活性染料染色原理.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第 节 授课教师 李美真 授课班级 纺织,0,授课教师 李美真 授课班级 纺织,03,授课教师 李美真 授课班级 纺织,03,授课教师 李美真 授课班级 纺织,03,授课教师 李美真 授课班级 纺织,03,第五节 缩 呢,授课教师 李美真 授课班级 纺织,03,第五节 缩 呢,授课班级 纺织0,9,第四章,纺织品染色,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第 节 授课教师 李美真 授课班级 纺织,0,授课教师 李美真 授课班级 纺织,03,授课教师 李美真 授课班级 纺织,03,授课教师 李美真 授课班级 纺织,03,授课教师 李美真 授课班级 纺织,03,第五节 缩 呢,授课教师 李美真 授课班级 纺织,03,第五节 缩 呢,授课班级 纺织0,9,第四章,纺织品染色,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节 概述,染料概述,光、色、拼色和电子计算机配色,染色基本理论,染色方法和染色设备,第二节 直接染料染色,第三节 活性染料染色,第四节 还原染料和可溶性,还原染料染色,第五节 不溶性偶氮染料染色,第六节 硫化染料染色,第七节 酸性染料染色,第八节 酸性媒介染料染色,第九节 酸性含媒染料染色,第十节 分散染料染色,第十一节 阳离子染料染色,第十二节 涂料染色,第十三节 新型纤维及羊绒的染色,第十四节 混纺和交织物染色,第十五节 针织物染色,第十六节 染色发展动向染色,第四章,纺织品的染色,内容：,活性,染料的,结构,活性,染料的,染色,性质,活性,染料的染色机理,活性,染料的应用,第三节 活性染料,reactive dyes,染色,要点：,1.,活性染料的结构与染色性能的关系,2.活性染料染色工艺要点,第三节 活性染料,reactive dyes,染色,活性染料：又称反应性染料。分子结构中有一个或以上的活性基团，在适当条件下，能够与纤维发生化学反应，形成共价键结合。,活性染料的历史：,汽巴公司、赫斯特公司、卜内门公司、我国在,1958,年也开始生产活性染料。,一、活性染料的性质,1,、水溶性染料，水中电离为负离子染料。,2,、优良的湿牢度和匀染性。,(,活性染料在纤维上一经染着，就有很好的染色牢度，尤其是湿牢度,),3,、色泽鲜艳（色泽鲜艳度、光亮度特别好）,色谱齐全（一般不要其它类染料配套），使用方便，成本低廉。,4,、染料在水中会发生水解，染料,-,纤维键稳定性较差，会发生断裂,因此利用率低，难以染深色,需固色。,5、适用范围：,纤维素纤维，蛋白质纤维，聚酰胺纤维，还常用于印花。,6,、耐氯牢度差，耐气候、烟熏牢度差。,二、,活性染料的类型,化学结构式:S-D-B-Re,|,染 连 活,水溶性基团 料 接 性,多为磺酸基,发 基 基,(母体上常有1-3个),色,体,H,2,O,DyeSO,3,Na DyeSO,3,+Na,+,呈染料负离子型,离去基团,母体染料接上活性基,即可制得活性染料。,活性基应用最多的是卤代均三嗪，卤代嘧啶，乙烯砜等几类。,活性染料的母体结构,：,1、偶氮类活性染料,偶氮活性染料多以单偶氮结构为主，尤其是红、黄、橙等浅色系列。近年来为改善这类染料的直接性，提高固色率，满足低盐或无盐染色要求，常通过增大母体结构及分子量，提高母体结构的共平面性，以及增加与纤维形成氢键的基团数等来达到目的。,单偶氮结构为主：黄、橙、红色,活性艳红,K-2BP(C.I,反应性红,24),第八章 活性染料,3,、酞菁类活性染料,含酞菁类母体结构的活性染料大多为翠蓝色，以及经分子内拼色等得到的绿色，色泽十分鲜艳，具有较高的耐光牢度。,活性翠蓝,K-GL(C.I.,反应性蓝,14),通常黄、橙、红浅色色调的染料系用单偶氮及双偶氮染料，,紫、灰、黑、褐色等暗色系用金属络合染料，,艳蓝及绿色常用蒽醌衍生物或酞菁染料。,染料母体主要是偶氮、蒽醌、酞菁等，以单偶氮类为多。