染整工艺原理4直接染料染色课件.ppt

1、路漫漫其悠远路漫漫其悠远2022-8-13染整工艺原理染整工艺原理4直接染料直接染料染色染色路漫漫其悠远路漫漫其悠远第三章第三章 直接染料染色直接染料染色概述概述直接染料的结构与性能的关系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稳定性直接染料的染色方法直接染料的染色方法直接染料的固色后处理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路漫漫其悠远路漫漫其悠远概述概述直接染料出现之前直接染料出现之前靛蓝及其它天然染料靛蓝及其它天然染料棉染色工艺麻烦棉染色工艺麻烦合成染料应用初始阶段合成染料应用初始阶段棉需媒染剂处理才能上染棉需媒染剂处理才能上染第一個合成

2、的直接染料第一個合成的直接染料刚果红（刚果红（Congo redCongo red）Paul BottigerPaul Bottiger，18841884年年属於偶氮染料属於偶氮染料溶于水溶于水无需用媒染剂处理无需用媒染剂处理路漫漫其悠远路漫漫其悠远概述概述直接染料的优点直接染料的优点使用方便使用方便价格便宜价格便宜色谱齐全色谱齐全能染纤维素纤维、蛋白质纤维能染纤维素纤维、蛋白质纤维直接染料缺点直接染料缺点水洗牢度差水洗牢度差3 3级（级（4040皂洗）皂洗）日晒牢度差日晒牢度差除铜盐直接染料（铜盐后处理染料）除铜盐直接染料（铜盐后处理染料）6 6级以上外，其它直接级以上外，其它直接染料染料3

3、 34 4级级用途用途棉针织、丝绸、粘胶染色（牢度比棉高棉针织、丝绸、粘胶染色（牢度比棉高1/21/21 1级）级）路漫漫其悠远路漫漫其悠远第三章第三章 直接染料染色直接染料染色概述概述直接染料的结构与性能的关系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稳定性直接染料的染色方法直接染料的染色方法直接染料的固色后处理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路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料的结构与性能的关系直接染料的结构与性能的关系含有水溶性基团含有水溶性基团可溶于水可溶于水分子大，有较长的共轭双键分子大，有较长的共轭双键极性引力大极性引力大芳环的线性

4、共平面结构芳环的线性共平面结构范德华力大范德华力大有生成氢键的基团（有生成氢键的基团（OH、NH2等）等）氢键作用氢键作用有一定的亲疏比有一定的亲疏比水溶性基团（水溶性基团（SOSO3 3NaNa等）太多，直接等）太多，直接性降低性降低染料的聚集性染料的聚集性分子大，直线型，芳环同平面分子大，直线型，芳环同平面 聚集倾向大聚集倾向大路漫漫其悠远路漫漫其悠远第三章第三章 直接染料染色直接染料染色概述概述直接染料的结构与性能的关系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稳定性直接染料的染色方法直接染料的染色方法直接染料的固色后处理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

5、的染色原理与工艺分析路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料的稳定性直接染料的稳定性酸稳定性酸稳定性染蛋白质纤维染蛋白质纤维要求要求pH2pH29 9不变色不变色邻、对位有胺基的偶氮染料邻、对位有胺基的偶氮染料稳定性差稳定性差例如：刚果红对酸敏感，已不用作染色例如：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（用此原理，一些染料如刚果红（pH3pH35 5兰兰红）等被用作酸红）等被用作酸碱指标剂碱指标剂醌式结构，色深效应醌式结构，色深效应路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料的稳定性直接染料的稳定性碱稳定性碱稳定性染纤维素纤维染纤维素纤维要求要求pH4pH41010不变色不变色邻对位有邻对位有OH

6、OH的偶氮染料的偶氮染料稳定性差稳定性差酸性橙酸性橙 I酸性橙酸性橙 II路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料的稳定性直接染料的稳定性对还原剂的稳定性对还原剂的稳定性还原剂剥色还原剂剥色拔染印花（某些偶氮染料偶氮基稳定）拔染印花（某些偶氮染料偶氮基稳定）路漫漫其悠远路漫漫其悠远第三章第三章 直接染料染色直接染料染色概述概述直接染料的结构与性能的关系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稳定性直接染料的染色方法直接染料的染色方法直接染料的固色后处理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路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料的染色方法直接染料的染色方法浸染

