1、第七章 分散染料染色7-1 引 言分散染料是一 分散染料的發展分散染料的發展是隨著纖維發展而發展的。分散染料的產生與發展是始于醋酯纖維的應用：1 醋酯纖維用染料：分子結構小，水溶性小的染料；2 聚酯纖維染色用染料；3 新型差別化纖維，仿真絲產品，超細纖維染色用染料；4 堿性浴染色的分散染料。二 分散染料的結構特點1 結構特點2 按應用性能分類三 分散染料發展趨向1 多能化 染料能夠同時上染滌綸及其混紡纖維2 大分子化 適用于高溫高壓或熱熔法染色、牢度高3 雜環化 染料發色鮮艷且染色性能良好7-2 分散染料的結構和性能一 化學結構和顏色的關系以單偶氮結構染料為例：R1為吸電子基，R2、R3為H或

2、吸電子基；R4、R5為H或供電子基；R6、R7為H或烷基及烷基的進一步取代基。偶氮基的左側為含吸電子基的重氮組分，右側為含供電基的偶合組分。1 重氮組分吸電子基吸電子性效應愈強，偶合組分供電子基供電子性愈強，深色效應愈明顯。2 改變偶合組分氨基上取代基引起深色效應。3 取代基的空間位阻效應二 化學結構和日曬牢度的關系染料的光褪色不但和染料的化學結構有關，也和染料的聚集態、所染纖維材料的性質以及大氣條件等因素有關。1 光褪色機理這是一個親電加成反應，-N=N-鄰位上的電子云密度，利于反應，而導致日曬牢度下降。2 染料結構與日曬牢度關系 對偶氮結構染料，引入吸電子基，日曬牢度； 除硝基外，吸電子基

3、的吸電性越強，日曬牢度；R-NO2-OCH3-CH3-H-Cl-CN日曬牢度23-4455-66 蒽醌結構日曬牢度普遍較偶合氮類好，蒽醌位上氨基堿性越小，日曬牢度相對較高； 同樣染料對不同纖維染色，日曬牢度可能不同。三 化學結構和升華牢度的關系升華牢度：1 對于偶氮結構染料，極性基團對升華牢度影響較分子量影響大。極性越強，分子量越大，升華牢度越好；重氮組分，偶合組分上引入極性基團均使所升華牢度提高。2 對于蒽醌結構而言，分子量影響大于極性基團影響，一般隨分子量增大，極性基團增多，升華牢度提高。3 過多的極性基團引入，將導致染料對聚酯纖維親和力下降，影響上染率。4 升華牢度好，擴散、勻染性較差。

4、7-3 分散染料染色性能和染色原理一 分散染料溶液特性和染色性能分散染料溶液中含有：染料原分子、不同晶體染料、染料顆粒、少量離子態染料，處于動態平衡。（一）分散染料分散性1 分散劑的分散機理 染料晶面吸附分散劑，使晶面帶負電而形成雙電層； 分散劑親水基與水結合形成水合層，提高穩定性；2 影響分散性的因素 分散劑與擴散劑 溫度 T升高導致分散劑（尤其是非離子表面活性劑）穩定性下降 鈣/鎂離子、中性電解質及陽離子物質會使染料的分散穩定性降低 染液中的染料濃度過高，染液循環速度快，升溫速率快，也會使分散液的穩定性降低。（二）分散染料溶解性分散染料分子中弱極性基團含量較高，賦予染料一定的溶解性；溶解度

5、過大，會影響上染率。影響分散染料溶解度因素： 分散劑（關鍵） T升高，分散穩定性下降，但溶解度升高 染料細度染料晶體顆粒小，溶解度大。 晶體結構晶型轉變； 晶體增長和晶體析出 染料難于向纖維內部擴散、染料的上染速率降低、產生染色不勻、溶解度下降。 染料的分子量與極性 染色工藝條件和染色助劑（三）分散染料的穩定性1 染料水解 高溫堿性條件下 酯鍵、氰基、酰胺基水解為羧基；羥基離子化 酸性條件下 氨基、酰胺基質子化染料水溶，上染率，導致色光變化。2 染料還原拔染、還原凈洗在高溫堿性條件下棉纖維具有還原性。顯然，高溫堿性條件下，染料結構易遭破壞，而分散染滌必須高溫條件，因而染浴不能為堿性，一般控制染

