摘要：中溫型活性染料色譜齊全、色澤鮮艷、色牢度較高、應(yīng)用方便,是當今纖維素纖維染色的主體染料。然而,在浸軋染色中,容易產(chǎn)生色澤不勻(如卷染頭尾色差、噴染云狀色花等)、色點色漬、色差色花,以及色牢度差等諸多染色質(zhì)量問題,致使染色織物的回修率居高不下,嚴重影響染色一次成功率。
中溫型活性染料的性能缺陷
1.1耐鹽堿溶解穩(wěn)定性差
中溫型活性染料分子結(jié)構(gòu)中一般含有1~2個強親水性基團(—SO3Na)和親水性的β-羥乙基砜硫酸酯活性基,因而溶解性良好。在50~60℃中性浴中,溶解度通常可達100 g/L以上。活性翠藍BGFN和活性艷藍KN-R在40℃中性浴中,溶解度可達100 g/L;在80℃中性浴中,可溶解150 g/L。但電解質(zhì)存在下,溶解度會降低,甚至嚴重降低。如60℃時, 15 g/L活性翠藍BGFN的染液能承受淮鹽的能力只有80 g/L,若超過濃度80 g/L,染料便會產(chǎn)生明顯凝聚,甚至絮聚(染料濃度越高,其耐鹽能力越低)。
然而,由于活性染料只有在電解質(zhì)(30~80 g/L)存在下,才能獲得較高的上染率,因此,耐鹽溶解穩(wěn)定性較差的活性染料可能產(chǎn)生凝聚的隱患。特別是加入堿劑使染液呈堿性后,染料的凝聚傾向會更大,如常用的活性嫩黃6GL、活性艷藍KN-R。
實例一
活性嫩黃6GL 10 g/L、淮鹽50 g/L, 80℃時其染液清澈透明,溶解穩(wěn)定性良好。而當加入純堿5 g/L,染液便會立即因凝聚而混濁。放置片刻,又會因絮聚而沉淀。
實例二
活性翠藍BGFN 15 g/L、淮鹽70 g/L, 80℃時其染液溶解穩(wěn)定性良好。當加入純堿20 g/L,染液立即發(fā)生凝聚,進而轉(zhuǎn)為絮聚、沉淀。
實例三
活性艷藍KN-R 5 g/L、淮鹽40 g/L, 60℃的染液中加入純堿15 g/L后,染液的變化如下: 染液清澈穩(wěn)定10 min顯著凝聚10 min嚴重絮聚10 min與水分離,喪失上染能力
由上三例可見,中溫型活性染料的耐鹽堿溶解穩(wěn)定性差,原因有三方面:
(1)活性染料在水中并非以單分子存在,而是以幾個甚至幾百個分子締合體的形式存在。所以,其染液具有不同程度的膠體性狀,穩(wěn)定性良好。而電解質(zhì)的加入,會使穩(wěn)定的膠體系統(tǒng)遭破壞,導(dǎo)致溶解穩(wěn)定性下降。
(2)中溫型活性染料的分子中含有β-羥乙基砜硫酸酯活性基。該活性基中的乙烯砜基(—SO2CH2CH2)與硫酸酯基之間的化學(xué)結(jié)合不穩(wěn)定,在使用條件(pH值10. 5~11. 0、溫度60~65℃)下,兩者會快速斷裂,發(fā)生消除反應(yīng),使原本親水性的β-羥乙基砜硫酸酯變?yōu)槭杷囊蚁╉炕?染料自身溶解能力顯著降低。
(3)電解質(zhì)在水中會解離出大量的鈉離子,其水化能力很強,能吸引大量的極性水分子而形成直接間接的水化層,從而使染料分子中親水性基團的水化程度減弱,溶解能力下降。與此同時,大量鈉離子產(chǎn)生的同離子效應(yīng)也導(dǎo)致染料親水性基團解離度降低,染料自身的溶解能力下降。
1.2對堿劑敏感