,1,、均三嗪型活性染料,X,1,、,X,2,可为卤素原子，,根据数目和种类的不同又可分为一氯，二氯，一氟等。,三、活性染料的结构与染色性能的关系,制备氯代均三嗪活性染料的重要原料是三聚氰氯：,一氯均三嗪活性染料（国产,K,型活性染料）,一氯均三嗪染料反应性,较弱,，稳定性好，,80,以上水溶解，,染料,-,纤维键较稳定，固色率在,80%,以上。,反应性低的活性基，可在较高的温度及较高的,pH,值下进行染色；,还适用于印花工艺（印浆稳定），易于后处理。,二氯均三嗪活性染料,(X,型,),，,是最普遍使用的三嗪染料,反应性活泼,。,30-50,水中溶解；染料,-,纤维键稳定性差，需固色，固色率低；常用于低温染色。,反应性太强，活泼性太高，染料容易水解，无法保存。,反应性高的活性基，应在较低的温度下进行，在碱性较弱的条件下进行固色。,一氯甲氧基均三嗪（,Cibacron Pront,）染料。其反应性介于一氯均三嗪与二氯均三嗪之间，具有较好的印浆稳定性，特别适用于短蒸印花工艺。,一氟均三嗪活性染料（,Cibacron F,，,R,型）,比一氯均三嗪型活性基团更为活泼。适于中低温染色的工艺,(40,60),。,采用负电性更强的氟来取代氯,2,、卤代嘧啶型活性染料：活性基为卤代嘧啶基,嘧啶基是二嗪结构，核上碳原子的正电性较弱，因而比均三嗪结构的反应性低。,所以嘧啶型活性染料最不易水解，“染料,-,纤维”键的稳定性高，,特别适于高温染色（涤棉染色）。,二氟一氯嘧啶的活性基(国产的F型活性染料)，具有中等的反应活泼性，而有较高的固色率，适合40-80染色，,纤维,-,染料键稳定性好，价格高，,多用于羊毛。,更重要的是它与纤维的结合键有很好的耐酸和耐碱的水解稳定性。,3,、乙烯砜型活性染料（,雷马素活性染料，,DyStar,公司生产）,（,KN,型）,活性基是,硫酸酯乙烯砜，通式为,D-SO,2,CH,2,CH,2,OSO,3,Na,NaOH,DSO,2,CH,2,CH,2,OSO,3,Na,D,SO,2,CH=CH,2,染色时碱性介质中先脱去硫酸酯基，形成,乙烯砜基,后再和纤维反应。,DyStar,textile dyes:Textile dyes,fabric dyeing,dyestuff,reactive dyes,acid dyes,sulfur dyes,direct dyes,basic dyes,vat dyes,disperse dyes etc,反应性介于,X,型（二氯均三嗪）和,K,型（一氯均三嗪）之间，,性能较稳定,，染色温度,50,70,。,有理想的匀染效果（即使染色条件很差），但鲜艳度差，,固色率较低,85%,（固色过程中染料,-,纤维键水解严重，耐碱能力较差）,DSO,2,CH,2,CHOSO,3,Na DSO,2,CH=CH,2,DSO,2,CH,2,CH,2,O,纤维素,卤代氮杂环活性基的反应性能和杂环的,电子云密度分布有关,常见氮杂环的,电子云密度分布如下,:,键,长数据,常用各类活性染料相对反应性强弱见图。,二氯均三嗪类,二氯喹恶啉类,甲砜代嘧啶,乙烯砜类（雷玛素）,一氯均三嗪,氯化嘧啶类,丙烯酰胺类,小 反应性 大,4,、膦酸基型活性染料（国产,P,型活性染料）,染料在弱酸性条件下与纤维素纤维发生反应，形成共价键结合。,(,固色催化剂为氰胺或双氰胺,),卜内门公司于,1976,年开发的染料，商品名为,Procion T,适用于分散染料,/,活性染料一浴法（涤纶,/,纤维素纤维混纺织物）的染色，固色率高达,90,左右。因为分散染料遇到碱剂会影响给色量与鲜艳度。,5,、,a,溴代丙烯酰胺型的活性染料,O,D NH C C=CH,2,Br(,卤基，如,Cl),典型代表兰纳素（Lanasol），国产为PW型，很适合染羊毛、羊绒，其鲜艳度高，牢度好，,固色率在羊毛上为90以上，在丝绸上为85左右。,Lanasol染料实质上是一个含双活性官能团的染料,，,专用染色助剂阿尔贝哥B（AlbegalB）。,6,、羧基砒啶均三嗪型活性染料（国内的,R,型）,对纤维素纤维染色时，直接性大，反应性强，能在,高温和中性,条件下与纤维素纤维反应，可用于涤纶纤维,/,纤维混纺织物的一浴一步法染色。