染整工艺原理4直接染料染色.ppt

染整工艺原理 任课教师 许长海教授办公室 纺服B401邮箱 changhai xu 电话疑时间 周二14 00 15 30周四14 00 15 30其他时间 预约 第三章直接染料染色 概述直接染料的结构与性能的关系直接染料的稳定性直接染料的染色方法直接染料的固色后处理直接染料的染色原理与工艺分析 概述 直接染料出现之前靛蓝及其它天然染料棉染色工艺麻烦合成染料应用初始阶段棉需媒染剂处理才能上染第一個合成的直接染料刚果红 Congored PaulBottiger 1884年属於偶氮染料溶于水无需用媒染剂处理 概述 直接染料的优点使用方便价格便宜色谱齐全能染纤维素纤维 蛋白质纤维直接染料缺点水洗牢度差 3级 40 皂洗 日晒牢度差除铜盐直接染料 铜盐后处理染料 6级以上外 其它直接染料3 4级用途棉针织 丝绸 粘胶染色 牢度比棉高1 2 1级 第三章直接染料染色 概述直接染料的结构与性能的关系直接染料的稳定性直接染料的染色方法直接染料的固色后处理直接染料的染色原理与工艺分析 直接染料的结构与性能的关系 含有水溶性基团可溶于水分子大 有较长的共轭双键极性引力大芳环的线性共平面结构范德华力大有生成氢键的基团 OH NH2等 氢键作用有一定的亲疏比水溶性基团 SO3Na等 太多 直接性降低染料的聚集性分子大 直线型 芳环同平面 聚集倾向大 第三章直接染料染色 概述直接染料的结构与性能的关系直接染料的稳定性直接染料的染色方法直接染料的固色后处理直接染料的染色原理与工艺分析 直接染料的稳定性 酸稳定性染蛋白质纤维要求pH2 9不变色邻 对位有胺基的偶氮染料稳定性差例如 刚果红对酸敏感 已不用作染色用此原理 一些染料如刚果红 pH3 5兰 红 等被用作酸碱指标剂 醌式结构 色深效应 直接染料的稳定性 碱稳定性染纤维素纤维要求pH4 10不变色邻对位有 OH的偶氮染料稳定性差 酸性橙I 酸性橙II 直接染料的稳定性 对还原剂的稳定性还原剂剥色拔染印花 某些偶氮染料偶氮基稳定 第三章直接染料染色 概述直接染料的结构与性能的关系直接染料的稳定性直接染料的染色方法直接染料的固色后处理直接染料的染色原理与工艺分析 直接染料的染色方法 浸染 散纤 纱 织物卷染 常规染法工艺流程染色 水洗 固色 水洗工艺处方染料 x 如中等深度0 2 1 NaCI 促染剂 10 30g L 分数次加 Na2SO4减半 平平加O 匀染剂 0 2 0 5g L纯碱 软化剂 少量浴比 1 20 1 40高温染法110 120 增加移染 缓慢升温匀染困难的染料碱性 高温 纤维易氧化加酸性物质 如 NH4 2SO4以减弱OH 染料在高温下易还原加温和氧化剂 防染盐S 直接染料的染色方法 轧染 浸轧染液 汽蒸 水洗 固色 烘干 处方 x浸x轧轧余率染液温度40 80 开车冲淡率x 25 直接性高 冲淡率高 40 80 3 8分钟 固色剂r 冰醋酸硫酸铜 冰醋酸 铬盐等 轧染时轧液内一般含有染料 纯碱 或磷酸三钠 0 5 1 0g L 润湿剂2 5g L 直接染料的染色方法 直接染料染色须注意的问题化料 水质影响 化料用软水或加纯碱 磷酸三钠等1 3g L 必要时高温沸煮C I DirectGreen6对硬水敏感C I DirectGreen8遇铁变兰且暗C I DirectGreen12遇铁变兰且暗染色工艺控制电解质 盐 加NaCl 或Na2SO4 促染用量10 30g L 中途加入温度不同染料控制不同的升温速度低温染料 70 以下中温染料 70 80 高温料 分段沸染 第三章直接染料染色 概述直接染料的结构与性能的关系直接染料的稳定性直接染料的染色方法直接染料的固色后处理直接染料的染色原理与工艺分析 直接染料的固色后处理 固色机理封闭染料的水溶性基团与染料形成低水溶性的金属离子络合物在纤维表面形成立体网状的聚合物薄膜封闭染料与纤维反应发生交联 形成高度多元化交联网状体系固色剂及固色工艺固色以阳离子型固色剂为主 其它有金属盐固色等 但应用不多主要讨论阳离子型固色剂 直接染料的固色后处理 阳离子合成树脂固色剂Y结构双氰胺 甲醛树脂缩合物 P80 属非环保品原理封闭水溶基 成膜效果湿牢度可提高1 1 5级 达三级 固色前后色光有变化 但影响不太显著 直接染料的固色后处理 阳离子合成树脂固色剂M结构固Y与铜盐如醋酸铜作用制成原理封闭水溶基 成膜 可生成金属络合物效果湿牢度可达4级 但变色大 直接染料的固色后处理 阳离子合成树脂固色工艺 举例 固色剂Y M 0 8 1 2 5 20g L HAc 20 0 6 1 0 T 50 60 t 15 25min固后可不经水洗 直接染料的固色后处理 反应型固色剂结构以环氧氯丙烷为反应性基团 与胺 醚 羧酸 酰胺等反应而制得的聚合物该类为反应性无醛固色剂 目前使用较广泛原理封闭水溶基 成膜 与纤维 染料或自反应交联成膜效果基本能达到Y