二氧化硫脲为还原剂硫化染料的应用.doc

二氧化硫脲为还原剂硫化染料的应用4化纤与纺织技术ChemicalFiber&TextileTechnology第1期2008年3月文章编号:1672500X(2008)O1000403二氧化硫脲为还原剂硫化染料的应用文4东发,文4维锦(华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州510640)摘要:用二氧化硫脲作还原剂将粉末硫化染料变成液体硫化染料,选择轧染工艺对针织布进行染色.对染色后的针织布进行染色效果,色牢度的测试分析.结果表明:只用二氧化硫脲质量浓度为0.5s/L就可以得到染色效果和色牢度较好的针织布,应用前景很好.关键词:液体硫化染料;还原剂;二氧化硫脲;轧染;染色效果;色牢度中图分类号:TS193.634文献标识码:B硫化染料是有机化合物经硫化制得的含硫染料,包括硫化还原染料,水溶性硫化染料以及酞菁硫化染料.硫化性染料既无一定的结晶形态.又无物理常数可以进行比较,很难用一般化学方法进行提纯和分析,因此硫化性染料确切的分子结构,至今尚不完全清楚,它们仅是性质相似而硫化程度不同的各种产物的混合体.硫化染料有粉末硫化染料和液体硫化染料,粉末硫化染料上染率一般都比液体硫化染料低,而且染色工艺比较复杂.所以把粉末染料液体化是一种很好的选择,为染色工艺带来方便.但是传统的硫化染料,不管是粉末硫化染料还是液体硫化染料,一般都是用硫化钠进行溶解或还原而得,其产物是对空气和环境造成严重污染的硫化氢和硫化物.本研究通过用还原剂二氧化硫脲,把粉末硫化染料变成液体硫化染料,并在织物上进行染色.二氧化硫脲在纯态时无氧化性和还原性.在酸性溶液中稳定,但在碱性中分解,生成还原性的次硫酸.因为染料可与(H)作用生成还原态隐色体,从而实现二氧化硫脲的还原作用.二氧化硫脲的还原能力大大强于传统的硫化碱,且稳定性好,储存安全.实验表明,经二氧化硫脲还原制的液体硫化染料,其染色效果和牢度都较好.唯一不足之处就是容易出现过度还原,因而严格控制其用量至关重要.总之二氧化硫脲是一种优良,环保的还原剂.1实验1.1实验材料和试剂硫化黑,二氧化硫脲,NaOH,渗透剂s,抗游离剂T,抗氧剂Z,NaCI,双氧水,冰醋酸,洗涤剂,织物等.1.2实验原理二氧化硫脲与水和碱作用产生新生态H4:在加热和水的作用下,NHC(:SO)NH:一NH:C(SO2H)NH2在碱的作用下,NH:C(SOH)NH+H0NH2CONH2+H2S02H2s02+2NaOH-Na2SO3+H20+2H在碱的存在下,二氧化硫脲可以将硫化黑染料(I)还原成染料的隐色体(II)引,示意式如下:DSSD(I)一2DSNa(II)在过量的二氧化硫脲存在下,硫化黑染料隐收稿日期:20071126作者简介:刘东发(1981一),男,在读硕士研究生,研究方向:纤维,塑料工程与理论的研究.第1期2008年3月化纤与纺织技术ChemicalFiber&TextileTechnology5色体可以与二氧化硫脲发生缩合反应,生成染料隐色体的半缩醛形式,使得隐色体得以稳定存在.1.3性能测试(1)K/S值(反射率表示的颜色深浅值)测试采用DatacolorSF一600Plus测色配色仪测试;(2)皂洗牢度的测试采用国标GB/T392083法测定;(3)摩擦牢度的测试采用国标GB/T392183测定法.1.4实验工艺流程1.4.1粉末硫化染料变成液体硫化染料将粉状硫化染料与二氧化硫脲,水和其它助剂按照一定比率混合,在温度75左右加热,溶解还原30rain.然后缓慢加入抗氧剂,再加热20min,经过过滤到容量瓶中就得到稳定的液体硫化染料.1.4.2液体硫化染料在针织布上的染色浸染:将制得的液体硫化染料稀释到一定比例并加热到75左右,把织物浸在液体硫化染料中,然后升温到90,持续时间约15rain,加NaC1,织物继续浸渍30min,降温至70C,持续时间约5min,水洗,加入H:O:氧化,皂洗,水洗,烘干或者自然干.