,芳香环,7,、双活性基活性染料：,具有双活性基,一氯均三嗪基+硫酸酯乙烯砜 （M型）,固色率高，一个活性基水解，另一个活性基仍在同纤维发生反应，反应性高，稳定性好,。,两个一氯均三嗪（KE型，KP型）,可提高固色率至,80,90,的水平，而且由于染料分子的增大，提高对纤维的亲合力，在高温染色条件下有利于染料的渗透与匀染。,双侧型。,呈线状结构，直接性较高，,更适用于吸尽染色法，,国产,KD,、,KE,型大多属于此类。,单侧型。,单侧型由于大多数不呈线状结构，,染料与纤维的共平面性较差，,直接性低，主要适用于印花,这种染料固色率很高,架桥型。,四、,新型活性染科,1低盐染色活性染料,该染料分子结构较大，磺酸基含量较少，染料分子同平面性较强，含有可形成氢键的基团，染料对纤维的亲和力较大。,盐的用量可降至普通活性染料染色的50-65。,2,活性分散染料,是含有活性基的难溶性染料，,不含磺酸基、羧基，在水中以悬浮状态存在。,活性分散染料可对纤维素纤维、锦纶、涤纶等纤维进行染色，,特别适用于纤维素纤维与合成纤维混纺织物的一浴法染色，,五,活性染料的反应性能（上染原理）,1.,亲核取代反应,纤维上的负离子取代染料活泼基团上的氯原子，发生亲核取代反应,取代基：纤维素-O，蛋白质-NH，聚酰胺纤维-NH，水中OH。,含取代基的物质称为亲核试,剂,。,纤维负离子的亲核性 OH,2,、亲核加成反应,具有碳碳双键活性基的染料可与亲核试剂发生亲核加成反应。,典型代表：,硫酸酯乙烯砜,含膦酸基的活性染料在氰胺或双氰胺的催化作用下，在高温和弱酸性条件下可形成磷酸酐，再与纤维素纤维反应，以酯键的形式结合。其反应过程如下；,溴代丙烯酰胺基的活性染料与羊毛纤维反应时，可发生亲核取代和亲核加成反应其反应过程如下；,六,.,活性染料的染色过程：上染（吸附，扩散）固色 皂洗,（一）和纤维素纤维的反应：,1,、活性染料的共平面性,不如直接染料强,。,直接性太高，溶液中染料量减少，不利于扩散和透染。,染料的,扩散性好，纤维与染料的接触多，利于透染和匀染,。,2、碱性条件下固色：加碱,（,纯碱，磷酸三钠，小苏打,）,反应性强的染料，应在弱碱条件下固色。,3.pH,值太高，虽然纤维,-,染料键形成加快，,但染料的水解也在加速，影响更大。,4.,温度,提高温度，使纤维,-,染料与染料水解都增加，但对水解的影响更大。,此外温度太高，还会降低平衡上染百分率（对,X,型明显）。,碱性强时，固色温度应？,5.盐,促染：,提高库仑力；,此外由于纤维内的OH比溶液低，因此加入较多的电解质，才可以,使,纤维内的OH浓度提高。,但是盐过多会使染料发生聚积或沉淀。,6.,常见染色工艺：,浸染：采用直接性较高的染料。,卷染：选反应性强的,X,型（,30,），,M,型（,60,）,轧染：浸染、汽蒸、烘焙，选直接性低的染料。,冷轧堆法染色：,浸染打卷堆置后处理（洗，皂洗，洗，烘干），,选反应性和扩散性好的染料。,（二）活性染料,竭染,的染色特征值,SERF,值,活性染料采用竭染方法,(,浸染,),染色时，染料的染色性能特征值：,1S值,S值是活性染料在未加碱只加盐的染色条件下，染料对纤维的上染百分率,，,它反映了染料对纤维的直接性和亲和力的大小。,2,E,值,E,值是活性染料在加碱固色后，染料对纤维的上染百分率。,3.R,值,R,值是活性染料在加碱固色,5min(,有的资料为,10 min),时的固色率，它反映了染料对纤维的反应性能及固色速率的大小。,4.F,值,F,值是活性染料在染色结束时的固色率，它反映了染料的利用率。,七,、活性染料的染色方法,(一)活性染料染纤维素纤维,一浴一步法也称全浴法：将染料、促染剂、碱剂等全部加入染液中，染料的上染和固色同时进行。,一般用于中、浅色泽的染色，一些新型活性染料的染深性较好，可用于较深色泽的染色（染料用量,8-11%,）。,一浴二步法：先在中性浴中染色，染色一定时间，染料充分吸附和扩散后，加入碱剂固色。,二浴法：先在中性浴染色，染色一定时间后，再在碱性浴中固色。由于上染和固色是在两个浴中分别进行，染料水解较少，,可续缸染色，染料利用率高。