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載體染色法是在常壓下加熱進行。它是利用一些對染料和纖維都有直接性的化學品,在染色時當這類化學品進入滌綸內部時,把染料分子也同時攜入,這種化學藥品稱為載體或攜染劑。
利用載體對滌綸染色的原理是滌綸中的苯環與染料分子中的芳核間有較大分子間引力,滌綸能吸附簡單的烴類、酚類等,這些化學品就成為載體。由于載體與滌綸之間的相互作用,使滌綸分子結構松弛,纖維空隙增大,分子易進入纖維內部。同時由于載體本身能與纖維及染料分子產生直接吸引力,不但能幫助染料溶解,把染料單分子帶到纖維表面,增加染料在纖維表面的濃度,而且能減少纖維的表面張力,使運動著的染料分子迅速進入纖維空隙區域,提高了染料分子的擴散率,促使染料與纖維結合,從而完成染色步驟。染色結束后,利用堿洗,使載體完全去除。常用載體有鄰苯基苯酚、聯苯、水楊酸甲酯等,由于大都具有毒性,對人體有害,已很少應用,故這里只作一般介紹。
2.高溫高壓染色法
高溫高壓染色法是在高溫有壓力的濕熱狀態下進行。染料在100℃以內上染速率很慢,即使在沸騰的染浴中染色,上染速率和上染百分率也不高,所以加壓在2atm(2.02×105Pa)以下,染浴溫度可提高到120~130℃,由于溫度提高,纖維分子的鏈段劇烈運動,產生的瞬時孔隙也越多和越大,此時染料分子的擴散也增快,增加了染料向纖維內部的擴散速率,使染色速率加快,直至染料被吸盡而完成染色。
分散染料的高溫高壓染色方法是一種重要的方法,適合升華牢度低和分子量較小的低溫型染料品種。用這類染料染色勻染性好,色澤濃艷,手感良好,織物透芯程度高,適合于小批量、多品種生產,常用于滌棉混紡織物的染色。
分散染料的高溫高壓染色可在高溫高壓卷染機和噴射、溢流染色機上進行,適宜于染深濃色澤,染色pH值一般控制在5~6,常用醋酸和磷酸二氫銨來調節pH值。為使染浴保持穩定,染色時尚需加入分散劑和高溫勻染劑。
分散染料在使用中又有新的進展:①多組分分散染料,通常由兩個(也有三四個)分散染料按一定比例混合,使用時由于染料的增效作用而提高上染率。②轉移印花,將分散染料制成印刷油墨后,印花于織物上,再經過高溫壓燙染色。這種工藝又稱為非水相印花,具有節能、省時、方便等優點。③分散染料和反應性染料混合使用,可使滌棉、滌粘等混紡織品一浴一步染色,簡化了印染過程,提高了印染質量。
直接染料含有-SO3Na、-COONa等水溶性基團,溶解度隨溫度的升高而顯著增大,對于溶解性差的直接染料可以加純堿助溶。直接染料不耐硬水,大部分能與鈣、鎂離子結合生成不溶性沉淀,使染色織物產生色斑,因此直接染料用軟水溶解。生產中染色用水如果硬度偏高,可加入純堿或六偏磷酸鈉,既有利于染料溶解,又有軟化水的作用。
直接染料對纖維素纖維的直接性較其他染料高。這主要是由于直接染料的分子量較大,分子結構呈線型,對稱性較好,共軛體系長,同平面性好,染料和纖維分子間的范德華力大。同時,直接染料分子中含有氨基、羥基、偶氮基等基團,能與纖維素纖維中的羥基,蛋白質纖維中的羥基、氨基等形成氫鍵,使染料的直接性進一步提高。
