第四章-纺织品染色

第四章纺织品的染色,指染料从染液中自动地转移到纤维上，并在纤维上形成均匀、坚牢、鲜艳色泽的过程。主要指标染色色泽的均匀性染色牢度鲜艳度,染色均匀性的概念,即：色泽均匀性指染料在纤维上的分布的均匀程度染料在纤维上分布越均匀，染色均匀性越好否则，将会出现色差或色花,染色色牢度的概念,即：色泽坚牢度指染料在纤维上固着力和稳定性的大小染料在纤维上固着力和稳定性越大，染色色牢度越高否则，将会出现褪色或变色,色泽鲜艳度的概念,即：色泽的饱合度或纯度指色泽中染料光谱色含量的大小色泽中染料光谱色含量越大，色泽越鲜艳否则，色泽萎暗,第一节染料及颜色的基础知识,一、染料1、概念染料是指一类能溶于水或其它介质，对纤维有亲和力的有色物质。染料都为有机物作为染料的三个基本条件一般要求能溶于水对纤维必须有亲和力必须具有颜色,染料一般要求能溶于水,通常染色在染料的水溶液中进行（染液）染料以单分子态上染，只有溶解才能使染料由晶体转变成单分子态注意有些染料能直接溶于水：直接、活性、阳离子染料有些通过适当的化学处理后能溶于水：还原、硫化染料有些染料在水中的溶解度较小，形成悬浮液：分散染料,染料对纤维必须有亲和力,亲合力是染料上染纤维的趋势亲合力越大，染料上染纤维的趋势越大，染料的利用率越高注意不同类型的染料对不同种类的纤维有不同的亲和力要针对具体纤维进行染料类别的选择,染料是染色过程中的着色剂注意：颜料与染料的区别颜料（涂料）不溶于水对纤维没有亲和力可是有机物，也有无机物依靠粘合剂粘到织物上在油漆、油墨、橡胶行业也有广泛应用,染料必须具有颜色,2、染料的分类,染料应用类别及其主要性能,染料应用类别及其主要性能,冠称：指染料的应用类别名称（又称属称或属名）普通属名：活性、还原、分散专用属名：染料生产厂家自定的染料的类别名称。如Cibanone（瑞士汽巴公司的还原染料的专有属名）、Cibacron（瑞士汽巴公司的活性染料的专有属名）我国染料制造商采用普通属名,3、染料的命名,“三段命名法”：冠称色称尾注,色称：指染料染色后所得到的染品颜色的名称红、黄、蓝、绿、青、紫天蓝、嫩黄、草绿、酒红,染料的尾注即染料的说明一般说明用途、牢度、浓度、状态等染料的尾注通常用英文字母表示，如酸性大红B,常用的符号及其意义列举如下:,B表示带蓝光或青光C表示适用于染棉D表示适用于染色E表示适用于浸染Ex表示高浓F表示染色牢度好或染料粒子细G表示黄光或绿光H表示适用于棉毛交织物的染色J表示黄光,常用的符号及其意义列举如下：,K表示适用于冷染(指还原染料)，或表示热固型活性染料L表示耐光或耐晒,或可溶性好,或匀染性好N表示正常和标准的意思,或系新染料O表示橙光或高浓P表示适用于印花或染纸,或表示粉状染料R表示带红光S表示水溶性好或适用于染丝V表示紫光W表示适用于染毛X表示浓度特高Y表示带黄光,常用的符号及其意义列举如下：,H.C表示高浓度Ex.cone表示特浓gr表示颗粒状paste表示浆状liq表示液状pdr表示粉状pf表示细粉状S.f.表示超细粉状p.f.f.d表示染色用细粉状p.f.f.p表示印花用细粉状,力份,在染料尾注中常表示染料力份，如100%、200%等。力份指染料厂家以某一质量分数作为染料力份标准（力份视为100%），其他与之相比而确定的相对浓度。例如50指某染料的力份是标准染料的一半。不同厂家力份标准不一样，无可比性染料厂常在染料中加入填充料如促染剂、扩散剂、助溶剂等助剂，使用时应注意。,举例：,直接兰RG（C.I.Directblue22C.I.24280）活性艳红X-7B（C.I.ReactiveRed88C.I.18205）分散大红S-3GFL（C.I.Disperse54）阳离子红青莲FRR（C.I.Basicviolet20）弱酸性深兰GR（C.I.AcidBlue120C.I.26400）,4、染色牢度,1、染色牢度概念所谓染色牢度是指染色产品在使用过程中或以后的加工处理过程中，纺织物上的染料经受各种因素的作用而在不同程度上能保持其原来色泽的性能(或不褪色的能力)。