3直接染料染色课件

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1、 第三章第三章 Direct Dyes直接染料染色直接染料染色 第一节第一节 引言引言 第二节第二节 直接染料对纤维素纤维的染色原理及性能直接染料对纤维素纤维的染色原理及性能 第三节第三节 一般染色过程一般染色过程 第四节第四节 固色后处理固色后处理 第五节第五节 直接染料对纤维素纤维上染的温度效应和盐效应直接染料对纤维素纤维上染的温度效应和盐效应 第六节第六节 直接染料对纤维素纤维的吸附直接染料对纤维素纤维的吸附第一节第一节 引言引言一、什么是直接染料？一、什么是直接染料？直接染料一般都含有水溶性基团（如磺酸基直接染料一般都含有水溶性基团（如磺酸基SO3Na，羧基羧基 COONa），它可以不

2、依赖其他介质而直接染棉，），它可以不依赖其他介质而直接染棉，麻，丝，毛和粘胶纤维。麻，丝，毛和粘胶纤维。二、优缺点二、优缺点 优点：色谱齐全，价格低廉，染色方法简单。优点：色谱齐全，价格低廉，染色方法简单。缺点：湿处理牢度，日晒牢度差，易褪色，所以我们家缺点：湿处理牢度，日晒牢度差，易褪色，所以我们家庭洗涤时特别注意。庭洗涤时特别注意。三、应用三、应用 1 1、棉纱线、棉针织品、需日晒而对湿处理牢度要求较低、棉纱线、棉针织品、需日晒而对湿处理牢度要求较低的装饰织物及工业用布，皮革、纸张的染色。的装饰织物及工业用布，皮革、纸张的染色。2 2、蚕丝织物（弱酸条件下、蚕丝织物（弱酸条件下 ）。）。3

3、 3、粘胶纤维织物、粘胶纤维织物 四、禁用染料问题四、禁用染料问题 德国德国1994年年7月颁布一项关于月颁布一项关于“禁止使用致癌物质禁止使用致癌物质”的新的新法法规，例举了规，例举了20多种致癌芳胺等染料生产中间体。多种致癌芳胺等染料生产中间体。涉及到的染料的偶合结构为主，因为其染料能还原分解出涉及到的染料的偶合结构为主，因为其染料能还原分解出各种芳胺；但并非所有偶氮染料都被禁止生产和应用。各种芳胺；但并非所有偶氮染料都被禁止生产和应用。禁用染料涉及直接染料几十种：德禁用染料涉及直接染料几十种：德94年法规禁用料约年法规禁用料约118个，直接占个，直接占77个，约占个，约占65%（其中联苯

4、结构（其中联苯结构36种）。种）。环保直接染料：环保直接染料：上染九厂上染九厂 混纺染料、混纺染料、科莱恩科莱恩 INDOSOL SF反应性直接染料、反应性直接染料、日本化药日本化药 Kayacelon C型等型等.禁用染料及其代用禁用染料及其代用 陈荣圻编陈荣圻编 中国纺织出版社中国纺织出版社生态纺织品与环保染化料生态纺织品与环保染化料陈荣圻编陈荣圻编 中国纺织出版社中国纺织出版社 第二节第二节 直接染料对纤维素纤维的染色原理及性能直接染料对纤维素纤维的染色原理及性能一、直接染料分子的结构特点一、直接染料分子的结构特点1.1.直接染料有较长的共轭双键系统；直接染料有较长的共轭双键系统；2.2

5、.分子量大，较好的同平面性和线状结构；分子量大，较好的同平面性和线状结构；3.3.分子中含有羟基、氨基等生成氢键的基团；分子中含有羟基、氨基等生成氢键的基团；4.4.分子中水溶性基团，在水中可电离呈染料阴离子分子中水溶性基团，在水中可电离呈染料阴离子二、直接染料的扩散模型和吸附等温线二、直接染料的扩散模型和吸附等温线 直接染料在纤维内的扩散遵循孔道扩散模型，扩散过程中直接染料在纤维内的扩散遵循孔道扩散模型，扩散过程中存在着扩散吸附层，符合弗莱因德利胥存在着扩散吸附层，符合弗莱因德利胥(Fretmdlich)型吸附等型吸附等温线。温线。纤维首先吸收染液中的水分发生由表及里的溶胀，形成足纤维首先吸

6、收染液中的水分发生由表及里的溶胀，形成足以容纳染料分子扩散所需的孔道，同时染料分子被纤维表面的以容纳染料分子扩散所需的孔道，同时染料分子被纤维表面的分子所吸附，并由外向内扩散至纤维的全部无定形区。分子所吸附，并由外向内扩散至纤维的全部无定形区。直接染料的分子结构较大，在向纤维内部的扩散过程中直接染料的分子结构较大，在向纤维内部的扩散过程中会受到较大的机械阻力，以及染料分子与纤维分子之间的会受到较大的机械阻力，以及染料分子与纤维分子之间的德华力和氢键作用，在孔道内壁不断发生吸附与解吸，随德华力和氢键作用，在孔道内壁不断发生吸附与解吸，随染色时间的推移，吸附与解吸作用最终达到或接近动态平染色时间的

7、推移，吸附与解吸作用最终达到或接近动态平衡，染色过程即结束。其表象是纤维由衡，染色过程即结束。其表象是纤维由“环染环染”到到“透染透染”的过程。的过程。对于棉和粘胶纤维，它们的形态结构和超分子结构是不对于棉和粘胶纤维，它们的形态结构和超分子结构是不相同的，因此它们的物理性质存在差异。反映在染色性能相同的，因此它们的物理性质存在差异。反映在染色性能上，粘胶纤维的得色量及对染料的吸收量均高于棉。上，粘胶纤维的得色量及对染料的吸收量均高于棉。三、直接染料的分类三、直接染料的分类 直接染料各品种的化学结构相差很大，因此它们的染色直接染料各品种的化学结构相差很大，因此它们的染色性能也不相同。性能也不相同

8、。直接染料最常用的分类是直接染料最常用的分类是SDC(SDC(英国染色工作者学会英国染色工作者学会)分分类，它根据染料浸类，它根据染料浸(竭竭)染时的匀染性及其对染色温度和中性染时的匀染性及其对染色温度和中性电解质的敏感性等染色性能的不同分成三类。电解质的敏感性等染色性能的不同分成三类。表表3-1不同类型直接染料不同类型直接染料应用应用性能性能 结构构水溶性水溶性移染（匀移染（匀染）性染）性盐效效应湿牢湿牢度度T T染染（）A A匀染型匀染型简单低低小小好好中中较低低70807080B B盐效效应型型复复杂较高高较大大较差差显著著高高90989098C C温度效温度效应型型复复杂高高较小小差差

