助染剂RT-10918助染与代用碱助染工艺用水量比较.doc

专业综合训练

题 目:助染剂RT-10918与代用碱助染工艺用水量比较

院 化学化工学院
专业： 轻化工程 班级： 0901 学号： 28
学生姓名： 许 雄 杰
导师姓名： 翦 育 林
完成日期： 2012年6月18日------2012年7月1日

助染剂RT-10918与代用碱助染工艺用水量比较
许雄杰
(湖南工程学院 化学化工学院 轻化0901 200906020128)

摘 要：介绍了代用碱和RT—10918在活性染料染色中的工艺处方和条件，在活性染料的染色中，固着反应使用的碱剂，传统方法是选用较为温和的纯碱、磷酸三钠等碱剂。近一时期来，助剂市场上相继推出了一些“代碱剂”，作为活性染料固色的专用碱剂，用于替代纯碱等传统碱剂，以求得克服和提高纯碱的一些不足之处。但是代碱剂在具体应用上，由于其化学构成、性质、性能与传统碱剂不同，形成了它们自身的特征和特点，进而在应用上有区别。探讨了代用碱和RT—10918在活性染料染色时的用水量，从而得出最节能的工艺处方和条件。
关 键 词：代用碱 用水量 活性染料 染色

一 引言
1.1 活性染料及碱的介绍
活性染料是目前用于纤维素纤维染色的主要染料，是一类含有活性基团的水溶性染料，有较好的扩散性能，色谱齐全，牢度好，在碱性条件下，能与纤维上的羟基发生共价交联而固色。固色时采用的碱剂通常为纯碱， 在实际生产中，纯碱用量大，溶解性差，易结块，染色过程中易造成堵缸、擦伤，布面色斑、色花等疵病；同时，因含有大量钙、镁等离子而影响染色效果。代用碱EH 是环保型的有机碱，无污染，溶解度好，易溶于冷水，是有机缓冲剂，pH 值稳定， 存储稳定性好。本文从工艺、质量、经济效益等方面论证了代用碱EH 替代纯碱的可行性。
在活性染料的染色中，固着反应使用的碱剂，传统方法是选用较为温和的纯碱、磷酸三钠等碱剂。近一时期来，助剂市场上相继推出了一些“代碱剂”，作为活性染料固色的专用碱剂，用于替代纯碱等传统碱剂，以求得克服和提高纯碱的一些不足之处。但是代碱剂在具体应用上，由于其化学构成、性质、性能与传统碱剂不同，形成了它们自身的特征和特点，进而在应用上有区别，为此，我们做了专题的应用研究，以便取得理想的使用效果。

1.2 活性染料的染色特征与类型差异
活性染料固着浴的碱剂选用，通常反应性较强的二氯三嗪型染料采用纯碱；反应性较弱的一氯三嗪型染料则宜使用较强的碱剂，一般选用磷酸三钠，也可使用磷酸三钠与烧碱的混合碱剂，当然使用纯碱也并非不可，只是用量要增加，这时就需注意一个染深色时的“碱花”易发问题。有烧碱参与的话，则温度可适当降低。
二氯三嗪型染料的染浴在pH值小于9时，固着率很低，超过9后固着率开始急剧上升，在pH值达到10～10．5时，往往出现最大值。一氯三嗪型染料则在pH值达到10时，固着率才开始明显上升，在pH值11～11．5时出现最大值。
乙烯砜型染料的活泼程度介于二氯三嗪型和一氯三嗪型之问，固着浴的碱剂浓度一般可与二氯三嗪型相仿，但温度应比它高，而比一氯三嗪低，介于二者之间。也有个别品种宜提高固着反应温度到一氯三嗪型染料的条件，以使得色量可以提高。
B型、M型等异构双活性基团类型染料，不同牌号、不同产地以及具体不同品种，其异构比可能并不一样，但均有必要考虑并照顾到一氯均三嗪和乙烯砜二者的特征范围，不宜过于偏向一方。固着浴温度也可比乙烯砜型略高。
由于活性染料固着于纤维素纤维的反应过程，首先要在一定pH值范围的碱性条件下进行，但它在反应过程中会逐步释放出酸来，反应如下：
氯代三嗪中的活性氯原子，在碱剂存在和一定条件下，易同棉纤维分子结构中的羟基(伯醇基)起共价键合反应，生成纤维素醚，同时释出盐酸。
二氯三嗪型活性染料的活性基团——氯代三嗪中的两个活性氯原子，在较弱碱剂和较低温度下，仅一个活性氯原子易同纤维素键合；在较高pH值和较高温度下，则两个活性氯原子会同时与棉纤维键合，形成交联物。一氯三嗪型活性染料当然只可能一个活性氯原子同棉纤维键合。
氯代三嗪中的活性氯原子，在碱剂存在和一定条件下，也易同水分子起共价键合反应(水解作用)，生成水解染料，同时也释出盐酸。
部分活性染料是以β一乙烯砜硫酸酯作为活性基团的。其化学结构如下：
一S02—CH2—CH2—OSO3H
β一乙烯砜硫酸酯在碱剂存在和一定条件下，先生成乙烯砜，再同纤维素分子结构中的羟基起加成反应，生成纤维素醚，同时释放出硫酸。其过程如下：
D—SO2—CH2—CH2—OSO3H→ D—SO2—CH=CH2+H2SO4
D—SO2—CH=CH2+纤维素—OH→ D—SO2—CH2—CH2—O—纤维素
β一乙烯砜硫酸酯在碱剂存在和一定条件下，也易同水分子起加成反应(水解作用)，生成水解染料，同时也释放出硫酸。其过程如下：
D—SO2—CH2—CH2—OSO3H→ D—SO2—CH=CH2+H2SO4
D—SO2—CH=CH2+HOH→ D—SO2—CH2—CH2—OH
释酸现象会以中和反应的方式来逐步消耗染浴中的碱，当染浴中所存碱剂的单位浓度耗损后，一旦当pH值低于固着反应所需的最低限时，将使固着反应变慢变弱，’以至最后反应中止。由于纯碱的不同单位浓度的pH值，几乎可稳定在同一值上，如5 g／L、15 g／L、25 g／L这样较大幅度差距时，都使pH值保持在1l～11．2之间，因此即使消耗了高至20 g／L纯碱的话，仍还可使固着反应维持正常。中和反应后必然会相应地增加了染浴中的电解质，且再从另一角度上讲，纯碱亦又系一种碱性盐，故活性染料在固着反应阶段的二次上染现象，看来与此均有着相应的关系。