保持原来色泽能力低的，即容易褪色，则染色牢度低，不容易褪色的染色牢度高。染色牢度是衡量染色产品质量的重要指标之一。,是衡量染色产品质量的重要指标之一。引起褪色或变色的外界因素后续加工过程中的酸、碱、氧化剂、还原剂等服用过程中的日晒、洗涤、摩擦、汗渍、熨烫等染色牢度主要包括：耐洗牢度、耐摩擦牢度、耐日晒牢度、耐汗渍牢度、耐熨烫牢度等对染色牢度的要求：不同用途的纺织品要求不同衬里布：耐摩擦牢度窗帘：耐日晒牢度服装：耐日晒牢度、耐洗牢度耐、摩擦牢度,影响染色牢度的因素染料的结构纤维的性质染料在纤维上的物理状态：分散、聚集、结晶染料与纤维的结合情况染料的浓度染色方法染色工艺条件ISO制定了一套色牢度的测试方法和染色牢度标准，我国也有相应的国家标准。,常见染色牢度,耐洗牢度，耐摩擦牢度（干摩擦和湿摩擦），耐日晒牢度，耐汗渍牢度、耐氯漂牢度、耐干热（升华）牢度、耐热压（熨烫）牢度影响耐洗牢度的因素与染料有关还原活性与后处理有关固色注意：评定染料的染色牢度是将染料在纺织品上染成规定的色泽浓度才能进行比较耐晒牢度：浓色淡色耐摩擦牢度：浓色淡色,颜色的基本特征,色相：表示某种颜色色别的名称，是色彩最主要的特征，是色与色之间的主要区别。用光的波长来表示。纯度：又称饱和度、艳度和彩度，可用来区别颜色的鲜艳程度。表明颜色中所含有色成分及消色成分的比例。以色彩白度的倒数来表示。亮度：又称明度，表示有色物体的表面所反射的光的强弱程度，区别颜色的浓和淡。指物体在明度程度上接近黑白的程度。用光的反射率大小表示。,1、染料在溶液中的状态随着染料分子结构、溶液温度、pH值及其它组分的不同，染料在溶液中可呈分子或离子状以及胶体或悬浮状。染料上染纤维时，纤维中微隙很小，只有单分子或单离子状态的染料才能顺利扩散进入纤维内部。,三、染色基本理论,2、染料的上染过程,上染就是指染料从染液(或其它介质)向纤维转移并将纤维染透的过程。染料分子（或离子）随染液流动靠近纤维界面；染料通过纤维表面的扩散边界层向纤维表面扩散；染料分子被纤维表面吸附；染料向纤维内部扩散并固着在纤维内部。,大致可以分为三个基本阶段:1）吸附:当纤维投入染浴以后，染料先扩散到纤维表面，然后渐渐地由溶液转移到纤维表面，这个过程称为吸附。,2）扩散:吸附在纤维表面的染料向纤维内部扩散，直到纤维各部分的染料浓度趋向一致。平衡上染百分率：染色平衡时染料在纤维上的染料百分率；半染时间：染色达到平衡上染百分率的一半所需时间,3）固着:是染料与纤维结合的过程，随染料和纤维不同，其结合方式也各不相同。固着方法：不溶处理和化学键合处理。直接染料：固色剂处理；活性染料：上染后与纤维发生化学反应形成共价键连接；强酸性染料：与纤维间形成离子键；分散染料：自身不溶及涤纶分子包覆而固着,3、染料与纤维之间的作用力,范德华力；氢键；库仑力；共价键；配价键；电荷转移分子间引力。,四、染色方法,1、浸染(竭染)浸染是将纺织品浸渍于染液中，经一定时间使染料上染纤维并固着在纤维上的染色方法。浸染时，染液及被染物可以同时循环运转，也可以只有一种循环。浸染方法适用于各种形态的不能经受张力或压轧的纺织品染色。染液和被染物的相对运动、升温速率、浴比大小等因素都对染色效果有较大的影响。,2、轧染,轧染是将织物在染液中经过短暂的浸渍后，随即用轧辊轧压，将染液挤入纺织品的组织空隙中，并除去多余染液，使染料均匀分布在织物上，染料的上染是（或者主要是）在以后的汽蒸或焙烘等处理过程中完成的。在轧染过程中，织物浸在染液里的时间很短，一般只有几秒到十几秒。轧染一般是连续染色加工，生产效率高。,为了保证匀染性及防止色差，要求轧液要均匀。用于轧染的织物需有良好的润湿性能。经过轧压以后，织物上的染液可以分为三部分。一般染料对纤维都有一定的直接性。轧染中使染料固着的方法一般有汽蒸、焙烘(或热熔)两种。此外，轧堆染色是在浸轧后堆置过程中固色的一种半连续染色方法。,五、常用染色设备,一、连续轧染机适用于大规模连续化的印染加工,是棉、化纤及其混纺织物最主要的染色设备。分为以下几个部分:1.轧车织物浸轧染料的主要装置。2.烘干装置包括红外线、热风和烘筒烘燥三种。3.