7、（散纤、纱、织物卷染）浸染（散纤、纱、织物卷染）常规染法常规染法工艺流程工艺流程染色染色水洗（固色）水洗（固色）水洗水洗工艺处方工艺处方染料：染料：x%（如中等深度（如中等深度0.2 1）NaCI：促染剂，：促染剂，10 30 g/L，分数次加（，分数次加（Na2SO4减半）减半）平平加平平加O：匀染剂，：匀染剂，0.2 0.5 g/L纯碱：软化剂，少量纯碱：软化剂，少量浴比：浴比：1:201:40高温染法高温染法110120增加移染，缓慢升温增加移染，缓慢升温匀染困难的染料匀染困难的染料碱性、高温、纤维易氧化碱性、高温、纤维易氧化加酸性物质，如加酸性物质，如(NH4)2SO4以减弱以减弱OH

8、染料在高温下易还原染料在高温下易还原加温和氧化剂（防染盐加温和氧化剂（防染盐S）路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料的染色方法直接染料的染色方法轧染轧染浸轧染液浸轧染液 汽蒸汽蒸 水洗（固色）水洗（固色）烘干烘干处方：处方：x浸浸x轧轧轧余率轧余率染液温度染液温度4080开车冲淡率开车冲淡率x%25%直接性高，冲淡率高直接性高，冲淡率高408038分钟分钟固色剂固色剂r，冰醋酸，冰醋酸硫酸铜，冰醋酸，铬盐等硫酸铜，冰醋酸，铬盐等轧染时轧液内一般含有染料、纯碱轧染时轧液内一般含有染料、纯碱(或磷酸三钠或磷酸三钠)0.51.0g/L，润湿剂，润湿剂25g/L路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料的染色方法直

9、接染料的染色方法直接染料染色须注意的问题直接染料染色须注意的问题化料（水质影响）化料（水质影响）化料用软水或加纯碱、磷酸三钠等化料用软水或加纯碱、磷酸三钠等1-3g/L，必要时高温沸煮，必要时高温沸煮 C.I.Direct Green 6 对硬水敏感对硬水敏感 C.I.Direct Green 8 遇铁变兰且暗遇铁变兰且暗 C.I.Direct Green 12 遇铁变兰且暗遇铁变兰且暗染色工艺控制染色工艺控制电解质（盐）电解质（盐）加加NaCl（或（或Na2SO4）促染）促染 用量用量10 30 g/L，中途加入，中途加入温度温度 不同染料控制不同的升温速度不同染料控制不同的升温速度 低温染

10、料：低温染料：70以下以下 中温染料：中温染料：70-80 高温料：分段沸染高温料：分段沸染路漫漫其悠远路漫漫其悠远第三章第三章 直接染料染色直接染料染色概述概述直接染料的结构与性能的关系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稳定性直接染料的染色方法直接染料的染色方法直接染料的固色后处理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路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料的固色后处理直接染料的固色后处理固色机理固色机理封闭染料的水溶性基团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

11、封闭染料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，固色以阳离子型固色剂为主，其它有金属盐固色等，但应用不多但应用不多主要讨论阳离子型固色剂主要讨论阳离子型固色剂路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料的固色后处理直接染料的固色后处理阳离子合成树脂阳离子合成树脂固色剂固色剂Y Y结构结构 双氰胺双氰胺-甲醛树脂缩合物（甲醛树脂缩合物（P80P80）属非环保品属非环保品原理原理 封闭水溶基、成膜封闭水溶基、成膜效果效果 湿牢度可提高湿牢度

