染整工艺原理ppt课件活性染料染色

第四章第四章活性染料染色活性染料染色Reactive Dye第四章1l活性染料含有一个或一个以上的反应性基团（reactive group），在适当的条件下，能和纤维上的羟基、氨基等发生反应，形成共价键结合的一类染料。第一节第一节 引言（引言（Introduction)活性染料含有一个或一个以上的反应性基团（reactive2lDyeing properties1.AdvantagesSimple structure，Bright color，Wide range of color，Simplicity of application，Low cost，Hard-water resistant，Good leveling dyeing，good washing and crocking fastness.2.DisvantagesLow utilization(6070%)and high chroma in waste water due to the hydrolysis of dye;Consumption of considerable amounts of salt to accelerating dyeing;poor fastness to chlorine-bleaching.Dyeing properties3染整工艺原理ppt课件活性染料染色4染整工艺原理ppt课件活性染料染色5染整工艺原理ppt课件活性染料染色6一、均三嗪活性基（一、均三嗪活性基（triazine）简写成：一、均三嗪活性基（triazine）简写成：7l二氯均三嗪（二氯均三嗪（dichlorotriazine)1.国产的X型、国外的Procion MX2.Higher activity，It can react with fiber under weak alkaline And at lower temperature3.称冷染型活性染料4.Lower stability二氯均三嗪（dichlorotriazine)1.国产的X型8l一氯均三嗪（一氯均三嗪（monochlorotriazine)1.国产K型、部分KD 品种、国外Procion SP、Cibacron Pront2.Lower activity,need higher temperature.3.称热固型活性染料4.Higher stability.一氯均三嗪（monochlorotriazine)1.国产K9l一氟均三嗪型（一氟均三嗪型（monofluorotriazine）1.国外Cibacron F 型2.Higher activities3.Higher stability一氟均三嗪型（monofluorotriazine）1.国10二、卤代嘧啶活性基（二、卤代嘧啶活性基（halogenated pyrimidine）1.国产的F型 国外的Drimarene R Verofix Vevafix P-A etc.2.Higher activity3.Higher stability4.Higher cost二、卤代嘧啶活性基（halogenated pyrimidi11三、乙烯砜活性基（三、乙烯砜活性基（Vinyl sulfone）OH1.国产KN型 国外Remazol2.Medium activity3.Acid resistant low stability under alkaline 三、乙烯砜活性基（Vinyl sulfone）OH1.国产12l膦酸基型国外Procion T、国产P型，已逐步退出市场。四、其他类型（四、其他类型（other type）膦酸基型国外Procion T、国产P型，已逐步退出市场13-卤代丙烯酰胺型国产PW型、国外商品有Lanasol(X为Br）和Lanasyrein(X为Cl），主要用于蛋白质纤维的染色。