蒸箱有的染料染后要汽蒸，在蒸箱内通入饱和蒸汽，使纤维膨化，染料及其它化学药品扩散进入纤维内部。4.平洗装置它包括多格平洗槽，可用于冷水、热水、皂煮以及根据不同染料进行的后处理。5.染后烘干装置染后的烘干都采用烘筒烘干。,连续轧染机1进布装置2、6均匀轧车3红外线烘燥机4横导辊热风烘燥机5烘筒烘燥机7透风辊8还原蒸9平洗槽10皂洗箱11长蒸箱12平洗槽13烘筒烘燥机14落布装置,二、卷染机间歇式的染色机械，根据其工作性质可分为普通卷染机、高温高压卷染机。染色时，织物由被动卷布辊退卷入槽，再绕到主动卷布轴上，这样运转一次，称为一道。织物卷一道后又换向卷到另一轴上，主动轴也随之变换。染毕织物打卷出缸。普通卷染机的缺点是织物运行的线速度不一致，张力较大，劳动强度较大。等速卷染机及自动卷染机可以克服上述缺点，自动卷染机还能调向、记道数和停车自动化。,卷染机,高温高压卷染机,高温卷染机,三、溢流、喷射染色机(一)溢流染色机溢流染色机是特殊形式的绳状染色机。由于染色时织物处于松弛状态，受张力小，染后织物手感柔软，得色均匀，故都用于高压条件下合纤织物、经编织物、弹力织物等的染色。近年来也制造了一些常压溢流染色机，可供天然纤维织物常压染色之用。该机容易操作，使用简便，但染色时浴比大，染料和用水量大。,溢流染色机,(二)喷射染色机喷射染色机占地小，产量高，可节约材料、动力和劳动力。它不仅有高温高压式，而且有常压式；不仅能用于合成纤维，也能用于天然纤维；不仅能用于染色，也能用于前后处理。因为有其通用性，更受生产厂家欢迎。由于染液的喷射作用有助于染液向绳状织物内部渗透，染色浴比也小，织物所受张力更小，因而获得了更优于溢流染色机的染色效果。,喷射式绞纱染色机由染槽、孔管、回转装置和泵等组成。染色时将绞纱分别套于平列的孔管上，用泵将染液从液槽送入孔内，喷淋于绞纱上。与此同时，由于回转装置的转动，可使套挂在孔管上的绞纱渐渐转动而达到均匀染色，这种设备浴比较小，绞纱的装卸操作方便，但喷眼需经常作清洁工作，以防堵塞。,第二节直接染料染色,一、直接染料概述在直接染料出现以前第一只直接染料的诞生所谓直接染料是指对纤维无需媒染剂而直接上染的一类染料。染料对纤维直接上染的性能就称为直接性。,1、直接染料的结构特点,以双偶氮和三偶氮结构为主；有较大的共轭体系；分子呈狭长扁平线性的带状，有较好的芳环共平面性；分子结构中含有磺酸基、羧酸基等水溶性基团，水溶性较好；直接染料染色方法简单。,2、按染色性能对直接染料的分类,匀染性直接染料：匀染性好，牢度差，染色温度低，分子量小。染色时盐的促染作用不明显。适合染浅色。盐效应直接染料：分子量大，水溶性基团多，对无机盐敏感，匀染性较差。染色时，加盐能显著提高染料的上染速率，促染作用明显，必须控制无机盐的用量和时间，牢度比A类好。温度效应直接染料：对温度敏感。控制好温度。,3、直接染料应用特点,色谱齐全；使用简单；价格便宜。但染色牢度不好，特别是湿牢度（如皂洗牢度）较差，沾色严重；鲜艳度差。直接染料主要应用于纤维素类纤维染色，较少用于印花。此外，直接染料还用于皮革及纸张的染色。某些直接染料还上染羊毛、蚕丝等蛋白质纤维以及锦纶纤维。直接染料不耐硬水，大部分能与钙、镁离子结合生成不溶性沉淀，使染色织物产生色斑。,根据被染物的形态如散纤维、纱线或织物，可采用合适的浸染、卷染及轧染的染色方法。1、浸染和卷染染色前，首先应根据被染物的最终用途所需的染色牢度来选用合适的染料。拼色时，应选用染色性能及染色牢度相似的染料。,二、直接染料对纤维素纤维的染色,（1）盐效应纤维素纤维的染色是在含有中性电解质的染浴中上染的，电解质的作用是促染盐效应。机理：直接染料在溶液中离解成色素阴离子上染纤维素纤维，纤维素纤维在水中也带负电荷，染料和纤维之间存在电荷斥力，在染液中加入盐，可降低电荷斥力，提高上染速率和上染百分率。,（2）温度效应染料分子结构越大，聚集倾向越明显，染色温度越高。分子结构较复杂的染料，需在较高温度条件下才能提高上染百分率；结构较简单的染料，在较低的温度下就可获得较高的上染百分率。