染整工艺原理之直接染料染色培训课件(共43页).ppt

1、笃笃 学学 尚尚 行行 ， 止止 于于 至至 善善 ！染整工艺原理染整工艺原理曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！第三章第三章 直接染料染色直接染料染色概述概述直接染料的结构与性能的关系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稳定性直接染料的染色方法直接染料的染色方法直接染料的固色后处理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曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！概述概述直接染料出现之前直接染料出现之前靛蓝及其它天然染料靛蓝及其它天然染料棉染色工艺麻烦棉染色工艺麻烦合成染料应用初始阶段合成染料应用初始阶段棉需媒染剂处理才

2、能上染棉需媒染剂处理才能上染第一個合成的直接染料第一個合成的直接染料刚果红刚果红Congo redCongo redPaul BottigerPaul Bottiger，18841884年年属於偶氮染料属於偶氮染料溶于水溶于水无需用媒染剂处理无需用媒染剂处理曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！概述概述直接染料的优点直接染料的优点使用方便使用方便价格廉价价格廉价色谱齐全色谱齐全能染纤维素纤维、蛋白质纤维能染纤维素纤维、蛋白质纤维直接染料缺点直接染料缺点水洗牢度差水洗牢度差3 3级级4040皂洗皂洗日晒牢度差日晒牢度差除铜盐直接染料铜盐后处理染料除铜盐直接染料铜盐后处理染料6 6级以

3、上外级以上外，其它直接染料，其它直接染料3 34 4级级用途用途棉针织、丝绸、粘胶染色牢度比棉高棉针织、丝绸、粘胶染色牢度比棉高1/21/21 1级级曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！第三章第三章 直接染料染色直接染料染色概述概述直接染料的结构与性能的关系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稳定性直接染料的染色方法直接染料的染色方法直接染料的固色后处理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曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料的结构与性能的关系直接染料的结构与性能的关系含有水溶性基团含有水溶性基团可溶于水

4、可溶于水分子大，有较长的共轭双键分子大，有较长的共轭双键极性引力大极性引力大芳环的线性共平面结构芳环的线性共平面结构范德华力大范德华力大有生成氢键的基团有生成氢键的基团OH、NH2等等氢键作用氢键作用有一定的亲疏比有一定的亲疏比水溶性基团水溶性基团SO3Na等太多，直接性降低等太多，直接性降低染料的聚集性染料的聚集性分子大，直线型，芳环同平面分子大，直线型，芳环同平面 聚集倾向大聚集倾向大曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！第三章第三章 直接染料染色直接染料染色概述概述直接染料的结构与性能的关系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稳定性直接染料的染色方法直接染料的

5、染色方法直接染料的固色后处理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曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料的稳定性直接染料的稳定性酸稳定性酸稳定性染蛋白质纤维染蛋白质纤维要求要求pH2pH29 9不变色不变色邻、对位有胺基的偶氮染料邻、对位有胺基的偶氮染料稳定性差稳定性差例如：刚果红对酸敏感，已不用作染色例如：刚果红对酸敏感，已不用作染色用此原理，一些染料如刚果红用此原理，一些染料如刚果红pH3pH35 5兰兰红红等被用作酸碱指标剂等被用作酸碱指标剂N NNR1R2H+N NNR1R2HN NNR1R2H醌式结构，色深效应醌式结构，色深效

6、应曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料的稳定性直接染料的稳定性碱稳定性碱稳定性染纤维素纤维染纤维素纤维要求要求pH4pH41010不变色不变色邻对位有邻对位有OHOH的偶氮染料的偶氮染料稳定性差稳定性差N NOHHO3SHO-HNONaO3SN酸性橙酸性橙 IN NHO3SHO-HON NNaO3SOH酸性橙酸性橙 II曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料的稳定性直接染料的稳定性对复原剂的稳定性对复原剂的稳定性复原剂剥色复原剂剥色拔染印花某些偶氮染料偶氮基稳定拔染印花某些偶氮染料偶氮基稳定NAr1N Ar2HNH2Ar1+NH2Ar2曲曲 水水 流流

