活性染料的性能.doc

使用计算机测配色测试
活性染料的性能-----S、E、R、F值
一、溶解性
　　品质的活性染料商品应用良好的水溶性。溶解度和配制的染液浓度与选用的浴比大小，加入的电解质多少，染色温度以及尿素的用量等因素有关。活性染料的溶解度差别较大，可参见各论，所列的溶解度是指该染料应用时允许的范围。应用于印花或轧染的活性染料，应选用溶解度在１００克／升左右的品种，要求染料溶解完全，不混浊，不生色点。热水能加速溶解，尿素有增溶作用，食盐、元明粉等电解质会降低染料的溶解度。活性染料溶解时不应同时加入碱剂，以防染料发生水解。
活性染料溶解度的测定方法，有真空过滤法、分光光度法和滤纸斑点法。滤纸斑点法操作简便，适合工厂实际使用。测定时，先配制一系列不同的浓度的染料溶液，在室温（２０℃）下搅拌１０分钟，使染料充分溶解。用１毫升刻度的吸液管伸入试液中部，边搅拌边吸放三次。然后吸取0.5毫升试液，垂直滴于平放在烧杯口上滤纸上，重复一次。待晒干后目测试液渗圈，滤纸中以无明显斑点的前一档浓度作为该染料的溶解度，以克／升表示。有些活性染料的溶液，冷却后呈现混浊的胶体溶液，滴在滤纸上能均匀渗开，无斑点析出，并不妨碍正常使用。
二、直接性
直接性是指活性染料在染液中被纤维吸收的能力。溶解度大的活性染料往往直接性较低，连续轧染和印花应选用直接性低的品种。浴比大的染色设备如绳状匹染和绞纱染色，应优先采用直接性高的染料。轧卷（冷轧堆）染色法，染液是通过浸轧转移到纤维上去的，也以直接性稍低的染料容易得到匀染，前后色差少，水解染料容易洗净。
活性染料的直接性大小用平衡上染百分率（即上色率）或色层分析的Ｒf值表示。
测定方法(1)：纤维材料用漂白丝光的40X40棉府绸装制品２克。染液浓度0.2克／升，浴比20:1，染色温度分30℃、80℃两档。测定时将剪成碎块的２克织物，投入到已达到规定染色温度的三颈瓶中（避免水分蒸发），每隔一定时间，在搅拌中吸取染液２毫升（同时补入２毫升的水），测定染液光密度。随着染色时间的延长，吸附达到平衡，染液的光密度值不再发生变化。此时的上染百分率，表示该染料的直接性大小。
测定方法(2)：纸上层析（新华＃３滤纸），观察各染料斑点上升的高度不同即Ｒf值不同。Ｒf值越大，表示染料与纤维素材料的直接性越小；Ｒf值越小，则表示直接性越大。
配制0.2克／升的染料溶液，用毛细管在滤纸上点样，晒干后挂在盛有蒸馏水的密闭层析缸中饱和３０分钟，然后使滤纸点样的一端与水接触开始层析，待展开剂前沿上升到２０厘米时，计算染料斑点的Ｒf值。纸上层析法是测定染料直接性的简便方法，但Ｒf值不完全与染料实际的性能相一致。
三、扩散性
扩散性是指染料向纤维内部移动的能力，温度有地染料分子的扩散。扩散系数大的染料，反应速率和固色效率高，匀染和透染程度也好。扩散性能的好坏取决于染料的结构和大小，分子越大越难扩散。对纤维亲和力大的染料被纤维吸附的作用力强，扩散也就困难，通常靠提高温度来加速染料扩散。染液中加入电解质，染料的扩散系数下降。
测定染料的扩散性能通常采用薄膜法。取粘胶薄膜（玻璃纸）浸入蒸馏水中，浸前厚度为2.4丝，浸渍24小时后厚度为4.5丝。测定时将此薄膜根据需要叠成一定厚度，压在玻璃板下去除气泡。然后夹在中间有橡皮垫圈的两块夹板中，其中有一块夹板中间有一圆孔，染液只能通过此孔向薄膜层里扩散，将夹板薄膜浸没在２０℃的染液中静置１小时，然后取出用水冲洗，观察染液透染薄膜的层数和各层染料色泽麦。扩散层数与半染时间存在一定相关性，半染时间短，扩散层数多。
