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活性染料染色机理及染色工艺技术分析

日期:2017-03-14 15:06:02编辑作者:申博开户
活性染料是一种水溶性染料,分子中含一个或一个以上活性基团,在适当条件下可与纤维素纤维上的羟基、蛋白质纤维及聚酰胺纤维上的氨基等发生反应而形成共价键。活性染料制造较简便,价格较低,色泽鲜艳度好,色谱齐全,而且色牢度较好。活性染料自1956年作为商品染料推出以来,发展很快,新品种不断涌现,其性能不断有所改进。活性染料可用于纤维素纤维、蛋白质纤维和聚酰胺纤维的印染。真丝绸用活性染料印染,不仅改善印染绸色牢度,而且使色泽更艳丽。
    活性染料染色一般经吸附、扩散和固着三个阶段,前二个为上染阶段,最后是固着阶段(染料中活性基团在碱性条件下与纤维发生反应)。活性染料一般与纤维亲和力较小,上染率较低,因此,在染浴中需加入盐进行促染。由于一般活性染料的直接I生较低,染色时需加入大量盐才能提高上染率,因此,使染色成本大增,同时增加污染排放量。
    近年来已有多家染料厂商推出低盐甚至无盐染色活性染料,例如汽巴公司的CibacronLS系列活性染料。目前活性染料的唯一缺陷是染料的水解问题。如上所述,活性染料固着要在碱性条件下完成,而碱也促使活性染料与水反应,使染料失去活性,不仅造成大量的染料损失,也影响印染织物的水洗色牢度。这是因为水解染料会吸附到织物上,在水洗过程中也不易完全清洗掉。
    活性染料染色方法可采用浸染包括一浴一步法、一浴二步法和二浴法,一浴法尤其是一浴一步法的染料利用率较低,而二浴法的染料水解较少,染料利用率较高。活性染料也可用轧一烘.汽蒸或焙烘工艺进行织物轧染,该方法可使直接性较低的活性染料达到匀染效果,而且水解染料较易洗净。活性染料还可应用低温卷染或冷轧堆工艺进行织物染色,它尤其适合在高温下易擦伤的真丝缎染色。
    在活性染料印染中,最后清洗工序非常重要。如果织物上因水解产生的未固着染料清洗不净,就会严重影响印染织物的耐水洗色牢度。实际上,不仅染料水解会影响印染质量,而且染料的储存稳定性、浸轧液或印花色浆稳定性、染料配方热溶解过程中活性染料浓度等均会影响其应用性能。水解染料中,原活性染料的活泼原子或基团被羟基所代换,而其扩散和吸附性能则与原活性染料相似。因此,它能与活性染料一样扩散到纤维中,并且为其表面吸收。在碱性染色的最后阶段,活性染料为其与水及纤维问反应所消耗,形成一种新的平衡,其中水解染料在染浴和纤维间分布方式与活性染料在中性溶液中的分布相似。
    在此阶段,纤维同时含有相当大比例化学结合染料。一般情况下,平均有70%活性染料被固着,而其余30%被水解。
    在实际染色体系中,影响染料水解的主要因素有:染浴pH值、温度、染料浓度、电解质浓度。其中,染浴pH值在纤维素纤维染色中不超过l0一ll,在此pH值纤维素纤维所有可接触羟基已被电离化,再增加pH值只会导致染料水解。温度增高也会增加活性染料水解。增大溶液中染料浓度会促使染料凝聚,从而减缓染料水解速度。
    染浴中电解质浓度越高,染料水解越严重。研究发现,活性染料与水的反应性受染料分子中发色基团的影响,它会影响反应中心的电子密度。在发色体系中组成阴性基团可增大反应中心的电子密度,从而使染料与水的反应性降低。因此,不同活性染料的水解性各不相同。
