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陽離子、分散染料、活性印染工藝

來源：印染在線　發布時間：2011年07月28日

一、為什么針織物要經過印染加工，印染加工要經過哪些過程。
　　針織物的染整加工是針織物生產過程中的主要工序之一。它對改善針織物的外觀的服用性能，提高內在質量，增加花色品種等起到重要作用。針織物的染整加工是從針織物開始的，經過煮煉、漂白、染色、印花、后整理等加工過程，使之成為具有鮮艷色澤的豐富多彩的花形，具有良好的服用性能的產品，為下一階級的縫紉加工廠提供原料。
　　針織物的染整加工知識：包括纖維，織造，煉漂，染色，印花和后整理六個部分。
　　纖維加工的基礎知識包括纖維的村料的結構，組成，及物理化學性能。主要包括纖維------織造------煉漂-------漂白------染色-------印花-----后整理。
　　此篇主要講煉漂-----漂白-----染色----后整理。
　　要講染色工藝先要知道常用的紡織纖維，一般常用的紡織纖維的代號：幾種常用的紡織纖維，一般用以下代號所表示：--------棉：C 毛：W 麻：L 絲：S 滌：T或P 睛綸：A 維綸：V粘膠：R 滌棉：T/C 滌粘：T/R 毛睛：A/W等。N：尼龍；
　　我們常染色的纖維有：全棉—用活性染料染色；全滌---用分散染料染色；全晴----用陽離子染料染色；毛------用酸性染料染色。比如T/C滌棉布如單染棉用活性染料染色，滌就不上色，染出的效果象花灰一樣。單染滌用分散染料染色，棉就不上色，染出的效果同棉一樣。如T/C布先染滌，再染棉，染色的效果就是素色，沒有花灰效果。同樣T/R 可以一浴法染滌T，也可以一浴法染R，R 用活性染料染色，也可以二浴法染色，即既染T又染R，染出來的效果就是素色，沒有花灰效果。但是在一浴染色時，單染滌，棉上可能要有一點沾色，因此一浴法染滌后要把棉上的沾色洗掉。洗的方法有淺色可以用皂洗劑洗，深色可以用保險粉，燒堿還原清洗。如果是一浴法染棉的，滌上有一點沾色，但染棉后要洗掉滌上的

沾色，只可以用凈洗劑洗浮色，不可用保險粉，燒堿洗滌上的浮色，因為棉用活性染色后遇到保險粉和燒堿后顏色要全部被剝掉。

二，陽離子染色工藝
　　1，陽離子染色的基本原理陽離子染料對晴綸的染色主要是由于晴綸分子是的酸性基與陽離染料的色素陽離子產生離子鍵的結果。
　　染色開始時，由于晴綸表面具有很高的負電位，因此染料色素陽離子很快被晴綸表面所吸附，使負電何得到中和，這種吸附只發生在纖維的表面，并沒有到纖維內部。隨著溫度的提高，當溫度達到晴綸的玻璃化溫度后，因分子鏈段的運動的產生和加劇，使分子鏈間的微隙增大增多，這時染料就向纖維內部擴散，因為晴綸結構比較緊密，加上染料與纖維間具有較大的電性吸引力，所以染料在纖維內部的擴散阻力比較大，因此有人認為染料是一個一個染座向外擴散的。部分陽離子染料在晴綸中的擴散需要較高的能量，因此移染是比較困難的。溫度對染料的擴散速率影響很大。
　　2，陽離子染色的染色特征
　　A：陽離子染色具有飽和值，什么是陽離子染料染色的飽和現象和飽和值？陽離子染料染晴綸是依靠染料與纖維上的酸性基產生離子鍵的結合來完成的。因為一個酸性基只能吸附一個染料陽離子，所以這種子吸附是定位吸附。晴綸中第三單體的含量比較低，因此酸性基的含量是有限的，當纖維中的酸性基都被染料陽離子吸附（即染座都有被沾滿）以后，再加大染浴中的染料含量，染料也不能被子纖維吸附，這種現象叫染色的飽和現象。晴綸能夠吸附陽離子染料的最大量稱為染色的飽和值。基飽和值大致和纖維上的酸性基含量相當。當染色達到飽和值后，再增大染浴中的染料濃度，纖維上的染料仍保持不變，因此晴綸的飽和值是晴綸染色的一個重要指標。晴綸的飽和值是隨著染色不同而不同，不同的染料對同一種纖維的上染能力也是不相同。因此不同染料對同一纖維的飽和值是不同的。
　　B:陽離子染晴綸的勻染問題：陽離子染料染晴綸時，由于它們的吸附很快，容易造成吸附不勻，加上玻璃

