家居常识|活性染料浸染的匀染性

   更新日期:2021-05-30     来源:建材之家    作者:饰品之家    浏览:40    评论:0    
核心提示:染料的移染性活性染料染色一般分两个阶段。前一阶段是利用促染剂进行上染,使染料尽量被纤维吸尽,后一阶段是利用碱剂固色。目前,大多数染色都采用中温型含乙烯砜活性基的染料。中温型活性染料大多具有较好的移染性,但在促染剂存在下,染料的直接性会增强,移染性降低;同样,当加入碱剂以后,染料开始与纤维发生固色反应,染料的移染性会进一步降低。染色过程需要染料尽可能保持一定的移染性。活性染料的分子结构及活性基不同,

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饰品之家讯:染料的移染性活性染料染色一般分两个阶段。前一阶段是利用促染剂进行上染,使染料尽量被纤维吸尽,后一阶段是利用碱剂固色。目前,大多数染色都采用中温型含乙烯砜活性基的染料。中温型活性染料大多具有较好的移染性,但在促染剂存在下,染料的直接性会增强,移染性降低;同样,当加入碱剂以后,染料开始与纤维发生固色反应,染料的移染性会进一步降低。染色过程需要染料尽可能保持一定的移染性。活性染料的分子结构及活性基不同,其移染性也不同。

活性染料移染性的测试方法:

染液处方/g·染料浓度/元明粉纯碱浴比1:

准备四块约5 g的针织白布,分别编号1、2、3、4,1、3两块布样是先移染,再固色;2、4两块布样是直接固色,工艺路线如右上所示,并用目测判断移染性。若1、3布样的深浅度很接近,2、4布样的深浅度也很接近,说明此染料移染性好,直接性低,对促染剂和碱剂不太敏感,即使加碱固色后,染料仍能保持较好的移染性。

若1、3布样的深浅度较接近,而2、4布样的深浅度有较大差距,说明该染料对碱剂较敏感。加入碱剂以后,不仅直接性增加,而且固色反应加快,因此染色时,需控制加碱速度和用量。

若1、3布样和2、4布样的深浅度均有较大差异,则该染料移染性较差,不仅对碱剂比较敏感,对元明粉也较敏感。这类染料染色时,不仅要控制加碱速度,同时还要控制加元明粉的速度和用量。对于一些在染色时渗透性和扩散性要求较高的染色工艺,如筒子纱、绞纱和经轴等染色,最好不要采用这类染料。

一般分子量大,溶解度低,Rf值较低(Rf为染料比移值,Rf值越低,亲和力越高)的染料,移染性较差。上述测试方法也可以判断拼色组合,特别是三原色拼色组合染色的匀染性。

上述测试方法也可以判断拼色组合,特别是三原色拼色组合染色的匀染性。

一般可以设定黄1.6%、红0.8%、蓝0.8%(总浓度3.2%),其它条件相同。

在观察1、3和2、4布样时,视其色光差异来判断拼色组合染色的匀染性。以此法来优选移染性好的染料组合。对于一些拼混染料,如活性黑,由于其中拼混的橙或红、黄(占比率为25%一35%)与元青B移染性不一致,也可以用此方法来判断拼混染料的组分是否合理,是否会出现色差、色花等。

该方法对筒子纱、绞纱、经轴和散毛等染色尤为适用。移染性组合愈好,内外层色差愈小。

染料凝聚的影响活性染料染色必须在染料充分溶解的情况下进行。大多数活性染料的溶解度都较高,一般为100—400 g/L。

活性染料的溶解主要依靠染料分子上的可溶性基团磺酸基,以及B一乙基砜基硫酸盐,其中,B一乙基砜基硫酸盐的溶解性能要高于磺酸基。染料分子上磺酸基及乙烯砜基愈多,染料溶解度愈高。