12、可提高1-1.51-1.5级级(达三级达三级)固色前后色光有变化，但影响不太显著固色前后色光有变化，但影响不太显著路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料的固色后处理直接染料的固色后处理阳离子合成树脂阳离子合成树脂固色剂固色剂M M结构结构 固固Y Y与铜盐如醋酸铜作用制成与铜盐如醋酸铜作用制成原理原理 封闭水溶基、成膜、可生成金属络合物封闭水溶基、成膜、可生成金属络合物效果效果 湿牢度可达湿牢度可达4 4级，但变色大级，但变色大路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料的固色后处理直接染料的固色后处理阳离子合成树脂阳离子合成树脂固色工艺固色工艺(举例举例)固色剂固色剂Y（M）：）：0.8-1.2%（5-20g

13、/L）HAc（20%）：）：0.6-1.0%T：50-60 t：15-25min固后可不经水洗固后可不经水洗路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料的固色后处理直接染料的固色后处理反应型固色剂反应型固色剂结构结构以环氧氯丙烷为反应性基团，与胺、醚、羧酸、酰胺等反应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，目前使用较广泛该类为反应性无醛固色剂，目前使用较广泛原理原理封闭水溶基、成膜、与纤维、染料或自反应交联成膜封闭水溶基、成膜、与纤维、染料或自反应交联成膜效果效果基本能达到基本能达到Y Y、M M牢度，变色性较小，环保型牢度，变色性较小，环保

14、型路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料的固色后处理直接染料的固色后处理反应型固色剂反应型固色剂工艺工艺固色剂固色剂0.5-2%0.5-2%pHpH：5-65-6T T：40-6040-60t t：20-30min20-30min其它类型固色剂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固色剂(TCD-K)(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用二烯丙基二甲基氯化胺聚合的季胺高聚物无醛固色剂剂(GS)(GS)路漫漫其悠远路漫漫其悠远第三章第三章 直接染料染色直接染料染色概述概述直接染料的结构与性能的关系直接染料

15、的结构与性能的关系直接染料的稳定性直接染料的稳定性直接染料的染色方法直接染料的染色方法直接染料的固色后处理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路漫漫其悠远路漫漫其悠远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温度效应盐效应盐效应直接染料的应用分类直接染料的应用分类直接染料和纤维的结合状态直接染料和纤维的结合状态路漫漫其悠远路漫漫其悠远温度效应温度效应温度度对上染百温度度对上染百分率的影响分率的影响直接染料结构差直接染料结构差异大，温度对上异大，温度对上染百分率影响较染百分率影响较大大提高温度会降低提高温度会降低染料的平衡上染染料的平

16、衡上染百分率百分率路漫漫其悠远路漫漫其悠远温度效应温度效应温度对扩散速率的影响温度对扩散速率的影响直接染料扩散速率和半直接染料扩散速率和半染色时间的差异大染色时间的差异大扩散系数高低相差可达扩散系数高低相差可达100100倍以上倍以上升高温度，扩散系数增升高温度，扩散系数增加加对于扩散速率低、上染比对于扩散速率低、上染比较缓慢的染料，需要提高较缓慢的染料，需要提高染色温度，以获得较高的染色温度，以获得较高的上染速率和上染百分率上染速率和上染百分率染料染料半染时间，半染时间，minmin（粘（粘胶丝）胶丝）扩散系数，扩散系数，10108 8cmcm2 2/min/min（粘胶片）（粘胶片）直接橙

17、R0.11180直接坚牢橙G0.07156直接橘黄G0.2690直接红2B0.830直接桃红B1.715.2直接天蓝FF15.98.0直接坚牢蓝2BN24.15.1直接绿BL551.73直接坚牢橙AG1550.71路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料染色原理与工艺分析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）影响扩散速率的因素（回顾复习）抽伸率抽伸率抽伸增加，取向度增加，孔隙直径变小，扩散速率下降抽伸增加，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，扩散速率反之粘胶表皮取向度铜氨表皮取向度，扩散速率反之截面形状截面形状粘胶：圆锯齿形，表

18、面积大，吸附速率高，扩散速率低粘胶：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，扩散速率低大，吸附速率高，扩散速率低染料聚集度染料聚集度聚集度大，扩散速率低聚集度大，扩散速率低路漫漫其悠远路漫漫其悠远温度效应温度效应温度对扩散速率的影响温度对扩散速率的影响提高染色温度提高染色温度可以提高扩散速率可以提高扩散速率 纤维溶胀，孔隙大纤维溶胀，孔隙大 染料聚集度低染料聚集度低 低低 染料分子动能大，具有活化能的分子个数增加染料分子动能大，具有活化能的分子个数增加温度对拼色工艺的影响温度对拼色工艺的影