9、小小高高95989598图图3-13-1为为A A、B B、C C三类染料移染或匀染的染色性能差异曲线。三类染料移染或匀染的染色性能差异曲线。图图3-1 不同种类直接染料的移染性能不同种类直接染料的移染性能 由图由图3-1可以看出，可以看出，A类染料的移染性类染料的移染性最好，最好，B类和类和C类染类染料较难移染。料较难移染。第三节第三节 直接染料的一般染色过程直接染料的一般染色过程一、纤维素纤维的染色一、纤维素纤维的染色 直接染料主要用于纤维素纤维的染色，染色工艺较其他直接染料主要用于纤维素纤维的染色，染色工艺较其他染料要简单，根据被染物的形态如散纤维、纱线或织物，可染料要简单，根据被染物的

10、形态如散纤维、纱线或织物，可以采用合适的浸染、卷染及轧染的染色方法。以采用合适的浸染、卷染及轧染的染色方法。(一一)浸染和卷染浸染和卷染 1.1.浸染浸染 （1 1）染料的选择）染料的选择 染色时，首先应根据被染物的最终用途所需的染色牢度来染色时，首先应根据被染物的最终用途所需的染色牢度来选用染料。选用染料。拼色时，应选用染色性能及染色牢度相似的染料。若染混拼色时，应选用染色性能及染色牢度相似的染料。若染混纺织物，应考虑染料在另一纤维上的沾色程度要低，否则会影纺织物，应考虑染料在另一纤维上的沾色程度要低，否则会影响染色物的色泽及最终的染色牢度。响染色物的色泽及最终的染色牢度。（2 2）染料的溶

11、解用水）染料的溶解用水 溶解染料及染色时的用水宜用软水或加纯碱（磷酸三钠、溶解染料及染色时的用水宜用软水或加纯碱（磷酸三钠、六偏磷酸钠）六偏磷酸钠）1 13g/L,3g/L,来除去这些金属离子。来除去这些金属离子。必要时高温沸煮。必要时高温沸煮。若染色用水中含有因水厂净化水而残留的含氯化合物大于若染色用水中含有因水厂净化水而残留的含氯化合物大于lmglmg/kg/kg，则对一些染料的色光可能会产生影响，此时应在溶解，则对一些染料的色光可能会产生影响，此时应在溶解染料的水中，加入亚硫酸钠或硫代硫酸钠等脱氯剂。染料的水中，加入亚硫酸钠或硫代硫酸钠等脱氯剂。（3 3）中性电解质）中性电解质 作用及类

12、型作用及类型 电解质的作用是促染。电解质的作用是促染。常用：氯化钠常用：氯化钠(食盐食盐)、无水硫酸钠及元明粉、无水硫酸钠及元明粉(含含1010分子结晶分子结晶水的硫酸钠水的硫酸钠)。配制染液时硫酸钠和氯化钠可以互换使用，但氯化钠可能配制染液时硫酸钠和氯化钠可以互换使用，但氯化钠可能会对不锈钢染色设备产生腐蚀性，有些工业食盐含有较多的钙会对不锈钢染色设备产生腐蚀性，有些工业食盐含有较多的钙、镁离子，因此，尽管硫酸钠成本稍高，但相比而言，其对染、镁离子，因此，尽管硫酸钠成本稍高，但相比而言，其对染色更为有利。色更为有利。用量用量 一般为一般为101030g/L30g/L。习惯上，染色时所需的染料

13、及盐的用量是按被染物质量习惯上，染色时所需的染料及盐的用量是按被染物质量的百分比来表示的（，的百分比来表示的（，o.m.fo.m.f.），但盐的加入量必须随染），但盐的加入量必须随染料浓度的增加而增加，并随浴比的增加而增加，以保证获得料浓度的增加而增加，并随浴比的增加而增加，以保证获得相同的上染百分率，可用以下简单公式计算：相同的上染百分率，可用以下简单公式计算：盐的浓度盐的浓度(g/L)=(g/L)=染料用量（，染料用量（，o.m.fo.m.f.）10(g/L)10(g/L)该公式适合于大范围变动的浴比和染料浓度。该公式适合于大范围变动的浴比和染料浓度。使用方法使用方法 对于促染作用不显著的

14、染料或染浅色时，中性电解质可对于促染作用不显著的染料或染浅色时，中性电解质可少加或不加。染色少加或不加。染色中途加入，分次加入。中途加入，分次加入。（4 4）纯碱的作用）纯碱的作用 直接染料染色时，加入纯碱可以帮助染料溶解，兼有软直接染料染色时，加入纯碱可以帮助染料溶解，兼有软化水的作用，用量一般为化水的作用，用量一般为1 13g/L3g/L。但在碱性条件下染色时，染料的上染速率降低。但在碱性条件下染色时，染料的上染速率降低。此外，在碱性条件下，纤维素末端基团具有还原性，会此外，在碱性条件下，纤维素末端基团具有还原性，会造成某些偶氮结构的直接染料还原，降低上染率，并影响色造成某些偶氮结构的直接

15、染料还原，降低上染率，并影响色光。光。（5）染色温度的控制）染色温度的控制 浸染过程中控制温度可以保证获得浸染过程中控制温度可以保证获得良好的匀染及较高的良好的匀染及较高的上染百分率。上染百分率。染色温度包括染色温度包括始染温度、升温速度和最终染色温度始染温度、升温速度和最终染色温度。始染。始染温度低升温速度慢，有利于匀染。温度低升温速度慢，有利于匀染。最终染色温度影响上染百最终染色温度影响上染百分率和匀染性，染色温度高，平衡上染百分率低，匀染性好。分率和匀染性，染色温度高，平衡上染百分率低，匀染性好。在常规染色时间在常规染色时间(例如例如1h)内，扩散性能好的染料基本上已接内，扩散性能好的染