6、浴弱酸性5-6，用HAc調節。3 染料陰離子化含羥基的分散染料4 熱穩定性 P168染料分類升華牢度勻染性結構特征應用性能E差好小浸染、轉移印花SE中等中等中等高溫高壓S高差大熱 熔易升華、熔融，并發生染料的轉移和沾染。影響升華牢度的因素及其改善措施二 聚酯纖維的染色性能1 聚對苯二甲酸乙二醇酯PET 結構因素 屬線性大分子，分子鏈上沒有大側鏈； 缺乏極性基團 分子中沒有強的極性基團，只有極性較小的酯基。 紡絲和熱處理與染色關系 滌綸的染色性能隨紡絲條件及染色前處理條件而變化！173 表7-2、7-32 聚對苯二甲酸丙二醇酯PTT3 聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT4 陽離子改性聚酯5 超細滌綸纖維

7、三 分散染料的吸附平衡和上染速率分散染料上染聚酯纖維的染色技術：1 高溫高壓染色技術2 常壓載體染色技術3 高溫熱熔染色技術（一）上染過程 在溶液中的上染過程 染料吸附上染纖維和從纖維表面向纖維內擴散都是由單分子染料完成。染色中必須升高染色溫度或加入載體，增加纖維內部的自由容積或使纖維增塑，加快染料向纖維內部的擴散速率。 在干熱染色法中的上染過程 浸軋-烘干-熱熔（染料升華或熔融）-向纖維內部擴散-清洗后處理。應選擇適宜的染色助劑，以穩定染液，防止染料發生晶型轉變和晶體增長現象。（二）分散染料的吸附等溫線纖維的染色飽和值就是染料在纖維無定型區的“溶解度”。1 影響分配關系的因素 纖維 根據相似

8、相溶原理，纖維結構和性質差異，導致不同纖維（滌綸錦綸腈綸）K值不同； 溫度 T（Tg）、K，染料在溶液中分配量增加，但T吸附飽和值增加，原因是可及度； 染料 極性、空間尺寸和溶解性； 其它因素影響 分散劑、勻染劑、載體、熱定型2 分散染料染色加和性分散染料加和性 幾只結構、性質相差較大的染料拼混染色時，其吸附飽和值為其單獨染色時飽和值之和。P170原因 結構性質相近的染料在溶液甚至纖維中形成混晶，存在竟染，而無加和性；結構性質相差較大，染料在溶液甚至纖維中形成低熔混合物，其吸附飽和值具有加和性。意義 提高飽和值，對錦綸和腈綸更具有重要意義。四 分散染料與纖維的相互作用1 分散染料與纖維的相互作

9、用 氫鍵、偶極力、色散力和疏水力（熵驅動）等。2 表示方法 染料與纖維之間各種作用力的總和可用內聚能和內聚能密度來衡量。 內聚能 (E)為1mol物質氣化所需的能量，標志上述各種作用力的總和。 內聚能密度為單位摩爾體積所需的內聚能 溶解度參數及意義 根據相似相容原理，染色時選用與滌綸溶解度參數相近的染料，這樣能獲得好的染色效果。在分散染料載體染色時，需選擇溶解度參數與染料、纖維的溶解度參數相近的載體，這樣才有利于染料上染，載體的促染作用才明顯。五 分散染料的上染速率在整個染色過程中，染料在纖維內的擴散比較慢，它往往是決定上染速率的主要因素。影響上染速率的因素： 染料的溶解度 溶解度越好，纖維表

10、面吸附的染料量上升，濃度梯度就越大，上染速度提高；但是，親水性過高的分散染料。 纖維染色飽和值Sf 溫度效應 載體 染料濃度 浴比、機械攪拌、升溫工藝7-4 分散染料滌綸染色工藝目前，主要采用的染色方法有：載體染色法、高溫高壓染色法、熱熔法、溶劑法和氣相法。一 滌綸纖維的結構特性 分子中無大的側基，分子取向高，結構緊密； 疏水性纖維：回潮率0.3-0.4%； 熱型纖維：Tg：67-81； 存在多級轉變點，120、150、180分別為冷結晶，部分結晶和最適結晶溫度； TDTg +30多度：且染料分子越大，TD越高； 紡絲造成熱性能差異。二 影響的染色主要工藝因素1 染色溫度染料上染聚酯的活化能較

11、高，達125.5kJ/mol！ 鏈段實體和自由體積示意圖 相轉變時的體積膨脹系數變化示意圖升溫不但有利于纖維結構的松弛，還有利于染料擴散動能的提高。2 纖維的膨化和促染膨化后的聚酯：玻璃化溫度下降促染原理：增加染料的溶解度、改善纖維的可潤濕性。3 染料的溶解性4 熱定型條件 定型溫度、張力、冷卻速度等5 染浴流速和浴比三 染色方法（一）高溫高壓法高溫高壓法染色工藝特點 基本工藝、適用對象、設備、染色效果、染色處方組成高溫高壓法染色原理 工藝流程 前處理染色皂煮皂洗或者還原清洗水洗烘干染色處方 分散染料 x %、醋酸 pH 56、表面活性劑 01g/l、浴比 適當還原清洗處方 保險粉 2g/l、

