第08章 阳离子染料染色

1、1 第一节第一节 引言引言 第二节第二节 阳离子染料的阳离子染料的染色特性染色特性 第三节第三节 腈纶的染色特性腈纶的染色特性及其阳离子染料的及其阳离子染料的染染 色机理色机理 第四节第四节 腈纶纺织品的腈纶纺织品的阳离子染料染色阳离子染料染色 第五节第五节 阳离子染料可染改性涤纶的染色阳离子染料可染改性涤纶的染色 第八章第八章 阳离子染料染色阳离子染料染色 (Dyeing with Basic Dyes) (Cationic Dyes) 2 第一节第一节 引言引言 阳离子染料染色阳离子染料染色 结构性能结构性能腈纶腈纶纤维纤维 品种分类品种分类 碱性染料、盐基染料、鎓盐染料碱性染料、盐基染料

2、、鎓盐染料 结构有结构有500多个多个，居，居染料之首染料之首， 分为分为隔离型隔离型和和共轭型共轭型。以。以有有 机碱机碱基团为染色官能团，在基团为染色官能团，在 水中电离成色素水中电离成色素鎓离子鎓离子，成，成 盐键结合盐键结合上染。用于上染。用于腈纶腈纶染染 色，色泽浓色，色泽浓艳艳。 l普通型、普通型、X型、型、M型、型、E型，型， 分散、活性、功能阳离子染分散、活性、功能阳离子染 料。无锌、低毒及液状等。料。无锌、低毒及液状等。 l腈纶腈纶、锦纶、醋酯、牛奶纤、锦纶、醋酯、牛奶纤 维、阴离子改性涤纶、丙纶、维、阴离子改性涤纶、丙纶、 天然纤维等染色品种。天然纤维等染色品种。 定域定域

3、( (10%) )离域离域( (90%) ) ( (PAN) ) 菁菁 腈腈 氰氰 jng jng qng 3 第二节第二节 阳离子染料的阳离子染料的染色特性染色特性 一、阳离子染料的一、阳离子染料的配伍性配伍性( (Beckmann；SDC) ) l阳离子染料的配伍性通常用阳离子染料的配伍性通常用配伍指数配伍指数(K)或或配伍值配伍值 来表征。来表征。K越趋近于越趋近于1，染料对纤维的亲和力就越，染料对纤维的亲和力就越 高，上染速率就越快；高，上染速率就越快；K越趋近于越趋近于5，反之。，反之。AE lK较小较小的染料，适合于染的染料，适合于染深浓色深浓色；反之染；反之染浅淡色浅淡色。 3左

4、右适应性广。配色时配伍值需左右适应性广。配色时配伍值需相近相近。 阳离子染料的染色特性主要包括阳离子染料的染色特性主要包括染料的配伍性染料的配伍性、 染色饱和浓度染色饱和浓度、饱和系数饱和系数以及以及染料的移染性染料的移染性。 Society of Dyers and Colourists 4 a阳离子染料的染色饱和浓度阳离子染料的染色饱和浓度(SD)，指，指能使给定纤能使给定纤 维达到饱和吸附所需维达到饱和吸附所需商品染料商品染料的量的量，以，以相对于纤相对于纤 维或织物的质量维或织物的质量(o.w.f.)来表示。来表示。 a纤维染色饱和值纤维染色饱和值(Sf)与与染料的染色饱和浓度染料的染

5、色饱和浓度(SD) 之比，即为染料的之比，即为染料的饱和系数饱和系数(f)。 二、染料的二、染料的染色饱和浓度染色饱和浓度及及饱和系数饱和系数 / fD fSS 三、三、移染性移染性 影响阳离子染料移染性的主要因素除影响阳离子染料移染性的主要因素除染料本身染料本身 结构性能结构性能外，外，染浴温度染浴温度、pH值值、染色用助剂染色用助剂、染浴染浴 中染料浓度中染料浓度等都会影响染料的移染性。等都会影响染料的移染性。 5 第三节第三节 腈纶的染色特性腈纶的染色特性及其阳离及其阳离 子染料的子染料的染色机理染色机理 一、腈纶一、腈纶( (聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维) )的的染色特性染色特性 腈纶大分