16、料基本上已接近染色平衡，上染百分率会随温度的升高而降低，所以染色温近染色平衡，上染百分率会随温度的升高而降低，所以染色温度不宜太高。度不宜太高。匀染性能差的染料，在常规的染色时间内如果未达到染匀染性能差的染料，在常规的染色时间内如果未达到染色平衡，则上染百分率一般随染色温度的升高而升高。色平衡，则上染百分率一般随染色温度的升高而升高。最高上染温度：在常规染色时间内，达到最高上染百分最高上染温度：在常规染色时间内，达到最高上染百分率的染色温度称为最高上染温度。率的染色温度称为最高上染温度。根据最高上染温度的不同，生产上常把直接染料分为根据最高上染温度的不同，生产上常把直接染料分为 低温染料低温染

17、料 最高上染温度在最高上染温度在7070以下以下 中温染料中温染料 最高上染温度为最高上染温度为70708080 高温染料高温染料 最高上染温度为最高上染温度为9090100100 对于不易获得匀染的直接染料，还可以用所谓的对于不易获得匀染的直接染料，还可以用所谓的“高温高温”染色法，即于染色法，即于110110120120在封闭染浴中对纤维染色，通在封闭染浴中对纤维染色，通过增进移染而获得匀染。过增进移染而获得匀染。为了防止高温碱性条件下纤维素纤维上的还原性物质对为了防止高温碱性条件下纤维素纤维上的还原性物质对偶氮染料的还原引起变色，应选择化学性质比较稳定的染偶氮染料的还原引起变色，应选择化

18、学性质比较稳定的染料，并在染液中加入少量硫酸铵和间硝基苯磺酸钠等弱氧化料，并在染液中加入少量硫酸铵和间硝基苯磺酸钠等弱氧化剂。剂。由于提高上染温度会降低染料的平衡上染百分率，因此，由于提高上染温度会降低染料的平衡上染百分率，因此，在染色后期应该逐渐降低温度，这样可获得良好的染色效果。在染色后期应该逐渐降低温度，这样可获得良好的染色效果。通常，直接混纺通常，直接混纺D D型染料与分散染料同浴用于涤粘混纺或型染料与分散染料同浴用于涤粘混纺或交织物的染色。交织物的染色。染液组成为分散染料、直接染料、中性电解质、醋酸染液组成为分散染料、直接染料、中性电解质、醋酸(调调节节pHpH值为值为5 5左右左右

19、)。染色始染温度为染色始染温度为6060，升温到，升温到130130，保温时间根据染色，保温时间根据染色浓度而定。染色后水洗干净，进行固色后处理，固色浴为中性。浓度而定。染色后水洗干净，进行固色后处理，固色浴为中性。（6 6）染色）染色 染色浴比一般为染色浴比一般为20:120:140:140:1。染色时，先用温水将染料调成浆状，然后加热水溶解，染色时，先用温水将染料调成浆状，然后加热水溶解，必要时可在染液中加入适量的软水剂、润湿剂及匀染剂，如必要时可在染液中加入适量的软水剂、润湿剂及匀染剂，如肥皂、太古油、平平加肥皂、太古油、平平加0 0等。将染液稀释至规定体积，加入纯等。将染液稀释至规定体

20、积，加入纯碱，升温碱，升温50506060开始染色。入染后，逐步升温至所需温度，开始染色。入染后，逐步升温至所需温度，染色染色10min10min后加入食盐，继续染后加入食盐，继续染3060min3060min。染色完成后进行固。染色完成后进行固色等后处理。色等后处理。（7）续缸染色：）续缸染色：中、浓色时，由于浴比大，上染百分率低，残液中还中、浓色时，由于浴比大，上染百分率低，残液中还有大量的染料，为了提高染料的利用率，染液一般连续使有大量的染料，为了提高染料的利用率，染液一般连续使用，称为续染或续缸染色。用，称为续染或续缸染色。即在染过的染液中补加适量的染料和助剂，再进行下即在染过的染液中

21、补加适量的染料和助剂，再进行下一缸织物的染色，以节省染化料。一缸织物的染色，以节省染化料。续缸染色时，染料用量一般为初缸的，助剂为初续缸染色时，染料用量一般为初缸的，助剂为初缸的，以小样试验为参照，使续染得到的染色效果与缸的，以小样试验为参照，使续染得到的染色效果与前一次染色相同。前一次染色相同。但续染次数不宜过多。但续染次数不宜过多。2.2.卷染卷染 卷染的情况基本上和浸染相同，浴比为卷染的情况基本上和浸染相同，浴比为2:12:13:13:1，染色温，染色温度根据染料性能而定，染色时间为度根据染料性能而定，染色时间为60min60min左右。左右。织物用热水均匀润湿后，进入染浴。染料溶解后在

22、开始和织物用热水均匀润湿后，进入染浴。染料溶解后在开始和第一道末分两次加入。染浴始染温度为第一道末分两次加入。染浴始染温度为40405050。中性电解质。中性电解质在染色的第三、第四道末分次加入。在染色的第三、第四道末分次加入。对于移染性能比较差而可用中性电解质控制上染的染料，对于移染性能比较差而可用中性电解质控制上染的染料，则可在升温过程中分次加入电解质；而对于移染性能差即使不则可在升温过程中分次加入电解质；而对于移染性能差即使不加中性电解质也能达到较高上染百分率的染料，应在较低的温加中性电解质也能达到较高上染百分率的染料，应在较低的温度开始上染并很好地控制升温速度，使染料缓慢均匀地上染。度

23、开始上染并很好地控制升温速度，使染料缓慢均匀地上染。3.3.短流程工艺短流程工艺（1 1）前处理与染色同浴）前处理与染色同浴 许多印染厂正在尝试将前处理与染色结合起来进行棉或许多印染厂正在尝试将前处理与染色结合起来进行棉或涤棉混纺物的染色，取得了较好的效果。涤棉混纺物的染色，取得了较好的效果。（2 2）棉织物的直接染料染色与防皱整理一浴法加工工艺。）棉织物的直接染料染色与防皱整理一浴法加工工艺。(二二)轧染和轧卷染色轧染和轧卷染色1.1.轧染轧染（1 1）染液组成）染液组成 浸轧液内一般含有染料、纯碱浸轧液内一般含有染料、纯碱(或磷酸三钠或磷酸三钠)0.5)0.5 1.0g/L1.0g/L，润

