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染色工艺基础知识 1 涤纶染色工艺原理 锦纶染色工艺原理 腈纶染色工艺原理 目录 1 2 3 纤维素纤维染色工艺原理 4 2 涤纶 PET 大分子两端各含有一个 OH 不含亲水基团熔点约为267 结晶度可达40 60 分子排列紧密玻璃化温度Tg为125 涤纶在碱性条件下易发生水解 一 涤纶染色工艺原理 3 分散染料 1 分子较小 结构简单 不含 SO3等强亲水基团 仅含有 OH NH2 NO2等弱极性基2 与纤维的结合力 氢键 分子中的 OH NH2与纤维中的 C O 以氢键结合范德华力 主要是非极性分子间的色散力3 在高温碱性条件下 染料发生水解 染色时染浴PH值为5 64 主要用于涤纶 涤棉混纺织物的染色和印花 5 具有较好的耐热性和耐升华牢度 4 分散紫E BL25 分散蓝H 2GL50 分散黄RGFL10 5 分散染料上染过程 染料颗粒 胶束中的染料 染液中的染料分子 动力边界层 纤维 扩散边界层 流动的染浴 6 涤纶染色工艺条件 1 高温高压染色法 7 1 温度 涤纶染色的温度为135 此温度称为染色转变温度 TD 在常温下 涤纶无定形区大分子间排列紧密 常温下染料分子难以进入纤维内部 当纤维加热到玻璃化温度 Tg 125 以上时 无定形区部分分子链运动加剧 分子间的空隙增大 染料分子可以进入纤维内部进行上染 一般TD较Tg高十几度 根据扩散系数来决定的 2 PH值 染浴PH值一般为5 6 因为大部分分散染料在PH 8时水解 在PH值7时 高温条件下也会发生水解 产生 碱剥皮 的现象 3 还原清洗 1 去除涤纶原丝在生产过程中产生的低聚物2 去除涤纶布面吸附残留的染液 采用保险粉和烧碱的共同作用下 分散染料结构被破坏 降低其对纤维的亲和力 有利于去除浮色 8 2 载体染色法3 热熔染色法4 分散染料微胶囊染色技术5 超临界二氧化碳流体染色 9 二 锦纶染色工艺原理 锦纶 PA 聚酰胺纤维 在我国称为尼龙 分子主链由酰胺键 CO NH 连接 主要包括锦纶6和锦纶66两大纤维品种 结晶度50 60 甚至高达70 含有的酰胺键在酸中很易水解 在碱中的稳性性较好 锦纶等电点 5 6 锦纶66 聚己二酰己二胺 分子量为20000 30000Tg为47 50 熔点为250 265 锦纶6 聚己内酰胺 分子量为14000 20000Tg为35 50 熔点为215 220 10 酸性染料 一类结构上带有酸性基团的水溶性染料 绝大多数酸性染料是以磺酸钠盐的形式存在 极少数是以羧酸钠盐的形式存在 一般采用弱酸性染料染锦纶 染料结构中只含有1 2个 SO32 在常温染液中基 以胶体分散状态存在 染色在弱酸浴中进行 pH 4 5 这类染料的湿处理牢度较好 匀染性稍差 弱酸性黄3GS Nylonthrene染料具有良好的日晒 湿处理牢度和匀染性能 还有较高的耐臭氧牢度 染色条件容易控制 染浅 中色不需要添加助染剂 染深色也仅需加少量助染剂 NylonthreneB染料主要用于卷染 11 酸性染料染色机理 酸性染料的主要结构 D SO3 Na D SO3 Na PH 3 锦纶中的亚氨基吸酸产生 染座 上染量会急剧增加 产生超量吸附 但纤维会迅速水解 强度明显下降NH3 NH COO NH3 NH COOH NH3 NH COOHPH 4 6 染料以离子键 氢键和范德华力共同作用而与纤维结合 可以染浓色 因此一般选用弱酸性染料染锦纶 其键结主要是靠纤维分子在酸性条件下末端带正电的氨基与染料的磺酸基团的离子结合以及分子彼此间形成的范德华力和氢键结合 12 染色工艺过程染物于50 60 入染 以1 1 5min的速率升温至70 再以1 2 4min的速率升温至沸 再沸染45 75min 然后水洗烘干 13 1 温度 染色温度过高会加速锦纶纤维水解 染色温度一般建议于100 大于锦纶的Tg 可根据不同的染色织物及染色设备而调整 但是酸性染料对尼龙的亲和力较高 初染速度很快 为了避免染色一开始的上染不匀 始染温度宜低 升温速率宜慢 2 匀染剂 亲纤维型阴离子表面活性剂亲染料型阳离子表面活性剂3 固色处理采用单宁固色剂在弱酸性条件下于80 固色20min 主要是在锦纶表面形成一个阻止染料向外扩散的薄膜 