在常规染色时间内，得到最高上染百分率的温度成为最高上染温度。最高上染温度在70以下的为低温染料，7080为中温染料，90100为高温染料。,2、轧染和轧卷染色,直接染料可以用浸轧汽蒸的方式进行染色。由于直接染料对纤维的直接性较高，在浸轧过程中会对纤维发生吸附，使轧余回流下来的染液浓度降低，结果轧槽里的浓度随之下降，造成染色前浓后淡的色差。因此开车时轧槽始染液应适当稀释，以保持织物前后色泽一致。轧卷染色是将织物浸轧染液后，打卷，在缓慢转动的情况下放置一段时间，完成染料的上染过程，而后进行水洗、固色等后处理。,三、直接染料对其它纤维的染色,直接染料除了用于纤维素纤维的染色外，部分品种还可用于蚕丝、羊毛、锦纶的染色。直接染料对蚕丝的上染和固着机理与上染纤维素纤维相似，主要通过氢键和范德华力与纤维结合。直接染料也可用于锦纶的染色。直接染料一般不作为主色用于锦纶的染色，仅由于色光的需要与酸性染料或中性染料拼混使用。,四、直接染料染色后的固色,直接染料染色物的湿处理牢度较低，易造成褪色或沾色现象。为改进直接染料的湿处理牢度或其它牢度，通常进行固色处理。目前常用的固色剂包括低分子阳离子型固色剂、阳离子树脂型固色剂以及反应性交联固色剂等三种类型。,1、固色剂的结构,分子结构中都含有阳离子基，能与直接染料、酸性染料或活性染料的阴离子基结合，降低染料的水溶性，从而提高湿处理牢度。固色剂一般分子量都比较高，与染料分子结合后还能使染料分子增大，进一步降低染料的水溶性。,2、固色机理,直接染料含有亲水性的磺酸盐或羧酸盐，采用阳离子化合物作固色剂，其可与染料阴离子在纤维上发生离子交换反应，生成微溶或不溶于水的盐类，从而封闭染料的水溶性基团，防止染料在水中电离和溶解而从织物上脱落。,第三节活性染料染色,一、活性染料概述活性染料是一类分子结构中带有活性基团的水溶性染料，亦称反应性染料。其分子结构中除水溶性基团和染料母体外，还由桥基连接了某种活性基团，染色时通过活性基团与纤维反应形成共价键结合而上染纤维。活性染料是目前产量最大，用途最广的一类染料。,1、活性染料的结构,活性染料的化学通式可表示为：SDBReS水溶性基团，一般为磺酸基（-SO3Na）；D染料颜色母体，可为偶氮类、蒽醌类或其它结构；B连接活性基与染料母体的桥基，多为-NH-、-NHCO-、-SO2-等隔离基团；Re活性基团或称反应性基团，它决定了活性染料的反应类别。,2、活性染料的类型,常见的并已公布了完整结构的有：X型、K型、M型、KN型。各类活性染料具有不同的染色性能。其分子结构简单，所含的磺酸基等水溶性基团能在水中电离，成为染料阴离子。活性染料能与纤维素纤维上的羟基、蛋白质纤维上的氨基发生共价键结合，也称为反应性染料。,3、活性染料的染色特点,活性染料与其它染料在上染过程中的最大不同之处就是在吸附和扩散的同时还会发生与纤维的键合反应（固色）及水解反应。一般来说，活性染料的反应性越强，直接性越高，扩散性越低，匀染和透染性就越差；反之就较好。纤维素纤维染色时，应在近中性上染，待达到或接近吸附平衡后再加碱剂固色。随着染液pH值的提高，使纤维素的羟基容易离解成阴离子，加快染料和纤维间的固色反应。,4、活性染料的应用特点,活性染料色谱齐全，色泽鲜艳，价格较低，湿牢度较好，染色方便，扩散性和匀染性优良。活性染料对纤维素纤维有亲和力，主要用于棉、粘胶纤维等的染色，也可对羊毛、蚕丝、锦纶等进行染色，在实际生产中广泛应用于纤维素纤维与蛋白质纤维的染色和印花。活性染料的染色方法有浸染和轧染，染色过程一般分为三个阶段，即上染固色皂煮后处理。,为了提高上染率，在染色时特别是浸染和染深色时需要加入大量的盐；部分品种的活性染料固色率不高，一般以染浅、中色为主。活性染料在染色过程中，若过早发生固色反应，不易获得良好的匀染性和透染效果。染料与纤维发生键合反应的同时，也不可避免地发生水解反应。水解产物一般不能再和纤维反应，使得染料的利用率降低，也使得染深色困难。水解染料对纤维也有一定的亲和力，也能上染纤维，但亲和力不大，会影响染色牢度。,二、活性染料对纤维素纤维的染色,纤维素的结构式如下：,包括上染、固色、皂洗三个步骤。