19、响选同类直接染料选同类直接染料拼色上染百分率单独上染百分率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液中聚集引起路漫漫其悠远路漫漫其悠远盐效应盐效应盐的促染作用盐的促染作用加盐使染料上染率显加盐使染料上染率显著增加著增加在阴离子染料染带负在阴离子染料染带负电的纤维的染色系统电的纤维的染色系统中普遍存在中普遍存在促染作用对水溶性大促染作用对水溶性大的染料作用明显的染料作用明显促染作用对含负离子促染作用对含负离子多的纤维更为明显多的纤维更为明显(铜铜氨纤维素氨纤维素)盐效应是控制直接染盐效应是控制

20、直接染料上染的重要方法料上染的重要方法路漫漫其悠远路漫漫其悠远盐效应盐效应盐的促染作用原理盐的促染作用原理盐的加入所产生的电荷效盐的加入所产生的电荷效应显著地改变了染料离子应显著地改变了染料离子接近带电纤维的接近带电纤维的位能阻位能阻提高溶液中的提高溶液中的Na，减，减少与纤维界面少与纤维界面Na差，差，从而减少从而减少D 向纤维表面向纤维表面运动的运动的能阻能阻as=DzNaz，Na 增加，as 增加，当增加，当T一定一定时，亲和力为定值，因此时，亲和力为定值，因此af增加，增加，上染百分率上染百分率升高升高电解质的电解质的水合作用水合作用路漫漫其悠远路漫漫其悠远盐效应盐效应电荷效应的唐能模

21、型电荷效应的唐能模型假设一假设一在某一距离（在某一距离（l）内，电位）内，电位为定值，超过为定值，超过l距离（距离（rl），），0假设二假设二 PQR为等电位双电层，为等电位双电层，QR为该双电层和溶液本体为该双电层和溶液本体的交界线，它可作为一半的交界线，它可作为一半透膜，即：唐能膜透膜，即：唐能膜溶液中离子可以透过唐能溶液中离子可以透过唐能膜，纤维所带电荷不能透膜，纤维所带电荷不能透过唐能膜过唐能膜路漫漫其悠远路漫漫其悠远盐效应盐效应电荷效应的唐能模型电荷效应的唐能模型膜外离子浓度：膜外离子浓度：Nas、Dz-s膜内离子浓度：膜内离子浓度：Nai、Dz-i X为纤维表面所带电荷为纤维表面所

22、带电荷，n为膜内单位重量纤维为膜内单位重量纤维所带所带X电荷数，电荷数，V为单位为单位重量纤维的唐能膜内体积重量纤维的唐能膜内体积Na和和Dz-的位能的位能=化学位化学位电位电位电化学位电化学位路漫漫其悠远路漫漫其悠远盐效应盐效应 平衡时：平衡时：D D 为负值，故为负值，故NaiNas平衡时：平衡时：注：注：1.1.稀溶液稀溶液a aNaNa NaNa，a aDz-Dz-DDz-z-2.F 2.F：法拉第电量，：法拉第电量，D D：唐能电位：唐能电位 3.3.膜内外钠离子的电化学位膜内外染料阴离子的电化学位路漫漫其悠远路漫漫其悠远盐效应盐效应电荷效应的唐能模型电荷效应的唐能模型唐能膜内外离子

23、浓度关系式唐能膜内外离子浓度关系式平衡时莫内呈电中性平衡时莫内呈电中性求各种离子浓度关系求各种离子浓度关系路漫漫其悠远路漫漫其悠远盐效应盐效应直接染料对纤维的亲和力直接染料对纤维的亲和力Dz-f、Dz-s可以直接测得可以直接测得染液中的钠离子染液中的钠离子电中性原则电中性原则纤维上的钠离子纤维上的钠离子电中性原则电中性原则唐能平衡唐能平衡路漫漫其悠远路漫漫其悠远盐效应盐效应直接染料对纤维的亲和力直接染料对纤维的亲和力线性关系式线性关系式同一染料在同一温度下染不同纤维素纤维，同一染料在同一温度下染不同纤维素纤维，基本相基本相同同同一染料染同一纤维素纤维，温度升高，同一染料染同一纤维素纤维，温度升