24、湿剂，润湿剂2 25g/L5g/L。（2 2）染色工艺）染色工艺 工艺流程：工艺流程：浸轧染液浸轧染液预烘预烘烘干烘干汽蒸（或热熔）汽蒸（或热熔）水洗水洗固色固色 工艺条件工艺条件:浸轧方式：二浸二轧；轧液温度：浸轧方式：二浸二轧；轧液温度：4080；轧液率：；轧液率：85%；汽蒸温度：汽蒸温度：100102；汽蒸时间：；汽蒸时间：4560 s 开车时轧槽始染液应适当稀释，以保持织物前后色泽一开车时轧槽始染液应适当稀释，以保持织物前后色泽一致。凡亲和力高的直接染料，稀释程度宜大；亲和力低者宜致。凡亲和力高的直接染料，稀释程度宜大；亲和力低者宜小。稀释程度大者应适当补充除染料外的其他助剂。小。稀

25、释程度大者应适当补充除染料外的其他助剂。轧液温度为轧液温度为40408080，溶解度小的染料可适当提高温，溶解度小的染料可适当提高温度，较高的轧染温度有利于匀染。汽蒸温度为度，较高的轧染温度有利于匀染。汽蒸温度为102102105105，时间时间454560s60s，汽蒸时间长有利于提高上染百分率，获得均，汽蒸时间长有利于提高上染百分率，获得均匀的染色。匀的染色。染后进行水洗及固色处理。染后进行水洗及固色处理。由于耐高温型直接染料的问世，对于以轧染设备为主要生由于耐高温型直接染料的问世，对于以轧染设备为主要生产手段的印染厂，直接染料也可以用热熔法进行固色。其可用产手段的印染厂，直接染料也可以用

26、热熔法进行固色。其可用于纤维素纤维的纯纺产品，或纤维素纤维与涤纶混纺产品的分于纤维素纤维的纯纺产品，或纤维素纤维与涤纶混纺产品的分散散/直接一浴法染色。直接一浴法染色。染浴组成为分散染料、直接染料、尿素、海藻酸钠、润湿染浴组成为分散染料、直接染料、尿素、海藻酸钠、润湿剂等。剂等。尿素有助于染料的溶解及纤维的溶胀，海藻酸钠为防泳尿素有助于染料的溶解及纤维的溶胀，海藻酸钠为防泳移剂。移剂。焙烘条件一般为焙烘条件一般为210210，时间在，时间在90s90s左右。左右。2.2.轧卷染色轧卷染色二、其他纤维的染色二、其他纤维的染色（一）蚕丝（一）蚕丝 等电点以下染色牢度高于纤维素纤维。等电点以下染色牢

27、度高于纤维素纤维。等电点以上染色，元明粉起促染作用。等电点以上染色，元明粉起促染作用。蚕丝主要用酸性染料染色，除黑、翠蓝、绿色等少数品蚕丝主要用酸性染料染色，除黑、翠蓝、绿色等少数品种用直接染料来弥补酸性染料的色谱不足外，其余很少应用。种用直接染料来弥补酸性染料的色谱不足外，其余很少应用。染色可在弱酸性或中性条件下，以中性浴染色较多。染液染色可在弱酸性或中性条件下，以中性浴染色较多。染液中加酸可提高对染料的吸附速度。有些染料在中性条件上染较中加酸可提高对染料的吸附速度。有些染料在中性条件上染较差，可在染液中加入少量醋酸，从而获得较好的上染。差，可在染液中加入少量醋酸，从而获得较好的上染。染色设

28、备：染色设备：星形架或方形架染色机。星形架或方形架染色机。浴比：浴比：比纤维素纤维染色大。比纤维素纤维染色大。染色温度：染色温度：沸而不腾。沸而不腾。染色时间：染色时间：60分钟左右。分钟左右。（二）对锦纶织物的染色（二）对锦纶织物的染色 在锦纶中扩散性能较差，容易造成环染，匀染性较差，在锦纶中扩散性能较差，容易造成环染，匀染性较差，遮盖性差，上染率低，颜色不鲜艳。遮盖性差，上染率低，颜色不鲜艳。一般不作为主色用于锦纶的染色，仅根据色光的需要一般不作为主色用于锦纶的染色，仅根据色光的需要与酸性染染或中性染料拼混使用。与酸性染染或中性染料拼混使用。在弱酸性或中性条件下进行，以弱酸浴染色较多在弱酸

29、性或中性条件下进行，以弱酸浴染色较多。染色时在染色时在4050开始染色，以开始染色，以12/min的升速的升速度升到度升到100，保温，保温2040min。染色后将温度缓慢降。染色后将温度缓慢降50后水洗出机。后水洗出机。（三）羊毛（三）羊毛 直接染料一般不用于纯毛织物的染色。羊毛和纤维素纤直接染料一般不用于纯毛织物的染色。羊毛和纤维素纤维混纺织物有时可用直接染料染色。维混纺织物有时可用直接染料染色。宜与弱酸染料拼混染色宜与弱酸染料拼混染色;染色工艺同弱酸性染料。染色工艺同弱酸性染料。第四节第四节 直接染料的固色后处理直接染料的固色后处理一、目的：提高耐洗牢度一、目的：提高耐洗牢度 湿牢度差的

30、原因：染料的水溶性、缺少染湿牢度差的原因：染料的水溶性、缺少染纤化学结合。纤化学结合。改造途径：染后降低水溶性；染料或纤维改性、交链染改造途径：染后降低水溶性；染料或纤维改性、交链染料成膜等。料成膜等。二、固色机理二、固色机理 1.封闭染料的水溶性基团封闭染料的水溶性基团 2.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。3.在纤维表面形成立体网状的聚合物薄膜封闭染料在纤维表面形成立体网状的聚合物薄膜封闭染料 4.与纤维反应发生交联，形成高度多元化交联网状体系与纤维反应发生交联，形成高度多元化交联网状体系三、常用固色剂及固色工艺三、常用固色剂及固色工艺1、金属盐后处理

31、、金属盐后处理 固色机理：固色机理：D +Mn+D-M 染料染料 金属离子金属离子 络合物络合物 当直接染料分子具有能与金属离子络和的结构，染色织当直接染料分子具有能与金属离子络和的结构，染色织物用金属盐后处理，纤维上的染料与金属离子生成水溶性较低物用金属盐后处理，纤维上的染料与金属离子生成水溶性较低的稳定的络合物，从而提高染物的湿处理牢度。的稳定的络合物，从而提高染物的湿处理牢度。常用固色剂：常用固色剂：铬盐类：如，重铬酸钾等；铬盐类：如，重铬酸钾等；铜盐类：如，硫酸铜、醋酸铜、酒石酸铜以及专铜盐类：如，硫酸铜、醋酸铜、酒石酸铜以及专门用于固色处理的铜盐等。门用于固色处理的铜盐等。因此，把这