此外,染料母体的亲水性愈大,溶解度也愈高。如偶氮结构染料的溶解度远高于杂环结构染料的溶解度。其次,对于异双活性基的染料而言,其中,一氯均三嗪基(简称MCT)也具有较强的亲水性。

常用活性染料的溶解度大致可分为以下四类:A类含双乙烯砜活性基的染料,以及分子量较小的异双活性基类染料,它们的溶解度均在350—450 g/L。如元青B、藏青GG、金黄RNL、红3BS、黄3RS等。

B类含双乙烯砜活性基的染料,但分子量较大或含有部分双母体的染料,以及分子量较大的异双活性基类染料,其溶解度在250—350 g/L。如ED型(包括汽巴的LS型)、黄GR、黄ESP、RR三原色、RGB三原色、红GWF、红6B等。

C类含磺酸基团较少的或含金属离子类染料,其溶解度在150—250 g/L。如红RBN、F2B、艳大红F2G、艳橙F2R、棕GR、艳蓝BB、紫5R、藏青BF、藏青3GF、藏青2GFN、深蓝DF等。D类杂环结构类,以及含金属离子类单乙烯砜基染料。这类染料溶解度较低,约在100—150 g/L。如蓝BRF、各种嫩黄类、艳蓝KNR、翠蓝G等。活性染料的溶解度由溶解性基团上钠离子的电离度所决定,电离度愈高,溶解性能愈好。电解质中的钠离子会抑制染料的电离,使染料的溶解度明显下降(见图1)。

由图1知,当染液中电解质过量时,染料将会从溶解状态转变为非溶解状态。这一转变过程往往以凝聚现象出现,对于一些杂环类结构的染料,如上述D类,包括C类部分染料,一旦发生凝聚,染料分子之间的引力往往会大于分子之间的电斥力,凝聚的染料会形成颗粒状沉淀,这种现象称为盐析。

染料浓度为5%(owf),元明粉为80 g/L,纯碱为20 g/L;以双管溢流机为例,布重400 kg,浴比l:10,水位4 t,则元明粉总量为320 kg(一般用6包,每包为50 kg),碱剂总量为80 kg(一般用3包,每包为25 kg)。在溶解元明粉时,一般都采用染色回流液,溶解过程如图2所示。

以辅料缸460 L计,一般先放人染色回流液约300 L,开启搅拌,倒人2包(100 kg)元明粉将其溶解。此时,辅料缸中元明粉浓度已超过300 g/L。在这种浓度下,大多数染料将出现不同程度的凝聚。对于D类和C类的染料,甚至会出现盐析。

当染料出现凝聚,染液在辅料缸中旋转时,中间会出现一些油性的泡沫。将这些泡沫舀出来放人清水中,可以明显看出点点的染料色渍。当辅料缸中的溶液通过循环泵进人染缸排液结束后,会在染缸壁上残留一层染料色渍。这种染料色渍进入到染缸以后极难再次溶解,而一旦沾上被染物,即形成色斑、色渍、色花等。这些染料色渍大多是染料凝聚物和盐析物的混合体,如果加温至沸腾,还会重新溶解,并上染,但在实际生产中较难实施。

对于A类和B类染料,在高浓度元明粉溶液中都会出现不同程度的凝聚,一般不会盐析。但即使是轻微凝聚,染色时轻者造成表面染色,重者出现染色色花,严重影响色牢度。

电解质浓度对染料的凝聚没有一个明显的临界点,只是一个电离的平衡关系。除促染剂外,碱剂同样会使染料凝聚,甚至盐析。

其一,碱剂的加入首先使染料的B一乙基砜基硫酸盐发生消除反应,从稳定态转变为活泼的乙烯砜基。发生消除反应以后,电离的硫酸根脱落,使染料失去了溶解性能。尽管发生消除反应只需极少量的碱剂,但也会造成染料溶解度大大降低。

