活性染料的染色过程及机理

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二节 活性染料的染色过程及机理,染色过程：上染、固色、皂洗后处理,一、活性染料的上染,活性染料的,上染,：是指活性染料从染液中被吸附到纤维上，并在纤维上均匀扩散的过程。,与其它染料一样在上染过程中，也存在着吸附、扩散和固着的过程。,靠纤维内外的浓度差扩散,染料的扩散是在固态相介质中进行的，比在溶液中扩散慢，是决定上染速率的主要阶段。,染透：纤维和溶液间的染料浓度达到平衡,一、活性染料的上染,染料在纤维中的状态,纤维中染料分子分布在无定形区,有的呈单分子状态吸附在纤维的分子链上,少量的染料分子也可能成多分子层吸附在纤维的分子链上,有的则分布在纤维内孔道的溶液中,上染特点,活性染料分子质量相对一般较小，水溶性较高,亲合力低、扩散性高、匀染性好、上染率低、趋向上染平衡时间短,一、活性染料的上染,在纤维中扩散的同时，还存在着染料与纤维的键合反应和染料与水的水解反应。,提高活性染料上染率的方法（上染阶段）,加入电解质促染,低温染色,小浴比染色,二、活性染料的固色,活性染料的固色：是在一定的碱性和温度条件下，染料的活性基团与纤维发生反应形成共价键结合（简称键合），而固着在纤维上的过程。,证明染料与纤维发生键合的方法,中性浴染色，染料可用水洗去；碱性浴染色，染料不能用水洗去,直接染料、还原染料染棉后，可进行剥色；而活性染料不能进行剥色,（一）活性染料的键合机理,染料活性基不同，键合机理不同,1,、亲核取代键合机理,均三嗪型与纤维素纤维的作用,2,、亲核加成键合机理,乙烯砜型与纤维素纤维的作用,1,、亲核取代键合机理,以二氯均三嗪类活性基与纤维素纤维的反应为例,与氯相连的碳原子电子云密度低（,N,的,Cl,电负性的影响,）,能形成易接受纤维素负离子进攻的反应中心，从而发生亲核取代反应。,1,、亲核取代键合机理,第一步：纤维素负离子的亲核加成反应，生成不稳定的中间产物,第二步：,C-,Cl,键的离解，氯以氯离子形式进入溶液。,1,、亲核取代键合机理,一个氯被取代后，与另一个氯相连的,C,原子电子云密度提高（,纤维素负离子具有供电性,），取代反应不易进行。,高温强碱下，还可能与纤维素负离子进一步发生键合反应，生成如下化合物：,一氯均三嗪与二氯均三嗪染料的不同之处,以,NHR,（或,OR,）代替了,均三嗪环上的氯原子,NHR,具有供电性，使,C,原子上的电子云密度提高，降低了反应性,亲核取代反应需在剧烈的条件下进行,浸染：固色温度高，染液的,PH,也较高,连续轧染：汽蒸时间要长,轧卷染色：堆置时间要长,储存稳定性好,2,、亲核加成键合机理,乙烯砜型与纤维素纤维的作用,活性基：,-,乙烯砜硫酸酯,碱性条件下，砜基具有较强的吸电子性，使得,-C,上的,H,比较活泼而容易离解,硫酸酯的吸电子性使,CH,键具有极性，容易断裂，发生消去反应，生成乙烯砜基,2,、亲核加成键合机理,乙烯砜型活性染料易爱亲核试剂的进攻，发生亲核加成反应,砜基电负性较高,-C,电子云密度较低,（二）活性染料的水解反应,碱性条件,活性染料能与水中,OH-,发生亲核取代或加成反应，生成水解活性染料。,水解活性染料不能与纤维发生键合反应,造成染料的浪费。