32、类染料称为直接铜盐染料因此，把这类染料称为直接铜盐染料 固色工艺：固色工艺：在在5060固色液中处理固色液中处理20min左右后水洗即可。左右后水洗即可。金属盐后处理条件举例：金属盐后处理条件举例：浸染：浸染：处方：硫酸铜处方：硫酸铜 0.5%2.5%（对织物重）（对织物重）30%醋酸醋酸 2%3%（对织物重）（对织物重）或或 85%蚁酸蚁酸 0.4%0.6%（对织物重）（对织物重）温度：温度：50600C 时间：时间：15min，浴比：浴比：固色后要充分水洗。固色后要充分水洗。轧染：连续轧染的固色可在平洗槽内浸轧硫酸铜轧染：连续轧染的固色可在平洗槽内浸轧硫酸铜10g/L，醋酸，醋酸（30%）

33、11.7mL/L，然后透风，然后透风1020s，再充分水洗。，再充分水洗。注意：注意：经铜盐处理后，颜色一般较未处理时略深而暗。所以一般经铜盐处理后，颜色一般较未处理时略深而暗。所以一般是用于深浓色品种。是用于深浓色品种。铜盐用量随织物上染料的多少和处理浴比大小而定，但要铜盐用量随织物上染料的多少和处理浴比大小而定，但要维持固色液中有一定的固色剂浓度。维持固色液中有一定的固色剂浓度。铜盐用量不足，不能使染料完全络合；用量过多，染色物上铜盐用量不足，不能使染料完全络合；用量过多，染色物上过多的铜盐洗除较困难。过多的铜盐洗除较困难。2 2、阳离子固色剂后处理、阳离子固色剂后处理 固色剂：固色所用的

34、助剂称为固色剂。固色剂：固色所用的助剂称为固色剂。目前常用的固色剂包括：低分子阳离子型固色剂、目前常用的固色剂包括：低分子阳离子型固色剂、阳离子树脂型固色剂、反应性交联固色剂阳离子树脂型固色剂、反应性交联固色剂固色机理：固色机理：直接染料含有亲水性的磺酸盐或羧酸盐，遇水时纤维上直接染料含有亲水性的磺酸盐或羧酸盐，遇水时纤维上的染料会离解成磺酸根或羧酸根阴离子及钠的阳离子。采用阳的染料会离解成磺酸根或羧酸根阴离子及钠的阳离子。采用阳离子化合物作固色剂，其可与染料阴离子在纤维上发生离子交离子化合物作固色剂，其可与染料阴离子在纤维上发生离子交换反应，生成微溶或不溶于水的盐类，从而封闭染料的水溶性换反

35、应，生成微溶或不溶于水的盐类，从而封闭染料的水溶性基团，防止染料在水中电离和溶解而从织物上脱落。基团，防止染料在水中电离和溶解而从织物上脱落。水溶性染料水溶性染料 铵盐固色剂铵盐固色剂 不溶性盐不溶性盐 有些阳离子表面活性剂或阳离子有些阳离子表面活性剂或阳离子树脂类固色剂树脂类固色剂，除与染料，除与染料之间形成离子键以外，还可与染料和纤维之间形成氢键、范德之间形成离子键以外，还可与染料和纤维之间形成氢键、范德华引力，能显著提高湿处理牢度。若华引力，能显著提高湿处理牢度。若在纤维表面形成立体网状在纤维表面形成立体网状的聚合物薄膜的聚合物薄膜，可以进一步封闭染料，增加布面的平滑度，降，可以进一步封

36、闭染料，增加布面的平滑度，降低摩擦系数，减少染料在低摩擦系数，减少染料在“湿摩擦湿摩擦”过程中的溶胀、溶解、脱过程中的溶胀、溶解、脱落，同时也会降低织物在落，同时也会降低织物在“湿摩擦湿摩擦”过程中由于剪切应力的作过程中由于剪切应力的作用产生极短绒毛的机会，从而进一步提高用产生极短绒毛的机会，从而进一步提高“湿摩擦湿摩擦”牢度。牢度。含有反应性基团的阳离子固色剂含有反应性基团的阳离子固色剂与染料分子反应的同时，与染料分子反应的同时，还能与纤维素纤维反应发生交联，形成高度多元化交联网状体还能与纤维素纤维反应发生交联，形成高度多元化交联网状体系，使染料、纤维更为紧密牢固地结合在一起，防止染料从纤系

37、，使染料、纤维更为紧密牢固地结合在一起，防止染料从纤维上脱落，从而提高染色牢度。维上脱落，从而提高染色牢度。固色剂的类型：固色剂的类型：（1）低分子阳离子固色剂）低分子阳离子固色剂 分为：表面活性剂型、非表面活性剂型分为：表面活性剂型、非表面活性剂型表面活性剂型表面活性剂型 表面活性剂型的固色剂结构主要有季铵盐、硫盐或磷盐表面活性剂型的固色剂结构主要有季铵盐、硫盐或磷盐等，其结构式如下：等，其结构式如下：效果：手感好，但牢度值提高不太效果：手感好，但牢度值提高不太明显，本身不太耐洗。明显，本身不太耐洗。此类固色剂现使用较少。此类固色剂现使用较少。非表面活性剂型非表面活性剂型 结构中含有两个或两

38、个以上的阳离子基团（季铵基团），结构中含有两个或两个以上的阳离子基团（季铵基团），是一种既不属于合成树脂又无表面活性的固色剂。如：多乙烯是一种既不属于合成树脂又无表面活性的固色剂。如：多乙烯多胺类季铵盐、三聚氯氰与多乙烯多胺的高分子缩合物等。多胺类季铵盐、三聚氯氰与多乙烯多胺的高分子缩合物等。这类固色剂可改进直接染料或活性染料的耐洗牢度，对这类固色剂可改进直接染料或活性染料的耐洗牢度，对色变和耐日晒牢度影响都较小。它能和铜盐混合使用，提高色变和耐日晒牢度影响都较小。它能和铜盐混合使用，提高锦纶用酸性染料染色的耐日晒牢度。聚胺缩合物类固色剂用锦纶用酸性染料染色的耐日晒牢度。聚胺缩合物类固色剂用于