上染：活性染料染色时，染料首先通过范德华力和氢键吸附在纤维表面，并向纤维内部扩散固色：在碱在作用下，染料与纤维发生化学反应形成共价键固着在纤维上皂洗：通过皂洗将纤维上未与纤维反应的染料洗除，减少纤维表面浮色，提高染色牢度。,影响活性染料上染的主要因素,浸染工艺参数主要有温度、固色碱剂、浴比、中性电解质的性质和用量以及助剂的选用等。（1）染色及固色温度具有不同反应性基团的染料要求不同的染色及固色温度，反应性强的温度低，反之较高。二氯均三嗪类染色温度为室温(2035)，固色温度在40左右；乙烯砜类染色温度约为4050，固色温度约为60；M型染色温度为60左右，固色温度在6070；一氯均三嗪类的染色温度约为6070。,（2）固色碱剂,活性染料固色pH值一般以10-11较合适。一般根据活性基反应性的不同，选用碱剂的碱性强弱也应不同。同时也随所要求的固色速率而定。（25，10g/L溶液）碱性：烧碱磷酸钠水玻璃纯碱小苏打pH值：1211.410.410.38.4,（3）中性电解质通常在吸附浴和固色浴中都需加入一定量的中性电解质，电解质的用量随染料用量的增加而增高。电解质用量一般为2060g/L。（4）浴比浴比主要与染色设备有关，一般来说，选用较小浴比，染料利用率高，但会影响匀染效果。（5）助剂对一些难溶的染料还可加入尿素等助溶剂，以提高染料的溶解度和纤维的溶胀性。染色用水不宜含有铁、铜或铬等金属离子，它们会使染料的溶解度降低或色泽萎暗。因此染色应该用软水。,三、活性染料对羊毛的染色,羊毛、蚕丝和聚酰胺纤维中都含有氨基，羊毛还含有羟基、巯基，蚕丝也含有羟基，它们都可与活性染料反应形成共价键结合。除了羊毛纤维的化学结构与反应性有关外，羊毛的形态结构对活性染料染色也有很大影响。用于染羊毛的活性染料分为两类，一类是用于纤维素纤维染色的活性染料；另一类是合成的专用于羊毛染色的活性染料。,第四节还原染料染色,一、还原染料概述还原染料是分子结构中上含有两个及以上的羰基，可由还原剂（保险粉）还原为隐色体而上染纤维，经氧化发色而固着的一类染料。还原染料用于纤维素纤维的染色和印花，其各项牢度极佳。还原染料的生产水平，一度成为衡量各国化学工业发展水平的标志。,其还原氧化反应可简单地表示如下：还原染料隐色酸隐色体还原染料的色泽鲜艳，色谱齐全，各种牢度一般都比较高，尤其是耐日晒、耐洗色牢度为其它染料所不及。以蓝、紫、绿、棕、橄榄、灰诸色见长，黄、橙色次之，红色品种较少，缺乏浓艳的大红色。还原染料合成方法较复杂，流程长，价格较昂贵。,二、染料的还原和溶解,还原染料染色时应在碱性介质、还原剂的作用下，将染料中的羰基还原成为可溶性的隐色体钠盐（简称隐色体），才能上染纤维素纤维。1、还原染料的还原性能还原染料的还原性能主要包括还原的难易和还原速率的快慢。,（1）还原难易,还原染料还原的难易可以用隐色体电位来表示。还原染料染色中的所谓隐色体电位是先将一定浓度的染料用保险粉、烧碱溶液还原成隐色体，然后在一定条件下，用赤血盐滴定，测电动势。还原染料的隐色体电位为负值。它的绝对值越小，表示染料越容易被还原，可采用较弱的还原剂还原，且还原状态比较稳定；反之，绝对值越大，表示该染料越难被还原。,（2）还原速率,还原速率表示染料被还原的快慢，即反应速度的大小，一般用半还原时间来表示。半还原时间：当染料在一定条件下，染料还原一半所需要的时间为半还原时间。表示还原速率的大小。半还原时间越大，还原越慢。还原速率的快慢是由反应机制所决定的，与还原电位无关。,2、隐色体的溶解性,隐色体的溶解性影响染料的染色性能，若隐色体的溶解度小，而浓度又过高，则有可能发生隐色体的结晶和沉淀现象，不能进行正常染色。隐色体的溶解性与分子中被还原的羰基数目、相对分子质量的大小及取代基的性质有关。相对分子质量大、结构复杂、同平面性好、共轭双键贯通的染料隐色体在染液中的溶解度较低。,3、隐色体的氧化,纤维上还原染料的隐色体必须经过氧化，才能转化成原来的不溶性染料固着在纤维上。大多数还原染料隐色体的氧化速率较快，可通过空气氧化，只要进行水洗和透风就能达到氧化目的。