7、 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！第三章第三章 直接染料染色直接染料染色概述概述直接染料的结构与性能的关系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稳定性直接染料的染色方法直接染料的染色方法直接染料的固色后处理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曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料的染色方法直接染料的染色方法浸染散纤、纱、织物卷染浸染散纤、纱、织物卷染常规染法常规染法工艺流程工艺流程染色染色水洗固色水洗固色水洗水洗工艺处方工艺处方染料：染料：x%如中等深度如中等深度0.2 1NaCI：促染剂，：促染剂，10 30 g/L，

8、分数次加，分数次加Na2SO4减半减半 平平加平平加O：匀染剂，：匀染剂，0.2 0.5 g/L纯碱：软化剂，少量纯碱：软化剂，少量浴比：浴比：1:201:40高温染法高温染法110120增加移染，缓慢升温增加移染，缓慢升温匀染困难的染料匀染困难的染料碱性、高温、纤维易氧化碱性、高温、纤维易氧化加酸性物质，如加酸性物质，如(NH4)2SO4以减弱以减弱OH染料在高温下易复原染料在高温下易复原加温和氧化剂防染盐加温和氧化剂防染盐S曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料的染色方法直接染料的染色方法轧染轧染浸轧染液浸轧染液 汽蒸汽蒸 水洗固色水洗固色 烘干烘干处方：处方：x浸浸x

9、轧轧轧余率轧余率染液温度染液温度4080开车冲淡率开车冲淡率x%25%直接性高，冲淡率高直接性高，冲淡率高408038分钟分钟固色剂固色剂r，冰醋酸，冰醋酸硫酸铜，冰醋酸，铬盐等硫酸铜，冰醋酸，铬盐等轧染时轧液内一般含有染料、纯碱轧染时轧液内一般含有染料、纯碱(或磷酸三钠或磷酸三钠)0.51.0g/L，润湿剂，润湿剂25g/L曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料的染色方法直接染料的染色方法直接染料染色须注意的问题直接染料染色须注意的问题化料水质影响化料水质影响化料用软水或加纯碱、磷酸三钠等化料用软水或加纯碱、磷酸三钠等1-3g/L，必，必要时高温沸煮要时高温沸煮C.I.

10、Direct Green 6 对硬水敏感对硬水敏感C.I. Direct Green 8 遇铁变兰且暗遇铁变兰且暗C.I. Direct Green 12 遇铁变兰且暗遇铁变兰且暗染色工艺控制染色工艺控制电解质盐电解质盐加加NaCl或或Na2SO4促染促染用量用量10 30 g/L，中途参加，中途参加温度温度不同染料控制不同的升温速度不同染料控制不同的升温速度低温染料：低温染料：70以下以下中温染料：中温染料：70-80高温料：分段沸染高温料：分段沸染曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！第三章第三章 直接染料染色直接染料染色概述概述直接染料的结构与性能的关系直接染料的结构与性能的

11、关系直接染料的稳定性直接染料的稳定性直接染料的染色方法直接染料的染色方法直接染料的固色后处理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曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料的固色后处理直接染料的固色后处理固色机理固色机理封闭染料的水溶性基团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与染料形成低水溶性的金属离子络合物在纤维外表形成立体网状的聚合物薄膜封闭染在纤维外表形成立体网状的聚合物薄膜封闭染料料与纤维反响发生交联，形成高度多元化交联网与纤维反响发生交联，形成高度多元化交联网状体系状体系固色剂及固色工艺固色剂及固色工艺固色以阳离

12、子型固色剂为主，其它有金属盐固固色以阳离子型固色剂为主，其它有金属盐固色等，但应用不多色等，但应用不多主要讨论阳离子型固色剂主要讨论阳离子型固色剂曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料的固色后处理直接染料的固色后处理阳离子合成树脂阳离子合成树脂固色剂固色剂Y Y结构结构双氰胺双氰胺- -甲醛树脂缩合物甲醛树脂缩合物P80P80属非环保品属非环保品原理原理封闭水溶基、成膜封闭水溶基、成膜效果效果湿牢度可提高湿牢度可提高1-1.51-1.5级级( (达三级达三级) )固色前后色光有变化，但影响不太显著固色前后色光有变化，但影响不太显著CNHCONH2H3NNH2HN CH2nn