化溫度以上時，染色率迅速增大，升溫過速容易造成上染不勻。此外，陽離子染料與晴綸間的結合力很強，擴散困難，移染性差，所以一旦上染不勻就很難依靠移染來獲得勻染。由于上述原因，陽離子染料染晴綸時，勻染是個關鍵問題，因此染色時，必須采取一系列的措施，合理選定染色工藝，以確保染色獲得勻染效果。
　　1， PH值的調節：陽離子染料的電離度與染浴的PH值有關，PH值降低可抑制染料的電離，困此降低PH值可使陽離子染料上染速率減慢。隨著電離的下降，染座數量變少，因此染色飽和值也會降低，因此為了勻染，陽離子染料染色一般將PH值控制在4—5最為合適。
　　2，溫度的控制：晴綸染色時，溫度控制是個重要問題，一旦控制不善，很容易造成色花。主要原因是，當染色溫度低于玻璃化溫度時，纖維間的隙很小，染料染料很維擴散到內部。當溫度上到玻璃化溫度后，纖維內的間隙突然變大，增多。染料向纖維內部的擴散速率也突然增加，而且這個增速現象，隨溫度的升高而迅速突變，因此這種擴散速率的突變，必然導致染色不勻問題。為了染色均勻，必須合理控制染色溫度，染色溫度可以分段升溫，一般在60度以下可升快一點，超過60度要升溫慢一點。接近沸點時更要升慢一點。在每一個升溫的轉折點上可以采用保一定的時間，以提高其勻染性。100度以后必須保溫30—50分鐘，只樣才能保證滲透良好，否則會影響色牢度。
　　3，緩染劑的應用和勻染染劑的應用。陽離子染料染晴綸時為了能得到勻染的效果，可在染浴中加入緩染劑，緩染劑本身是一種無色陽離子染料，在陽離子染色時，也能上染晴綸，因此能與陽離子染料爭奪睛綸上的染座。使染料上染延慢，由于緩染劑陽離子對纖維的親和力小，在沸染過程中，被陽離子染料取代下來，但也會有一部分緩染料劑保留在染座上，因此在染色飽和值計算時應把緩染劑考慮在內。
　　隨著化工業的發展，現有一種陽離子染色的勻染劑，它不要考慮飽值

，我們現在用的KTN，是一種勻染劑，深色，淺色的用量沒有緩染劑的相差那么大
　　4，陽離子染料的配伍性；陽離子染料染晴綸是依靠與纖維分子的酸性基團產生離子結合而進行的。由于纖維上的酸性基團數量是有限的，因此當兩個染料進行拼色時，在吸附過程中就會出現相互競爭染座的現象，這就導致染料之間對它們的上染相互產生影響，當兩種染料拼色時，親和力高的染料爭奪較多的染座，吸附的染料多，與纖維內部的濃度差就大，擴散就快，上染速度也就快，親和力低的染料爭奪染座少，染料吸附少，與內部的濃度就小，上染就慢，那么一個染料上染快，一個染料上染慢，很容易產生色花。因此陽離子染料的配伍性取決于染料的擴散性和親和力。
　　根據上述，可看出陽離子染料染晴綸的必須注意5點；
　　1），選擇配伍性能相差不大的染料作拼色。
　　2），PH值的控制；4—5
　　3），緩染劑的用量
　　4），升溫曲線的制定
　　5），降溫速率
　　5，陽離子染色注意哪些質量問題及其預防措施。
　　1，色花，條花是陽離子染色容易產生的質量問題，主要原因是染料對纖維的親和力高，染料上染快造成的。主要措施是調節緩染劑的用量和升溫曲線可以解決。
　　2，條水印：產生的主要原因是冷缸速率太快，因此降溫速率一定要按每分鐘1－0.8度。
　　3，色光的偏差，PH值控制是關鍵4-5
　　三、全棉坯布用活性染色的工藝：
　　棉纖維屬天然纖維，它在生產過程中，都會伴生一定數量的雜質，再加上紡織加工時又會使纖維沾上一些污物，因此經過紡織加工編織而成的針織坯布不僅手感粗糙而且白度不高，吸水性能差，如將此坯布直接去印花或直接去染色就得不到滿意的結果。
　　為了使染色，印花加工時獲得均勻的色澤，加工時先要對針織布進行適當的前處理叫煉漂
　　1，漂包括：堿縮，煮煉，漂白，增白，絲光等。至于具體的加工品種需要經過哪些過程的前處理，以及加工的次序如何安排，要根據對半制品

