第十二讲阳离子染色详解.ppt

,阳离子染料染色,在水溶液中可电离为带正电荷的色素阳离子以及无色阴离子适用于腈纶等纺织品染色染色性能优良，各项牢度好，尤其是耐日晒牢度高,第一节染料结构,第二节、腈纶纤维的染色特性,据第三单体的不同分为：含酸性基团的腈纶：羧基、磺酸基等纤维在溶液中带负电荷用阳离子染料染色含碱性基团的腈纶：吡啶、氨基等纤维在溶液中带正电荷用阴离子染料染色，如酸性染料不含第三单的腈纶国产腈纶第二单体：丙烯酸甲酯，510%第三单体：衣康酸或丙烯磺酸钠，13%,3、腈纶的性质,（1）、力学性质断裂强度：较小，2244cN/tex湿强度为干强度的80%100%断裂延伸度：较小，25%55%硬挺度：介于涤纶与锦纶之间回弹性：低负荷时与羊毛接近，高负荷，特别是在热的影响下，卷曲度基本消失,（2）、热性质热塑性纤维玻璃化温度决定染色的工艺条件Tg：8595腈纶耐热性较好,但在受长时间高温处理时，特别是有氧和碱存在时，结构会发生变化而变黄染色时避免高温腈纶的弹性模量随着温度的升高而降低,纤维饱合值Sf：纤维上所能吸附的染料最大值测试：用指定的标准染料（一般是相对分子质量为400、亲和力较高的纯孔雀绿），在100，pH=4.50.2，浴比100:1，回流染色4小时或平衡上染百分率达到95时，100g腈纶上吸附的染料量（染料重量/纤维重量）100%。,（3）、染色饱合值,腈纶共聚组分不同，纤维品种不同，饱和值不同；Sf大，染料吸收量大，宜于染深浓色和黑色（2.12.7）Sf小，染料吸收量小，宜于染浅淡色（1.21.7）,（4）.上染速率,阳离子染料在腈纶上具有较高的直接性，染料吸附快，初染速率高亲和力高的阳离子染料，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却比较慢，透染性差，易环染腈纶中的酸性基团，在不同pH值染浴中电离程度不同；不同的酸性基团的电离程度不同；上染速率有差别,以离子键作用上染，同时纤维上的基团（氰基）以及与染料分子结构中的多种极性取代基等存在极性作用力，使染料对纤维具有较高的亲和力，从而被吸附上染纤维。扩散模型为自由体积模型阳离子染料从一个染座上解吸下来，再吸附到另一个染座上，并逐渐向纤维内部扩散，在各染座间呈跳跃时的传递，最后主要以离子键在纤维的染座上固着,（5）上染机理,第三节、染料染色特性,主要包括配伍性、染色饱和浓度、饱和系数以及染料的移染性1.配伍性由于腈纶上吸附上染的的染座（酸性基团）有限，染料拼色和单色染色时性能差异较大。不同结构的染料对纤维的亲和力不同，同时扩散性能也不一样,亲和力高在染色初始阶段在纤维表面吸附速率快，但在纤维内扩散速率慢，同时容易取代已上染的亲和力低的染料，产生“竞染”现象。“竞染”导致产品色泽不一，难以达到理想拼色效果,阳离子染料的配伍性通常用配伍指数或配伍值表示配伍指数是反映染料亲和力和扩散速率高低的综合指标，是拼色时选择染料的依据,（1）选择上染性能不同而具代表性的染料作为参比标准；通常采用黄、蓝两色标准染料各一套；每套由5只染料组成，每只标准染料都有相应的配伍指数（K），上染最快的为1，最慢的设为5,（2）测试时选择色泽差异大的一套标准色染料与其进行拼色，从拼色结果来判定其配伍性（3）若试验染料与其参比染料配伍性一致或相近，则参比的标准染料的配伍指数就为试验染料的配伍指数。,配伍指数越趋近于1，染料对纤维的亲和力就越高，上染速率越快；配伍指数越趋近于5，染料对纤维的亲和力就越低，上染速率越慢；配伍指数不仅可作为拼色时选择染料的依据，同时根据K值大小，可用于指导和控制工艺条件，调节染色速率的快慢，有助于提高产品的匀染性,传统型的配伍指数通常划分为5类,配伍指数相近的染料，在上染过程中，染料色泽始终保持一致；差异大的，难以保证前后色泽一致配伍指数较小的染料，对纤维亲和力高，不易匀染，但竭染率高，适合染深浓色配伍指数较大的染料，匀染性好，竭染率相对较低，适合染浅淡色一般配伍指数在3左右的阳离子染料适应性较广对移染性好的第三代迁移型染料一般不再进行配伍性分类,2.染色饱和浓度及饱和系数,上染发生在纤维上有限的酸性基染座上，借助于染料的染色饱和浓度，有助于正确控制染浴中各染料使用的最高量，以节约染化料，提高产品质量染料饱和系数表征该染料在对纤维染色时的饱和特性,带正电荷的阳离子染料一旦与纤维上的酸性基团结合后，移染性较差，尤其是分子结构复杂、阳离子性和疏水性强的国产普通型阳离子染料很难通过延长保温时间来达到匀染效果，需严格控制染色温度、pH值、助剂、染料浓度，实际生产往往使用缓染剂达到匀染配伍指数越大，亲和力越低，移染性好,3.