13、Cl曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料的固色后处理直接染料的固色后处理阳离子合成树脂阳离子合成树脂固色剂固色剂M M结构结构 固固Y Y与铜盐如醋酸铜作用制成与铜盐如醋酸铜作用制成原理原理 封闭水溶基、成膜、可生成金属络合物封闭水溶基、成膜、可生成金属络合物效果效果 湿牢度可达湿牢度可达4 4级，但变色大级，但变色大CNHNNH2H2CCONHCuH2N CNHN CH2HNOCnnCH3COO曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料的固色后处理直接染料的固色后处理阳离子合成树脂阳离子合成树脂固色工艺固色工艺( (举例举例) )固色剂固色剂Y YM M

14、：% %5-20g/L5-20g/LHAcHAc20%20%：% %T T： 50 - 60 50 - 60 t t：15-25min15-25min固后可不经水洗固后可不经水洗曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料的固色后处理直接染料的固色后处理反响型固色剂反响型固色剂结构结构以环氧氯丙烷为反响性基团，与胺、醚、羧酸以环氧氯丙烷为反响性基团，与胺、醚、羧酸、酰胺等反响而制得的聚合物、酰胺等反响而制得的聚合物该类为反响性无醛固色剂，目前使用较广泛该类为反响性无醛固色剂，目前使用较广泛原理原理封闭水溶基、成膜、与纤维、染料或自反响交封闭水溶基、成膜、与纤维、染料或自反响交联成

15、膜联成膜效果效果根本能到达根本能到达Y Y、M M牢度，变色性较小，环保型牢度，变色性较小，环保型H2C CHOCH2Cl + HNCH3CH3N CH2CH3CH3CH CH2OHn曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料的固色后处理直接染料的固色后处理反响型固色剂反响型固色剂工艺工艺固色剂固色剂0.5-2%0.5-2%pHpH：5-65-6T T：40-6040-60t t：20-30min20-30min其它类型固色剂其它类型固色剂用二乙烯三胺和环氧氯丙烷反响、再经芳胺盐用二乙烯三胺和环氧氯丙烷反响、再经芳胺盐醚化的固色剂醚化的固色剂(TCD-K)(TCD-K)用二烯丙

16、基二甲基氯化胺聚合的季胺高聚物无用二烯丙基二甲基氯化胺聚合的季胺高聚物无醛固色剂醛固色剂(GS)(GS)曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！第三章第三章 直接染料染色直接染料染色概述概述直接染料的结构与性能的关系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稳定性直接染料的染色方法直接染料的染色方法直接染料的固色后处理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曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！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温度效应盐效应盐效应直接染料的应用分类直接染料的应用分类直接染料和纤维

17、的结合状态直接染料和纤维的结合状态曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！温度效应温度效应温度度对上染百温度度对上染百分率的影响分率的影响直接染料结构差直接染料结构差异大，温度对上异大，温度对上染百分率影响较染百分率影响较大大提高温度会降低提高温度会降低染料的平衡上染染料的平衡上染百分率百分率曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！温度效应温度效应温度对扩散速率的影响温度对扩散速率的影响直接染料扩散速率和半直接染料扩散速率和半染色时间的差异大染色时间的差异大扩散系数上下相差可达扩散系数上下相差可达100100倍以上倍以上升高温度，扩散系数增升高温度，扩散系数增加加对于扩散速

18、率低、上染对于扩散速率低、上染比较缓慢的染料，需要比较缓慢的染料，需要提高染色温度，以获得提高染色温度，以获得较高的上染速率和上染较高的上染速率和上染百分率百分率染料染料半染时间，半染时间，minmin（粘（粘胶丝）胶丝）扩散系数，扩散系数，10108 8cmcm2 2/min/min （粘胶片）（粘胶片）直接橙R0.11180直接坚牢橙G0.07156直接橘黄G0.2690直接红2B0.830直接桃红B1.715.2直接天蓝FF15.98.0直接坚牢蓝2BN24.15.1直接绿BL551.73直接坚牢橙AG1550.71曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料染色原理与工艺