其二,碱剂本身也是强电解质,同样会在溶液中释放出钠离子。因此,碱剂在化料操作过程中也会发生染料的凝聚和盐析。如果仍然用染色回流液来溶解碱剂,当一次性在辅料缸中倒人一整包(25 kg)纯碱,在300 L的回流液中,纯碱浓度可达到80 g/L。而大多数活性染料在上染阶段的吸尽率为40%一60%(对于Rf值较高的染料,如元青B、藏青GG、艳蓝KNR、翠蓝G、嫩黄等,吸尽率一般在40%以下)。因此,剩余染料浓度仍然较高。在高浓度的纯碱溶液中(pH值≈l3.5),且在60℃高温下,染料不但会发生严重凝聚、盐析,甚至会严重水解。个别染料,如艳蓝KN—R,则由于盐析导致活性基从连接基上脱落,色光从蓝色转变为红色。一些嫩黄类染料溶液则出现冻状。而翠蓝G由于严重凝聚和盐析,不仅色光变浅,产生色花、色点、色斑,而且色牢度严重下降。即使是由元青B为主的活性黑,也会导致色牢度明显下降。

上述这些情况都是由于工艺及操作引起的。必须说明,水质对染料的凝聚影响极大,除了钙、镁离子,一些重金属离子,如铁、锰等,以及水中的藻类生物会严重降低染料的抗凝聚能力。例如,水中三价铁离子浓度超过100 mg/kg,无需任何电解质,染料就会凝聚。另外,元明粉及食盐的质量也相当重要。若元明粉碱性太强(pH值>8),食盐中含杂太多,也会加剧染料的凝聚。相同重量的元明粉和食盐配成的溶液中,前者的钠离子浓度较高,因此,用食盐作促染剂,其对染料的凝聚作用要高于元明粉。

较好的染色工艺是采用移染法,即先加人元明粉(或食盐),再加入染料。由于染缸中没有染料,元明粉(或食盐)可以快速加入。因为纤维对促染剂无亲和力,因此在加入促染剂后,只要使染液和被染物转2—3个循环(约10 min),使促染剂在溶液中充分溶解并均匀分布,即可加入染液。染料一般都事先在辅料缸中搅拌溶解好(一般溶解染料每千克至少加入10倍以上的60℃温水),再用回流液充分稀释,以补人染缸。这时回流液中的元明粉(或食盐)浓度在80 L以下,绝大多数染料在此浓度下都不会发生凝聚。由于大多数染料对元明粉(或食盐)的促染在30℃时不太敏感,因此,染液的补人只需适当控制时间即可。而纯碱的化料只能用清水。由于纯碱的溶解度可达450 g/L,所以用水量也无需太多,因而一般不会对浴比造成太大影响,但最好在染前进水时先扣除化碱所需的水量。由于活性染料对碱剂相当敏感,所以碱液补人需要严格控制时间。目前大多数染缸都由电脑自动控制流人量。

在整个染色过程中,应尽量避免高浓度促染剂及高浓度碱剂直接接触染料,并严格控制水质。

移染法工艺可防止绝大多数染料发生凝聚,但对一些溶解度极低的染料,如上述D类染料,即使在80 g/L;~明粉及20 g/L的纯碱液中仍会发生凝聚,甚至盐析,如艳蓝KN—R等。必要时可加入助溶剂(如尿素)或具助溶性、分散性的棉用匀染剂。活性翠蓝G等需采用高温染色,因为高温可帮助染料渗透,还可以避免染料凝聚及盐析。即使如此,艳蓝KN—R和翠蓝G等染色时,促染剂最高用量仍应控制在60 g/L以下。

判断染料对电解质及碱剂的抗凝聚能力,可用滤纸滴定法来测试:在两只150—nL烧杯中,各加入100 mL纯净水(室温),然后,各加入约0.5 g被测染料,溶解以后,吸取染液在滤纸上同一位置连续滴2滴,观察其自然渗化现象。然后,分别加入30 g元明粉、8 g元明粉+ 8 g纯碱,搅拌溶解。静止约2 min,用吸管吸取染液在滤纸上同一位置连续滴2滴,让其自然渗化。用目测来判断染料的抗凝聚性和抗盐析能力(图3)。