1.3 代碱剂的基本组成、性质与性能
目前市场上的代碱剂品种虽有不少，名称也都各自不一。从其理化指标参数上来看，各自的化学成分组成也并不相同，但可肯定的是均为非单一的化学物质单体，基本上都是强碱与缓冲性碱性物质的混合物。另外也有人设计开发了一种缓冲型的混合碱剂，在应用时与烧碱等强碱，在车间现场再作配合投入染浴，其作用原理应与前者基本一致。所以从严格意义上来看，应该说是活性染料固色反应专用的混合碱剂。
代碱剂的设计与化学成分组成，基本上都基于以下框架：
a．选用合适的强碱来作pH值调节用碱剂，以使得单位浓度用量可以降低到很少，但要与活性染料具有较好的协调性。
b．选用溶解度高，水溶液稳定性、可混性均好的多种缓冲型碱剂、碱性盐等，来作出性能和作用上互补，联合组成立体性的缓冲体系组分，达到单位浓度总量虽小，但可稳定在一定要求的pH值范围中：特别是要随着温度的升高、时间的延长，固着反应中酸的逐渐释放，仍能保持缓冲组分的作用与功效。

1.4 代碱剂的固色机理
作为活性染料的固色碱剂，需要三个条件：能使活性染料发生消除反应；调节染液pH值至最佳反应范围；具有优良的缓冲能力。其中，缓冲能力是关键，因为活性染料在染色过程中，[OH一]、[纤维素分子]、[纤维素负离子]这三种浓度的比率始终是变化的，但存在一种动态平衡。维持动态平衡的稳定，就需要良好的pH值缓冲能力，才能保证染色的重现性和匀染性。染浴pH值波动对染色是极为不利的。
纯碱作为强碱弱酸盐，具有良好的pH值缓冲能力，但要达到较佳的染色pH值1l一11．5，就必须要有足够高的浓度。烧碱是很强的碱剂，0．4 g／L烧碱的pH值即可达到12．它的电离常数为1，即百分之百电离，但没有pH值缓冲能力，因此不能单独作为活性染料固色剂。碱金属中的磷酸盐是介于烧碱与纯碱之间的强碱弱酸盐，其具有pH值缓冲能力，如果用钾离子取代钠离子，就具有更高的电离度，用少量的这种盐就可达到活性染料固色所需的pH值范围。

二 实验部分
2.1 实验仪器
烧杯，容量瓶，玻璃棒，恒温水浴锅，电子天平，移液管，烘箱，洗耳球

2.2 实验试剂
艳黄DH-NR，玫红DH-NG，兰DH-BB，RT10918，纯碱，元明粉，皂片。

2.3 实验材料
漂白纯棉织物

2.4 实验目的
以活性染料助染剂RT-10918代替纯碱用于活性染料染色，分别采用不同的后处理水洗工艺，测试染色织物的皂洗牢度，探讨活性染料助染剂RT-10918染色工艺的节能效果。

2.5 实验内容
染料用量（owf）:3℅的浓度
RT-10918的用量：1／10（对纯碱用量）
代用碱的用量：1/10（对纯碱用量）
要求：至少要选做三支染料（红，黄，兰三元色），并与纯碱工艺（用量见表一）对比。
表1 活性染料染色盐碱用量对照表
染料（owf）
盐﹪（owf）
纯碱﹪（owf）
1～2
30
15
2～3
50
20
3～4
60
20
≥4
80
25

