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還原染料可用于棉及滌棉和維棉混紡織物的染色。按染料上染形式不同,可分為隱色體染色法及懸浮體軋染法。另外還有隱色酸染色法,因不常用,故在此不作討論。
隱色體染色法
隱色體染色是把染料預先還原成隱色體,在染浴中被纖維吸附,然后再進行氧化、皂洗的一種染色方法。它可分為浸染、卷染和軋染等,多用于浸染和卷染。隱色體浸染適用于紗線染色,卷染法染色透芯程度差,有白芯現象。根據染料性質不同,可采取不同的還原方式。
(1)干缸法:在浸染染色時,有的染料還原速度較慢,采用較為劇烈的條件來提高染料的還原速率,這種還原方法稱為干缸法。
干缸法還原是先將染料用少量水和太古油或拉開粉調成稀漿,然后加入適量溫水和規定量的燒堿、保險粉,在規定溫度下還原10~15min,待染料充分還原后再經過濾加入含有燒堿、保險粉溶液的染缸中,并沖稀至所需濃度進行染色。由于還原時用水量極少、相當于提高了燒堿、保險粉濃度,加快了染料的還原速率,使還原反應正常完成。
(2)全浴法:這種還原方式適用于還原速率較快的還原染料。其方法是直接將染料放入染槽內,加入規定量的燒堿及保險粉,使染料還原,還原10~15min后即可進行染色。若對這類染料采用較為劇烈的還原條件,則易造成染料的水解或過度還原,影響染色成品質量
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。
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。
無機顏料是有色金屬的氧化物,或一些金屬不溶性的金屬鹽,無機顏料又分為天然無機顏料和人造無機顏料,天然無機顏料是礦物顏料。
以天然礦物或無機化合物制成的顏料。天然礦物顏料一般純度較低,色澤較暗,但價格低廉。而合成無機顏料品種色譜,色澤鮮艷、,遮蓋力強。
人類很早就使用無機顏料,史前時代煙黑、白堊、色土、天然氧化鐵已被作為顏料使用。在公元前3000~前2000年,就已掌握了鉛白的生產方法。公元前200年左右,中國就用人工煉制銀朱(HgS)作顏料。1704年德國迪斯巴赫發明彩色顏料普魯士藍〔一種深藍色顏料,主要成分Fe4【Fe(CN)6】3·xH2O〕的制造法。1809年法國L.-N.沃克蘭制成鉻黃,1831年法國I.B.吉梅在里昂附近建廠生產群青,1874年英國奧氏鋅白公司所屬的威德尼斯工廠生產了鋅鋇白。1916年鈦復合顏料(含TiO225%)、1923年純二氧化鈦(鈦白)投入生產,使顏料生產水平推進了一大步。無機顏料的色譜,基本上已配套。
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