M牢度 变色性较小 环保型 直接染料的固色后处理 反应型固色剂工艺固色剂0 5 2 pH 5 6T 40 60 t 20 30min其它类型固色剂用二乙烯三胺和环氧氯丙烷反应 再经芳胺盐醚化的固色剂 TCD K 用二烯丙基二甲基氯化胺聚合的季胺高聚物无醛固色剂 GS 第三章直接染料染色 概述直接染料的结构与性能的关系直接染料的稳定性直接染料的染色方法直接染料的固色后处理直接染料的染色原理与工艺分析 直接染料的染色原理与工艺分析 温度效应盐效应直接染料的应用分类直接染料和纤维的结合状态 温度效应 温度度对上染百分率的影响直接染料结构差异大 温度对上染百分率影响较大提高温度会降低染料的平衡上染百分率 温度效应 温度对扩散速率的影响直接染料扩散速率和半染色时间的差异大扩散系数高低相差可达100倍以上升高温度 扩散系数增加对于扩散速率低 上染比较缓慢的染料 需要提高染色温度 以获得较高的上染速率和上染百分率 直接染料染色原理与工艺分析 影响扩散速率的因素 回顾复习 抽伸率抽伸增加 取向度增加 孔隙直径变小 扩散速率下降纤维表皮结构粘胶表皮取向度 铜氨表皮取向度 扩散速率反之截面形状粘胶 圆锯齿形 表面积大 吸附速率高 扩散速率低铜氨 圆形 表面积小 吸附速率低 扩散速率高 大 吸附速率高 扩散速率低染料聚集度聚集度大 扩散速率低 温度效应 温度对扩散速率的影响提高染色温度可以提高扩散速率纤维溶胀 孔隙大染料聚集度低 低染料分子动能大 具有活化能的分子个数增加温度对拼色工艺的影响选同类直接染料拼色上染百分率 单独上染百分率低温时更显著 原因不很清楚 可能是不同染料分子在染液中聚集引起 盐效应 盐的促染作用加盐使染料上染率显著增加在阴离子染料染带负电的纤维的染色系统中普遍存在促染作用对水溶性大的染料作用明显促染作用对含负离子多的纤维更为明显 铜氨纤维素 盐效应是控制直接染料上染的重要方法 盐效应 盐的促染作用原理盐的加入所产生的电荷效应显著地改变了染料离子接近带电纤维的位能阻提高溶液中的 Na 减少与纤维界面 Na 差 从而减少D 向纤维表面运动的能阻as Dz Na z Na 增加 as增加 当T一定时 亲和力为定值 因此af增加 上染百分率升高电解质的水合作用 盐效应 电荷效应的唐能模型假设一在某一距离 l 内 电位 为定值 超过l距离 r l 0假设二PQR为等电位双电层 QR为该双电层和溶液本体的交界线 它可作为一半透膜 即 唐能膜溶液中离子可以透过唐能膜 纤维所带电荷不能透过唐能膜 盐效应 电荷效应的唐能模型膜外离子浓度 Na s Dz s膜内离子浓度 Na i Dz iX 为纤维表面所带电荷 n为膜内单位重量纤维所带X 电荷数 V为单位重量纤维的唐能膜内体积Na 和Dz 的位能 化学位 电位 电化学位 盐效应 平衡时 D为负值 故 Na i Na s 平衡时 注 1 稀溶液aNa Na aDz Dz 2 F 法拉第电量 D 唐能电位3 膜内外钠离子的电化学位 膜内外染料阴离子的电化学位 盐效应 电荷效应的唐能模型唐能膜内外离子浓度关系式平衡时莫内呈电中性求各种离子浓度关系 盐效应 直接染料对纤维的亲和力 Dz f Dz s可以直接测得染液中的钠离子电中性原则纤维上的钠离子电中性原则唐能平衡 盐效应 直接染料对纤维的亲和力线性关系式同一染料在同一温度下染不同纤维素纤维 基本相同同一染料染同一纤维素纤维 温度升高 下降斜率为1纤维素的染料可及容积 V 直接染料的应用分类 依据扩散速率或匀染性根据染色性能的不同 SDC分类法 英国染色者协会将直接染料分成三类A类染料 匀染性染料B类染料 盐效应染料C类染料 温度效应染料 直接染料和纤维的结合状态 证据吡啶能溶解纤维上的染料物理吸附染料吸附取向与纤维素大分子取向一致氢键学说纤维素羟基封闭后 酯化 醚化 直接染料上染能力降低 氢键占重要地位色散力 范氏力 学说纤维素羟基与水分子结合牢固 染料难以取代水分子染料芳环大 共轭双键多 偶极基团 酰胺等 多 直接性高 范氏力结合重要染着状态推定方法二色性系数偏振光振动面与纤维轴平行或垂直时 染料染色后沉淀重金属呈现不同的颜色D K K 吸收强度之比与波长无关 为定值 仅与排列状态有关 D 染料 纤维 染料取向度高 D 1 染料 纤维杂乱 直接染料和纤维的结合状态 Pfeil认为染料在纤维内部聚集聚染在纤维上吸收光谱变化与在染液中一致 聚集使最大吸收波长 max 降低染料中的氢键和芳环同平面结构都有利于D聚集 直接性高Daruwalla通过 H 随染色浓度的变化断定染色与纤维存在三种结合状态 只有少量比较强的位置吸附染料 单分子层吸附 多分子层吸附 直接染料和纤维的结合状态 推断直接染料是沿着纤维大分子链取向并通过氢键吸附在纤维的微晶体表面的 且偶极引力和色散力也起着重要作用 作业 试述温度对直接染料上染速率和平衡上染百分率的影响 如何利用温度效应来控制上染 直接染料染棉时 提