活性染料的染色过程及机理教学提纲

1、活性染料的染色过程及机理一、活性染料的上染一、活性染料的上染n在纤维中扩散的同时，还存在着染料与纤维的在纤维中扩散的同时，还存在着染料与纤维的键合反应和染料与水的水解反应。键合反应和染料与水的水解反应。n提高活性染料上染率的方法（上染阶段）提高活性染料上染率的方法（上染阶段）n加入电解质促染加入电解质促染n低温染色低温染色n小浴比染色小浴比染色二、活性染料的固色二、活性染料的固色n活性染料的固色：是在一定的碱性和温度条件下，染活性染料的固色：是在一定的碱性和温度条件下，染料的活性基团与纤维发生反应形成共价键结合（简称料的活性基团与纤维发生反应形成共价键结合（简称键合），而固着在纤维上的过程。键

2、合），而固着在纤维上的过程。n证明染料与纤维发生键合的方法证明染料与纤维发生键合的方法n中性浴染色，染料可用水洗去；碱性浴染色，染料不能用水中性浴染色，染料可用水洗去；碱性浴染色，染料不能用水洗去洗去n直接染料、还原染料染棉后，可进行剥色；而活性染料不能直接染料、还原染料染棉后，可进行剥色；而活性染料不能进行剥色进行剥色（一）活性染料的键合机理（一）活性染料的键合机理n染料活性基不同，键合机理不同染料活性基不同，键合机理不同n1、亲核取代键合机理、亲核取代键合机理n 均三嗪型与纤维素纤维的作用均三嗪型与纤维素纤维的作用n2、亲核加成键合机理、亲核加成键合机理n乙烯砜型与纤维素纤维的作用乙烯砜型

3、与纤维素纤维的作用1、亲核取代键合机理、亲核取代键合机理n以二氯均三嗪类活性基与纤维素纤维的以二氯均三嗪类活性基与纤维素纤维的反应为例反应为例n与氯相连的碳原子电子云密度低（与氯相连的碳原子电子云密度低（NN的的ClCl电负性的影响电负性的影响）n能形成易接受纤维素负离子进攻的反应中心，能形成易接受纤维素负离子进攻的反应中心，从而发生亲核取代反应。从而发生亲核取代反应。1、亲核取代键合机理、亲核取代键合机理n第一步：纤维素负离子的亲核加成反应，生成不稳定的中间产物n第二步：C-Cl键的离解，氯以氯离子形式进入溶液。1、亲核取代键合机理、亲核取代键合机理n一个氯被取代后，与另一个氯相连的C原子电

4、子云密度提高（纤维素负离子具有供电性），取代反应不易进行。 n高温强碱下，还可能与纤维素负离子进一步发生键合反应，生成如下化合物：一氯均三嗪与二氯均三嗪染料的不同之处一氯均三嗪与二氯均三嗪染料的不同之处n以以NHR（或（或OR）代替了）代替了均三嗪环上的氯原子均三嗪环上的氯原子nNHR具有供电性，使具有供电性，使C原子上的电子云密度原子上的电子云密度提高，降低了反应性提高，降低了反应性n亲核取代反应需在剧烈的条件下进行亲核取代反应需在剧烈的条件下进行n浸染：固色温度高，染液的浸染：固色温度高，染液的PH也较高也较高n连续轧染：汽蒸时间要长连续轧染：汽蒸时间要长n轧卷染色：堆置时间要长轧卷染色：

5、堆置时间要长n储存稳定性好储存稳定性好2、亲核加成键合机理、亲核加成键合机理n乙烯砜型与纤维素纤维的作用n活性基：-乙烯砜硫酸酯n碱性条件下，砜基具有较强的吸电子性，使得-C上的H比较活泼而容易离解n硫酸酯的吸电子性使CH键具有极性，容易断裂，发生消去反应，生成乙烯砜基2、亲核加成键合机理、亲核加成键合机理n乙烯砜型活性染料易爱亲核试剂的进攻，发生亲核加成反应n砜基电负性较高n-C电子云密度较低（二）活性染料的水解反应（二）活性染料的水解反应n碱性条件碱性条件n活性染料能与水中活性染料能与水中OH-发生亲核取代或发生亲核取代或加成反应，生成水解活性染料。加成反应，生成水解活性染料。n水解活性染

6、料不能与纤维发生键合反应水解活性染料不能与纤维发生键合反应n造成染料的浪费。造成染料的浪费。（二）活性染料的水解反应（二）活性染料的水解反应n水解反应与键合反应相随相伴水解反应与键合反应相随相伴n反应机理相同反应机理相同n反应条件相同反应条件相同n键合反应总比水解反应快键合反应总比水解反应快n例：普施安艳红例：普施安艳红2B，在，在PH=11 室温时室温时n染料与纤维迅速发生结合染料与纤维迅速发生结合n20min仅水解仅水解50%（二）活性染料的水解反应（二）活性染料的水解反应n键合反应总比水解反应快原因：键合反应总比水解反应快原因：n染料对纤维有亲和力，加之纤维的有效容积染料对纤维有亲和力，

7、加之纤维的有效容积小，使染料在纤维中浓度小，使染料在纤维中浓度 溶液中浓度，溶液中浓度，使反应速率使反应速率 水解速率水解速率nCell-O-浓度浓度 OH-浓度浓度nCell-O-亲核性亲核性 OH-，优先，优先三、影响活性染料固色率的因素三、影响活性染料固色率的因素1、染料性质的影响、染料性质的影响n（1）染料反应性的影响）染料反应性的影响n（2）染料亲和力的影响）染料亲和力的影响n（3）染料扩散性的影响）染料扩散性的影响2、染色工艺条件的影响、染色工艺条件的影响n（1）PH值值n（2）固色温度）固色温度n（3）中性电解质）中性电解质n（4）浴比）浴比1、染料性质的影响、染料性质的影响（1