6、子链一般是以腈纶大分子链一般是以丙烯腈丙烯腈为为主体主体，添加少量第，添加少量第 二单体及第三单体共聚而成。二单体及第三单体共聚而成。85%含量。含量。 第二单体第二单体为为中性单体中性单体，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸 甲酯、醋酸乙烯酯等。甲酯、醋酸乙烯酯等。有有侧基侧基，改善，改善染色染色及及机械性能机械性能。 第三单体第三单体一般为含一般为含磺酸磺酸或或羧酸基羧酸基酸性单体酸性单体，如丙烯，如丙烯 磺酸、磺酸、2-甲基丙烯磺酸、衣康酸、乙烯苯磺酸等。甲基丙烯磺酸、衣康酸、乙烯苯磺酸等。 引入引入染座染座，改善，改善染色性能染色性能。二、三单体含量之和。二、三单体含量

7、之和15%。 ( (一一) )纤维纤维化学结构化学结构与与微细结构微细结构对对染色染色的影响的影响 6 p腈纶腈纶纵向无序纵向无序，侧向有序侧向有序，不存在真正的结晶结构，不存在真正的结晶结构， 而是一种而是一种准晶准晶( (蕴晶蕴晶) )状态。既无一般概念的无定形状态。既无一般概念的无定形 区，也无严格的结晶区。区，也无严格的结晶区。 由于体积大、极性强的侧基由于体积大、极性强的侧基氰基氰基 的存在，当相邻氰基极性方向相同时，的存在，当相邻氰基极性方向相同时， 斥力斥力大；极性相反时，相互大；极性相反时，相互吸引吸引。斥。斥 力和引力的存在，使纤维大分子主链力和引力的存在，使纤维大分子主链

8、呈呈不规则螺旋状不规则螺旋状的立体构象，又叫的立体构象，又叫螺螺 旋棒状构象旋棒状构象。 p腈纶的准晶区和非晶区腈纶的准晶区和非晶区无严格的分无严格的分 界面界面，而是，而是连续过渡连续过渡、相互渗透相互渗透。 第二、三单体的加入第二、三单体的加入， 也会使其构象变得不也会使其构象变得不 规则，侧向有序度下规则，侧向有序度下 降，纤维大分子链排降，纤维大分子链排 列的规整性及分子取列的规整性及分子取 向度降低，向度降低，有利于染有利于染 料的上染和扩散料的上染和扩散。 7 ( (二二) )腈纶阳离子染料腈纶阳离子染料染色的饱和值染色的饱和值( ( ) ) f S 腈纶阳离子染料染色具有腈纶阳离

9、子染料染色具有饱和值饱和值( ( ) )。它可。它可 用以表征单位质量纤维上，含有可容纳阳离子用以表征单位质量纤维上，含有可容纳阳离子 染料的染料的阴离子染座数量阴离子染座数量。 测试采用测试采用SDC推荐方法，并用推荐方法，并用亚甲基蓝亚甲基蓝( (320) )代代 替替孔雀绿孔雀绿( (400) )作为标准染料。作为标准染料。 腈纶腈纶品种不同品种不同，其，其纤维染色饱和值差异较大纤维染色饱和值差异较大。Sf 2， 适用于染深适用于染深浓色浓色和和黑色黑色；Sf 1.4，适用于染，适用于染浅淡色浅淡色。 若染料用量超过此浓度，就可能引起若染料用量超过此浓度，就可能引起浮色浮色，色牢度下低色

10、牢度下低， 同时同时染料利用率降低染料利用率降低，而且，而且污水污水处理负担加重。处理负担加重。 f S 8 （三）阳离子染料在腈纶上的（三）阳离子染料在腈纶上的吸附等温线吸附等温线 带正电荷的阳离子染料在腈纶上的吸附上染，发带正电荷的阳离子染料在腈纶上的吸附上染，发 生在纤维中特定的酸性基团上，属于生在纤维中特定的酸性基团上，属于定位的化学定位的化学 吸附吸附，符合，符合朗格缪尔朗格缪尔(Langmuir)型吸附型吸附。 33 FSO HDFSO DH 纤维 SO3-H+(或Na+) D+ 纤维 SO3-D+ + H+(或Na+) 111 D D fsff KSS ( (离子交换离子交换)

11、) 9 二、阳离子染料的二、阳离子染料的染色机理染色机理 上染实质为上染实质为离子交换离子交换作用。染料离子主要借助作用。染料离子主要借助 于与纤维上的酸性基团以于与纤维上的酸性基团以离子键离子键作用上染。还作用上染。还 存在存在分子间力分子间力及及较低的较低的Zata电位电位(-44mV)作用作用。 扩散为扩散为自由体积模型自由体积模型，即阳离子染料从一个染，即阳离子染料从一个染 座上解吸下来，再吸附到另一个染座，并逐渐座上解吸下来，再吸附到另一个染座，并逐渐 向纤维内部扩散，在各染座间呈跳跃式的传递，向纤维内部扩散，在各染座间呈跳跃式的传递， 最后主要以离子键在纤维的染座上固着。最后主要以