四、反应活泼性
活性染料的反应性通常是指染料与纤维素羟基反应能力的强弱，反应性强的染料在室温、弱碱的条件下即能完成固着，但这反应中的染料稳定性相对较差，容易被水解失去染色能力。反应性弱的染料需要在较温度条件下与纤维素键合，或使用强碱剂活化纤维纱的羟基，促使染料反应固着在纤维上。
同一型号的活性染料反应性大致相同，反应性的强弱取决于染料活性基的化学结构，其次是染料体与活性基团之间的连接基，对染料的反应性也有一定影响。此外，还受pH值的影响，一般pH值增加，反应速度了增加。至于温度，也是影响反应速度的一个因素，温度增加，反应速度就快。温度每增加１０℃，反应速度可提高２~３倍。因此在印花以后，经过烘干或汽蒸，便能促使染料与纤维发生反应。
举例----SDE型活性染料染色性能研究
针织品大多以纯棉为主，兼有以纯棉为主要成分的混纺或交织织物。近年来，针织服装以其特有的舒适性和弹性越来越受到消费者的青睐。针织内衣逐渐向外衣化方向发展。因而对其色泽和染色牢度也提出了更高的要求。活性染料以其优良的性能在针织物印染中有较广泛的应用，但活性染料自身也存在一些不尽人意的地方，如对温度、盐、碱的敏感性较大，染色重现性较差，有些染料难染成深色。SDE型活性染料是国内近几年开发的一类具有一氯均三嗪和乙烯砜的双活性基染料，不含违禁的芳香胺，属环保型染料，分深、中，浅三套三原色组合。本文对SDE型深色系列染料在应用性能方面进行了一系列试验，并通过测试SDE型活性染料及其他部分活性染料的特征值S、E、R、F评价染料间的配伍性[1]。
1 实验材料及方法
1．1 材料
14．8tex单纱汗布
活性红SDE-6RD、活性黄SDE-4BD、活性藏青SDE-GD、活性红M-3BE、活性黄M-3RE、活性深蓝M-2GE、活性红3BS、活性黄3RS(由上海染料公司提供)。
无水硫酸钠、无水碳酸钠、中性洗涤剂。
1．2仪器及设备
Gretag Macbeth COLOR EYE3100测配色仪、JA 2003电子天平、SHZ—82水浴恒温振荡器、SP-723可见分光光度计、Y(B)571—Ⅱ型预置式色牢度摩擦仪、GYROWASH 415水洗／干洗色牢度机、G(B)611—Ⅱ型日晒气候试验仪。
1．3 浸染工艺
1．3．1 工艺处方工艺处方见表1。
1．3．2工艺曲线
染色工艺曲线见图1、图2。
1．3．3后处理工艺 
冷水洗→热水洗(2道) →皂煮(洗涤剂2g／L，浴比1：30，95cC以上，15～20min) →热水洗(2道) →流动水水洗→烘干
1．4 性能测试方法
1．4．1 K/S值和△E的测定
在Gretag Macbeth COLOREYE 3100测配色仪上测定。
1．4．2 上染率和固色率的测定
通过测定空白染液的吸光度Ao和残液的吸光度An，来计算上染率和固色率[2]：
上染率=（1－AnNn/A0N0）×100%
固色率=100％－X
  式中：Nn——残液的稀释倍数；
No——空白染液的稀释倍数；
X——染色残液(包括洗涤液、皂煮液)中染料量占总量的百分率。
1．4．3 S、E、F、R值的测试
S值—直接性值，加碱前的上染率；
E值——吸尽值，加碱剂后的最终上染率；
F值——固色值，皂煮后的最遂固色率；
  R0值——固色速率，加碱剂10min后的固色值对最终固色值的比率
1．4．4 移染指数MI和匀染因子LDF值的测定
将按一定染色工艺染色但未固色的织物与同样尺寸、规格的未染色织物放在一起，按染色工艺做移染实验，分别测出两块样品的K／S值，从而计算出移染指数和匀染因子[3]：