1.Higher activity2.Good stability3.Mainly used for 4.protein fiber.-卤代丙烯酰胺型国产PW型、国外商品有Lanasol(14l一氯均三嗪基和-乙烯砜硫酸酯基国产M型、国外Sumifix supra、部分Procion Supra，兼顾两者长处。l一氟均三嗪基和-乙烯砜硫酸酯基国外Cibacron FN 型，主要用于印花及连续轧染。l两个一氯均三嗪国产的KE、部分KD、国外的Procion supra。五、多活性基类（五、多活性基类（Bifunctional reactive dyes）一氯均三嗪基和-乙烯砜硫酸酯基国产M型、国外Sumif15一、染料的结构与反应性一、染料的结构与反应性(一）亲核取代反应（一）亲核取代反应（Nucleophilic displacement)第三节第三节 活性染料与纤维素的反应性能（活性染料与纤维素的反应性能（Reactivity）一、染料的结构与反应性第三节 活性染料与纤维素的反应性能（R16染整工艺原理ppt课件活性染料染色171.杂环的影响杂环的影响杂环的氮原子越多，碳原子周围的电子密度越低，反应性越好；氮原子邻位、对位，反应性较强；1.杂环的影响182.杂环上取代基的影响杂环上取代基的影响 l杂环上的取代基的性质、数目和位置有关。l在杂环上引入吸电子基，降低杂环碳原子的电子云密度，增强活性基的反应性；引入供电子基，则降低反应性。l一般来说，离去基的电负性越强，越容易获得电子成阴离子离去。杂环上取代基的影响 19Cl换为换为F反应活性增大；反应活性增大；NHR换为换为Cl 吸电子基，反应活性增大。吸电子基，反应活性增大。C周围电子云密度过低，周围电子云密度过低，OH与其发生亲与其发生亲核反应，引起水解。核反应，引起水解。Cl换为F反应活性增大；203.连接基对反应性的影响连接基对反应性的影响 l连接基一NH一，在一定的酸性条件下也可结合质子带正电荷，提高染料的反应性。l在一定的碱性条件下，连接基一NH则会失去质子带负电荷，使染料的反应性大为降低(可降低几十倍之多)。连接基对反应性的影响 21（二）亲核加成反应（Nucleophilic addition)（二）亲核加成反应（Nucleophilic additio221.-位碳原子所连的取代基吸电子能力越强，越容易使-位氢质子离去，反应越强；2.-位碳原子所连的基团越容易离去，反应能力越强；-位碳原子所连的取代基吸电子能力越强，越容易使-位氢质子23二、纤维素纤维的结构与反应性2位上的羟基反应能力最强，但存在空间位阻；3位上的羟基反应能力不强，又容易与邻环的氧原子形成氢键，并存在空间位阻；6位上的羟基反应能力一般，但空间位阻影响较小，所以反应几率会较高；二、纤维素纤维的结构与反应性24染整工艺原理ppt课件活性染料染色25三、其他因素1.染料的反应性及反应比提高与纤维的反应速率，降低与水的水解速率；式中：kf、kh分别为染料与纤维素和水反应的速率常数，Df、Ds分别表示染料在纤维素和染浴中的浓度，KCell表示纤维素的离解常数.为纤维素浓度。三、其他因素式中：kf、kh分别为染料与纤维素和水反应的速率262.直接性染料的直接性越高，固色率高；但直接性过高，容易造成染色不匀、水解染料难以除去的问题。目前，此类染料主要用于高温低盐的染色；3.扩散性染料的扩散性越好，反应几率高，有利于固色；直接性染料的直接性越高，固色率高；但直接性过高，容易造成274.pH的影响的影响pH升高，纤维素离解增加，增加了对阴离子活性染料的排斥，降低上染；pH升高，染料的反应性增加，与纤维素的固色反应和水解反应的速率常数均增加，比值降低，使固色率降低；纤维素阴离子与氢氧离子的浓度之比（Cell-O/OH)在pH值高到一定程度后会减小，影响固色率。总之，碱性增强，固色速率会增加，但碱性太强会引起固色率的降低，并容易引起染色不匀的现象。pH的影响285.温度温度温度越高，固色速率越高，固色温度越高，固色速率越高，固色率越低；率越低；温度温度越高，固色速率越高，固色率越低；296.