吸附染料能力差，而另一些染色纤维则有更高的吸附能力， 这决定于染料结构和上染量，这些性能与深染性和拼色性有密切关系，我们研究也发 现，括性染料在染浅色和深色的行为是不同的，因为实际染色过程是一种纤维改性过 程，不仅颜色不断变化，纤维的其它性能也在变化。 c 染料的深染性和深色品种染色 为了提高活性染料的深染性，近年来开发了一大批新的活性染料系列。这些染料 的特点有以下几方面： ( 1 ) 具有高发色性发色体系； ( 2 ) 具有较高的直接性； 4 第一章绪论 ( 3 ) 多半是双或多活性基染料； ( 4 ) 在染料母体与活性基之间或两个活性基之间引入新的连接基； ( 5 ) 科学地混配染料，提高深染性； 1 3 染整机械一液流染色机 液流染色机是随着合成纤维及其变形丝织物的发展而急速发展起来的染色设备。 它的特点是织物以绳状松驰状态在高温高压下反复经过喷射区( 或溢流区) 和浸渍区 循环运转。织物