24、高，下降下降斜率为斜率为1纤维素的染料可及容积（纤维素的染料可及容积（V）路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料的应用分类直接染料的应用分类依据依据扩散速率或匀染性扩散速率或匀染性根据染色性能的不同，根据染色性能的不同，SDC分类法分类法/英国染色者协会将直接染料分成三英国染色者协会将直接染料分成三类类 A类染料：匀染性染料类染料：匀染性染料 B类染料：盐效应染料类染料：盐效应染料 C类染料：温度效应染料类染料：温度效应染料染料性能染料性能A A类类B B类类C C类类分子结构分子结构简单、小简单、小复杂、大、磺酸基多复杂、大、磺酸基多复杂、大复杂、大聚集倾向聚集倾向小小大大大大上染速率上染速率大大

25、小小小小亲和力亲和力小小大大大大染色率染色率差差好好好好匀染性匀染性好好差差差差路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料和纤维的结合状态直接染料和纤维的结合状态证据证据吡啶能溶解纤维上的染料吡啶能溶解纤维上的染料物理吸附物理吸附染料吸附取向与纤维素大分子取向一致染料吸附取向与纤维素大分子取向一致氢键学说氢键学说 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，氢键占重要地位重要地位色散力（范氏力）学说色散力（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

26、，偶极基团染料芳环大，共轭双键多，偶极基团(酰胺等酰胺等)多，直接性高，范氏力多，直接性高，范氏力结合重要结合重要染着状态推定方法染着状态推定方法二色性系数二色性系数 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（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，染料/纤维，染料取向度高；纤维，染料取向度高；D=1，染料，染料-纤维杂乱纤维杂乱路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料和纤维的结合状态直接染料和纤维的结合状态Pfeil认为染料

27、在纤维内部聚集认为染料在纤维内部聚集聚染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（长（max）降低）降低染料中的氢键和芳环同平面结构都有利于染料中的氢键和芳环同平面结构都有利于D聚集，直接性高聚集，直接性高Daruwalla通过通过H随染色浓度的变化断定随染色浓度的变化断定染色与纤维存在三种结合状态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：只有少量比较强的位置吸附染料：单分子层吸附：单分子层吸附：多分子层吸附：多分子层吸附路漫漫其悠远路漫漫其悠远直接染料和纤维的结合状态直接染料和纤维的结合状态推断推断直接染料

28、是沿着纤维大分子链取向并通过氢键吸附在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纤维的微晶体表面的,且偶极引力和色散力也起着重且偶极引力和色散力也起着重要作用要作用路漫漫其悠远路漫漫其悠远作业作业试述温度对直接染料上染速率和平衡上染百分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？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直接染料染棉时，提高织物耐洗色牢度的方法有哪些？有哪些？直接染料染棉时，如何利用温度效应来控制染直接染料染棉时，如何利用温度效应来控制染料上染？料上染？直接染料与纤维素纤维以何种状态结合

29、，有何直接染料与纤维素纤维以何种状态结合，有何证据？证据？路漫漫其悠远路漫漫其悠远试验报告及要求试验报告及要求报告分四部分报告分四部分第一部分：前言第一部分：前言介绍实验的背景及相关知识介绍实验的背景及相关知识说明做这个实验的目的说明做这个实验的目的在试验前完成在试验前完成第二部分：试验第二部分：试验实验药品实验药品实验方法实验方法第三部分：结果与讨论第三部分：结果与讨论图、表或样品图、表或样品结合所学理论对数据进行解析结合所学理论对数据进行解析第四部分：结论第四部分：结论总结本次实验总结本次实验路漫漫其悠远路漫漫其悠远试验报告及要求试验报告及要求报告要求报告要求独立完成独立完成雷同扣雷同扣50%成绩成绩数据、图表、样品等完整数据、图表、样品等完整