,（二）活性染料的水解反应,水解反应与键合反应相随相伴,反应机理相同,反应条件相同,键合反应总比水解反应快,例：普施安艳红,2B,，在,PH=11,室温时,染料与纤维迅速发生结合,20min,仅水解,50%,（二）活性染料的水解反应,键合反应总比水解反应快原因：,染料对纤维有亲和力，加之纤维的有效容积小，使染料在纤维中浓度,溶液中浓度，使反应速率,水解速率,Cell-O-,浓度,OH,-,浓度,Cell-O-,亲核性,OH,-,，优先,三、影响活性染料固色率的因素,1,、染料性质的影响,（,1,）染料反应性的影响,（,2,）染料亲和力的影响,（,3,）染料扩散性的影响,2,、染色工艺条件的影响,（,1,）,PH,值,（,2,）固色温度,（,3,）中性电解质,（,4,）浴比,1,、染料性质的影响,（,1,）染料反应性的影响,反应性不同，其固色率也不同,活性染料的反应性越高，染色的固色率越大，但水解速率也随之增大,提高,活性染料的反应性不一定能提高固色率，有时甚至会降低固色率,影响活性染料反应性的因素,A,、染料结构,凡能降低中心,C,原子上电子云密度的因素，都能提高染料的反应性,活性基,种类不同，反应性不同,同一活性基，取代基不同，反应性不同,同一活性基，离基不同，反应性不同,染料母体的影响,分子量高，反应性低,结构复杂，反应性低,影响活性染料反应性的因素,桥基,亚氨基在碱性条件下离子化，使亚氨基的供电子性增加，提高了均三嗪环和反应中心,C,原子上的电子云密度，使反应性降低。,N-,甲亚氨基不会发生离子化，反应性高,甲酰胺基，反应性较高,影响活性染料反应性的因素,B,、外界因素,染液,PH,值：高，反应性较高,固色温度：高，反应性较高,中性电解质浓度：大，反应性较高,（,2,）染料亲和力的影响,染料的上染是固色的前提,染料的亲和力越大，染料的上染率越高，染料的固色率也越高,染料的亲和力过大，染料的扩散性差，影响染料的固色率，同时水解后粘附在纤维上的染料也不易除去。,（,3,）染料扩散性的影响,染料扩散性好，染料在纤维上的分布越均匀，染料与纤维发生键合的概率越高，固色率越高。,2,、染色工艺条件的影响,（,1,）染液的,PH,值,PH,高，碱性强，利于纤维素离子化，纤维素负离子的浓度增加，纤维溶胀大，键合反应速率提高，固色率一般也将提高。,在,PH,值较低时，,Cell-O,-,随着,PH,值升高而增加,超过某一,PH,值，,OH,-,比,Cell-O,-,增加的快，水解比例增加,PH,值太低，反应速度很慢,因此，要选择合适的,PH,值，,711,2,、染色工艺条件的影响,（,2,）固色温度,温度升高，反应速度提高，但水解速度也提高，固色率降低,温度升高，平衡上染百分率将降低，也影响固色率,因此要选择合适的温度,达到要求的上染率,水解不严重,2,、染色工艺条件的影响,（,3,）中性电解质的影响,间接影响：,OH,-,浓度提高,促染,促进纤维离解,促进纤维素溶胀,提高固色率,2,、染色工艺条件的影响,（,4,）浴比,保证上染率基础上，尽量减小浴比，有利于染色、固色,一般,1:151:20,但染色浴比过小会影响染色的匀染性,固色时染料的上染,固色时染料的上染,1,、活性染料浸染或卷染，常先在中性浴中染色一段时间后，加碱剂进行固色,2,、加碱后，上染的染料量增大,3,、固色率低于上染率,三、染色后处理,上染纤维上的染料在固色时并不能完全与纤维发生反应,水解染料,无活性基团的染料,有活性基团但没有与纤维反应的染料,影响染色牢度和色泽的鲜艳度,皂洗后处理,用洗涤剂或肥皂等将吸附在纤维上未与纤维结合的染料去除,作业,:,P98,2,