12、36o燒堿 4ml/l、溫度 70oC、時間20分鐘1、基本工藝 染料選用 分散穩定性和化學穩定性良好、染料的移染性和遮蓋性好，S染料分子大、不易滲透，遮蓋性差。 溫 度T始：40-50；在80前可快速升溫。80-120（尤其90-110），注意升溫速度，應較慢；102-110是易產生聚集溫度區，染料顆粒吸著在纖維上易產生色點最不易均化；125-130，染20-60min，勻染，提高上染率；降溫工藝：！70-80，進行還原清洗。 pH主要考慮染料和纖維的性能pH5-6 浴比考慮織物、染浴的有效循環以及上染率的需要一般為1:10-1:30 勻染劑 NNO、載體（膨化劑）、陰+非表活劑1-2%陰離

13、子分散劑：注意其耐受高溫的性能親纖維或親染料型勻染劑：可能導致上染率下降移染型勻染劑（載體）：注意控制初染速率和纖維損傷陰離子 + 非離子表活劑：控制濁點、防止染料聚集、晶體長大、晶型變化、抑制纖維齊聚物溢出。2、染后還原清洗還原清洗后，發色鮮艷純正，日曬牢度可提高一級。注意防止偶氮類染料還原分解！3、染色中的幾個問題 焦油斑 齊 聚 物 50% pH 5 7 10 染料分散劑 30% 去除率 3 38 40% 纖維屑雜質 20% 齊聚物及其控制措施低溫載體染色、高溫排液、堿性染色、高溫分散劑、清缸劑。 定型與染色（二）熱熔染色熱熔法染色工藝特點 基本工藝、適用對象、設備、染色效果處方組成 分

14、散染料、分散劑、潤濕劑、滲透劑、海藻酸鈉工藝：室溫浸軋（二浸二軋、軋余率60%） 紅外預烘 熱熔（190-195，1-2min） 套染棉 后處理1、浸軋懸浮液注意控制浸軋的均勻性和軋余率、色差和泳移現象。軋染溫度一般為室溫，否則染液的穩定性較差。2、烘干、預烘帶液率臨界+3040%時，泳移可得到抑制。織物所受張力應有效控制！紅外烘至30%，再熱風烘干P181 表7-6。防泳移劑： 線型大分子，結合水； 烘干，此態介質粘度，形成凝膠體。防泳移劑使用不當，會影響染料的擴散，且粘輥筒易造成條花。3、焙烘發色（熱熔）的溫度與時間 焙烘溫度取決于染料E 180-190 SE 190-200 t：1-2m

15、in S 200-210 焙烘溫度取決于纖維，一般為180220230，T軟，且染料升華太大，影響固著率、沾污設備；240 棉織物將降解，脫水碳化；260 T熔點。 焙烘時間包括： 焙烘時間取決于： 注意溫度和張力的均勻性4、后處理、降溫、防靜電（三）載體法染色1 常用的載體及其作用常用載體 鄰苯基苯酚、水楊酸、水楊酸甲酯、甲基萘、聯苯、苯酚、苯甲酸、聯苯酚、苯甲酸酯、氯苯等，或為其復配混合物；對羥基苯甲酸、苯甲酸丁酯、對苯二甲酸二甲酯等也可以作為載體，但使用較少。 鄰苯基苯酚：價格低、得色量和勻染性較好、毒性小；染色操作復雜、對羊毛有損傷、對染色產品的耐曬牢度影響較大、染色后要用堿液或干熱處

16、理除去纖維中的載體。鄰苯基苯酚不溶于水，一般先使它轉變成鈉鹽而溶解于水（商品是其鈉鹽，可直接用熱水溶解）。染色過程中再加酸，使其恢復為鄰苯基苯酚，發揮載體的作用。 對苯基苯酚：與鄰苯基苯酚相似，但在從織物上去除比較困難，所以對耐曬牢度的影響比較大。 聯苯：價格低、得色好、刺激強、有毒、對耐曬牢度的影響較小，使用時用表面活性劑將其分散在染液中。 氯苯類（二氯苯及三氮苯）：價格便宜、得色量高、對耐曬牢度的影響小、揮發性大；二氯苯有毒性，三氯苯的毒性較小，容易從織物上去除。 水楊酸甲酯：又稱冬青油，得色量、勻染性較好，對織物耐曬牢度的影響小、毒性小，有難聞的氣味；因其不溶于水，去除較難；先制成乳液后