电解质的影响电解质的影响l电解质用量增加，染料吸附量增加，固色率增加；l根据唐膜平衡原理，加入电解质有利于缩小纤维内外相的OH浓度，（Cell-O/OH)增加，有利于固色；l但是用量太高，容易引起染料聚集而生成沉淀析出。电解质的影响30染整工艺原理ppt课件活性染料染色317.助剂或添加剂的影响助剂或添加剂的影响l尿素帮助染料溶解，是常用助溶剂；l尿素有利于纤维的溶胀，有利于染料与纤维的反应；l尿素能与乙烯砜型染料在温度足够高时发生反应，所以需要合理使用。助剂或添加剂的影响328.浴比小浴比，会增加染料对纤维的上染，有利于提高固色率；并能降低染料、盐和碱的用量；9.纤维的物理结构纤维溶胀程度越大，有利于上染与固色反应；纤维比表面越大，反应程度越大；浴比小浴比，会增加染料对纤维的上染，有利于提高固色率；并33染整工艺原理ppt课件活性染料染色34第四节第四节 活性染料的上染过程（活性染料的上染过程（Dyeing procedure)染浴中的染料纤维吸附、扩散解吸加碱、反应染料纤维染料断键第四节 活性染料的上染过程（Dyeing procedure35l活性染料上染过程：活性染料上染过程：1.上染阶段上染阶段完成吸附、扩散；（中性条件）2.固色阶段固色阶段染料与纤维发生反应而以共价键结合在纤维上；（碱性条件）3.皂洗阶段皂洗阶段充分去除水解染料（浮色），提高水洗牢度。活性染料上染过程：36l中性条件上染、碱性条件固色的优点中性条件上染、碱性条件固色的优点碱过早加入，使染料与纤维固着，不利于染料的扩散、移染，影响匀染；碱过早加入，引起染料的水解，使染料失去与纤维的反应能力，降低染料的固色率；中性条件上染、碱性条件固色的优点37l活性染料的上染及固色率曲线：活性染料的上染及固色率曲线：活性染料的上染及固色率曲线：38活性深蓝M-2GE活性红BES工艺方法：酸性上染碱性固色。工艺条件：染料浓度为2%，硫酸钠为60g/L,碳酸钠为 20g/L，醋酸为1ml/L，浴比为30：1。皂洗工艺：皂粉2g/L，95，10min。织物：为锦纶/棉的交织物。活性深蓝M-2GE活性红BES工艺方法：酸性上染碱性固色。39染整工艺原理ppt课件活性染料染色40lS值值在中性盐存在下染料达到第一次平衡的上染率，反映染料对纤维的亲和力或直接性高低；lE值值加碱后染色最终时染料的上染率；lR值值表示加碱剂10min（或5min）时的固色率与最终固色率的比值，表示染料与纤维发生反应的固着速率，粗略反映染料的反应性；lT50表示达到最终固色率一半所需的时间，也常用来表示染料的固色速率；lF值值表示洗去浮色后染料的固着率，反映染料的固色率高低。S值在中性盐存在下染料达到第一次平衡的上染率，反映染料对41染整工艺原理ppt课件活性染料染色42lS值高，值高，E-S值小值小表示对纤维的直接性高，可以通过加盐来控制调节吸附速率；如KE、M型多数染料。lS值低，值低，E-S值大值大这类染料对加碱较为敏感，可以通过分批加碱提高染料的匀染性。如KN型染料。不同活性染料的控制要点不同活性染料的控制要点S值高，E-S值小表示对纤维的直接性高，可以通过加盐来控43l浸染方法浸染方法两浴两步法染料在中性浴上染，然后在另一个不含染料的碱性固色浴中固色。可以续缸。一浴两步法染料在同一浴中完成中性浴上染，加碱后固色的工艺。工艺质量较好控制，色差小。一浴一步法（全料法）染料、盐、碱一起加入，上染、固色同时进行。染中、浅色为主。第五节第五节 纤维素纤维纺织品的浸染工艺纤维素纤维纺织品的浸染工艺浸染方法第五节 纤维素纤维纺织品的浸染工艺44l工艺流程工艺流程全料法：染色水洗皂煮一水洗一脱水一烘干。一浴两步法：染色(吸附)一固色一水洗一皂煮一水洗一脱水一烘干。两浴法：同上。工艺流程45l染液组成：染料、中性电解质、碱、水、匀染剂染液组成：染料、中性电解质、碱、水、匀染剂等。等。