19、分析直接染料染色原理与工艺分析影响扩散速率的因素回忆复习影响扩散速率的因素回忆复习抽伸率抽伸率抽伸增加，取向度增加，孔隙直径变小，扩散抽伸增加，取向度增加，孔隙直径变小，扩散速率下降速率下降纤维表皮结构纤维表皮结构粘胶表皮取向度铜氨表皮取向度，扩散速率粘胶表皮取向度铜氨表皮取向度，扩散速率反之反之截面形状截面形状粘胶：圆锯齿形，外表积大，吸附速率高，扩粘胶：圆锯齿形，外表积大，吸附速率高，扩散速率低散速率低铜氨：圆形，外表积小，吸附速率低，扩散速铜氨：圆形，外表积小，吸附速率低，扩散速率高率高大，吸附速率高，扩散速率低大，吸附速率高，扩散速率低染料聚集度染料聚集度聚集度大，扩散速率低聚集度大，

20、扩散速率低曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！温度效应温度效应温度对扩散速率的影响温度对扩散速率的影响提高染色温度提高染色温度可以提高扩散速率可以提高扩散速率纤维溶胀，孔隙大纤维溶胀，孔隙大染料聚集度低染料聚集度低低低染料分子动能大，具有活化能的分子个数增加染料分子动能大，具有活化能的分子个数增加温度对拼色工艺的影响温度对拼色工艺的影响选同类直接染料选同类直接染料拼色上染百分率单独上染百分率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染料分子在染液中聚集引起曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园

21、园 ！盐效应盐效应盐的促染作用盐的促染作用加盐使染料上染率显加盐使染料上染率显著增加著增加在阴离子染料染带负在阴离子染料染带负电的纤维的染色系统电的纤维的染色系统中普遍存在中普遍存在促染作用对水溶性大促染作用对水溶性大的染料作用明显的染料作用明显促染作用对含负离子促染作用对含负离子多的纤维更为明显多的纤维更为明显( (铜铜氨纤维素氨纤维素) )盐效应是控制直接染盐效应是控制直接染料上染的重要方法料上染的重要方法曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！盐效应盐效应盐的促染作用原理盐的促染作用原理盐的参加所产生的电荷盐的参加所产生的电荷效应显著地改变了染料效应显著地改变了染料离子接近带电

22、纤维的位离子接近带电纤维的位能阻能阻提高溶液中的提高溶液中的NaNa ，减少与纤维界面减少与纤维界面NaNa 差，从而减少差，从而减少D D 向纤向纤维外表运动的能阻维外表运动的能阻as=Dzas=DzNaNazz，NaNa 增加，增加，as as 增加增加，当，当T T一定时，亲和力为一定时，亲和力为定值，因此定值，因此afaf增加，上增加，上染百分率升高染百分率升高电解质的水合作用电解质的水合作用曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！盐效应盐效应电荷效应的唐能模型电荷效应的唐能模型假设一假设一在某一距离在某一距离l内，电内，电位位为定值，超过为定值，超过l距离距离rl，0假设二

23、假设二 PQR为等电位双电层，为等电位双电层，QR为该双电层和溶液本为该双电层和溶液本体的交界线，它可作为体的交界线，它可作为一半透膜，即：唐能膜一半透膜，即：唐能膜溶液中离子可以透过唐溶液中离子可以透过唐能膜，纤维所带电荷不能膜，纤维所带电荷不能透过唐能膜能透过唐能膜曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！盐效应盐效应电荷效应的唐能模型电荷效应的唐能模型膜外离子浓度：膜外离子浓度： Nas 、 Dz-s膜内离子浓度：膜内离子浓度：Nai 、 Dz-i X为纤维外表所带电为纤维外表所带电荷，荷，n为膜内单位重量纤为膜内单位重量纤维所带维所带X电荷数，电荷数，V为为单位重量纤维的唐能膜