移染性,（1）pH值影响平衡上染量随染浴pH值提高而增大，含弱酸性基团的纤维，可增加其上染染座；强酸性不明显随pH值提高，染料吸附速率增大，不易匀染对含羧酸基的腈纶影响更为显著，含磺酸基的腈纶上染速率影响较小,pH值在46范围内，大部分染料和纤维性质稳定，理想的在4.55.5之间在实际染色中，采用缓冲体系来保持染浴中pH值的稳定,在玻璃化温度以上时，上染速率会迅速增加染色温度处于玻璃化温度以上1015时，大部分染料在此范围内完成上染，故为染料集中上染区。分段升温染色，越接近集中上染区，升温速率应越慢，每个升温段应保温一定时间，以利于匀染最高染色温度一般控制在98105染色温度对染色饱和值没有显著影响,（2）温度的影响,改善阳离子染料的匀染性能阳离子型：争夺染座，延缓上染阴离子型：形成不稳定染料助剂复合物，随温度升高，逐渐分解无机型：弱酸、中性盐（如元明粉），H+抑制纤维酸性基团电离，金属离子优先与纤维上的酸性基团结合，延缓染料上染,（3）缓染剂,1.染色方式（1）浸染浸染时控制各部位温度的均匀性和适当的升温速率，对产品匀染性至关重要A.升温控制染色法使用比较广泛而稳妥的染色工艺严格控制升温速率，缓慢升温，甚至进行分段升温染色，染液良好循环，保持各部位温度及浓度均匀性，使染料缓慢上染配合使用缓染剂,避免升温控制不准以及染浴温度不匀带来的染色不匀选择在玻璃化温度以上、染液沸点以下某一固定温度始染，保温4590min，然后升温至沸作短时间沸染。需选择合适的温度恒温上染，不发生集中上染，在整个恒温阶段均匀缓慢地上染,B.恒温快速染色法,（2）.连续轧染应用不广泛主要用于混纺或交织物，以及腈纶毛条或丝束染色,1、已定因素纤维型号、所用染料、染料浓度2、不定因素温度、染浴PH、电解质用量、缓染剂,2.决定染料被纤维吸收程度的因素,（1）染色温度的选择,纤维型号不同，最适宜染色温度不同,3.参数选择,（2）染色时间的选择,根据纤维型号和设备而定纱线或织物6090min丝束、散纤维、毛条2045min当染浴中染料接近吸净时，再将染液在1530min内升温至100固色2030min若固色不充分，汽蒸或干热处理地发生色变，影响摩擦牢度,（二）染色方法,1、不加缓染剂控制温度的染色法2、加缓染剂的染色法3、加缓染剂同时控制温度的染色法4、阴离子助剂染色法5、定温快速染色法,1、不加缓染剂控制温度的染色法,不用缓染剂，仅靠适当延长升温时间来达到匀染目的，严格控温适宜于下列染色浴比比较大的散纤维绳状匹染毛腈混纺绒线T，染料吸净，利于套染酸性染料和同浴施加阳离子柔软剂染料选择：M型或亲合力中等的X型设备应有温度自动控制程序,2、加缓染剂的染色法,利用阳离子缓染剂适宜于各种腈纶制品注意：阳离子缓染剂应与所用染料相配伍,3、加缓染剂同时控制温度的染色法,根据纤维的型号选择缓染剂控制温度在8590或9095对腈纶膨体纱的同时收缩和染色较为有利在实际生产中最常用。,4、阴离子助剂染色法,染浴中加适量的阴离子助剂，如扩散剂N和匀染剂O直接使用分散型阳离子染料适用于毛腈混纺制品：和酸性染料同浴涤腈混纺制品：和分散染料同浴,5、定温快速染色法,加阳离子缓染剂于90入染吸附和扩散在短时间内同时完成，生产周期短理想的染色工艺较快的升温速度最短的染色时间严格控制工艺条件，可保证染色效果,（三）、染色工艺,按染色的最高温度和对工艺过程中温度的控制方式不同：升温沸染法染色工艺恒温染色法高温染色法低温染色法,（一）控温法染色工艺,最常用的染色方法从始染温度到沸点，要严格按工艺要求控制升温速度腈纶散纤维、长丝束、精梳条，快些膨体纱、筒子纱、经轴、织物，慢些设备：常压不连续浸染机1、普通染色工艺2、快速染色工艺,1、普通染色工艺,始染温度：6080投入各种助剂、染料及织物升温缓慢升温或在升温过程中选择某一温度保温一定时间再升温或加入一定的缓染剂控制染色速率升温至沸，保持足够时间完成染色,1、普通染色工艺,保温温度及沸染时间应根据染色要求选择：淡色：6080保温，100染2030min中色：7585保温，100染3045min浓色：可以不保温，控制升温至沸，沸染4560min,例1、阳离子染料，阳离子缓染剂，艳红色,处方（对织物重）阳离子染料x醋酸（98%）2.5%醋酸钠1.0%元明粉8.0%匀染剂TAN0.5%浴比1:40始染温度75,例1、阳离子染料，阳离子缓染剂，艳红色,升温控制曲线,例2、迁移型阳离子染料,处方（对织物重）迁移型阳离子染料x醋酸（98%）2.5%醋酸钠2.0%元明粉10%匀染剂MR0.3%染色浴比1:40PH44.5始染温度80,与迁移型阳离子染料配伍的阳离子缓染剂,例2、阳离子染料，阳离子缓染剂，艳红色,升温控制曲线,例3、分散型阳离子染料,处方（对织物重）分散型阳离子染料x醋酸（98%）2.5%醋酸钠1.0%元明粉10%平平加O1.0%浴比1:201:40PH35始染温度40,配液时用60热水，不宜加醋酸,例3、阳离子染料，阳离子缓染剂，艳红色,升温控制曲线,2、快速染色法,合理计算缓染剂用量，使染料集中在沸点上染，从而提高始染温度，缩短染色时间升温控制曲线,（二）恒