锦纶66 50 左右锦纶6 35 50 复配物 烷基胺聚氧乙烯醚 烷芳基磺酸钠 14 染色方法 1 浸染散纤维锦纶条锦纶丝弹力丝织物2 卷染锦纶绸3 染料活性染料 15 三 腈纶染色工艺原理 腈纶 PAN 聚丙烯腈第一单体 丙烯腈 主体 含量85 第二单体 含酯基的乙烯基单体 基团体积大 减弱大分子间的作用力 有利于染料分子进入纤维内部第三单体 染色单体 含磺酸基或羧酸基的酸性单体 对阳离子染料或酸性染料有亲和力腈纶大分子上含有体积较大和极性强的侧基 CN 不能形成晶体 没有结晶区 无定形区的规整程度高于其他纤维 Tg为75 100 软化温度为190 240 由于水的增塑作用 腈纶纤维的玻璃化温度下降到70 85 之间 链段开始运动 16 阳离子染料 阳离子染料的阳电荷是通过氮原子季铵化后引入到染料分子中的 绝大部分阳离子染料可分为隔离型和共轭型 隔离型 阳离子蓝FGL 特点 给色量稍低 色光不十分鲜艳 但耐热 耐晒 耐酸碱的稳定性好 上染率高 电荷集中 匀染性差 共轭型 阳离子桃红FG 特点 色泽鲜艳 匀染性好 染料敏感 对PH 热等 17 阳离子染料染色机理 腈纶上的酸性基团电离 使纤维带负电荷 腈纶 COOH腈纶 COO H 腈纶 SO3H腈纶 SO3 H 负电荷的腈纶与带正电的阳离染料之间产生静电引力染料阳离子向纤维迁移并吸附在纤维表面形成浓度差当T Tg 染料由纤维表面向内部扩散和渗透 扩散进入纤维内部的阳离子染料与腈纶纤维上带负电的酸性基以离子键 氢键和范德华力相结合 One One的定位结合 18 染色工艺过程 19 1 PH值 有相当多的阳离子染料 如三芳甲烷类 在碱性条件下不稳定 所以染色一般在PH为4 5 5 5 因为pH值过高 碱性条件下 染料会发生色光变化 甚至产生沉淀 染深色时 如果染浴的pH值太低 纤维中电离的酸性基团少 会引起上染百分率的降低 2 染色温度 因为腈纶的上染主要就是超过玻璃化温度Tg十几度的时候 突然上染速率急剧增加每提高1 上染速率增大30 左右 因此在高于Tg之后 采用分段升温法染色 20 三 纤维素纤维染色工艺原理 天然纤维素纤维 棉纤维 麻纤维再生纤维素纤维 粘胶纤维 铜氨纤维 醋酯纤维 纤维素纤维 纤维素纤维具有两相结构 既有结晶区 又有无定形区结晶区在整体纤维中的含量 棉约为70 麻约为90 丝光棉约为50 粘胶纤维约为40 21 纤维素纤维在染色时 一般是将染料溶于水或分散于水中进行 染液只能渗透到纤维的无定形区和晶区边缘 若纤维结晶度高 麻纤维 无定形区少 则结构紧密 染料不易进入 染料的平衡吸附量也少 得色较浅 若纤维结晶度低 再生纤维素纤维 相应的无定形区多 纤维结构松散 染料易进入纤维 平衡吸附量也高 得色较深浓 棉纤维在丝光前结晶度较高 丝光后部分结晶区被打开而成为无定形区 在同样染色条件下 丝光的棉纤维能得到较深的颜色 22 活性染料 化学结构式 S D B Re 染连活水溶性基团料接性多为磺酸基发基基 母体上常有1 3个 色体 H2ODye SO3NaDye SO3 Na 呈染料负离子型 离去基团 母体染料接上活性基即可制得活性染料 活性基应用最多的是卤代均三嗪 卤代嘧啶 乙烯砜等几类 23 二氯均三嗪型活性染料 X型 反应性强 适于低温 25 45 染色 可在碱性较弱的条件下与纤维反应 又称普通型或冷染型活性染料 但染料容易水解 固色率较低 贮存稳定性差 一氯均三嗪型活性染料 K型 反应性弱 适于高温 90 以上 染色 可在碱性较强的条件下与纤维反应 又称热固型活性染料 染料不易水解 贮存稳定性较好 染料 纤维 共价键的水解稳定性比X型染料好 乙烯砜型活性染料 KN型 D SO2 CH2CH2 OSO2Na 1 反应性 X型 KN型 K型 染色温度50 70 在弱碱性条件下固色 2 染料 纤维 共价键的耐酸稳定性较好 耐碱的水解稳定性差 3 染料溶解性好 色泽鲜艳 24 活性染料染色机理 一 亲核取代反应对于含氮杂环活性基的活性染料与纤维素纤维的反应二 亲核加成反应 水解反应 PH 10 11 25 活性染料染色方法 1 浸染 X型KN型K型上染 304060固色 4060 7085 活性染料元明粉1 2碳酸钠 上染阶段30min 1 2碳酸钠 固色阶段60 90min 冷水洗 热水洗 皂洗 热水洗