对于氧化速率较慢的染料隐色体，可用氧化剂氧化，以使氧化充分和减少染料的损失。,三、还原染料的染色方法,染料还原溶解隐色体上染隐色体氧化皂煮后处理。1、隐色体上染在浸染中，根据还原染料被还原的难易程度，还原方法可分为全浴法和干缸法两种。由于染液量大，为了操作方便，除适宜用全浴法还原的染料外，一般都采用干缸法还原。全浴法适用于易于还原的还原染料（还原速率高）；干缸法适用于不易被还原的还原染料（还原速率低）。,还原染料隐色体染色时，按上染温度、氢氧化钠和保险粉的用量可分为甲（适合隐色体对纤维亲和力高，分子聚集倾向大的染料）、乙、丙三法，每个染料需选一最合适的方法，以便得到鲜艳的颜色、最佳染色牢度和良好的上染百分率。,2、悬浮体轧染,所谓悬浮体轧染，就是将还原染料的超细粉配成的悬浮体溶液直接浸轧在织物上，然后轧还原液，在汽蒸条件下使染料被还原成隐色体，从而吸附、上染纤维的染色方法。其工艺流程一般是：浸轧染料悬浮液(烘干)浸轧还原液汽蒸水洗氧化皂煮水洗烘干。此工艺也称为悬浮体轧蒸工艺。,第五节可溶性还原染料,第六节硫化染料染色,将酚类和芳胺类等中间体进行硫化，直至生成含硫杂环和多硫键的结构，且不溶于水的大分子有色产物即为硫化染料。分子中含有两个和多个硫键，分子结构可用通式R-S-S-R表示。硫化染料不溶于水，硫化染料染色时，要先用硫化钠将其还原成可溶性隐色体才能对纤维素纤维上染，上染后再经氧化生成不溶性的染料而固着于纤维上。,硫化染料的基本特征可概括为：以多硫基为染色官能团，经硫化碱作用生成隐色体而上染纤维；制备简单，价格低廉，染色牢度尚佳，湿处理牢度好，耐摩擦牢度中等，耐氯漂差；以深浓色为主，红色谱不艳亮；黑色品种的染色织物存放过久，易于产生酸性脆损。硫化染料含有多硫键、S杂环、大分子等结构。,一、浸染,硫化染料的浸染过程主要包括染料的还原溶解、上染、氧化及皂洗后处理等。1、染料的还原溶解硫化染料多用多硫化钠或硫化钠作为还原剂。既是还原剂，也是碱剂。用量以充分还原溶解染料，并能足够防止染液中的染料隐色体被空气氧化为宜。,2、隐色体上染纤维,硫化染料隐色体对纤维素纤维具有亲和力，但是亲和力较低、上染速率较慢。为保证染料隐色体的顺利上染，除采用小浴比染色、适当降低染色温度外，还可加入中性电解质如中性促染剂。硫化黑为主色的染色温度以9095为宜；硫化蓝为主色的则以6075为宜；硫化深蓝为主色的则需要8085。大多数可在接近沸点的温度下进行，这是因为较高的染色温度不但使硫化钠的还原性增强，而且使染料隐色体的聚集倾向降低，有利于染料的吸附和扩散。,3、隐色体的氧化固着多数硫化染料隐色体都易被氧化，染色后只需要经过淋洗、透风或氧化剂处理，均可使其完全氧化。随之，氧化生成的不溶性色淀固着于纤维的内部。常用的氧化剂有空气、双氧水、重铬酸钾、过硼酸钠、碘酸钾（钠）、亚氯酸钠等。,4、皂洗后处理,目的去除浮色。为了提高染物的牢度、色泽鲜艳度、手感等，可依据产品的要求进行不同的后处理。主要包括固色处理、套色处理、防脆处理、柔软处理等。为提高硫化染料的耐日晒和耐皂洗牢度，可在染色后进行固色处理。硫化染料的色光较萎暗，必要时可以用活性染料、碱性染料套色以提高色泽鲜艳度。防脆方法主要有隔绝空气法和碱性试剂处理法，也可直接使用防脆硫化染料。,二、轧染,轧染工艺在硫化染料染色中应用最为普遍。浸轧染料隐色体溶液（7080，轧余率7080%）还原汽蒸（100130，1min）水洗氧化皂煮后处理。常用的氧化剂为双氧水和过硼酸钠，为使织物充分润湿，轧染液中可加适量的润湿剂。,第七节不溶性偶氮染料,色酚用烧碱溶解，然后用一定方法使其上染织物，称打底，故色酚又称打底剂；色基用盐酸和亚硝酸钠使之重氮化，制成重氮盐或显色液（冰冷却）；与纤维上的色酚偶合，生成不溶性偶氮染料固着在纤维上，称为显色（冰冷却）。,打底液的配置即色酚的溶解过程；显色液的配置过程即色基的重氮化过程,第八节酸性染料,定义凡含有酸性基团，能在酸性、弱酸性或中性染浴中上染蛋白质纤维和聚酰胺纤维的染料。