,染整工艺原理,任课教师：许长海 教授 办 公 室：纺服B401 邮 箱：changhai_xujiangnan.edu.cn 电 话：13812535206 答疑时间：周二14:00-15:30 周四14:00-15:30 其他时间（预约）,第三章 直接染料染色,概述 直接染料的结构与性能的关系 直接染料的稳定性 直接染料的染色方法 直接染料的固色后处理 直接染料的染色原理与工艺分析,概述,直接染料出现之前 靛蓝及其它天然染料 棉染色工艺麻烦 合成染料应用初始阶段 棉需媒染剂处理才能上染 第一個合成的直接染料 刚果红（Congo red） Paul Bottiger，1884年 属於偶氮染料 溶于水 无需用媒染剂处理,概述,直接染料的优点 使用方便 价格便宜 色谱齐全 能染纤维素纤维、蛋白质纤维 直接染料缺点 水洗牢度差 3级（40皂洗） 日晒牢度差 除铜盐直接染料（铜盐后处理染料）6级以上外，其它直接染料34级 用途 棉针织、丝绸、粘胶染色（牢度比棉高1/21级）,第三章 直接染料染色,概述 直接染料的结构与性能的关系 直接染料的稳定性 直接染料的染色方法 直接染料的固色后处理 直接染料的染色原理与工艺分析,直接染料的结构与性能的关系,含有水溶性基团 可溶于水 分子大，有较长的共轭双键 极性引力大 芳环的线性共平面结构 范德华力大 有生成氢键的基团（OH、NH2等） 氢键作用 有一定的亲疏比 水溶性基团（SO3Na等）太多，直接性降低 染料的聚集性 分子大，直线型，芳环同平面 聚集倾向大,第三章 直接染料染色,概述 直接染料的结构与性能的关系 直接染料的稳定性 直接染料的染色方法 直接染料的固色后处理 直接染料的染色原理与工艺分析,直接染料的稳定性,酸稳定性 染蛋白质纤维 要求pH29不变色 邻、对位有胺基的偶氮染料 稳定性差 例如：刚果红对酸敏感，已不用作染色 用此原理，一些染料如刚果红（pH35兰红）等被用作酸碱指标剂,醌式结构，色深效应,直接染料的稳定性,碱稳定性 染纤维素纤维 要求pH410不变色 邻对位有OH的偶氮染料 稳定性差,酸性橙 I,酸性橙 II,直接染料的稳定性,对还原剂的稳定性 还原剂剥色 拔染印花（某些偶氮染料偶氮基稳定）,第三章 直接染料染色,概述 直接染料的结构与性能的关系 直接染料的稳定性 直接染料的染色方法 直接染料的固色后处理 直接染料的染色原理与工艺分析,直接染料的染色方法,浸染（散纤、纱、织物卷染） 常规染法 工艺流程 染色水洗（固色）水洗 工艺处方 染料：x%（如中等深度0.2 1） NaCI：促染剂，10 30 g/L，分数次加（Na2SO4减半） 平平加O：匀染剂，0.2 0.5 g/L 纯碱：软化剂，少量 浴比：1:201:40 高温染法 110120增加移染，缓慢升温 匀染困难的染料 碱性、高温、纤维易氧化 加酸性物质，如(NH4)2SO4以减弱OH 染料在高温下易还原 加温和氧化剂（防染盐S）,直接染料的染色方法,轧染,浸轧染液 汽蒸 水洗（固色） 烘干,轧染时轧液内一般含有染料、纯碱(或磷酸三钠)0.51.0g/L，润湿剂25g/L,直接染料的染色方法,直接染料染色须注意的问题 化料（水质影响） 化料用软水或加纯碱、磷酸三钠等1-3g/L，必要时高温沸煮 C.I. Direct Green 6 对硬水敏感 C.I. Direct Green 8 遇铁变兰且暗 C.I. Direct Green 12 遇铁变兰且暗 染色工艺控制 电解质（盐） 加NaCl（或Na2SO4）促染 用量10 30 g/L，中途加入 温度 不同染料控制不同的升温速度 低温染料：70以下 