移染指数=(M2／M1)×100％
  匀染因子=(S／E)·移染指数式中：M1——染色织物移染后的K／S值；
M2——染色织物移染后的K／S值。
1．4．5 各项色牢度的测试
耐洗牢度按GB／T 3921．3-1997试验3方法3，在GYROWASH415水洗／干洗色牢度机上测试后评级。
耐摩擦牢度按GB 3920-83，在Y(B)571—Ⅱ型预置式色牢度摩擦仪上测试后评级。
耐日晒牢度按GB 8427-87方法3，在C(B)611飞Ⅱ型日晒气候试验仪上测试后评级。
耐汗渍牢度按GB 3922-83，在GYROWASH 415水洗／干洗色牢度机上测试后评级。
2结果与讨论
2．1 不同染色工艺对染色效果的影响
活性染料浸染工艺有多种，在实际生产中，应用较多的是染料和碱剂分别加入，即先在近中性条件下使染料均匀吸附上纤维，然后加碱剂提高染浴pH值，加速染料和纤维反应。为获得良好的匀染和透染性，盐、碱通常分批加人染浴。但对于直接性、扩散性较好的染料，一次加盐、碱对染样的影响不大，从而可简化工艺。
将SDE型活性染料用一次加盐、碱工艺和分次加盐、碱工艺染色，以试样上一点为标准，取其它5处与之相比，测出各点之间的AE值，并测出不同工艺的移染指数和匀染因子。表2是不同工艺对SDE型染料移染性和匀染性的影响。从表2可看出，与分次加盐、碱相比，盐、碱一次加入对移染指数MI和匀染因子LDF的影响很小，染样各点间的fie也很小，说明一次加盐、碱工艺不会对匀染性造成不利影响。以下实验都采用一次加盐、碱工艺。
2．2 不同碱剂对染色性能的影响
碱剂的作用是使染料与纤维形成共价键结合，在碱性条件下，活性染料可以与纤维素纤维上的-OH发生键合反应而达到固色的目的。对于反应性低的活性染料需要用碱性较强的碱剂固色，而对于反应性较高的染料只需用碱性较弱的碱剂固色，固色剂通常为碳酸钠和磷酸三钠。表3为不同碱剂及用量对活性黄SDE-4RDK／S值及厶C值的影响。从表3可以看出，活性黄SDE-4RD固色时对染浴pH值的敏感性较小，Na2C03在15~40 g／L、Na3P04在10～40g／L的范围内都能达到较好的固色效果。由于碳酸钠价廉，以下实验采用碳酸钠固色。
2．3 碳酸钠用量对K／S值的影响
在碱性条件下，活性染料既可以与纤维素纤维上的-OH发生键合反应；也可以与水电离出的0H—发生反应，使染料发生水解而丧失活性，不能再与纤维素纤维发生键合反应。因此，活性染料染色时，键合反应和水解反应同时存在，pH值较低时，活性染料的吸附和固着随pH值升高而增加，但超过某一pH值后，溶液中[OH—]比纤维中[Cel－O－]增长更快，水解反应所占比例增加，吸附和固着量随之下降；pH值太低，则反应速度很慢。因此，在实际固色时要选择合适的pH值，使之在一定时间内获得较高的固色率。表4是纯碱用量对SDE型活性染料K／S值和△E值的影响。从表4中可以看出，SDE型活性染料对碱剂的敏感性较小，纯碱的用量选择范围较宽，染料用量为2％、6％时，对应的纯碱的用量为10-30g／I和20~35g／L。
2．4 盐用量对K／S值和△E值的影响