直接染料上染纖維素纖維時,鹽起促染作用。其促染機理是,直接染料在溶液中離解成色素陰離子上染纖維素纖維,纖維素纖維在水中也帶負電荷,染料和纖維之間存在電荷斥力,在染液中加入鹽,可降低電荷斥力,提高上染速率和上染百分率。不同的直接染料鹽的促染效果是不同的。分子中含磺酸基較多的鹽效應直接染料,鹽的促染作用顯著,促染時鹽應分批加入,以染料上染均勻。上染百分率低的直接染料需要多加鹽,具體用量可根據染料品種和染色深度而定。勻染性要求高的淺色產品應適當減少鹽的用量,以免造成局部上染不勻,出現色花等染疵。
陽離子染料是隨著石油化工的發展而產生,20世紀50年代隨著丙烯腈纖維的出現,瑞士Geigy公司和德國的Bayer公司相繼開發出用于丙烯腈纖維的陽離子染料。我國在60年代初也相繼研究開發生產出代多種陽離子染料。70年代又開發出第二代X型陽離子染料,擴大了色譜范圍,改進了染色性能,考慮了三元色之間的配伍性。70年代試制生產了第三代M型陽離子染料,稱之為遷移性陽離子染料,可適用于各種丙烯腈纖維染色。
世界生產染料的發達國家,其生產陽離子染料和堿性染料產量的總和只占染料總產量的10%以下。上世紀90年代中統計我國陽離子染料產量有2千多噸/年,只占染料總產量1%多,而且還部分出口。陽離子染料中以X型三原色和陽離子桃紅FG及艷紅5GN 為產量較大的品種。
近年來國內外致力于研究開發染色性能優良、性,結構新的品種,以及老產品工藝改進,節能降耗、三廢治理等領域。
溫度對不同染料上染性能的影響是不同的。對于上染速率高、擴散性能好的直接染料,在60一70℃得色深,90℃以上上染率反而下降。這類染料染色時,為縮短染色時間,染色溫度采用80一90℃,染色一段時間后,染液溫度逐漸降低,染液中的染料繼續上染纖維,以提高染料的上染百分率。對于聚集程度高、上染速率慢、擴散性能差的直接染料,提高溫度可以加快染料擴散,提高上染速率,并促使染液中的染料吸盡,提高上染百分率。在常規染色時間內,得到高上染百分率的溫度稱為高上染溫度。根據高上染溫度的不同,生產上常把直接染料分成高上染溫度在70℃以下的低溫染料,高上染溫度在70一80℃的中溫染料和高上染溫度在90一100℃的高溫染料。在生產實踐中,棉和粘膠纖維針織物通常在95℃左右染色,真絲針織物的染色溫度較低,因為過高的溫度有損纖維光澤,其佳染色溫度為60一90℃。適當降低染色溫度,延長染色時間對生產有利。
又稱顯色劑,是冰染染料的重氮組分,是不含磺酸基或羧基等水溶性基團而帶有氯、硝基、氰基、三氟甲基、芳胺基、甲砜基、乙砜基或磺酰胺基等取代基的芳胺類化合物。色基常以它與色酚AS生成的顏色命名。如: 這些色基經過重氮化反應才能用于顯色,使用不夠方便。如將色基重氮化后制成穩定重氮鹽即色鹽,則印染時只需將色鹽溶解,便可直接用來顯色。如:快色素類冰染染料 由特制的穩定重氮鹽與色酚組成的混合物,不需經過打底和顯色,而能直接用于印花。工業上生產的有快色素、快磺素、快胺素三類。
①快色素
呈亞硝酸胺形式的穩定重氮鹽和色酚的混合物。如紅色基KB的重氮鹽用堿處理轉變成亞硝酸胺后和色酚AS-D混合配成快色素紅FGH(C.I.冰染紅6)。應用快色素印花要用汽蒸以后,在酸性浴中顯色,也可通過含酸的蒸汽來顯色。快色素的缺點是穩定性差,不易貯存,對酸非常敏感,甚至連空氣中的二氧化碳也會影響其顯色作用。
②快磺素
呈重氮磺酸鹽形式的穩定重氮鹽和色酚的混合物。如藍色基 B重氮化后和亞硫酸鈉作用形成藍色基 B的重氮磺酸鈉穩定鹽與色酚AS-D配成快磺素鹽G(C.I.冰染藍12),印花后需用重鉻酸鈉作氧化劑處理,再用汽蒸顯色。