结构特点酸性基团大多数为磺酸基，少数为羧基，易溶于水，在水中电离成为染料阴离子染料分子结构比较简单，多数为单偶氮类染料，少数为双偶氮类染料，分子中缺乏较长的共轭双键系统，分子芳环共平面性或线型特征不强，因此对纤维素纤维缺乏亲和力。,应用特点色谱齐全色泽鲜艳湿牢度和日晒牢度随品种不同而有很大差异。其中结构较简单，含磺酸基较多的湿牢度就较差。应用对象主要用于羊毛、蚕丝等蛋白质纤维和聚酰胺纤维的染色和印花，也可用于皮革、墨水、造纸和化妆品的着色及食用色素。,酸性染料的品种：根据染料的结构分类，可分为偶氮类酸性染料、蒽醌类酸性染料、三芳甲烷类酸性染料,偶氮类酸性染料,大多数为单偶氮和双偶氮结构的染料，以黄、橙、红等浅色品种为主三偶氮结构的染料虽然湿处理牢度好，但色泽比较灰暗，匀染性差,蒽醌类酸性染料,在色谱上弥补了偶氮类酸性染料以深色为主，大多为紫、蓝、绿及黑色具有良好的耐光牢度,三芳甲烷类酸性染料,在三芳甲烷结构的碱性染料基础上，经磺化而成以蓝、绿、紫色为多，色泽浓艳耐光牢度差，溶解度低,按染色工艺条件强酸性染料：匀染性酸性染料或典型的酸性染料，染羊毛、皮革。弱酸性染料中性染料,强酸性染料染色,强酸性染料由于分子结构简单，相对分子质量低，含磺酸基比例高，溶解度高，匀染性好。离子键结合。湿处理牢度很差，难以染深色，不耐缩绒，且染后羊毛强度有损伤，手感不好。,弱酸性染料的染色,染料分子结构复杂，水溶性低，对纤维的亲和力较高，染料的上染速率太快，易造成染色不匀。除了离子键以外，染料主要以范德华力和氢键固着在纤维中。染色牢度比强酸性染料好。,中性染色的酸性染料,分子结构复杂，分子量高，水溶性差，对纤维的亲和力高，匀染性差。主要以范德华力和氢键与纤维结合。色泽不及强酸性染料鲜艳，染色牢度比强酸性染料好。,不同类型酸性染料染色性能比较,一、羊毛、蚕丝和锦纶的两性性质与染料上染机理,羊毛、蚕丝、聚酰胺几乎含等当量的氨基和羧基H2NWCOOH在水中，氨基和羧基发生离解，形成两性离子：+H3NWCOO-等电点：当溶液的pH值达到某一值时，羊毛纤维中电离的氨基和羧基数量相等，此时纤维大分子上的正、负离子数目相等，处于等电状态，纤维呈电性中和，这时的pH值称为该纤维的等电点。羊毛等电点的pH值为4.24.8。,酸性染料在染液中电离成D-SO3-和Na+羊毛等纤维带正电荷，吸引染料负离子上染纤维与染料间也存在范德华力和氢键强酸浴：离子键起主要作用弱酸浴：范德华力和氢键起主要作用,二、影响酸性染料染色的主要因素,染液PH值中性电解质染色温度和时间,染液PH值,“染座”：NH3+酸性条件下NH3+与D-SO3-形成定位吸附PH，“染座”。即酸性强，NH3+多加酸，促染通过控制PH控制上染速率和得色量匀染：酸分几次加入，并选用不同的酸强酸浴染色硫酸弱酸浴染色醋酸中性浴染色醋酸铵或硫酸铵,中性电解质,PH等电点范德华力和氢键结合，加中性电解质促染（减少染料与纤维间的静电阻力）,中性电解质,当酸性染料在硫酸存在下染羊毛，染液中加入中性电解质（食盐或元明粉），无机阴离子Cl或SO42以及染料阴离子都能与纤维阳离子的“染座”产生静电引力无机阴离子Cl或SO42体积小、扩散速度快，先被吸附染料阴离子靠近纤维时，由于静电力、范德华力和氢键作用，取代无机阴离子与纤维结合。,中性电解质,Cl-快，逐渐延迟染料离子的交换，起缓染作用，并促进染料的移染，有利于获得匀染。氯离子对纤维的亲和力很低(常看作为零)，硫酸根离子的亲和力比氯离子大一些，所以元明粉的缓染作用要比食盐强。,（染料染液浓度0.1%，浴比50:1，温度50）,染色温度和时间,T聚集程度膨化程度吸附、扩散速率根据染料聚集倾向大小、扩散性、移染性能高低来控制始染温度、升温速率和染色时间，达到匀染、透染的目的。,二、酸性染料对羊毛、蚕丝和锦纶的染色工艺,1、羊毛的染色（1）染液pH值在较低的pH值下才能获得很高的上染率，pH值可控制在2.54。（2）染色温度羊毛的始染温度可在50，羊毛需长时间沸染。（3）匀染剂,2、蚕丝的染色,蚕丝的酸性染料染色原理与羊毛染色相同，所不同的是两种蛋白质纤维在氨基酸组成、氨基含量、等电点、超分子结构、形态结构、服用性能等方面存在差别。