39、真丝织物可提高皂洗、摩擦牢度而不影响手感和色光。于真丝织物可提高皂洗、摩擦牢度而不影响手感和色光。3.树脂型固色剂树脂型固色剂 该类固色剂一般是具有立体结构的水溶性树脂，是目前直该类固色剂一般是具有立体结构的水溶性树脂，是目前直接染料染色后固色用较为广泛的一类固色剂。这类化合物又可接染料染色后固色用较为广泛的一类固色剂。这类化合物又可分为两类：分为两类：(1)甲醛缩合物：甲醛缩合物：由双氰胺与甲醛缩合的树脂，如国产的由双氰胺与甲醛缩合的树脂，如国产的固色剂固色剂Y、固色剂、固色剂M等。等。固色剂固色剂Y是双氰胺甲醛缩合物的醋酸盐溶液或氯化铵溶是双氰胺甲醛缩合物的醋酸盐溶液或氯化铵溶液，为淡黄色

40、透明黏稠体，其结构式如下：液，为淡黄色透明黏稠体，其结构式如下：固色原理：固色原理：这类化合物除能这类化合物除能降低直接染料在纤维上的溶降低直接染料在纤维上的溶解度解度外，还能在烘燥时外，还能在烘燥时在染色物表面生成树脂薄膜在染色物表面生成树脂薄膜，提高皂，提高皂洗、汗渍、水浸、摩擦等色牢度，处理后对染色物的色光及洗、汗渍、水浸、摩擦等色牢度，处理后对染色物的色光及耐日晒牢度影响较小。耐日晒牢度影响较小。将固色剂将固色剂Y与铜盐与铜盐(如醋酸铜如醋酸铜)作用，即可制得蓝色的固色作用，即可制得蓝色的固色剂剂M，其结构可写成，其结构可写成该类固色剂由于含有甲醛，现已逐步被无甲醛固色剂取代。该类固色

41、剂由于含有甲醛，现已逐步被无甲醛固色剂取代。固色机理同固色机理同Y外，还外，还可生成金属络合物可生成金属络合物。染色剂染色剂Y或固色剂或固色剂M的固色处理条件举例：的固色处理条件举例：处方：处方：固色剂固色剂Y（或固色剂（或固色剂M）%（对织物重）（对织物重）醋酸醋酸（30%）0.6%1.0%（对织物重）（对织物重）浴比：浴比：pH=5.56.0温度：温度：5060时间：时间：min固色处理后，不经水洗直接烘干。固色处理后，不经水洗直接烘干。（2 2）多胺化合物）多胺化合物 由双氰胺与二乙烯三胺之类对胺化合物、羟甲基尿素由双氰胺与二乙烯三胺之类对胺化合物、羟甲基尿素反应生成咪唑啉，得到水溶性树

42、脂，是无甲醛固色剂的典型反应生成咪唑啉，得到水溶性树脂，是无甲醛固色剂的典型代表。代表。其结构式为：其结构式为：4 4反应性固色剂反应性固色剂 固色机理：该类固色剂除了和阴离子型染料成盐结合、固色机理：该类固色剂除了和阴离子型染料成盐结合、封闭水溶性基团而生成沉淀外，更重要的是还封闭水溶性基团而生成沉淀外，更重要的是还能和纤维及染能和纤维及染料中的料中的NHNH2 2、一、一CONHCONH一、一一、一OHOH等基团反应交联等基团反应交联，从而全面提，从而全面提高湿处理牢度。高湿处理牢度。效果：基本能达到效果：基本能达到Y Y、M M牢度，变色性较小，环保型。牢度，变色性较小，环保型。如固色交

43、联剂如固色交联剂DEDE的结构为：的结构为：固色处理条件举例固色处理条件举例:处方：固色交联剂处方：固色交联剂DE 1%2%(对织物重对织物重)浴比：浴比：温度：温度：5060 时间：时间：2030min.除用于直接染料外，还广泛用于活性、酸性、中性、硫化除用于直接染料外，还广泛用于活性、酸性、中性、硫化等染料的固色。其他交联剂如交联剂等染料的固色。其他交联剂如交联剂KSKS、交联剂、交联剂P P等也具有相等也具有相同的效果。同的效果。以环氧氯丙烷为反应性基团，与胺、醚、羧酸、酰胺等反以环氧氯丙烷为反应性基团，与胺、醚、羧酸、酰胺等反应而制得的聚合物，一般称为反应性无醛固色剂。该类固色剂应而制

44、得的聚合物，一般称为反应性无醛固色剂。该类固色剂目前使用较广泛。目前使用较广泛。多乙烯多胺与环氧氯丙烷的缩合物是该类固色剂常用的品多乙烯多胺与环氧氯丙烷的缩合物是该类固色剂常用的品种。如二乙烯三胺与环氧氯丙烷经缩聚反应后，再经高温环构种。如二乙烯三胺与环氧氯丙烷经缩聚反应后，再经高温环构化，可得到具有咪唑啉结构的固色剂，结构如下：化，可得到具有咪唑啉结构的固色剂，结构如下：二、其他固色后处理二、其他固色后处理第五节第五节 直接染料对纤维素纤维上染的直接染料对纤维素纤维上染的温度效应和盐效应温度效应和盐效应一、温度效应及其应用一、温度效应及其应用 图图3 32 2 染色温度对上染百分率的影响染色

45、温度对上染百分率的影响染料浓度染料浓度2 2，浴比，浴比20:120:1，食盐，食盐2 2，染色时间，染色时间1h1h图为三个上染速率不同的直图为三个上染速率不同的直接染料在接染料在60min内对粘胶丝内对粘胶丝的上染百分率随温度而变化的上染百分率随温度而变化的情况。的情况。对不同的染料其最高染色温度不同。对不同的染料其最高染色温度不同。提高温度会降低染料的平衡上染百提高温度会降低染料的平衡上染百分率。分率。表表3-l 一些直接染料的一些直接染料的扩散速率系数和半染散速率系数和半染时间染料染料 半染半染时间/min 扩散速率系数散速率系数/108cm2/min直接橙直接橙R 0.11 180直