轧染:将制得的液体硫化染料稀释到一定比例并加热到75左右,把织物浸在液体硫化染料中30s,用轧车进行轧染,在电热鼓风干燥箱烘干(100,15min),汽蒸(汽蒸浴为二氧化硫脲,NaC1,水一定比率混合,135,15min),水洗,把染色的织物放进氧化浴(双氧水,冰醋酸,水一定比例混合),水洗,皂洗(温度为100),烘干或自然干.2结果与分析2.1染色效果2.1.1不同染色工艺的染色效果同是用液体硫化黑染料进行染色.表1不同染色工艺的染色效果染色工艺K/S值浸染轧染lO20.6从表1中可以看出,同样的基本条件,浸染的染色效果比轧染的染色效果差很多,其色深值低,水洗牢度差.这是因为我们用的硫化染料基体是硫化黑,是一种深色的染料,采用浸染,硫化染料和针织布不能很好的结合固色,从而染色效果不好.而轧染是用轧车进行,在强机械力的作用下,硫化染料和针织布能够很好地结合和固色,这样再经过后面的氧化等一系列过程就可以得到我们所要求的深色.所以液体硫化黑染料的染色一般选择轧染.本文以下的讨论也都是在轧染的基础上进行的.2.1.2不同浓度不同类型还原剂的染色效果表2不同浓度不同类型还原剂的染色效果还原剂质量浓度/g?LK/S值从表2可以看出,二氧化硫脲用量比硫化碱低很多,这是因为二氧化硫脲具有比硫化碱更强的还原性.当二氧化硫脲质量浓度达到0.3g/L以后就可以达到与传统还原剂硫化碱相当的染色效果,水洗牢度也相当.当二氧化硫脲为0.6g/L时,可以达到最高的水洗牢度,超过硫化碱作为还原剂可以达到的效果.当二氧化硫脲质量浓度低于或高于这个浓度时,水洗牢度下降.出现这种原因是:当二氧化硫脲浓度太低时,不能很好地起到还原作用,染料还是处于未还原态,这样不能很好地着色于针织布上,从而色深值小和水洗牢度不好;而当二氧化硫脲浓度太高时,因为其还原能力很强,这时染料结构发生过还原,所以也会导致色深值降低,水洗牢度下降.2.1.3不同浓度不同类型还原剂的染色牢度6化纤与纺织技术ChemicalFiber&TextileTechnology第1期2008年3月表3不同浓度不同类型还原剂的染色牢度从表3可知,二氧化硫脲作为还原剂时,其制得的液体硫化染料轧染的布的染色性能与硫化碱比较,色牢度相当,某些条件下甚至更好.2.1.4不同染色温度的染色效果(二氧化硫脲为还原剂)表4不同染色温度的染色效果温度/EK/S值温度/EK/S值6O7.37521.36512.58O19.47O15.28511.7遥要58606264666870727476788082温度/图1不同染色温度的染色效果由表4和图1可知,随着温度的升高,K/S值逐渐上升,染色效果变好,到75达到最大值.因为温度低时不利于染料和织物的结合,结合程度比较低,随着温度升高,染料和织物结合得越来越好.温度太高时,染料中的还原剂开始分解,失去了还原效果,从而不利于染料的还原.这样染料不易结合在织物上,K/S值下降,染色效果变差.2.1.5不同还原剂染色后的染浴中的硫酸盐离子,S离子的检验和化学耗氧值(高锰酸氧化值和重铬酸氧化值).利用反应SO+Ba=BaSOS+Zn=ZnS(白色沉淀)在硫化钠染色排放液中硫酸盐离子含量为3943mg/L,而在使用二氧化硫脲染色排放液中为975mg/L,可见大量减少.S含量也大大减少,按照纺织染整工业水污染排放量标准(GB428792)中的有关规定,废水中硫化物的最高允许排放量仅为2mg/L.硫化钠为还原剂时染色残液中含量为115mg/L,严重超出环保标准,而二氧化硫脲为还原剂的染色残液中都检测不到S一离子.硫化钠的化学耗氧值(3765mg/L)远远高于二氧化硫脲染浴的化学耗氧值(2541mg/L).因为污水化学耗氧值越低,其越容易生物降解.所以二氧化硫脲的染色残液比传统的硫化钠染色残液更容易生物降解.