    由于活性染料染色织物在固色后或多或少存在相当部分水解染料,因此,固色后水洗显得尤为重要。水洗中要选择适当的催化剂和水洗工艺条件,从而促进染料和纤维间反应,同时不发生染料与整理剂之间反应。除了新推出的一些水洗助剂外,阳离子表面活性剂也可用于活性染料染色后处理,它可减少水解染料产生沾色,如用于低反应性染料,则需加大用量。在活性染料印花中,大部分染料在固色阶段被转移到织物上,但仍有一部分未固着染料和色浆留在织物上,如清洗不净,会影响印花织物的色牢度和手感。在印花后水冼过程中,从织物上清冼下的染料还会沾色到织物留白或浅色部位上。
    因此,印花后水洗不仅要从印花部位清除未固着染料、糊料和化学助剂,而且要防止染料再沾色到未印花部位。
    影响活性染料印花织物水洗效果的因素主要有:未固着染料量,未固着染料的易清洗性,清洗染料的沾色倾向性。第一个因素主要与配制印花色浆的染料和助剂有关。第二个因素取决于染料在特定体系中的溶解和扩散性能及其亲和性(直接性),一般而言,增加染料的溶解性和扩散性,而减少染料对纤维的亲和力,对印花后水洗较为有利。因此,可采用下列措施提高未固着染料清洗效率:减少清洗液中染料浓度,加大纤维和清洗溶液间浓度梯度,以加速扩散;提高水温加速扩散;选用有最高扩散性和最低纤维亲和力的染料;采用特种洗涤剂和螯合剂。
    采用下列措施可避免在水洗过程中织物的未印花部位沾色:选用低亲和力染料;防止水洗液中色浓度过大;采用不利于匀染的工艺条件和染料;采用增加上染速度的工艺条件;避免采用增大染料直接性的工艺条件,例如高电解质浓度;采用抑染剂或还原剂等合适的水洗助剂。
    目前科莱恩公司推出一系列活性染料印染清洗剂,它们包括:SandopurRSKI浓缩液,有高效水解染料清洗性能,同时改善敏感性染料的硬水稳定性,无泡沫,适用于喷射或溢流染色机。该助剂作用机理为消除硬水离子对水解染料溶解性的负面影响,有利于未固着染料分子从纤维扩散到水中。它在水洗过程中可包围水解染料分子,对其加以“监禁”,使水洗浴中未固着染料的平衡朝向水浴移动,从而让更多染料分子从纤维上被清除。在皂洗中,该助剂的应用浓度主要根据水的硬度推算,它与织物色泽深浅无关。在皂洗过程中,它可从织物上清除低到极低量的水解染料。
    SandopurSND清洗液,是一种环境亲善型硬水稳定性活性染料清洗剂,它可改善直接和活性染料印染的耐湿、耐汗渍、耐摩擦色牢度。它可防止钙和镁离子的不溶性盐沉淀,使这些不溶性盐悬浮在水中,对织物和纱线色泽基本无影响。该助剂适用于快速喷射染色或连续染色,易为废水处理污泥吸收。
    SandopurWASH是一种新推出的清洗剂,可改善纤维素纤维或其混纺织物的活性、硫化和还原染料染色的色牢度。由于其优良的洗涤性能,因此可提高未固着染料的洗净率。与离子型清洗剂不同,在后道阳离子柔软剂整理中不会产生斑迹块或斑点。无论水的硬度有多大,该助剂均有极好的稳定性,而且有极高的洗净力,尤其适用于箱式染色机。
    活性染料是一种应用普遍、发展迅速的纺织印染染料。近年来专用于高档纤维素纤维印染的活性染料品种不断推陈出新,使活性染料印染的艳丽度和高性能色牢度如耐氯和耐晒色牢度更上一层楼。各大染化料厂商相应推出各种活性染料专用助剂,包括各种清洗剂,使活性染料印染质量不断提高。
    目前新推出活性染料的固着率已达95%以上。随着新型染化料和新工艺新技术的推广应用,今后活性染料低温染色及印花也将在真丝绸印染中得以更普遍地推广和应用,它有利于提高真丝印染绸的质量和档次。

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