46、接直接坚牢橙牢橙G 0.07 156直接直接坚牢牢蓝2BN 24.1 5.1直接直接绿BL 55 1.73直接直接坚牢橙牢橙AG 155 0.71 从表从表3-13-1中可以看到，所列直接染料的半染时间差异很大，中可以看到，所列直接染料的半染时间差异很大，它们的扩散速率系数也表现出很大的差异。它们的扩散速率系数也表现出很大的差异。将半染时间和扩散速率系数的对数作图，可呈直线关系。将半染时间和扩散速率系数的对数作图，可呈直线关系。扩散速率高的，上染比较迅速，半染时间短；扩散速扩散速率高的，上染比较迅速，半染时间短；扩散速率低的，上染比较缓慢，半染时间长。要达到同样的上染速率低的，上染比较缓慢，半

47、染时间长。要达到同样的上染速率，扩散速率低的染料需要较高的上染温度。率，扩散速率低的染料需要较高的上染温度。染料扩散性能的差异，主要是由于它们的分子大小和它染料扩散性能的差异，主要是由于它们的分子大小和它们对纤维亲和力的高低以及它们本身分子间聚集倾向大小的们对纤维亲和力的高低以及它们本身分子间聚集倾向大小的影响所引起的。影响所引起的。因此兼顾上染率和上染速率：因此兼顾上染率和上染速率：对对A类：移染性好，但染率较低，因而染色温度宜低类：移染性好，但染率较低，因而染色温度宜低 对对C类：移染性差，水溶性差，移染差，扩散慢，因而类：移染性差，水溶性差，移染差，扩散慢，因而染色温度宜高染色温度宜高

48、对对B类：移染性差，水溶性较好，移染性较差，扩散类：移染性差，水溶性较好，移染性较差，扩散慢，因而染色温度宜较高。慢，因而染色温度宜较高。二、盐的作用和电荷效应二、盐的作用和电荷效应 利用盐的作用是控制直接染料上染过程的另一个重要方法。利用盐的作用是控制直接染料上染过程的另一个重要方法。一般来讲，盐对直接染料都有促染作用。一般来讲，盐对直接染料都有促染作用。促染：元明粉或食盐对直接染料所起促染：元明粉或食盐对直接染料所起增进上染增进上染的作用称为的作用称为促染。促染。通过盐的促染作用，可通过盐的促染作用，可提高染料的上染速率及上染百分率提高染料的上染速率及上染百分率。1、盐的促染作用、盐的促染

49、作用 图3 33 3 食食盐浓度度对直接天直接天蓝FFFF在在纤维素素纤维上平衡上染百分率的影响上平衡上染百分率的影响90,90,染料染料0.05g/L0.05g/L 如图，直接染料染纤维素纤维如图，直接染料染纤维素纤维时时,加盐使染料上染率显著增加。加盐使染料上染率显著增加。这一现象在阴离子染料染带负这一现象在阴离子染料染带负电的纤维的染色系统中普遍存电的纤维的染色系统中普遍存在。一般其促染作用对水溶大在。一般其促染作用对水溶大的染料作用明显；且对纤维无的染料作用明显；且对纤维无定型区比例大的定型区比例大的,促染作用更为促染作用更为明显明显(粘胶粘胶);电位电位2、促染作用原理、促染作用原理

50、 在阴离子染料在阴离子染料-负电性纤维染色系统中，染料阴离子在负电性纤维染色系统中，染料阴离子在接近纤维界面时，到纤维所带电荷的静电斥力作用而影响了接近纤维界面时，到纤维所带电荷的静电斥力作用而影响了其在纤维上的吸附，如图其在纤维上的吸附，如图3-4所示。所示。电解质的加入所产生的电荷效应显著的改变了染料离子电解质的加入所产生的电荷效应显著的改变了染料离子接近带电纤维的位能阻，使染料上染显著增加。电解质促染接近带电纤维的位能阻，使染料上染显著增加。电解质促染作用原理可归纳于下：作用原理可归纳于下：降低了纤维表面的降低了纤维表面的zeta电位：使染电位：使染-纤斥力纤斥力,有利于有利于染料对纤维

51、吸附（图染料对纤维吸附（图3-5）。）。降低了染料迁移的位阻：降低了染料迁移的位阻：D-上染纤维时伴随着等量的上染纤维时伴随着等量的Na+迁移，染色后期迁移，染色后期Na+S，迁移位阻，迁移位阻，加盐，加盐后。后。Na+S。迁移位阻。迁移位阻。电解质加入，染料胶粒负电性电解质加入，染料胶粒负电性，有利于向纤维吸，有利于向纤维吸附，附，Df/DS。三、唐能三、唐能(DonnanDonnan)模型模型 电位（纤维表面）随距离增加而减小。电位（纤维表面）随距离增加而减小。唐能电位：唐能电位：纤维表面一定距离（纤维表面一定距离（L L）处的恒定电位。）处的恒定电位。（当距离超过（当距离超过L L，0

52、0）唐能膜平衡：唐能膜平衡：（半透膜）（半透膜）用途：求离子浓度用途：求离子浓度第六节第六节 直接染料对纤维素纤维的吸附直接染料对纤维素纤维的吸附 一、亲和力一、亲和力 一般认为，直接染料对纤维素纤维的吸附符合弗莱因德一般认为，直接染料对纤维素纤维的吸附符合弗莱因德利胥利胥(FreundlichFreundlich)吸附方程。计算亲和力时，应假定染料吸附方程。计算亲和力时，应假定染料在很稀的溶液中进行，未发生聚集。染料离子的活度系数在很稀的溶液中进行，未发生聚集。染料离子的活度系数作为作为1 1计算。吸附平衡时，染料在纤维与染液中的分配系数计算。吸附平衡时，染料在纤维与染液中的分配系数为：为：

53、（3-14）染料在纤维孔道里的吸附层容积为染料在纤维孔道里的吸附层容积为V Lkg纤维。纤维。则亲和力为：则亲和力为：由式（由式（2-13）得）得 染料在染液与纤维上的浓度染料在染液与纤维上的浓度Dz-s、Dz-f可直接测得。可直接测得。若染液中加有若染液中加有NaCl，根据电性中和原则，可求得染液中的，根据电性中和原则，可求得染液中的Na+浓度，即：浓度，即：(316)而纤维上的而纤维上的Na+浓度并不等于浓度并不等于z倍的染料浓度，可通过纤倍的染料浓度，可通过纤维上唐能膜平衡原理求得。首先假定膜平衡时膜内溶液呈电维上唐能膜平衡原理求得。首先假定膜平衡时膜内溶液呈电中性，则：中性，则：(3-