的要求來決定。我們一般的全棉坯布染色前要經過漂底過程，這就是一個煉漂過程。
　　一般的漂底工藝----- H2O2雙氧水 6% 燒堿 4% 氧漂穩定劑 1% 精練劑 0.2% 浴比1：10—12 溫度100度保溫60分鐘 PH值：10.5---11燒堿是調節PH值，氧漂穩定劑是控制H2O2分解，漂底結束，水洗，中和.。水洗是把H2O2，燒堿等化學品洗干凈后才能染色。這種傳統工藝中存在著一些缺點，H2O2在強堿中會劇烈分解，這樣會消耗大量的雙氧水，但它不會使棉纖維造成損傷，因此選擇能在強堿中使雙氧水穩定的穩定劑是關鍵。目前開發了一種五合一助劑，只用此一種助劑和雙氧水兩種就可漂底，此工藝已經成熟，這種工藝的好處是，它的PH值不是很強，因為全棉麻灰漂白就不能用燒堿漂白，只可用此種工藝漂白才能達到要求。
　　2、活性染料染色：
　　1），什么叫活性染料：分子結構中具有活性基團，能在適當的條件下與纖維中的羥基，蛋白質纖維和聚酰胺纖維中的氨基發生化學反應，生成共價鍵結合的染料為活性染料。
　　2），活性染料的化學結構；活性染料是由染料母體和活性基兩部分通過連接基連接起來組成。整個活性染料的分子結構可用下列通式表示：S---D---B---R通式中的D為染料母體，S為水溶性基團， B為連接基， R為活性基活性基團：活性基團是活性染料的核心，它反映活性染料的類別和主要性能。
　　活性基必須具備的性能；
　　1，能與纖維進行共價結合的能力，即反應性。反應性的高低不僅決定染料與纖維的反映速率，而且在一定程度上還決定染料與纖維的固色率。
　　2，活性基團還與染料的穩定性有關，尤其是儲存穩定性。如反應性太強，活潑性太高，染料容易水解，無法保存。染料與纖維結合的產生的共價鍵一般是穩定的，但在一定的酸性，或堿性條件下會斷鍵，造成色牢度的降低。總的來說，活性基團對染色工藝起了重要作用。
　　3，隨著染

料的不斷發展，活性基的確良種類越來越多，包括正在研究中的有100多種。但應用于生產的只有20多鐘。但最主要的有三種。下面簡單的講一下；
　　第一種：均嗪基，其中最普遍的是二氯均三嗪比如；國產X 型，固色溫度20—40度，一氯均三嗪比如國產K型染料，70-90度固色；
　　第二種：嘧啶基；
　　第三種：烯砜基如國產的KN型，固溫度50-70度；
　　第四種：復合活性基（或稱多活性基）。這是最近新出現的。因為一般活性染料在印染過程中由于存在著水解副反應的關系，固色率不（50%--70%），既浪費了染料也增加了沾色的麻煩。為了提高活性染料的固色率，近期出現了復合活性基團的活性染料，即在一個大染料分子中有兩個相同或兩個不同的活性基團。這樣不僅增加了染料與纖維羧基的反應機會，還提高了固色率至80-90%的水平。我國生產的KD，KE，KP具有兩個相同的活性基團。日本住友的SUNMIFIX和國產M型具有兩個不同活性基團。
　　4，染料母體是染料的發色部分，它賦予活性染料不同的色澤鮮艷度，牢度等。
　　5，活性染料的染色方法；活性染料染棉，最常采用的染色方法：浸染法、軋染法；
　　1），浸染法：浸染法又可分一浴一步法，一浴兩步法，兩浴法三種染色方法。
　　A：一浴一步法：是在堿性浴中進行染色，即在染色的同時進行固色，這種方法工藝簡單，染色時間短，操作方便，但由于吸附和固色同進行，固色后染料不能再進行擴散，因此勻染和透染性差。同時在堿性條件下染色，染浴的染料穩定性差，水解的比較多。
　　B：一浴二步法：先在中性浴中染色，當染料上染接近平衡時，在染浴中加入堿劑，調整PH值至固色規定PH值，（一般為11）這時染料與纖維達到共價結合，達到固色目的。一浴二步法是活性染料浸染法中比較合理的染色方法，它不僅可經獲得較高的上染率和固色率。而且有良好的勻染效果，因此棉針織物染色常用這種方法。
　　四、分散染