由上可见在硫化染料染色中用二氧化硫脲代替硫化钠作为还原剂对环境保护是非常有利的,并且可以节省大量的污水处理费用,有十分明显的环境效应和经济效应.3结论(1)硫化黑液体染料的染色工艺为轧染,经过轧车,烘干,汽蒸,氧化,皂洗等工序.(2)本研究中,选择二氧化硫脲作为还原剂,最佳质量浓度为0.6g/L,染织物的K/S值为21.3,其色牢度性能为:耐光56,耐水6,耐皂洗(60)45,干摩擦4,湿摩擦3.(3)以二氧化硫脲为还原剂,其染浴中的硫酸盐离子,化学耗氧量大为减少,排放液中无S一离子,是一种具有环境效应和经济效应的还原剂.参考文献1方勒胜,孙纬才.硫化染料的生产与检验M.上海:上海人民出版社,1975:45.2Bechtold,T.Burtscher.ContinuousSulfulDyeingWithoutReducingAgentsJ.TextileChemistandColorist,1998,30(8):7277.3Gues.RA林则楷.硫化染料J.染料工业,1990,27(6):4251.4陈卫平.二氧化硫脲在还原艳绿染色中的应用J.河南大学,1995,25(1):1114.5M.J.Domingo.干的隐色体硫化染料颗粒.CN,1,088,236P.1993.6M.J.Domingo.Dryleucosulfurdyesinparticulateform.US,5,611,818P.19977孙云嵩.黄色植物染色与染色J.丝绸,2003(1):3133.(下转第48页)Hm6化纤与纺织技术ChemicalFiber&TextileTechnology第1期2008年3月3结论旧沸腾床式结晶系统存在设备能耗大,控制方式简单,调节不便的缺点.通过对结晶风机重新选型,改造风量和进料控制方式,在不增加设备投入的情况下,调整设备工作情况,以适应各种原料的情况,保证结晶系统工作正常.使原料结晶均匀,有利于后加工.减少加工断头的发生.有利于提高产品的质量.并且由于结晶器不落料时,风机空转时的功率被调低,能量消耗降低,而相应的结晶风加热器的能耗也降低,有显着的节能作用.参考文献1贝聿泷,徐炽.聚酯纤维手册M.2版.北京:中国纺织出版社,1995:154.2贝聿泷,徐炽.聚酯纤维手册M.2版.北京:中国纺织出版社,1995:142.ANALYSIS0NTHEIMPROVEMENTOFCRYSTALLIZATIONSYSTEMINPETMANUFACTURELIYong,XIEYun-feng,WUQi?an(GuangdongKaipingChunhuiCo.,Ltd.,GuangdongKaiping529300)Abstract:Thepaperanalyzedthecircumstanceofcrystallizationsystem,alteredtheequipments,andusedfrequencyconvertertoimprovethecontrolmode,whichcanimproveworkconditionandsaveenergy.Keywords:crystallizationprocess;improvement;frequencyconveer;energysaving(上接第6页)THEAPPLICATIONOFSULFURDYEWITHTHIOUREADIOXIDEASREDUCINGAGENTLIUDong-fa,LIUWei?jin(SouthChinaUniversityofTechnology,CollegeofMaterialScience,GuangdongGuangzhou510640)Abstract:Liquidsulfurdyeismadefrompowdersulfurdyeusingthioureadioxideasreducingagentandisappliedtoknittedfabricthroughpaddyeingprocess.Thedyeingeffectandcolourfastnessont