2.6实验步骤
工艺流程：配染液 → 染色 → 后处理 → 牢度测试
后处理工艺：（1）（染色）→ 水洗 → 皂煮 → 水洗 → 烘干 ；
（2）（染色）→ 皂煮 → 水洗 → 烘干；
（3）（染色）→ 热水洗 → 冷水洗 → 烘干。
工艺曲线：
1/2纯碱 1/2纯碱

80 oＣ 15min 15min 15min

入染 食盐 2℃/min 降温
40oＣ 15min 15min
水洗、皂煮、

水洗、烘干

三 结果与讨论
表2 同一染料不同助染剂及不同工艺的用水量
后处理工艺
染料
RT-10918固色用水量（ml）
代用碱固色用水量（ml）
（1）水洗→皂煮→水洗→烘干
玫红DH-NG
38.5
50

艳黄DH-NR
47.5
50

兰DH-BB
40
42.5
（2）皂煮→水洗→烘干
玫红DH-NG
40
44

艳黄DH-NR
42
47.5

兰DH-BB
42.5
44
（3）热水洗→冷水洗→烘干
玫红DH-NG
15
30

艳黄DH-NR
18
35

兰DH-BB
17
30

由表二可知RT-10918的后处理用水量低于代用碱的用水量，而后处理工艺三的用水量明显最低。本着节能环保的概念，宜采用RT-10918做碱剂后处理工艺宜采用热水洗→冷水洗→烘干的工艺。
其实在本实验中也存在着比较大的误差，因为我们所用的仪器都不是很精确的仪器，并且我们在做实验时操作上也存在少许误差。不过我们应尽量避免操作上的误差从而使实验的误差降到最小。

四 结论
代碱剂用于替代纯碱，但二者终究不是同一化学物质，所以发生的化学反应是不会完全一样的，二者在固色后的色光也就不可能完全一样．所以，原以纯碱打的小样用来放代碱剂的大样，是不妥当的，故必须单独重打小样和放样。
在实际的生产中我们应多采用RT-10918与代用碱或纯碱的使用。这样既能达到很好的上染效果同时也能做到节能环保的功效。

五 实验心得与体会
给我最深的印象就是本次实验是在老师不讲解的情况下，自己查找资料，自己设计实验方案进行的实验。
本次实验使我懂得怎样去把书本上的知识与实践结合，怎么去查找资料。在做实验的过程中让我深深体会理论在实践中的指导作用，若我们没有理论基础，就算拿个再简单的课题给你你也是无从下手，更不知道自己做的实验是来用验证什么或得出怎样的结果。
本次实验周给我最大的收获是拿到一个课题不能盲目的去做，而是要先清楚自己本次实验想要的是什么，再去查阅资料，在做实验的同时更要用脑去想。这样才能使我们做的实验有意义，使自己学会更多的知识，扩展自己的知识面。

参考文献
［1］ 张利英，连华，李中京，等．新型碱剂E 与活性染料的同步染色研究［J］．染料与染色，2005，42（5）：23-24．
［2］ 崔浩然．”活性染料固色代用碱的实用性研究”．印染技术，2005．9期．
［3］ 刘正超．染化药剂修订本(上册)．中国纺织出版社，188．
［4］ 吴立．染整工艺设备（第二版）．中国纺织出版社，2010
［5］ 陈英．染整工艺实验教程．中国纺织出版社，2009

设计评语

设计评语：

指导教师：
年 月 日
设计成绩评定：

备注：

化学化工学院大型综合实验评分表（Ⅱ）

评价单元
评价要素及内涵
满分
实评分
实
验
前
期
评
价
1.文献资料的查阅
能根据老师给定的题目及设计要求，查阅相关的文献资料。
2.方案的设计
结合本实验室的实验条件，综合相关课程知识，加以整理、归纳，写出具体的实验方案。设计实验方案必须包括以下几个方面：①合理的实验原理、必要的试剂与仪器、必要的辅助设备 (如：制冰机或冰箱、马弗炉等)、具体的实验步骤（工艺）、必要的检测手段、数据的记录与处理；②实验的注意点与关键点及异常情况的处理方案等；③标注相应的参考文献。
20

实
验
过
程
评
价

1．态度认真，遵守劳动纪律；
2．严谨的学风和实事求是的科学态度，按时、按质、按量完成实验规定任务；
3．在实验过程中，能准确的安装实验仪器，准确的配制必要的试剂；
4．能借助一些高科技先进的仪器设备服务于实验，如：IR、液相、气相色谱仪、荧光和紫外分光光度计、DSC、极谱仪、熔点仪及旋光仪等、相应的谱图分析；
5．在实验过程中善于思考，综合运用知识的能力强。实验中能独立解决实际问题，具有一定的创新能力。
6．能较好地完成大型综合实验任务，工作量饱满。
50

实验报告或小论文
评价
1. 实验报告或小论文的书写格式规范，文字流畅，实验数据真实可靠；
2. 对关键性影响因素分析较全面、透彻；
3. 参考文献的引用真实，格式规范；
30

实评总分　　　　　　　　；成绩等级　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　指导教师（签名） 年 月 日
注：按优（90—100分）、良（80—89分）、中（70—79分）、及格（60—69分）、不及格（60分以下）五档制评定成绩。