,一浴二步法：,其工艺流程为：染色固色水洗皂煮水洗烘干。,1,、染料的用量根据染色的深浅决定；,2,、盐的用量,20-60 g/L,（,10-20%,），为了匀染，盐可分批加入；,3,、染色浴比不宜过大，否则染料上染率低，而浴比过小对匀染不,利，一般采用,1,：,20-1,：,30,。,4,、染色温度根据染料的性能而定，,X,型为,30-35,，,K,型为,40-,70,，,KN,型为,40-60,，,M,型为,60-90,。,5,、染色时间一般为,10-30min.,6,、固色常用纯碱和磷酸三钠，用量应根据染料的反应性和染料用量选择，反应性强的染料或染料用量低时，可用较少量的碱。,一般纯碱的用量为,10-20g/L,，磷酸三钠为,5-10 g/L,。,固色温度根据染料的性能而定，,X,型为,40,左右，,K,型为,85-95,，,KN,型为,60-70,，,M,型为,60-95,固色时间一般为,30-60min,。,7,、固色处理后应进行水洗和皂煮。,例：活性染料染色处方：（纯棉织物）,活性染料,2g/L-9g/L,，,食 盐 或元明粉,40g/L,，,纯 碱,10g/L-20g/L,，,染色处方溶比,1,：,50,40,1/2,食盐,30,分钟,冲洗,纯碱,1/2,盐,纤,维,染,料,90,40,净洗剂,80,15,分钟,吸附,固色,皂洗,冲洗,(,二,),活性染料染蛋白质纤维,染羊毛：用毛用活性染料，,溴代丙烯酰胺型、,二氟一氯嘧啶型等。,毛用活性染料的优点：鲜艳度高，固色率高，水解少，耐晒牢度和耐湿处理牢度高。但这类染料的移染性较差，不易匀染，价格贵。,WNH,2,WOH,WSH(,巯基,),都可与染料形成共价键,.,反应性强弱：,WSHWNH,2,WOH,，最稳定的是,WNH,2,成的键,Lanasol,染料，它含有,溴丙烯酰胺的活性基团，反应机理如下：,例：兰纳素：,纤维：羊毛,纤维；,纱线,染色处方,:,兰纳素,X%,（匀染）阿白格,FFA 0.3-0.8%,（匀染）阿白格,B 1.0-2.0%,元明粉,0-10%,硫酸铵,4.0%,醋酸,30%0.5-4.0%,PH=7,4.5,固色处方,:,氨水,Y%,纯碱,Z%,(,艳丽格,B 1g/l),染料用量用量超过,1.5,，要做碱处理,弱酸性介质；有鳞片,所以温度应高些；可加少量尿素,.,30-40,染料,助剂,醋酸,60-70,98,30-90,分钟,80-85,固色处方,20-30,放水冲洗,蚕丝,的反应性基团比羊毛少,，,不易染成深浓色,，,应选反应性稍强,的染料，常用X型染料；,由于无鳞片,，,所以耐碱性比羊毛好，碱固色,，,但固色率一般不高.,染色时，,在室温染色,15min,后,，加入,10-25g/l,的食盐，染至,30min,时，再加入,10-25g/l,的食盐，续染,30 min,，再以,2g/l,的纯碱固色处理,40nim,最后水洗去除浮色。,（三）活性染料染聚酰胺纤维,聚酰胺,纤维反应基团更少,，,很难染成深色,，,但耐碱性强,，,所以可高温碱固色,，,可应用的活性染料不多,。,染料主要是与纤维中的末端氨基反应，以共价键与纤维结合。,此外，活性染料也可通过离子键与纤维中离子化的氨基结合。,活性染料酸性浴染锦纶时,，,染料与纤维主要以离子键结合，虽然得色量较高，但湿处理牢度较差。,为提高染色牢度和得色量，用活性染料染色时，可采用酸性上染、,碱性固色,。,开发了专用于锦纶染色的,活性分散染料，,这种染料分子结构中不含,有水溶性基团，染料在染液中以悬浮体状态存在。,活性分散染料染锦纶时，先在酸性条件下染色，此时染料以分散染料的形式上染锦纶，染料的迁移性和匀染性较好，对纤维疵点的遮盖性好。,然后在碱性条件下固色，使染料的活性基与锦纶分子中的端氨基发生反应，将染料固着在纤维上。,活性分散染料除了能通过共价键与锦纶结合外，还能像分散染料一样与纤维结合。,作业布置：,1.活性染料的结构特征是什么？简述其染色过程？,2.活性染料在什么条件下上染纤维素纤维？发生什么反应？,在什么条件下上染羊毛纤维？发生什么反应？,3.画出活性染料,的,竭染染色曲线，并解释。,