料染色：
　　1、分散染料的結構和性能：分散染料是一類疏水性很強，水溶性非常小，染色時在水中主要以微小顆粒成為分散狀態存在的非離子型染料。這類染料最適于酯纖維的染色，叫做分散性醋纖維染料，自滌綸問世后，根據滌綸的染色性和加工要求，在醋纖維分散染料的基礎上合成現在應用的分散染料。分散染料主要有偶氮和蒽醌兩大類。
　　2、分散染料的主要染色性能：
　　1），溶解度：分散染料分子中沒有水溶性基團，但分子中尚具有一些極性基團，所以具有微量水溶性。分散染料在常溫下為0.1---10mg/L，這微量的溶解度對滌綸染色十分重要。分散染料的溶解度隨溫度的升高而增大，在80度時溶解度為0.2---100mg/L，100度時，為其1倍，130度時為100度的5倍。
　　2），熱穩定性；因為分散染料在高溫下染滌綸進行染色，因此染料的耐熱穩定性是十分重要的性能。
　　3）,升華牢度；分散染料分子量小，結構簡單，因此分子間的作用力小，在高溫下容易產生升華現象，致使在染色，定型后，造成褪色和沾色現象。升華牢度是分散染料的一個重要指標。分子量大升華牢度好。
　　4），擴散性；因滌綸結構緊密，纖維間的微隙很小，染料在纖維內的擴散十分困難，的所以要求染色用的分散染料具有良好的擴散性能。一般的分散染料的分子結構簡單，分子間的作用力小，因此具有較好的擴散性能，但擴散性能與升華牢度相互矛盾，擴散性能好，升華牢度差，擴散性能差，升華牢度好。因此在選擇分散染料時要考慮各方面的因素，從而合理選用染料。
　　3，分散染料的染色方法：分散染色方法；有高溫高壓法，熱熔法，載體法，前兩種方法是利用提高溫度來使分散染料迅速上滌綸的。后一種方法是，在染浴中加入一種使滌綸膨化的助劑，因而加速分散染料并提高上染量。
　　目前采用高溫高壓法染色，分散染料高溫高壓法染色是在溫度高于100度的條件下進行的，因此必須在密閉耐壓的染色設備中進行.染色，這種方法

是利用提高溫度來提高分散染料的上染速率，因此不僅上染速率高，而且遮蓋效應好。大多數分散染料都能適應這種方法染色。
　　影響高溫高壓染色的方法；
　　1），溫度：溫度是高溫高壓染色的關鍵因素。提高溫度，可以提高分散染料的上染率。但當溫度高達130度以上時，多數分散染料的上染百分率不再有明顯增加。溫度過高會引起滌綸酯鍵產生水解而導致纖維的彈性和強力下降，色光差，因此高溫高壓染色一般以不超過145度為限。一般染色溫度控制在125—130度之間，在此溫度下染色，不僅勻染性好，得色量高，而且如染浴的PH值，控制在5—6的弱酸范圍內，極大多數的分散染料相當穩定，因此得色十分鮮艷。為了使染料能均勻被滌綸吸附，必須嚴格控制升溫速率。當溫度升溫至規定溫度后，應保溫染色一段時間，以確保染料充分擴散滲透。保溫染色時間一般為30-60分鐘，淺色可以短一些，深色可以長一些。染色結束后，降溫不能太快，否則會影響手感并造成折痕。
　　2），PH值；不少分散染料在高溫堿性條件下會產生水解，因此高溫高壓染浴因控制酸性條件下為宜，
　　3），助劑的應用，在高溫高壓染色時，為了使染料能穩定分散在染浴中，同時為了獲得勻染效果，可在染浴中加入適量的分散劑和勻染劑。在商品染料中已混有多量分散劑，
　　4，高溫染色注意事項；高溫高壓染色時常會因工藝操作不當和操作不良等原因造成色花，色漬，色斑等疵點，因此在染色時應注意下列事項
　　1），染液的調制：調制染液時，應先用少量冷水把染料調成漿狀，然后用室溫水沖稀，注意，沖稀用水溫度不能過高，高于60度，分散染被子破壞，而凝聚，染料除上調制外，也可用撒粉法進行調制，即在高速攪拌下將染料慢慢撒入冷水中，染浴配制后不宜久置。同進需用攪拌器慢慢攪拌，以防止產生沉淀。
　　2），染料的選擇；染色時盡量選用擴散性和勻染性好的品種，拼色時應選用上染性能比較接近的染料。
　　3），

還原清洗；還原清洗是去除浮色的重要一環。經過還原清洗后，色澤略有變淡。同時磨擦牢度和日曬牢度均有提高。
　　4），焦油斑的防止：所謂焦油斑是染液中形成的粘稠狀物質，主在成份是染料分散劑和滌綸齊聚物。滌綸齊聚物是滌綸縮聚時產生的，在高溫長時間的染色過程中它會從纖維中滲出流入染液中粘附在纖維表面。防止焦油斑的措施有；1，加強織物前處理。2，提高染色浴比。3，應用高溫高壓分散劑。4，采用高溫排液，避免染料冷卻后而結晶析出。5，縮短設備清潔周期。除以上所提注意點外，在高溫高壓染色時，還應嚴格控制染色PH值，控制好升溫速度，加速染液循環，染浴中溫度分布均勻等，以防止色花，色差。