8、）染料反应性的影响）染料反应性的影响n反应性不同，其固色率也不同反应性不同，其固色率也不同n活性染料的反应性越高，染色的固色率越大，活性染料的反应性越高，染色的固色率越大，但水解速率也随之增大但水解速率也随之增大n提高提高活性染料的反应性不一定能提高固色率，活性染料的反应性不一定能提高固色率，有时甚至会降低固色率有时甚至会降低固色率影响活性染料反应性的因素影响活性染料反应性的因素A、染料结构、染料结构n凡能降低中心凡能降低中心C原子上电子云密度的因素，都能提原子上电子云密度的因素，都能提高染料的反应性高染料的反应性n活性基活性基n种类不同，反应性不同种类不同，反应性不同n同一活性基，取代基不同

9、，反应性不同同一活性基，取代基不同，反应性不同n同一活性基，离基不同，反应性不同同一活性基，离基不同，反应性不同n染料母体的影响染料母体的影响n分子量高，反应性低分子量高，反应性低n结构复杂，反应性低结构复杂，反应性低影响活性染料反应性的因素影响活性染料反应性的因素n桥基桥基n亚氨基在碱性条件下离子化，使亚氨基的供电子性亚氨基在碱性条件下离子化，使亚氨基的供电子性增加，提高了均三嗪环和反应中心增加，提高了均三嗪环和反应中心C原子上的电子原子上的电子云密度，使反应性降低。云密度，使反应性降低。nN-甲亚氨基不会发生离子化，反应性高甲亚氨基不会发生离子化，反应性高n甲酰胺基，反应性较高甲酰胺基，反

10、应性较高影响活性染料反应性的因素影响活性染料反应性的因素B、外界因素、外界因素n染液染液PH值：高，反应性较高值：高，反应性较高n固色温度：高，反应性较高固色温度：高，反应性较高n中性电解质浓度：大，反应性较高中性电解质浓度：大，反应性较高（2）染料亲和力的影响）染料亲和力的影响n染料的上染是固色的前提染料的上染是固色的前提n染料的亲和力越大，染料的上染率越高，染料的亲和力越大，染料的上染率越高，染料的固色率也越高染料的固色率也越高n染料的亲和力过大，染料的扩散性差，染料的亲和力过大，染料的扩散性差，影响染料的固色率，同时水解后粘附在影响染料的固色率，同时水解后粘附在纤维上的染料也不易除去。纤

11、维上的染料也不易除去。（3）染料扩散性的影响）染料扩散性的影响n染料扩散性好，染料在纤维上的分布越染料扩散性好，染料在纤维上的分布越均匀，染料与纤维发生键合的概率越高，均匀，染料与纤维发生键合的概率越高，固色率越高。固色率越高。2、染色工艺条件的影响、染色工艺条件的影响（1）染液的）染液的PH值值nPH高，碱性强，利于纤维素离子化，纤维素高，碱性强，利于纤维素离子化，纤维素负离子的浓度增加，纤维溶胀大，键合反应速负离子的浓度增加，纤维溶胀大，键合反应速率提高，固色率一般也将提高。率提高，固色率一般也将提高。n在在PH值较低时，值较低时，Cell-O-随着随着PH值升高而增值升高而增加加n超过某

12、一超过某一PH值，值，OH-比比Cell-O-增加的快，增加的快，水解比例增加水解比例增加nPH值太低，反应速度很慢值太低，反应速度很慢n因此，要选择合适的因此，要选择合适的PH值，值，7112、染色工艺条件的影响、染色工艺条件的影响（2）固色温度）固色温度n温度升高，反应速度提高，但水解速度也提高，温度升高，反应速度提高，但水解速度也提高，固色率降低固色率降低n温度升高，平衡上染百分率将降低，也影响固温度升高，平衡上染百分率将降低，也影响固色率色率n因此要选择合适的温度因此要选择合适的温度n达到要求的上染率达到要求的上染率n水解不严重水解不严重2、染色工艺条件的影响、染色工艺条件的影响（3）

13、中性电解质的影响）中性电解质的影响n间接影响：间接影响：OH-浓度提高浓度提高n促染促染n促进纤维离解促进纤维离解n促进纤维素溶胀促进纤维素溶胀n提高固色率提高固色率2、染色工艺条件的影响、染色工艺条件的影响（4）浴比）浴比n保证上染率基础上，尽量减小浴比，有保证上染率基础上，尽量减小浴比，有利于染色、固色利于染色、固色n一般一般1:151:20n但染色浴比过小会影响染色的匀染性但染色浴比过小会影响染色的匀染性固色时染料的上染固色时染料的上染固色时染料的上染固色时染料的上染n1、活性染料浸染或卷染，常先在中性、活性染料浸染或卷染，常先在中性浴中染色一段时间后，加碱剂进行固色浴中染色一段时间后，加碱剂进行固色n2、加碱后，上染的染料量增大、加碱后，上染的染料量增大n3、固色率低于上染率、固色率低于上染率三、染色后处理三、染色后处理n上染纤维上的染料在固色时并不能完全上染纤维上的染料在固色时并不能完全与纤维发生反应与纤维发生反应n水解染料水解染料n无活性基团的染料无活性基