中温染料：70-80 高温料：分段沸染,第三章 直接染料染色,概述 直接染料的结构与性能的关系 直接染料的稳定性 直接染料的染色方法 直接染料的固色后处理 直接染料的染色原理与工艺分析,直接染料的固色后处理,固色机理 封闭染料的水溶性基团 与染料形成低水溶性的金属离子络合物 在纤维表面形成立体网状的聚合物薄膜封闭染料 与纤维反应发生交联，形成高度多元化交联网状体系 固色剂及固色工艺 固色以阳离子型固色剂为主，其它有金属盐固色等，但应用不多 主要讨论阳离子型固色剂,直接染料的固色后处理,阳离子合成树脂 固色剂Y 结构 双氰胺-甲醛树脂缩合物（P80） 属非环保品 原理 封闭水溶基、成膜 效果 湿牢度可提高1-1.5级(达三级) 固色前后色光有变化，但影响不太显著,直接染料的固色后处理,阳离子合成树脂 固色剂M 结构 固Y与铜盐如醋酸铜作用制成 原理 封闭水溶基、成膜、可生成金属络合物 效果 湿牢度可达4级，但变色大,直接染料的固色后处理,阳离子合成树脂 固色工艺(举例) 固色剂Y（M）：0.8-1.2%（5-20g/L） HAc（20%）：0.6-1.0% T： 50 - 60 t：15-25min 固后可不经水洗,直接染料的固色后处理,反应型固色剂 结构 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 该类为反应性无醛固色剂，目前使用较广泛 原理 封闭水溶基、成膜、与纤维、染料或自反应交联成膜 效果 基本能达到Y、M牢度，变色性较小，环保型,直接染料的固色后处理,反应型固色剂 工艺 固色剂0.5-2% pH：5-6 T：40-60 t：20-30min 其它类型固色剂 用二乙烯三胺和环氧氯丙烷反应、再经芳胺盐醚化的固色剂(TCD-K) 用二烯丙基二甲基氯化胺聚合的季胺高聚物无醛固色剂(GS),第三章 直接染料染色,概述 直接染料的结构与性能的关系 直接染料的稳定性 直接染料的染色方法 直接染料的固色后处理 直接染料的染色原理与工艺分析,直接染料的染色原理与工艺分析,温度效应 盐效应 直接染料的应用分类 直接染料和纤维的结合状态,温度效应,温度度对上染百分率的影响 直接染料结构差异大，温度对上染百分率影响较大 提高温度会降低染料的平衡上染百分率,温度效应,温度对扩散速率的影响 直接染料扩散速率和半染色时间的差异大 扩散系数高低相差可达100倍以上 升高温度，扩散系数增加 对于扩散速率低、上染比较缓慢的染料，需要提高染色温度，以获得较高的上染速率和上染百分率,直接染料染色原理与工艺分析,影响扩散速率的因素（回顾复习） 抽伸率 抽伸增加，取向度增加，孔隙直径变小，扩散速率下降 纤维表皮结构 粘胶表皮取向度铜氨表皮取向度，扩散速率反之 截面形状 粘胶：圆锯齿形，表面积大，吸附速率高，扩散速率低 铜氨：圆形，表面积小，吸附速率低，扩散速率高 大，吸附速率高，扩散速率低 染料聚集度 聚集度大，扩散速率低,温度效应,温度对扩散速率的影响 提高染色温度 可以提高扩散速率 纤维溶胀，孔隙大 染料聚集度低 低 染料分子动能大，具有活化能的分子个数增加 温度对拼色工艺的影响 选同类直接染料 拼色上染百分率单独上染百分率 低温时更显著（原因不很清楚），可能是不同染料分子在染液中聚集引起,盐效应,盐的促染作用 加盐使染料上染率显著增加 在阴离子染料染带负电的纤维的染色系统中普遍存在 促染作用对水溶性大的染料作用明显 促染作用对含负离子多的纤维更为明显(铜氨纤维素) 盐效应是控制直接染料上染的重要方法,盐效应,盐的促染作用原理 盐的加入所产生的电荷效应显著地改变了染料离子接近带电纤维的位能阻 