17、再使用。載體的作用 增塑纖維：降低滌綸的玻璃化溫度（Tg 8560），有利于染料向纖維內部擴散； 增溶染料：使更多的染料溶解在載體中，并隨載體擴散到纖維表面，在纖維表面形成一層濃度很高的染液層，提高了染料在纖維內外的濃度梯度。 改善移染：高溫高壓染色中，載體會加快纖維上染料的解吸，增加染料的移染，商品勻染劑中常加入少量載體。2 載體染色工藝 選擇適量的載體 用量過多，會使上染百分率下降，甚至出現剝色作用。理想的載體用量應該是在染浴中剛好形成飽和溶液而不形成第三相，一般染中淺色時，用量為23g/L；染深濃色時，用量為46 g/L。 不同載體的染色工藝有所不同 鄰苯基苯酚（膨化劑OP）、水楊酸甲酯

18、（又稱冬青油）。 工藝特點 染色在常壓下進行、工藝設備簡單，能耗低；載體大多有一定毒性或者味道，存在環境污染問題，并且殘留載體不易洗凈，影響染色牢度和手感。（四）分散染料溶劑染色 溶劑的作用減弱滌綸大分子間的作用溶脹纖維降低纖維的Tg提高染料的可及度染色加快提高染料溶解性和分散性 應用添加有機溶劑；全溶劑染色；對織物進行溶劑預處理。（五）分散染料堿性染色1、分散染料堿性染色的優點 縮短加工時間、提高生產效率、降低染色成本、提高染色產品質量不會引起染浴pH值的波動；堿性浴染色本身兼有精練作用，可彌補由于退漿和精練不足引起的弊病；可省去織物堿性前處理后的徹底清洗工序；有些滌綸產品退漿、精練和染色一

19、浴法工藝。 避免低聚物的問題堿性染浴中低聚物被皂化，溶解度增大，使低聚物不易在織物表面沉積，減少低聚物的產生，從而改進染色產品的質量，獲得手感柔軟、光澤悅目、重現性好的染色產品。 堿性介質中分散劑和勻染劑的作用也更有效。 堿性染色法可使復合細旦及超細纖維的開纖情況進一步完善，有利于提高產品的柔軟性。2、分散染料堿性染色要注意對染料的選擇染料中不應含有酯基、氰基、羥基、偶氮基和酰胺基宜選用蒽醌型分散染料3、分散染料堿性染色工藝 溫和堿性染色選用耐堿的分散染料，選用溫和堿性染色助劑。起始pH8.5-8.6/結束pH7.5-7.6，在高溫高壓噴射染色機中進行。 強堿性染色對于紗線和經軸染色，纖維上低

20、聚物產生量較多，應采用強堿性染色工藝。染料應為耐強堿的分散染料，同時需選用強堿性染色助劑。調節起始pH9.2-9.5/結束pH8.5-8.6，并加硼砂2g/L，在高溫高壓經軸染色機中進行。四 細旦滌綸織物染色（一）超細滌綸纖維特性1、難染深濃色具有很大表面反射光的細旦或超細旦纖維，當與普通滌綸上染的染料數量相同時，其色澤卻要淺得多，即表明細旦纖維難染深濃色澤。2、勻染性差染料的吸附速率快，容易造成染色不勻。在染色時始染溫度應較普通滌綸低1015，以降低初染速率；升溫速率應降低，以便染料均勻吸附到纖維表面。3、染色牢度較差細旦滌綸比表面積大，從而增加了纖維與光的接觸面積，致使染料受光的影響較大；

21、細旦纖維表面積大，浮色難以洗凈，濕處理牢度低；細旦滌綸受熱時（熱定形）纖維內的染料易于向纖維表面擴散，導致耐摩擦牢度降低；細旦滌綸染深濃色，染料用量高，加之表面積大，染料升華機會大，耐升華牢度比常規滌綸差。（二）細旦滌綸織物分散染料染色工藝1、染料選擇對于復合超細旦滌綸染色，存在的主要問題是難染同色和染色牢度不佳。針對上述問題，應選擇下列染料： 遮蓋性好的染料； 耐光、耐升華、耐濕處理牢度均良好的染料； 上染量較大，提升力高，發色效果好的染料； 使異旦滌綸之間染料分配均勻的染料； 勻染性、相容性和重現性好的染料。2、染色助劑的應用能提高染色深度的增深劑 氟類、硅類、聚氨酯、二氧化硅、乙烯化合物等。能降低初染速率，提高染料移染和滲透的勻染劑；能改善耐日曬牢度的紫外光吸收劑；適于細旦滌綸堿性染色的堿性染色助劑等。3、染色工藝 選擇配伍性好的染料拼色。 升溫工藝 始染溫度應較低（3035），升溫速率應較慢（0.51/min），最好在909