染料的选择：染料的选择：双活性基（固色率高）双活性基（固色率高）拼色时选同一类型（相同商品名称的）拼色时选同一类型（相同商品名称的）中性电解质：中性电解质：NaCl Na2SO4，高温染色，高温染色NaCl对设备对设备有腐蚀。有腐蚀。碱碱：Na2CO3 Na3PO4 Na2SiO3 NaOH 水：水：软水软水 染液组成：染料、中性电解质、碱、水、匀染剂等。46工艺举例（一浴两步法）工艺处方净洗剂 0.5g/L 浴比 1：15 温度 9095 时间 1520min染染 色色 M型活性染料 X%硫酸钠 1080g/L 平平加O 00.5g/L 浴比 1：20 温度 60 时间 2040min 固固 色色 纯碱 1025gL 浴比 1：20 温度 60 时间 2040min皂皂 洗洗 净洗剂 12g/L 浴比 1：20 温度 9095 时间 1520min注意：染料浓度随需要而定，浅色为0.5%，中色为0.52.0%，浓色为2%。其他盐与碱的用量随染料的用量进行适当的调整。工艺举例（一浴两步法）工艺处方净洗剂 0.5g/L 染47工艺曲线吸附上染吸附上染3040min加碱固色加碱固色3045min-皂洗皂洗1015min 适用于中温、分子结构小的染料恒温工艺恒温工艺工艺曲线吸附上染3040min加碱固色3045min-48升温工艺升温工艺适用于高温型、分子结构大的染料如KE、KD等升温工艺适用于高温型、分子结构大的染料如KE、KD等49l工艺参数分析工艺参数分析1.上染及固色温度x型型KN型型B型型雷玛唑型雷玛唑型K 型型KE型型M型型上染（）2030406060706090固色（）40607080906095工艺参数分析x型KN型K 型M型上染（）2030406502.碱剂一般pH为1011，浸染一般用纯碱；3.中性电解质一般用量为2060g/L（无水硫酸钠与食盐用量相同，元明粉加倍用量）；4.浴比提倡采用小浴比；5.助剂难溶的染料可以加入适量的尿素，匀染性差可以加入适量的匀染剂。络合剂使用需要注意染料类型，某些金属络合型活性染料不宜使用络合剂。碱剂一般pH为1011，浸染一般用纯碱；51l水洗工艺水洗工艺水洗目的除去未经固着的染料、盐及碱，使染色织物的pH接近中性。工艺流程：冷水洗（40-50，10min）热水洗（可适量加入醋酸，70，10min）皂洗热水洗冷水洗。水洗工艺52一、连续轧染工艺l工艺流程：一相法：轧染液烘干汽蒸后处理 二相法：轧染液烘干轧碱汽蒸后处理第五节第五节 纤维素纤维纺织品的轧染、轧卷堆工艺纤维素纤维纺织品的轧染、轧卷堆工艺一、连续轧染工艺第五节 纤维素纤维纺织品的轧染、轧卷堆工艺53l一相法染液组成：一相法染液组成：染料 碱：NaHCO3(或Na2CO3混合)尿素：助溶剂；提高纤维溶胀程度；加快固色反应。（KN型染料不加）防染盐S：弱氧化剂（防止高温汽蒸时纤维被还原损伤）防泳移剂（海藻酸钠）直接性太低易泳移。渗透剂 电解质水 一相法染液组成：54l二相法染液组成：二相法染液组成：染料、尿素、防染盐S、防泳移剂（海藻酸钠）、渗透剂、水l二相法轧碱液组成：二相法轧碱液组成：碱因采用两浴浸轧，可选用较强的碱剂，如纯碱与烧碱混合使用。电解质防止染料脱落。u带液率一般为带液率一般为60%70%，染料亲和力高的开车，染料亲和力高的开车时冲稀时冲稀527%，以减少头尾色差。，以减少头尾色差。二相法染液组成：染料、尿素、防染盐S、防泳移剂（海藻酸钠）55l湿短蒸工艺介绍1.工艺流程：浸轧染液汽蒸后处理2.工艺难题织物直接汽蒸，轧液率较高，水分吸热蒸发，织物升温速率减慢，延长了汽蒸固色时间；织物上的活性染料因水分多会发生大量水解，降低固色率和色牢度。湿短蒸工艺介绍56l解决方法1.采用蒸汽/空气混合气体，120130，蒸焙23min；2.采用高温过热蒸汽，180，2070s。解决方法57二、轧卷工艺（二、轧卷工艺（pad-batch)工艺流程：浸轧染液打卷堆置后处理。工作原理：在较低温度下的堆置过程中，使染料完成均匀吸附、扩散和固色反应。