54、17)若纤维上含有羧基负离子，则若纤维上含有羧基负离子，则（3-18）其次，平衡时膜内外离子浓度之间的关系为：其次，平衡时膜内外离子浓度之间的关系为：（3-19）从关系式从关系式(3(317)17)、式、式(3(319)19)可求得可求得 NaNa+f f为：为：（由式（由式3-173-17可得可得 ClCl-f f=NaNa+f f zDzDz-z-f f 代入式代入式3-3-1919，解一元二次方程得式，解一元二次方程得式3-203-20）(320)此时，此时，若知道纤维素纤维的若知道纤维素纤维的V值，就可求得值，就可求得Na+f，从而，从而可求得亲和力可求得亲和力-0。近年来，国外一些学

55、者通过对直接染料在纤维素纤维上的近年来，国外一些学者通过对直接染料在纤维素纤维上的吸附进行进一步分析研究，认为当纤维上的染料浓度比该染料吸附进行进一步分析研究，认为当纤维上的染料浓度比该染料在纤维上的吸附饱和值低得多时，染料对纤维的吸附同时符合在纤维上的吸附饱和值低得多时，染料对纤维的吸附同时符合朗缪尔朗缪尔(LanguirLanguir)吸附方程和弗莱因德利胥吸附方程和弗莱因德利胥(FreundlichFreundlich)吸附方吸附方程；当纤维上的染料浓度接近或达到吸附饱和值时，有些直接程；当纤维上的染料浓度接近或达到吸附饱和值时，有些直接染料也符合朗缪尔染料也符合朗缪尔(LanguirL

56、anguir)吸附方程，说明纤维素纤维分子上吸附方程，说明纤维素纤维分子上虽然没有蛋白质纤维上的氨基、羧基等虽然没有蛋白质纤维上的氨基、羧基等“染座染座”，但也存在着，但也存在着特定的化学吸附位置，染料上染时产生定位吸附。特定的化学吸附位置，染料上染时产生定位吸附。二、直接染料在纤维素纤维中的吸附状态二、直接染料在纤维素纤维中的吸附状态 1、染色纤维的二色性、染色纤维的二色性 定义：偏振光通过染色后的纤维时，偏振光的振动面（电定义：偏振光通过染色后的纤维时，偏振光的振动面（电矢量）与纤维轴平行或垂直方向呈现不同的颜色的现象称之。矢量）与纤维轴平行或垂直方向呈现不同的颜色的现象称之。平行纤维轴时

57、偏振光吸收最强；垂直纤维轴时偏振光吸收平行纤维轴时偏振光吸收最强；垂直纤维轴时偏振光吸收最弱，两者比值称二色性常数。最弱，两者比值称二色性常数。纤维取向度好，染料分子线性共平面性好，二色性常数大。纤维取向度好，染料分子线性共平面性好，二色性常数大。如果染料分子取向是完全和纤维轴平行的，二色性常数如果染料分子取向是完全和纤维轴平行的，二色性常数为为；反之，如果染料分子在纤维中是完全杂乱分布的，则；反之，如果染料分子在纤维中是完全杂乱分布的，则二色性常数为二色性常数为1 1。图图38为直接蓝为直接蓝1浓度不变，染液中加入不同量的浓度不变，染液中加入不同量的直接黄直接黄12染色时，两种染料对纤维的吸

58、附情况。染色时，两种染料对纤维的吸附情况。图图38 直接黄直接黄12对直接蓝对直接蓝l上染的影响上染的影响(单位：单位：mol/kg103)表表3-2 直接染料在一些纤维素材料上的二色性常数直接染料在一些纤维素材料上的二色性常数 纤维 二色性常数二色性常数 取向度取向度/%/%完全取向完全取向 100100苎麻麻 9 379 37粘胶粘胶丝 1.41.43.3 123.3 124343粘胶片粘胶片 1.5 141.5 14无取向无取向 1 01 0 从表从表32中数字可以看到，染料在纤维中的吸附取向中数字可以看到，染料在纤维中的吸附取向和纤维素大分子的取向是一致的。其在纤维素纤维上表现和纤维素

59、大分子的取向是一致的。其在纤维素纤维上表现出显著的二色性。可以推断，直接染料是沿着纤维大分子出显著的二色性。可以推断，直接染料是沿着纤维大分子链取向并通过氢键吸附在纤维的微晶体表面的链取向并通过氢键吸附在纤维的微晶体表面的,且偶极引力且偶极引力和色散力也起着重要作用和色散力也起着重要作用 2.混合染料在纤维素纤维上的吸附混合染料在纤维素纤维上的吸附图图39 直接蓝直接蓝l对直接黄对直接黄12上染的影响上染的影响(单位：单位：mol/kg103)当混合染料对纤维素纤维染色时当混合染料对纤维素纤维染色时,染料在纤维上的吸附量染料在纤维上的吸附量较单独染色时要低较单独染色时要低,且随染料的结构不同产

60、生较大的差异。如且随染料的结构不同产生较大的差异。如图，分别为直接蓝图，分别为直接蓝1浓度不变，染液加入不同量的直接浓度不变，染液加入不同量的直接黄黄12染色时及染液中直接黄染色时及染液中直接黄12的浓度恒定的浓度恒定,而直接蓝而直接蓝1的浓的浓度不同时，两种染料对纤维的吸附情况。度不同时，两种染料对纤维的吸附情况。结果表明结果表明:直接染料对同一染色位置存在着竞染作用直接染料对同一染色位置存在着竞染作用;且且优先吸附在纤维上的染料也会对另外一只染料的吸附产生电优先吸附在纤维上的染料也会对另外一只染料的吸附产生电荷斥力或空间阻碍。从而减少染料在纤维上的吸着量。在实荷斥力或空间阻碍。从而减少染料在纤维上的吸着量。在实际染色中，混合染料具有良好的配伍性，对染色物获得稳定际染色中，混合染料具有良好的配伍性，对染色物获得稳定的色泽具有重要意义。的色泽具有重要意义。本章重点：本章重点：1.1.直接染料的染色工艺及条件直接染料的染色工艺及条件2.2.电解质效应电解质效应*3.3.温度效应温度效应*作业作业