对于同一品种,不同牌号,不同产地的染料,除打样测试它们的色光、提升力等性能外,还可以用此法来测其染色稳定性。即采用上述两种方法,同时配好染液;分别设定2、5、10、15 min进行取样滴定;观察染料的抗凝聚及抗盐析能力,以此鉴别染色稳定性。

预加碱染色工艺中温型活性染料的反应主要以乙烯砜基为主,即使是(MCT+Vs)异双活性基染料,据测定,在与纤维发生的反应中,乙烯砜参与反应的几率为9O%以上。乙烯砜活性基对碱剂和温度相当敏感。在碱剂存在下,对温度的敏感性显得尤为突出。在碱剂存在时,温度自30℃开始,每上升l0℃,其反应速率提高3—5倍;60℃时,染料与纤维的反应速率已达到最高点;超过60℃以后,大多数染料的水解速度逐渐超过染料与纤维的反应速率,固色率开始下降。含双乙烯砜活性基的染料对温度则更敏感。在60℃时加碱,即使电脑自控,都会使染料在极短时间内发生反应,完成固色。事实上,这时碱剂在织物上(或纤维上)还没有充分分布均匀,pH值不一致,这样固色反应也不会一致,很容易产生段差,甚至色花。因此,合理的工艺是在低温时(在3O℃)预加一部分碱剂(1/4—1/3的总碱量)。

以下为60℃时加碱与低温预加碱工艺分段取样比较:

元青B/元明粉/(g/℃一次加碱从上述分段取样的结果可以看出,一次性加碱,固色反应几乎在瞬间完成。含双乙烯砜基的染料可以在10 min内完成总固色率的9O%以上。而3O℃低温加碱,在3O℃时固色率完成15%左右,当温度逐步升至40℃、5O℃和60℃时,固色率分别达到25%、40%和80%,然后补加2/3的剩余碱剂。当染色完成时,其固色率也仅增加2O%左右。

低温预加碱是在被染物已吸附了一部分染料以后再加入碱剂,在低温下加入,反应比较缓慢,随着染液温度升高,反应开始加速。由于染料的固色是逐步进行的,被染物的碱剂分布和pH值的均匀性要好得多,其染色的匀染性也较好。低温预加碱工艺,染料的最终固色率高于60加碱工艺。

在染色过程中,拼色组合的各染料的反应速率和固色率相差很大。如红3BS反应速率很慢,而双乙烯砜活性基的元青B,包括其它异双活性基的深蓝、藏青色的反应速率都比较快。通过预加碱工艺,可以使红3BS的反应速率加快,距离尽量接近,缓和与元青、深蓝色染料之间的差距,使每只染料都尽可能达到它们的最高固色率。

综合上述说明,中温型活性染料较好的匀染性染色工艺如下:

在预加碱工艺中,若30℃时一次加完所有碱剂,虽能起到预加碱效果,但因为碱剂的加入不仅使染料的B一乙基砜基硫酸盐发生消除反应而具备活泼性,同时也使纤维素羟基负离子化,纤维素过渡的负离子化会影响染料的上染与吸尽,从而降低了上染率。因此,在30℃时一次性加入碱剂,并不可取。

对于恒温法工艺,预加碱可以放在染色的初期阶段,与元明粉同时加入。由于开始即是6o℃染色,预加碱量一般为0.5—1 g/L纯碱,也可以用2—4 g/L小苏打来代替,或采用代用碱。代用碱是多种有机碱与无机碱的混合体,它的主要作用是平衡染色的pH值(始终保持在11左右)。代用碱的总用量一般控制在1—3.5 g/L,加入前一般用25倍以上的清水稀释。代用碱预加碱量一般为总碱量的1/3。值得注意的是,对于相同工艺,相同染料,使用纯碱与代用碱,色光也有差异。

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