12、离子键在纤维的染座上固着。 10 第四节第四节 腈纶的腈纶的阳离子染料染色阳离子染料染色 一、染色一、染色工艺工艺因素因素 （一）染浴（一）染浴pH值值对染色的影响对染色的影响 .染浴染浴pH值对染色的影响值对染色的影响 可通过可通过纤维纤维和和染料染料两方两方 面产生作用。面产生作用。 .最理想的染浴最理想的染浴pH值为值为 4.55.5之间。之间。HAc-NaAc （二）（二）温度温度对染色的影响对染色的影响 纤维纤维电离电离； 染料染料变色变色、沉淀等沉淀等。 11 （三）（三）缓染剂缓染剂 1、阳离子阳离子缓染剂缓染剂 季铵盐类，如阳离子缓染剂季铵盐类，如阳离子缓染剂1227； 分为分

13、为常规阳离子缓染剂常规阳离子缓染剂和和聚合型阳离子缓染剂聚合型阳离子缓染剂。 2、阴离子阴离子缓染剂缓染剂 在染浴中与阳离子染料以在染浴中与阳离子染料以离子键离子键结合，形成一种结合，形成一种不不 稳定的染料稳定的染料助剂复合物助剂复合物。 3、无机无机缓染剂缓染剂 主要包括主要包括部分弱酸部分弱酸、中性盐中性盐等。等。Na+起缓染作用。起缓染作用。 H+抑制纤维上酸性基团的电离抑制纤维上酸性基团的电离 12 二、染色方法二、染色方法 （一）浸染（一）浸染 1、控制升温染色法控制升温染色法 2、恒温快速染色法恒温快速染色法选择合适的恒温上染温度选择合适的恒温上染温度 （二）连续轧染（二）连续轧

14、染 连续轧染分为连续轧染分为汽蒸轧染汽蒸轧染及及热熔轧染热熔轧染两种。两种。 汽蒸轧染液的组成：汽蒸轧染液的组成：纤维膨化剂纤维膨化剂；不挥发性酸或；不挥发性酸或释释 浸轧浸轧汽蒸汽蒸水洗水洗 酸剂酸剂；防泳移剂等。；防泳移剂等。 13 第五节第五节 对可染改性涤纶的染色对可染改性涤纶的染色 阳离子染料可染改性涤纶克服了常规涤纶不易染阳离子染料可染改性涤纶克服了常规涤纶不易染 色的缺点，可采用色的缺点，可采用阳离子染料阳离子染料进行染色。进行染色。离子键离子键结合。结合。 一、阳离子染料可染改性涤纶的一、阳离子染料可染改性涤纶的染色特性染色特性 （一）（一）CDP 纤维的纤维的染色特性染色特性

15、 CDP 纤维是在常规纤维是在常规 PET 纤维的二元单体基础上，纤维的二元单体基础上， 添加少量第三单体。带负电荷的添加少量第三单体。带负电荷的磺酸盐基团磺酸盐基团的引入，的引入， 使其可用阳离子染料染色。使其可用阳离子染料染色。 吸附属于吸附属于化学定位吸附化学定位吸附，其吸附等温线为，其吸附等温线为朗格缪尔朗格缪尔 型型，具有，具有染色饱和值染色饱和值。 14 （二）（二）ECDP纤维的染色特性纤维的染色特性 ECDP纤维是在纤维是在CDP纤维的基础上，添加少量一纤维的基础上，添加少量一 定相对分子质量的定相对分子质量的聚乙二醇聚乙二醇或或脂肪族聚酯二醇脂肪族聚酯二醇作作 为第四单体，所得到的一种共聚酯。为第四单体，所得到的一种共聚酯。 ECDP纤维染色条件更温和，可在纤维染色条件更温和，可在常压沸染常压沸染条件条件 下染色，上染率高，染色速率快，色牢度较高。下染色，上染率高，染色速率快，色牢度较高。 二、阳离子染料在酸改性涤纶中的应用二、阳离子染料在酸改性涤纶中的应用 阳离子染料在酸改性涤纶上具有阳离子染料在酸改性涤纶上具有色泽鲜艳色泽鲜艳，升华牢升华牢 度度及及湿处理牢