蚕丝织物一般选用弱酸性染料染色。一般宜采用95左右染色，并添加柔软剂或润滑剂来减轻损伤。蚕丝染色后，需要用阳离子型固色剂固色。,3、锦纶的染色,锦纶为聚酰胺纤维，在实际生产中，大多采用弱酸性染料染色。染色温度：始染温度可在50，升温沸染热定型对染色的影响染液pH值：56匀染剂拼色考虑竞染，导致色光变化，需选用上染速率相近的染料。,酸性染料染色常见疵病,第九节酸性媒染染料,许多染料对植物或动物纤维不具有亲和力，不能获得坚牢的颜色，但可用一定方法使它与某些金属盐形成络合物坚牢地固着在纤维上,因染料的发色基团参与络合反应，酸性媒染染料在媒染处理前后的色泽会发生很大的变化。,第十一节酸性含染染料,第十一节阳离子染料染色,阳离子染料其结构有500多个，居染料之首。以有机碱基团为染色官能团，在水中可电离成色素鎓离子，能与纤维结构中的负离子成盐键结合而上染的一类染料。也称为碱性染料。其染色过程可描述为：腈纶所含的酸性基团在水中电离，使纤维表面带有负电荷。阳离子染料在水中溶解，电离出色素阳离子（鎓离子）。由于静电引力的作用，染料被吸附在纤维表面。,一、腈纶的染色特性及阳离子染料的染色机理,1、腈纶化学结构与微细结构对染色的影响腈纶大分子链一般是以丙烯腈为主体，添加少量第二单体及第三单体共聚而成。由于酸性基团的引入，纤维大分子链上具有阴离子染座，因而可采用阳离子染料在常压下染色。第二单体含有酯基的中性单体，能使纤维结构松弛，有利于染料的扩散。第三单体上的酸性基团主要是磺酸基和羧酸基，在溶液中电离使纤维表面带有负电荷，并与染料的阳离子通过离子键结合。,阳离子染料对腈纶的上染实质上是一个离子交换过程。,阳离子染料上染腈纶属于定位吸附，初染率很大而移染性能很差，在拼染时，必须考虑阳离子染料相互之间的竞染性或配伍性能。决定染料的配伍性能的主要因素是亲和力的扩散速率。配伍性指各拼色染料上染速率的一致程度。阳离子染料的配伍性是用配伍值来表示的（K值）。配伍值共分为5级，它体现了阳离子染料对腈纶亲和力的大小和上染速率的快慢。配伍值越大，上染速率越慢，匀染性越好。,四、阳离子染料的染色方法,1、浸染对染色温度的不同控制，常分为升温控制染色法和恒温快速染色法。2、连续轧染轧染液组成：纤维膨化剂、不挥发性酸或释酸盐、防泳移剂。工艺流程为：浸轧汽蒸水洗。,第十二节分散染料染色,分散染料除活性染料外，在染料中产量居第2位。分子量较小且不溶于水，借助分散剂能分散于染浴中，靠载体携带、强热扩散或热熔等作用进入合成纤维内部而上染的一类染料。分散染料主要用于合成纤维的染色和印花。分散染料上染合成纤维后，由分析电镜观察发现，它沉积在纤维结晶区的微间隙区、低取向区和无定形区等区域。,迄今为止，分散染料品种已十分齐全，按化学结构，分散染料分为偶氮类、蒽醌类、杂环类共3个类别；应用上分为低温型、中温型、高温型3个类别，染料数量约有400多只。分散染料是非离子型染料，要用分散剂把它们分散在染液中制成染料的分散液后才能染色。目前，分散染料已成为用于涤纶染色的一类主要染料。分散染料染涤纶的方法有高温高压法、热熔染色法和载体法三种。,一、分散染料染色的基本原理,1、分散染料的结构和性能,2、涤纶(聚酯)纤维的染色性能纤维的结晶度、取向度高，结构较紧密，染色时吸湿溶胀性小，在常压沸染条件下，染料大分子很难扩散到纤维内部，因而染色较困难，染色性能差。由于分散染料难以扩散进入纤维内部，把纤维染透。但当染色温度在玻璃化温度以上时，纤维大分子链段发生剧烈运动，聚合物分子间空隙增大，自由容积增加，进而提高染色速率。,3、染料的上染过程,染料分子首先靠染液的流动向纤维表面扩散，然后靠自身的热运动进入扩散边界层；染料对纤维表面的吸附；染料由浓度高（化学位高）的纤维表面向浓度低（化学位低）的纤维内部扩散，直到把纤维染匀染透，并使染料与纤维发生牢固固着。在染色过程中，染料向纤维内部扩散是染色速率快慢的决定性步骤。,在一定的温度下，染料在染浴中所存在的这三种状态总是处于平衡平衡被破坏平衡的相互转化过程。染色时只有体积较小的单分子分散染料才能吸附并扩散