提高溶液中的Na ，减少与纤维界面Na差，从而减少D 向纤维表面运动的能阻 as=DzNaz，Na 增加，as 增加，当T一定时，亲和力为定值，因此af增加，上染百分率升高 电解质的水合作用,盐效应,电荷效应的唐能模型 假设一 在某一距离（l）内，电位为定值，超过l距离（rl），0 假设二 PQR为等电位双电层，QR为该双电层和溶液本体的交界线，它可作为一半透膜，即：唐能膜 溶液中离子可以透过唐能膜，纤维所带电荷不能透过唐能膜,盐效应,电荷效应的唐能模型 膜外离子浓度： Nas 、 Dz-s 膜内离子浓度：Nai 、 Dz-i X为纤维表面所带电荷，n为膜内单位重量纤维所带X电荷数，V为单位重量纤维的唐能膜内体积 Na和Dz-的位能=化学位电位电化学位,盐效应,平衡时：,D 为负值，故NaiNas,平衡时：,注：1. 稀溶液aNa Na，aDz- Dz- 2. F：法拉第电量， D：唐能电位 3.,膜内外钠离子的电化学位,膜内外染料阴离子的电化学位,盐效应,电荷效应的唐能模型 唐能膜内外离子浓度关系式 平衡时莫内呈电中性 求各种离子浓度关系,盐效应,直接染料对纤维的亲和力 Dz-f、Dz-s可以直接测得 染液中的钠离子 电中性原则 纤维上的钠离子 电中性原则 唐能平衡,盐效应,直接染料对纤维的亲和力 线性关系式 同一染料在同一温度下染不同纤维素纤维，基本相同 同一染料染同一纤维素纤维，温度升高， 下降 斜率为1 纤维素的染料可及容积（V）,直接染料的应用分类,依据 扩散速率或匀染性 根据染色性能的不同， SDC分类法/英国染色者协会将直接染料分成三类 A类染料：匀染性染料 B类染料：盐效应染料 C类染料：温度效应染料,直接染料和纤维的结合状态,证据 吡啶能溶解纤维上的染料 物理吸附 染料吸附取向与纤维素大分子取向一致 氢键学说 纤维素羟基封闭后（酯化、醚化），直接染料上染能力降低，氢键占重要地位 色散力（范氏力）学说 纤维素羟基与水分子结合牢固，染料难以取代水分子 染料芳环大，共轭双键多，偶极基团(酰胺等)多，直接性高，范氏力结合重要 染着状态推定方法 二色性系数 偏振光振动面与纤维轴平行或垂直时，染料染色后沉淀重金属呈现不同的颜色 D=K/K （吸收强度之比与波长无关，为定值，仅与排列状态有关） D，染料/纤维，染料取向度高；D=1，染料-纤维杂乱,直接染料和纤维的结合状态,Pfeil认为染料在纤维内部聚集 聚染 在纤维上吸收光谱变化与在染液中一致，聚集使最大吸收波长（max）降低 染料中的氢键和芳环同平面结构都有利于D聚集，直接性高 Daruwalla通过H随染色浓度的变化断定 染色与纤维存在三种结合状态 ：只有少量比较强的位置吸附染料 ：单分子层吸附 ：多分子层吸附,直接染料和纤维的结合状态,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,且偶极引力和色散力也起着重要作用,作业,试述温度对直接染料上染速率和平衡上染百分率的影响，如何利用温度效应来控制上染？ 直接染料染棉时，提高织物耐洗色牢度的方法有哪些？ 直接染料染棉时，如何利用温度效应来控制染料上染？ 直接染料与纤维素纤维以何种状态结合，有何证据？,试验报告及要求,报告分四部分 第一部分：前言 介绍实验的背景及相关知识 说明做这个实验的目的 在试验前完成 第二部分：试验 实验药品 实验方法 第三部分：结果与讨论 图、表或样品 结合所学理论对数据进行解析 第四部分：结论 总结本次实验,试验报告及要求,报告要求 独立完成 雷同扣50%成绩 数据、图表、样品等完整,谢 谢！,笃学尚行 止于至善,