特点浴比小、上染和固色时间长、能源消耗少、匀染性和重现性好、固色率较高、适应品种多、排放少、设备要求低、加工成本低。室温下堆置，称冷压堆工艺（pad-batch-cold)。二、轧卷工艺（pad-batch)58l染液组成：染料、碱剂、助溶剂、促染剂、渗透剂等。染液组成：染料、碱剂、助溶剂、促染剂、渗透剂等。l工艺要求工艺要求1.染料溶解性好、直接性低或中等、扩散性好的染料。如X、K、KN型等。而KE等不适应。2.碱剂因染料品种而异。反应性强的染料，可选用弱碱如纯碱、硅酸钠或与烧碱的混合物；反应性中等的染料，烧碱和纯碱、硅酸钠、磷酸三钠的混合碱剂；反应性弱的染料，采用烧碱或烧碱为主的混合碱剂；染液组成：染料、碱剂、助溶剂、促染剂、渗透剂等。593.打卷平整、布层之间无气泡，用塑料薄膜包覆、密封，并不停地缓慢转动；4.堆置时间取决于染料的反应性，主要因染料品种、碱剂及堆置温度而异。6h48h不等。打卷平整、布层之间无气泡，用塑料薄膜包覆、密封，并不停地缓慢60一、羊毛染色原理1.物理吸附弱酸性条件下，染料依靠范德华力、氢键与羊毛纤维结合，固色率不高；2.反应键合羊毛中-NH2和-SH与活性染料起反应，以共价键结合。第六节第六节 蛋白纤维及锦纶的染色蛋白纤维及锦纶的染色一、羊毛第六节 蛋白纤维及锦纶的染色61l工艺要求工艺要求1.羊毛具有鳞片层结构，需要染色温度较高；2.羊毛染色性能存在较大差异（如毛尖与毛根），需要扩散性、移染性能较好的活性染料；3.羊毛在碱性条件下容易受损伤，因选择在中性或弱酸性条件下具有较好反应性能的活性染料。工艺要求62l染料类型染料类型1.棉用活性染料中筛选乙烯砜型活性染料较为适中。pH为6.57。2.毛用专用活性染料二氟一氯嘧啶类Drimalan F,Verofix。pH一般控制在4.56.5，可用醋酸及硫酸铵调节；-溴代丙烯酰胺类国产PW型、国外Lanasol 和Lanasyrein。pH一般控制在4.55.5。染料类型63二、蚕丝1.反应基团：氨基及羟基2.耐碱性较羊毛为好，可采用碳酸氢钠作为碱剂；pH为89为好。3.可选用棉用活性染料进行染色或羊毛专用活性染料染色，一氯均三嗪/乙烯砜型双活性染料具有较好染色性能。二、蚕丝64三、锦纶氨基含量少，活性染料染色不易获得深色；但经过筛选，某些染料还是可以达到较浓的染色。一般采用弱酸性条件下上染，弱碱性条件下固色的染色工艺；三、锦纶65l均三嗪 酯键 更不耐酸（酸更易水解）lKN型 醚键 更不耐碱（碱更易水解）l水解主要发生在染料和纤维结合的部位。l染料纤维间键水解反应：活性染料与纤维间键水解断键反应历程与成键反应历程相同，都属于亲核反应（亲核取代或亲核加成反应）。第七节第七节 活性染料和纤维间共价键的稳定性活性染料和纤维间共价键的稳定性均三嗪 酯键 更不耐酸（酸更易水解）第七节 活66碱性水解环上取代基供电子性越强，稳定性越好，相反，则越差；环上氮原子越少，稳定性越好，相反，则越差。所以嘧啶型较均三嗪型要稳定。碱性水解环上取代基供电子性越强，稳定性越好，相反，则越差；67砜基的强吸电子性，使碳原子的氢在碱性介质中易离去，并进一步发生消除反应，所以乙烯砜型活性染料耐碱性不好。砜基的强吸电子性，使碳原子的氢在碱性介质中易离去，并进一步68酸性水解酸性水解69乙烯砜型染料与纤维素形成共价键是醚键，由于醚键氧乙烯砜型染料与纤维素形成共价键是醚键，由于醚键氧原子上电子云密度不太高，对酸的稳定性较高。原子上电子云密度不太高，对酸的稳定性较高。乙烯砜型染料与纤维素形成共价键是醚键，由于醚键氧原子上电子云70l易引起水解变色的几个环节1.染物在碱性条件下洗涤时，容易发生染料纤维键的碱性水解。2.染料在贮存时经常接触酸性气体(主要是CO2)和水分，容易发生酸水解，而酸水解一旦发生，则pH值进一步下降，使酸性水解加速。3.染色织物经树脂整理后若不进行水洗，整理液中的酸性催化剂会影响贮存时染料-纤维键的稳定性易引起水解变色的几个环节71