許多常用中溫型活性染料在加堿固色初期,其驟染現(xiàn)象嚴重。若織物在染料2% (owf)、淮鹽50 g/L、60℃中性染液中吸色30 min后,加純堿20 g/L, 60℃固色10 min內(nèi),其相對吸色量可提高30% ~70%。其中,活性深藍M-2GE提高28. 32%,活性翠藍BGFN提高32. 94%,活性嫩黃6GLN提高55. 39%,活性艷藍KN-R提高59. 96%,活性黑KN-B提高68. 95%。驟染現(xiàn)象的主要原因是,染料中的β-羥乙基砜硫酸酯在堿性條件下,會迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)活性很強的乙烯砜基。于是,一方面,染料對纖維的親和力驟然提高,導(dǎo)致染料吸附上色迅猛;另一方面,染料與纖維快速發(fā)生鍵合固著反應(yīng),不斷破壞染料的吸附平衡,這對染料的急速上色也起著顯著的促進作用。生產(chǎn)實踐證明,中溫型活性染料存在上述兩大性能缺陷,是染色過程中產(chǎn)生色點色漬、色花色差、鮮艷度下降和牢度差等諸多染色質(zhì)量問題的根源。
2·染色質(zhì)量問題的解決
2.1染色工藝
常用中溫型活性染料,其染色性能可分為三類。
(1)第一類在中性鹽浴(吸色浴)中親和力較大,一次吸色量較高;對堿劑不敏感,加堿固色初期二次吸色較緩和,驟染現(xiàn)象不嚴重,如國產(chǎn)活性黃M-3RE、活性紅M-3RE、活性藍M-2GE和活性黃B-4RFN、活性紅B-2BFN、活性藍B-2GLN等三原色。這類染料適合常規(guī)升溫法染色,因為在中性鹽浴吸色階段的吸色量高。由于染液濃度大幅下降,在加堿固色初期,染料的凝聚程度相對較小,染料的驟染現(xiàn)象也相對溫和。實踐表明,這類染料采用升溫法染色,染料自身的性能缺陷不足以給染色質(zhì)量造成較大影響。
(2)第二類在中性鹽浴(吸色浴)中,一次吸色量低,但對堿敏感,加堿固色初期染料的凝聚現(xiàn)象與驟染現(xiàn)象十分嚴重,容易造成染色質(zhì)量下降。這類染料不適合常規(guī)升溫法染色,而適合預(yù)加堿法染色。如活性艷藍KN-R、活性嫩黃B-6GLN和活性黑KN-B等。預(yù)加堿染色法可使織物在弱堿性(pH值=10)浴中吸色。由于活性染料在堿性條件下親和力較大,故一次吸色量可顯著提高。由于染液濃度在加堿前大幅下降,染料的凝聚與驟染現(xiàn)象在加堿后都得到了緩解,可有效消除染料性能缺陷造成的質(zhì)量問題預(yù)加堿以1g/L為宜,用量過多,會因pH值過高,影響吸色的均勻性,其對比試驗數(shù)據(jù)見表1。
(3)第三類以中溫型和低溫型為主拼混的染料,目前的活性染料中,大多數(shù)屬于這一類,如活性黑ED、活性黑KN-G2RC、活性黑GFF和活性黑GR等。通常以60% ~80% C. I.活性黑5(KN-B黑)和20% ~10% C. I.活性橙82拼混而成。C. I.活性黑5結(jié)構(gòu)為雙偶氮母體、雙乙烯砜活性基染料;而C. I.活性橙82為單偶氮母體、二氯均三嗪活性染料。兩者結(jié)構(gòu)顯著不同,造成其使用性能的明顯差異。其中,C. I.活性黑5耐熱穩(wěn)定性較好,適合60~65℃染色; C. I.活性橙82耐熱穩(wěn)定性較差,只適合30~40℃染色。這類活性黑若按中溫型活性染料應(yīng)用,則C. I.活性橙82染料組分的吸色與固色異常迅猛,極易造成上色不勻,產(chǎn)生色花。同時,由于染料的水解速率快,工藝稍有變化,就會造成上染率明顯波動。
值得注意的是,由于C. I.活性黑5與C. I.活性橙82拼混后成為黑色,后者上色量的多少、勻染性的好壞,對最終的色光、烏黑度及均勻性,都起著舉足輕重的作用。為了提高C. I.活性橙82的染色均勻性和穩(wěn)定性,既不能采用升溫染色法,也不能采用預(yù)加堿染色法,而應(yīng)采用分段染色法。
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