元明粉是中性电解质，间接影响染料的反应性。在染液中，纤维素离子和活性染料都带有负电荷，两者存在库仑斥力。加人中性电解质后，削弱了纤维表面与染料阴离子之间的电荷斥力，提高了染料的吸附速率，平衡吸附量。同时，染液中加人中性电解质后，纤维内、外相溶液中[OH—]分布发生变化，随着盐浓度的提高，纤维内相[0H—]随之提高，从而提高了纤维素的离子化，使[Cell—O—]提高，所以盐的促染作用是显著的。盐浓度太低，促染效果差；反之，浓度过高，将增加染料聚集程度，此时，染色的固色速率和固色效率反而下降。染色匀染性也会变差。因此，必须合理地选择盐的用量。表5为盐用量对SDE型活性染料的K／S值的影响。表5中数据表明，在一定染料浓度下，电解质用量在一定范围内变化，对K／S值的影响很小。染料用量为2％、6％时，对应元明粉的用量分别为50g／L和70g／L左右。
2．5 固色温度和时间对染色效果的影响
温度和时间是影响染料和纤维素纤维反应的两个重要因素。不同反应性的活性染料有不同的固色温度，反应性强的染料，固色温度低；反之则高。温度升高，染料吸附上染的匀染和透染效果好，固色速率和固色效率会随之增加，但温度过高，染料的直接性会降低，活性染料的水解反应也会随之增加。因此，必须合理选择固色温度。表6即为固色温度对染色效果的影响。从表6中可以看出，SDE型活性染料对温度的变化比较敏感。60℃时，染色效果较好，织物的K／S值较大，温度变化±5℃，即对织物K／S值产生较大影响。在实际生产中，特别是用该系列染料拼色时，应严格控制温度，否则会导致染样前后色光发生变。 另外，时间也是影响染色效果的因素之一。固色时间过短，染液中和纤维上存在大量未与纤维发生反应的染料；固色时间过长，则导致染料的水解反应所占的比例增加。因此，也必须确定合理的染色时间。从表7中可看出，染料用量2％时固色30min、染料用量6％时固色45min，色样的K／S值已较高。从表7中还可看出，SDE型活性染料对固色时间的敏感性较小，在比较宽的时间范围内，色样的K／S值变化不大。
2．6 浴比对染色效果的影响
活性染料浸染时，一般尽量选用小浴比。浴比增大，染料的直接性常数则变小，染料吸附百分率和固色率随之降低。减小浴比可增加染料的直接性，从而增加纤维上染料的吸附量，提高固色速率和固色效率。但浴比过小，则对匀染不利。表8为浴比对染色效果的影响。从表8中看出，SDE型活性染料的染色浴比不宜过大，在1：10—1：20的范围内，K／S值较大。从染色试样的实际情况来看，在该浴比范围内，其匀染性也较好。
2．7不同活性染料提升性的试验
表9为SDE型活性染料与部分其他活性染料在不同浓度的K／S值。从表9中可看出，SDE型活性染料的提升性较好，．具有适宜拼染深浓色泽的优良特性。
2．8 SDE型活性染料与部分其他
活性染料配伍性试验活性染料的S、E、F、R值综合地反映染料的直接性、扩散性和反应性，所以可以利用其分析染料的各种染色性能，评价活性染料的配伍性。拼色时，选择染料除应考虑染料对温度、pH值等因素的敏感性相近外，还应考虑染料的S、E、F、值[4，5]。表10是SDE型活性染料和其他部分活性染料用等温一次加盐、碱工艺浸染后测得的S、E、F、R值。拼色时应选用S、E、F、R值相近的染料。
2．9 SDE型活性染料的染色牢度
表11是SDE型活性染料的各项染色牢度。从表11中可以看出，SDE型活性染料各项色牢度都在3级以上。
 3 结论
3．1 SDE型活性染料的移染性和匀染性较好，染色过程中可以将盐、碱一次加入，工艺比较简单。
 3．2 SDE型活性染料染色工艺适应性较强，在一定范围内对盐碱的用量、固色时间的长短、浴比的大小都不太敏感，重现性较好。
 3．3 SDE型活性染料对温度的变化较敏感，染色时应严格控制温度。
 3．4 SDE型活性染料的提升性较好，适宜拼染深浓色泽。
 3．5 SDE型活性染料具有良好的湿处理牢度、日晒牢度及汗渍牢度。