24、单位重量纤维的唐能膜内体积内体积Na和和Dz-的位能的位能=化学化学位电位位电位电化学位电化学位曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！盐效应盐效应 ()lniiiDNaNaRTNaF()lnsssNaNaRTNa平衡时：平衡时：()()isNaNalnlnsiDRTNaRTNaFexpsDiNaFNaRTD D 为负值，故为负值，故NaiNas()lnzzziiiDDDRTDzF()lnzzzsssDDRTD平衡时：平衡时：()()zzisDDlnlnzzsiDRTDRTDzFexpziDzsDzFDRT注：注：1. 1. 稀溶液稀溶液a aNaNa NaNa ，a aDz-Dz-

25、 DDz-z- 2. F 2. F：法拉第电量，：法拉第电量， D D：唐能电位：唐能电位 3. 3.;zzzisisNaNaNaDDD膜内外钠离子的电化学位膜内外染料阴离子的电化学位曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！盐效应盐效应电荷效应的唐能模型电荷效应的唐能模型唐能膜内外离子浓度关系式唐能膜内外离子浓度关系式平衡时莫内呈电中性平衡时莫内呈电中性求各种离子浓度关系求各种离子浓度关系expzzsiDzzisNaDzFNaDRTziin XNaz DV曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！盐效应盐效应直接染料对纤维的亲和力直接染料对纤维的亲和力Dz-f、Dz-s可以直

26、接测得可以直接测得染液中的钠离子染液中的钠离子电中性原那么电中性原那么纤维上的钠离子纤维上的钠离子电中性原那么电中性原那么唐能平衡唐能平衡1lnzzffzzzssDNaRTVDNa zsssNaz DCl12222142zzfffssNaz DzDVNaCl zfffNaz DCl2FFSSNaClNaClV 曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！盐效应盐效应直接染料对纤维的亲和力直接染料对纤维的亲和力线性关系式线性关系式同一染料在同一温度下染不同纤维素纤维，同一染料在同一温度下染不同纤维素纤维，根本相同根本相同同一染料染同一纤维素纤维，温度升高，同一染料染同一纤维素纤维，温度升高

27、， 下降下降斜率为斜率为1纤维素的染料可及容积纤维素的染料可及容积V lnln(1)lnzzzzFFSSDNaDNazVRT 曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料的应用分类直接染料的应用分类依据依据扩散速率或匀染性扩散速率或匀染性根据染色性能的不同，根据染色性能的不同， SDC分类法分类法/英国染色者协会将直接染料分成三英国染色者协会将直接染料分成三类类 A类染料：匀染性染料类染料：匀染性染料 B类染料：盐效应染料类染料：盐效应染料 C类染料：温度效应染料类染料：温度效应染料染料性能A类B类C类分子结构简单、小复杂、大、磺酸基多复杂、大聚集倾向小大大上染速率大小小亲和力小

28、大大染色率差好好匀染性好差差曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料和纤维的结合状态直接染料和纤维的结合状态证据证据吡啶能溶解纤维上的染料吡啶能溶解纤维上的染料物理吸附物理吸附染料吸附取向与纤维素大分子取向一致染料吸附取向与纤维素大分子取向一致氢键学说氢键学说纤维素羟基封闭后酯化、醚化，直接染料纤维素羟基封闭后酯化、醚化，直接染料上染能力降低，氢键占重要地位上染能力降低，氢键占重要地位色散力范氏力学说色散力范氏力学说纤维素羟基与水分子结合牢固，染料难以取代纤维素羟基与水分子结合牢固，染料难以取代水分子水分子染料芳环大，共轭双键多，偶极基团染料芳环大，共轭双键多，偶极基团(酰胺

29、等酰胺等)多多，直接性高，范氏力结合重要，直接性高，范氏力结合重要染着状态推定方法染着状态推定方法二色性系数二色性系数偏振光振动面与纤维轴平行或垂直时，染料染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，为定吸收强度之比与波长无关，为定值，仅与排列状态有关值，仅与排列状态有关D，染料，染料/纤维，染料取向度高；纤维，染料取向度高；D=1，染料，染料-纤维杂乱纤维杂乱曲曲 水水 流流 觞觞 生生 态态 校校 园园 ！直接染料和纤维的结合状态直接染料和纤维的结合状态Pfeil认为染料在纤维内部聚集认为染料在纤维内部聚集聚染聚染在纤维上吸收光谱变化与在染液中一致，聚集在纤维上吸收